上海材料研究所金相分析培训_--第五章结构钢金相
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金相知识-钢的热处理基础
射传热为主，炉温越高，工件升温速度越快，所需的 加热时间越短。
钢的热传递基本方式
热传递 方式
定义
传导传热
热量由零件（包括于其接 触的零件）的一处传到另 一处，物体的质点没有移动。 Nhomakorabea对流传热
流体中不同部分的质点发 生了相对位移、或混合， 或流体质点与固体表面
辐射传热
由物体表面直接向外界 发射可见的和不可见的 射线，在空间传递热量
高温回火 ( 》500℃） 称调质，获得回火索氏体组织，强 韧性恰当配合，广泛用于各种结构零件。
Fe Fe3C
零件淬火后产生的应力分类 热应力 零件在加热和冷却中不同部位温度有差异，
热胀冷缩不一致导致的应力；通常表面为压应力； 心部为拉应力。只占总应力的5－10％。 组织应力 零件冷却时不同部位组织转变不一样， 引起的内应力。一般表面为拉应力，心部为压应力。
第五节 钢的热处理基础
5.1 钢的热传递 1. 基本方式 传导 对流 辐射 2. 传热一般规则 a. 先决条件存在温差. b. 通常三种传热方式同时存在 工件通过辐射和对流从加热炉中获得热量，又
以传导方式传给心部。
c. 工件的传热方式取决于加热温度和加热设备 ＞600 ºc时，辐射传热过程最强烈，试验以辐
铁碳相图中，共有五种不同形态的渗碳体，请根据
形成温度的高低依次写出。
在Fe-Fe3C相图，五种形态渗碳体以温度从高到低
为：
Fe3C I
(A＋Fe3C)共晶
Fe3C II
(F ＋Fe3C)共
5.2 钢在加热时的转变 奥氏体形核＋长大过程；取决于加热温度、原始
组织和化学成分。 用晶粒度评定加热质量。
5.3 钢在冷却时的转变
过冷奥氏体的等温转变曲线 称为C-曲线，或 TTT图。
钢的热传递基本方式
热传递 方式
定义
传导传热
热量由零件（包括于其接 触的零件）的一处传到另 一处，物体的质点没有移动。 Nhomakorabea对流传热
流体中不同部分的质点发 生了相对位移、或混合， 或流体质点与固体表面
辐射传热
由物体表面直接向外界 发射可见的和不可见的 射线，在空间传递热量
高温回火 ( 》500℃） 称调质，获得回火索氏体组织，强 韧性恰当配合，广泛用于各种结构零件。
Fe Fe3C
零件淬火后产生的应力分类 热应力 零件在加热和冷却中不同部位温度有差异，
热胀冷缩不一致导致的应力；通常表面为压应力； 心部为拉应力。只占总应力的5－10％。 组织应力 零件冷却时不同部位组织转变不一样， 引起的内应力。一般表面为拉应力，心部为压应力。
第五节 钢的热处理基础
5.1 钢的热传递 1. 基本方式 传导 对流 辐射 2. 传热一般规则 a. 先决条件存在温差. b. 通常三种传热方式同时存在 工件通过辐射和对流从加热炉中获得热量，又
以传导方式传给心部。
c. 工件的传热方式取决于加热温度和加热设备 ＞600 ºc时，辐射传热过程最强烈，试验以辐
铁碳相图中，共有五种不同形态的渗碳体，请根据
形成温度的高低依次写出。
在Fe-Fe3C相图，五种形态渗碳体以温度从高到低
为：
Fe3C I
(A＋Fe3C)共晶
Fe3C II
(F ＋Fe3C)共
5.2 钢在加热时的转变 奥氏体形核＋长大过程；取决于加热温度、原始
组织和化学成分。 用晶粒度评定加热质量。
5.3 钢在冷却时的转变
过冷奥氏体的等温转变曲线 称为C-曲线，或 TTT图。
金相检验培训课件
定量金相学的应用
定量金相学广泛应用于金属材料的研 究和生产过程中。通过测量材料的晶 粒度、相组成和化学成分等参数，可 以评估材料的力学性能、物理性能和 工艺性能。
