金相检验基础知识培训

铁碳合金的基本组织
铁素体
碳溶于a-Fe中的间隙式固溶体称为铁素体，常用F表示。 因为体心立方晶格的a-Fe总的间隙量虽大，但是间隙半 径却很小，所以碳在a-Fe中的溶解度极小，室温下不超 过0.005%，随着温度升高，溶解度略有增加，在727度时 达到最大值，也仅有0.0218%。 铁素体含碳量很低，其性能接近纯铁，是一种塑性、韧 性高和强度、硬度低的组织。
金相检验的基础
金属和合金在固态下，通常都是晶体。
什么是晶体 ？
晶体就是原子在三维空间中有规 则作周期重复排列的物质，就是 说，在金属和合金中，原子的排 列都是有规则的，而不是杂乱无 章的。
金相检验的基础
晶体通常具有如下的特征： 1.均匀性； 2.各向异性； 3.能自发地组成多面体外形； 4.具有确定的熔点； 5.晶体的理想外形和内部结构都具有特定的对称性； 6.对X射线产生衍射效应。
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金相检验基础知识培训
主讲：XXXX 2010-11-02
目录
课程大纲
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2 3 4 金相基础知识 金相检验设备简述 金相试样的制备 常用钢号的分类
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金相基础知识
金相分析的含义
金相分析—是运用放大镜和显微镜，根据对金属材料的宏观 及微观组织进行观察研究的方法，生产实际中常常称为金相 检验。宏观组织是用10倍以下的放大镜或者人眼睛直接观察 到的金属材料内部所具有的各组成物的直观形貌，微观组织 主要是指在光学显微镜下所观察到得金属材料内部具有的各 组成物的直观形貌。
通常把加热时的临界温度加注下标“C”，冷却时的临界温度加注下标为 “r”
铁碳合金的七种类型
1.工业纯铁：w（C）﹤0.0218% 2.共析钢： w（C）=0.77% 3.亚共析钢： w（C）=0.021%～0.77% 4.过共析钢： w（C）=0.77%～2.11% 5.共晶白口铁： w（C）=4.30% 6.亚共晶白口铁： w（C）=2.11%～4.30% 7.过共晶白口铁： w（C）=4.30%～6.69%
晶格的分类
体心立方晶格 体心立方晶格晶胞的3个棱边长度相等，3个轴间夹角均为90度， 构成立方体。晶胞的8个角上各有一个原子，在立方体的中心还有 一个原子。 面心立方晶格 面心立方晶格晶胞的8个角上各有一个原子，构成立方体。在立方 体的6个面的中心各有一个原子。 密排六方晶格 密排六方晶格晶胞在晶胞的12个顶角上各有1个原子，构成六方柱 体，上、下底面的中心也各有一个原子，晶胞内有6个原子。
铁碳合金的基本组织
奥氏体
碳溶于r-Fe中的间隙式固溶体称为奥氏体，常用A表示。 因为面心立方晶格的r-Fe总的间隙量虽比a-Fe的小，但 空隙半径比较大，所以能溶解较多的碳。碳在r-Fe中的 溶解度随温度升高而增加，在727度时为0.77%，在1148 度时达到最大值2.11%。 奥氏体塑性很好，强度和硬度也比铁素体高。
金相预磨机
维护与保养
1.不允许使用已破损的砂纸，以免影响磨光时的安全。 2.及时清除底座中的沉积物以利于排水，不使用时应及时 盖好塑料盖。 3.长期使用后应及时更换轴承的润滑油。
金相抛光机
使用方法
1.取下盖、罩和套圈，做好清洁工作； 2.将抛光织物粘贴在抛光盘上，并在粘贴前先在盘上涂少 量的机油，为保证使用安全，一般呢绒类织物采用粘贴 法； 3.将罩紧压在盘内，并在织物表面滴上适量的抛光液或抛 光膏与水，接通电源开关，进行抛光工作； 4.在不使用时及时盖上塑料盖，以免灰尘或其他杂物落入 抛光织物上影响抛光效果。
金相显微镜的操作
1.操作者必须充分了解仪器设备的结构原理，使用方法，严守 操作规程； 2.操作时双手要干净，试样的观察面应用酒精冲洗并吹干； 3.操作显微镜时，对镜头要轻拿轻放，不用的镜头应随时放入 盒中，不能用手触摸镜头； 4.调整焦距时，应先轻轻转动粗调，使物镜和观察面尽量靠近， 并从目镜对焦，然后轻轻转动微调，直到调节成像清晰为止。 在调节中必须避免物镜和试样磨面碰撞，损坏镜头； 5.显微镜使用完毕后，应及时将物镜、目镜卸下，放入盒中， 最后切断电源。
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金相检验设备简述
金相显微镜
金相显微镜放大原理
金相显微镜是由两块透镜（物镜和目镜）组成，并借助 物镜、目镜两次放大，使物体得到较高的倍数。放大率 与物镜和目镜的焦距乘积成反比。
金相显微镜的光学系统 物镜
+
目镜
+
照明系统
+
光栏
+
滤色片
金相显微镜
1.物镜：显微镜成象质量主要决定于物镜的优劣，因此它是显微镜中的最重 要的光学零件。 2.物镜的分辨率：是指将试样上细微组织构成清晰可分的能力。 3.象差：一般实用光束均要有一定宽度，而且物体的发光点也不可能全部都 用在光轴上，对不同波长的光折射率也不相同。因此，实际的光学系统 与近轴光学系统所得图像有所偏差。 4.目镜：是将物镜放大的中间象再次放大。 5.放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。 6.观察：为了保证在聚焦过程中物镜不触及试样的操作次序是先调节粗动螺 丝使物镜接近试样，再通过目镜观察试样时用微动螺丝进行调节。