定量金相学的局限性
定量金相学虽然可以测量金属材料的 各种参数，但对于某些细微结构和化 学成分的分析仍然存在局限性。因此 ，在某些情况下，需要结合其他分析 方法如能谱分析、X射线衍射等进行 分析。同时，定量金相学的测量结果 也会受到样品制备过程和测量方法的 影响，需要采用标准化的测量程序以 保证结果的准确性。
金相检验技术发展趋势与挑战
智能化金相检验
01
结合人工智能和机器学习技术，实现对金相组织的自动识别、
分类和预测，提高金相检验的智能化水平。
跨学科合作
02
加强与其他学科领域的合作，引入新的技术和方法，推动金相
检验技术的创新和发展。
高精度和高灵敏度检测
03
开发更准确、更灵敏的金相检验方法和技术，实现对金相组织
金相检验新技术与发展趋势
金相检验新技术介绍
1 2 3
定量金相分析
利用图像处理和计算机辅助技术，实现对金相组 织的定量测量和分析，提高金相检验的准确性和 可靠性。
数字成像技术
采用高分辨率数字相机和图像处理技术，实现对 金相组织的精细观察和测量，提高金相检验的效 率和精度。
自动化金相检验
利用机器人技术和自动化设备，实现金相组织的 自动取样、研磨、抛光和观察，提高金相检验的 效率和准确性。
经过粗磨、细磨、抛光、 蚀刻等步骤，制备出具有 金相结构的试样。
金相显微镜操作实践与技巧
显微镜型号选择
根据实际需要选择合适的显微镜型号，如光学显 微镜、电子显微镜等。
显微镜操作流程
《金相分析试验培训》课件
金相分析的局限性
金相分析主要适用于金属材料，对于非金属材料和复合材料等则不太适用。此外 ，金相分析的准确性和可靠性也受到样品制备、观察条件和分析方法等因素的影 响。
02
金相分析试验流程
试样制备
试样选取
根据试验需求，选择具 有代表性的试样。
研磨
使用不同粒度的砂纸或 研磨剂，将试样表面研
磨至平滑。
抛光
晶体取向分析
总结词
通过分析金相样品中晶体取向的分布和变化，研究材料的晶体结构和织构特性。
详细描述
晶体取向分析是利用金相样品中晶体取向的差异和分布，研究材料的晶体结构和织构特性。通过分析 晶体取向的分布和变化，可以了解材料的晶体织构、变形行为和断裂机制等，为材料设计和优化提供 依据。
相组成分析
总结词
计算等。
报告生成
根据分析结果，生成详细的金 相分析报告。
03
金相分析试验技术
定量金相分析
总结词
通过测量金相样品中的晶粒尺寸、位向差和相含量等参数， 对材料的微观结构和性能进行定量评估。
详细描述
定量金相分析是利用图像处理和计算机技术对金相样品进行 定量测量和分析的方法。通过测量晶粒尺寸、位向差和相含 量等参数，可以评估材料的微观结构和性能，进而预测材料 的力学性能、物理性能和化学性能。
案例二：不锈钢的金相分析
总结词
不锈钢是一种具有高度耐腐蚀性和良好机械性能的合金。通过金相分析，可以深入了解 不锈钢的显微组织结构，进一步优化其性能。
详细描述
不锈钢的金相分析主要关注其晶粒大小、碳化物分布以及铬元素的含量。在显微镜下， 可以看到不锈钢的晶界较为模糊，这是因为其具有较高的合金化程度。同时，不锈钢中 还含有一定量的碳化物，这些碳化物在金相分析中呈现出黑色斑点。铬元素的含量对于
金相分析主要适用于金属材料，对于非金属材料和复合材料等则不太适用。此外 ，金相分析的准确性和可靠性也受到样品制备、观察条件和分析方法等因素的影 响。
02
金相分析试验流程
试样制备
试样选取
根据试验需求，选择具 有代表性的试样。
研磨
使用不同粒度的砂纸或 研磨剂，将试样表面研
磨至平滑。
抛光
晶体取向分析
总结词
通过分析金相样品中晶体取向的分布和变化，研究材料的晶体结构和织构特性。
详细描述
晶体取向分析是利用金相样品中晶体取向的差异和分布，研究材料的晶体结构和织构特性。通过分析 晶体取向的分布和变化，可以了解材料的晶体织构、变形行为和断裂机制等，为材料设计和优化提供 依据。
相组成分析
总结词
计算等。
报告生成
根据分析结果，生成详细的金 相分析报告。
03
金相分析试验技术
定量金相分析
总结词
通过测量金相样品中的晶粒尺寸、位向差和相含量等参数， 对材料的微观结构和性能进行定量评估。
详细描述
定量金相分析是利用图像处理和计算机技术对金相样品进行 定量测量和分析的方法。通过测量晶粒尺寸、位向差和相含 量等参数，可以评估材料的微观结构和性能，进而预测材料 的力学性能、物理性能和化学性能。
案例二：不锈钢的金相分析
总结词
不锈钢是一种具有高度耐腐蚀性和良好机械性能的合金。通过金相分析，可以深入了解 不锈钢的显微组织结构，进一步优化其性能。
详细描述
不锈钢的金相分析主要关注其晶粒大小、碳化物分布以及铬元素的含量。在显微镜下， 可以看到不锈钢的晶界较为模糊，这是因为其具有较高的合金化程度。同时，不锈钢中 还含有一定量的碳化物，这些碳化物在金相分析中呈现出黑色斑点。铬元素的含量对于
金相检验技术5-6
第五章 结构钢的金相检验
5.1 钢中非金属夹杂物的金相检验
非金属夹杂物的特征
第五章 结构钢的金相检验
5.1 钢中非金属夹杂物的金相检验
非金属夹杂物的特征
第五章 结构钢的金相检验源自5.2碳素钢和低合金钢中的基本组织
一、常见组织 铁素体 （F）
第五章 结构钢的金相检验
5.2碳素钢和低合金钢中的基本组织
5.1 钢中非金属夹杂物的金相检验
3、硅酸盐夹杂物
常见的有铁橄榄石(2FeO·SiO2)、锰橄榄石(2MnO·SiO2)、复 合铁锰硅酸盐(nFe·mMnO·pSiO2)以及硅酸铝(3Al2O3·2SiO2) 等。
第五章 结构钢的金相检验
5.1 钢中非金属夹杂物的金相检验
4、氮化物
主要有氮化钛（TiN）、氮化钒（VN）和氰化钛[Ti(NC)]。
②用浸蚀法来区分： 对试样进行浅浸蚀，下贝氏体由两相组成易于
浸蚀，呈黑色；而马氏体不易浸蚀，颜色较浅。
③在电镜下区别：下贝氏体针表面分布有Fe3C；而针状马氏体是孪晶
，只看到中脊。
第五章 结构钢的金相检验
5.2碳素钢和低合金钢中的基本组织
二、各种基本组织的鉴别方法
3、F和A’的区别 未溶F有明显的晶界，存在于马氏体的相界边缘上；而A’在马 氏体针之间，其形态随马氏体针叶的分布形状而改变。
上贝氏体
下贝氏体
第五章 结构钢的金相检验
5.2碳素钢和低合金钢中的基本组织
贝氏体（B）
奥氏体（A）
粒状贝氏体 （F+岛状A）
第五章 结构钢的金相检验
5.2碳素钢和低合金钢中的基本组织
马氏体 （M）
上海材料研究所金相分析培训_--第五章结构钢金相_2022年学习资料
结构钢的常规项」检测-、非金属夹杂物检验GB/T10561-2005-二、显微组织检验（铁素体、渗碳体、光体、魏氏组织、贝氏体、-奥氏体、马氏体、回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体。-、晶粒度测定GB/T639 -2002-四、钢的脱碳层深度测定GB/T224-2008
非金属夹杂物检验-▣1夹杂物的分类：硫化物类、氧化铝类、-硅酸盐类、球状氧化物类及氮化物类-▣2）各类夹杂 的形态。-▣3）夹杂物评定标准的应用-4
冷拉钢金相检-日-低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度GB/T4335-1984-低倍组织和缺陷GB工1979-20 1D-▣-夹杂物GB/T10561-2005-断口检验GB/T1814-1979-冷拉钢纤维状组组-200 -24