相图的相区
1.单相区，简化的Fe-Fe3C相图中有F、A、L和Fe3C四个单相区。 2.两相区，简化的Fe-Fe3C相图中有L+A、L+Fe3C、A+F、A+FeC 和F+Fe3C五个两相区。 每个两相区都与相应的两个单相区有相邻两条三相共存线，即： 共晶线：ECF、L、A和Fe3C三相共存。 共析线：PSK、A、F和Fe3C三相共存。
金相切割机
使用方法
1.右手将手柄抬起，左手将支撑板脱开支撑点，这时右手握住 手柄使试样渐渐接近砂轮片，进行切割； 2.切割时，冷却液必须对准试样的切割位置，并同时保持均匀 进给。冷却液的大小也应调节至切割要求，以免溢出机外； 3.切割完毕将锯架抬起到一定的高度，支撑板便自动将锯架支 撑在一定位置，此时方可取下试样。
铁碳合金的基本组织
莱氏体
由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物（共晶体）叫做莱氏 体，常用Ld表示。 莱氏体的平均含碳量为4.3%，因它以渗碳体为基体，其性 能硬而脆。当冷却至727度时，莱氏体中的奥氏体将转变为 珠光体。 铁碳合金在平衡状态下的五个基体组织中，铁素体、奥氏 体和渗碳体是铁碳合金的三个基本相，而珠光体和莱氏体 则为基本相组成的机械混合物。
相图主要特性线
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 线名及含义 AC线，液体向奥氏体转变的开始线，即：L→A CD线，液体向渗碳体转变的开始线，即：L→Fe3CI ACD线统称为液相线，在此线以上合金全部处于液相状态，用符号L表示。 AE线，液体向奥氏体转变的终止线。 ECF线，水平线、共晶线。 AECF线统称为固相线，液体合金冷却至此线，全部结晶为固体，此线下为固相区 ES线，又称Acm线，是碳在奥氏体中溶解度曲线，即：L→Fe3CII GS线，又称A3线。 GP线，是奥氏体向铁素体转变的终止线。 PSK线，共析线，又称A1线。 PQ线，碳在铁素体中的溶解度曲线。
特性点的含义
相 图 中 特 性 点 符 号 及 含 义
A B C D E F G H J K N P S Q
包晶转变的液相成分 共晶点 渗碳体熔点 碳在奥氏体中最大溶解度 共晶渗碳体成分点 a-Fe← →r-Fe同素异构转变点 碳在a-Fe中最大溶解度 包晶成分点 共析渗碳体成分点 r-Fe ← →σ -Fe同素异构转变点 碳在铁素体中最大溶解度 共析点 碳在铁素体中溶解度
铁碳合金的基本相
基本相
铁素体F 奥氏体A
定义
碳在a-Fe中的间隙固溶体 碳在r-Fe中的间隙固溶体
力学性能
强度、硬度低，塑性、 韧性好 硬度低、塑性好 硬而脆
容碳量
最大0.0218% 最大2.11% 最大6.69%
渗碳体Fe3C Fe与C的金属化合物
钢在加热和冷却时临界温度的定义
AC1 – 加热时，珠光体向奥氏体转变的开始温度。 Ar1 – 冷却时，奥氏体向珠光体转变的开始温度。 AC3 – 加热时，先共析铁素体全部转变为奥氏体的终止温度。 Ar3 – 冷却时，奥氏体开始析出先共析铁素体的温度。 Accm – 加热时，二次渗碳体全部融入奥氏体的终止温度。 Arcm – 冷却时，奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。
金相抛光机
维护与保养
1.在使用时不允许对试样加过大的压力，以免电动机过载 而导致电动机损坏。 2.抛光织物应紧贴在抛光盘上，不允许使用已破损的织物， 以免在抛光时试样有飞出去的危险。 3.在不使用时应及时清理排污通道的沉积物做好清洁保养 工作。 4.长期使用后，应及时更换电动机润滑油。
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金相试样的制备
金相显微镜的维护
1.金相显微镜的工作地点必须干燥、少尘、少震动，不应放在 阴暗潮湿的地方，也不应受阳光暴晒； 2.不宜靠近挥发性、腐蚀性等化学药品，以免造成腐蚀环境； 3.在显微镜工作时，样品上的残留液体、油污必须去净，如不 慎玷污镜头，应立即用棉花擦净。油镜头用毕应立即用二甲 苯细心的揩净； 4.物镜、目镜一般应放在干燥皿中，如果有灰尘用吹灰球洗净， 然后用擦镜纸擦干净； 5.阴暗潮湿的空气对显微镜危害很大，会造成部件生锈、发霉， 以致报废； 6.机械部分不要随意拆卸，经常加润滑油，以保证正常运转。
铁碳合金的基本组织
渗碳体，熔点约为1227度，晶体结构复杂， 硬度很高，脆性极大，几乎没有塑性。 一般来说，在铁碳合金中，渗碳体越多，合金就越硬，越脆。
铁碳合金的基本组织
珠光体
铁素体和渗碳体组成的机械混合物叫做珠光体，常用P表示。 珠光体的平均含碳量为0.77%。其性能介于铁素体和渗碳体 之间。 一般情况下，珠光体中铁素体和渗碳体呈片状交替分布， 称为片状珠光体。通过热处理可以使渗碳体呈颗粒状分布 在铁素体基体上，叫做球状珠光体或粒状珠光体。