易切削钢金相检验-口成分特点：S、Ca、Ca、Pb、等-口牌号的表示Y-夹杂物的分布-易切削钢中的硫化物00X-2-25
弹簧钢的缺陷组织-▣该钢经长时间的高温退火，材料中有石墨碳析出-60Si2Mn片簧之游离石墨碳-500X0Si2Mn游离石墨碳及组织-4-37
高强度马氏体钢金相检验-▣成分特点：中碳+<5%的合金元素-▣热处理特点：淬火+低温回火或等温淬火-▣性能 点：材料的屈服强度高；抗拉强度-Rm=294XW+82-▣可能出现的组织：回火马氏体、贝氏体、残余奥氏-3 31
氏体钢金相检验-▣成分特点：中低碳合金钢中+某些形成贝氏-体转变的合金元素Mo、B等-▣热处理特点：钢奥氏 化后空冷或炉冷-口组织鉴别：B下、B上、B粒及铁素体、奥氏-体等-3-32
低碳马氏体钢金相检验-▣成分特点：C<0,25%,加少量合金元素-热处理特点：淬火十低温回火-组织检验要点 是否存在过热、欠热、欠淬透现象，表面是否存在脱-使用标准：GB/T10561-2005、GB/T224-1 87、GB/T13299--1991-26
金相分析试验培训PPT课件
• 注意事项
A. 显微镜关闭时，卤素灯电压应调至最低。 B. 调焦时注意不要使物镜碰到试样，以免划伤物镜。不要用手直接触摸光学部件的表面。 C. 转换物镜时，应旋转物镜架，不要用手直接转物镜。在载物台垫片圆孔中心的位置远离物镜中心位置
时不要切换物镜，以免划伤物镜。 D. 亮度调整切忌忽大忽小，也不要过亮，影响灯泡的使用寿命，同时也伤害视力。 E. 所有（功能）切换，动作要轻，要到位。 F. 非专业人员不要调整照明系统，以免影响成像质量。 G. 使用完毕关机时，不要立即盖防尘罩，待冷却后再盖，注意防火。 H. 不经常使用的光学部件放置于干燥皿内。 I. 非专业人员不要尝试擦拭物镜及其他光学部件以免损伤镜头。
6
四、金相试样的制备
• 选样
• 首先确定待分析零件（或部位）的一个面作为金相磨面，对于需观察和分析 的部位必须完全包括在试样中。对于轧制板材和带材，要区分纵向磨面和横 向磨面。
① 垂直于锻轧方向的横截面可以检验金属材料从表面层到中心的组织，显示组 织状态、晶粒度、表层缺陷深度、腐蚀层深度，氧化层深度、脱碳层深度、 表面化学热处理及镀层厚度等。
11
化学腐蚀方法
• 一般有浸蚀法、滴蚀法和擦蚀法。见下图所示。 • 1）浸蚀法：将抛光好的样品放入腐蚀剂中，不断观察表面颜色的变化，当样品表面略显灰暗时，即可
取出，表面用酒精冲洗，再用吹风机充分吹干。 • 2）滴蚀法：是一手拿样品，表面向上，用滴管吸入腐蚀剂滴在样品表面，观察表面颜色的变化情况，
当表面颜色变灰时，再过2—3秒即可充分冲酒精，再快速用吹风机充分吹干。 • 3）擦蚀法：用沾有腐蚀剂的棉花轻轻地擦拭抛光面，同时观察表面颜色的变化，当样品表面略显灰暗
• 抛光时将抛光盘转速调节到合适的转速(例如为200转/分)。
A. 显微镜关闭时，卤素灯电压应调至最低。 B. 调焦时注意不要使物镜碰到试样，以免划伤物镜。不要用手直接触摸光学部件的表面。 C. 转换物镜时，应旋转物镜架，不要用手直接转物镜。在载物台垫片圆孔中心的位置远离物镜中心位置
时不要切换物镜，以免划伤物镜。 D. 亮度调整切忌忽大忽小，也不要过亮，影响灯泡的使用寿命，同时也伤害视力。 E. 所有（功能）切换，动作要轻，要到位。 F. 非专业人员不要调整照明系统，以免影响成像质量。 G. 使用完毕关机时，不要立即盖防尘罩，待冷却后再盖，注意防火。 H. 不经常使用的光学部件放置于干燥皿内。 I. 非专业人员不要尝试擦拭物镜及其他光学部件以免损伤镜头。
6
四、金相试样的制备
• 选样
• 首先确定待分析零件（或部位）的一个面作为金相磨面，对于需观察和分析 的部位必须完全包括在试样中。对于轧制板材和带材，要区分纵向磨面和横 向磨面。
① 垂直于锻轧方向的横截面可以检验金属材料从表面层到中心的组织，显示组 织状态、晶粒度、表层缺陷深度、腐蚀层深度，氧化层深度、脱碳层深度、 表面化学热处理及镀层厚度等。
11
化学腐蚀方法
• 一般有浸蚀法、滴蚀法和擦蚀法。见下图所示。 • 1）浸蚀法：将抛光好的样品放入腐蚀剂中，不断观察表面颜色的变化，当样品表面略显灰暗时，即可
取出，表面用酒精冲洗，再用吹风机充分吹干。 • 2）滴蚀法：是一手拿样品，表面向上，用滴管吸入腐蚀剂滴在样品表面，观察表面颜色的变化情况，
当表面颜色变灰时，再过2—3秒即可充分冲酒精，再快速用吹风机充分吹干。 • 3）擦蚀法：用沾有腐蚀剂的棉花轻轻地擦拭抛光面，同时观察表面颜色的变化，当样品表面略显灰暗
• 抛光时将抛光盘转速调节到合适的转速(例如为200转/分)。
金相检验培训课件
典型晶格—— 体心立方晶格：立方体的八个棱角上各有一个原子，立方体中心占有一个原子。α-铁，铬，钼等金属为体心立方晶格结构
面心立方晶格:正方体的八个棱角上各有一个原子，正方体六个面的中心各有一个原子。γ-铁，镍，铝，铜等为面心立方晶体结构
密排六方晶格：在上下底面的十二个棱角上各有一个原子，在上下底面的中心也各有一个原子，在六方柱内有三个原子，他们相间的处于三个棱柱体的几何中心。
（2）形状对性能的影响 网状铁素体降低钢的疲劳性能。 魏化组织铁素体对强度影响不大，但显著降低塑性和冲击韧性。 网状渗碳体增加钢脆性，淬火开裂性提高，实际生产中是不允许存在的，一般用调质处理或充分正火来消除。
3．奥氏体晶粒度
(1)初始晶粒度 细小而均匀 （2）实际晶粒度 一般总是大于初始晶粒度 （3）晶粒长大后在冷却时就不能再变小，只有通过重结晶(重新奥氏体化)才能使晶粒变小。 （4）奥氏体晶粒度对钢性能的影响 奥氏体晶粒越细，屈服强度和冲击韧性越高，综合性能越优良。
三．冷却时的转变 1．过冷奥氏体的等温转变 （1）表示过冷奥氏体在A1以下多个不同温度保温过程中发生的转变量与转变时间关系曲线，如下图
（2）固溶体：某元素的晶格中溶有其他元素原子的相称为固溶体 置换式固溶体：溶剂晶格中部分结点上的原子被溶质原子置换 间隙式固溶体：溶质原子处于溶剂晶格的间隙中。 （1）金属化合物 （2）机械混合物：钢和铸铁中的珠光体，莱氏体
2．二元合金相图 现介绍几种基本结晶转变形式
（1）匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体 杠杆定律：计算两相区内，某一成分合金在某一温度时两相的成分和含量。 （2）共晶转变：从液相中同时结晶出两种固体(共晶体) （3）共析转变：从一种固相中转变为两种固(共析体) （4）包晶转变：由先结晶的固相与剩余的液相反应生成另一固相
上海材料研究所金相培训资料之钢显微组织评定(PPT 36张)
评级图：二个系列、六个级别 A系列：含碳量0.15~0.30% 钢的魏氏织 B系列：含碳量0.31~0.50%钢的魏氏组 织
第四节 钢的脱碳层深度测定方法
（GB/T224-2008）
脱碳层的专业术语
部分脱碳：钢样表层碳含量低于材料规定的含碳 量的下限，但碳含量高于在铁素体中的做大溶解 度。 完全脱碳：钢样表层碳含量低于碳在铁素体中的 做大溶解度。 总脱碳层深度：完全脱碳深度+部分脱碳深度。 有效脱碳层深度：从产品表面到规定的碳含量或 硬度水平的点的距离，规定的碳含量或硬度水平 以不因脱碳而影响使用性能为准（产品规定的碳 含量最小值）。 铁素体脱碳层深度：表面完全脱碳层的深度。
不在同一直线上夹杂物的评定
二条夹杂物纵间距≤40μm、横间距≤10μm应视为一条夹杂物
超大尺寸夹杂物的评定
1）在100×下的 71mm×71mm范围内夹杂物 2）单独指明超大夹杂物的长度或宽度 纳入评级
第二节
金属平均晶粒度测定方法
（GB/T6394-2002）
适用范围
测定金属材料晶粒度，以晶粒的几何图形为基础。
试样的制备
在交货状态的材料切取，尺寸：φ10~12mm， 10×10mm
晶粒度的显示方法
铁素体钢的奥氏体晶粒度
渗碳法 网状铁素体法 氧化法 直接淬火法 网状渗碳体法 网状珠光体（托氏体）法
奥氏体钢晶粒度
化学试剂显示法 电解腐蚀显示法
适用范围
测定钢材及零件的脱碳层深度 完全脱碳与部分脱碳
测定方法
金相法：不同部位的五点脱碳层深度；这些测 量值的平均值为总脱碳层深度 硬度法：用0.49N~4.9N试验力，从表面测至 基体平稳处的距离为总脱碳层深度 化学分析法
上海材料研究所金相培训资料-钢的显微组织评定
不同相之间的界面，对 钢的性能也有一定影响。
钢中非金属杂物的分 布和性质对钢的性能有
一定影响。
钢的显微组织形成与转变
冷却速度
冷却速度对钢的显微组织形成 与转变有重要影响。
合金元素
合金元素对钢的显微组织形成 与转变也有一定影响。
热处理工艺
热处理工艺是控制钢的显微组 织形成与转变的重要手段。
相变点
钢在不同的温度下会发生不同 的相变，相变点对钢的性能有
显微组织与先进钢铁材料
高强度钢
通过控制显微组织中的相 组成和析出物，提高钢的 强度和韧性，开发高强度 钢。
高耐候钢
通过优化显微组织结构， 提高钢的耐腐蚀性能和耐 候性能，应用于海洋工程、 石油化工等领域。
高速钢
通过精细调控显微组织， 提高钢的硬度和耐磨性， 应用于切削工具、磨具等 领域。
未来研究与应用方向
铸钢显微组织评定应用
铸钢的显微组织评定对于铸钢产品的质量控制、性能预测和工程应用具有重要意义，是材 料科学和工程领域的重要研究内容。
04
钢的显微组织与性能关系
强度与显微组织的关系
总结词
强度与钢的显微组织密切相关
详细描述
钢的强度主要取决于其显微组织，如马氏体、奥氏体和铁素体等。一般来说， 强度随位错密度的增加而提高，而晶粒细化也能增强钢的强度。
新型钢铁材料的开发
结合新型显微组织研究方法，开发具有优异性能的新型钢铁材料， 满足能源、交通、航空航天等领域的需求。
绿色制造与可持续发展
研究钢铁材料的绿色制造技术和可持续发展途径，降低生产过程中 的能耗和排放，实现低碳经济和循环经济。
跨学科合作与交流
加强与材料科学、物理学、化学等领域的跨学科合作与交流，推动 钢铁材料研究的创新和发展。
金相技术全套培训讲义
完全不透明（通 常比基体黑）沿 边有细亮线 不透明，沿边界 有亮线
各向异性
磨光时易剥落， 有托尾
各向异性，不透 明，淡黄色
明显的各向异性。 当钢中含有Mn 不透明，淡黄色 少时才形成，
Mn多时形成 MnS、FeS的固 溶体。
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
40
金相组织识别——
夹杂物
夹杂物名称
形状及分布
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
暗场照明原理图
30
金相显微镜
偏光——Polarizing
利用偏光镜片的单向振 动性，在垂直正交时可对具 有双折射性的物质进行定性
检查。适用于地质岩相和
晶体性夹杂物判别。
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
偏振光照明原理图
31
金相显微镜
偏光的应用
各向同性晶体与各向异 性的相的区分；
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
26
金相样品制备——电解浸蚀
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
27
金相显微镜
分类
正置式——便于选取视场 倒置式——方便，样品底部要求不高 体式显微镜——断口宏观检验 工具显微镜——测量（力学）
功能 明场、暗场、偏光、微分干涉DIC
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
4
金相技术概述
▪ 目前，金相技术仍是材料科学与工程领域最广泛应
用、易行有效的研究检验方法，金相检验则是各国 和ISO国际材料检验标准中的重要物理检验项目类别
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
5
金相技术
主要指借助光学（金相）显微镜、放大镜和体视显微镜等对材 料显微组织、低倍组织和断口组织等进行分析研究和表征的材料学 科分支，既包含材料三维显微组织的成像及其定性、定量表征，亦 包含必要的样品制备、准备和取样方法。
各向异性
磨光时易剥落， 有托尾
各向异性，不透 明，淡黄色
明显的各向异性。 当钢中含有Mn 不透明，淡黄色 少时才形成，
Mn多时形成 MnS、FeS的固 溶体。
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
40
金相组织识别——
夹杂物
夹杂物名称
形状及分布
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
暗场照明原理图
30
金相显微镜
偏光——Polarizing
利用偏光镜片的单向振 动性，在垂直正交时可对具 有双折射性的物质进行定性
检查。适用于地质岩相和
晶体性夹杂物判别。
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
偏振光照明原理图
31
金相显微镜
偏光的应用
各向同性晶体与各向异 性的相的区分；
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
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金相样品制备——电解浸蚀
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
27
金相显微镜
分类
正置式——便于选取视场 倒置式——方便，样品底部要求不高 体式显微镜——断口宏观检验 工具显微镜——测量（力学）
功能 明场、暗场、偏光、微分干涉DIC
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
4
金相技术概述
▪ 目前，金相技术仍是材料科学与工程领域最广泛应
用、易行有效的研究检验方法，金相检验则是各国 和ISO国际材料检验标准中的重要物理检验项目类别
材料知识培训-金相技术全套培训讲义
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金相技术
主要指借助光学（金相）显微镜、放大镜和体视显微镜等对材 料显微组织、低倍组织和断口组织等进行分析研究和表征的材料学 科分支，既包含材料三维显微组织的成像及其定性、定量表征，亦 包含必要的样品制备、准备和取样方法。
金相基础培训
聚金品保部金相基础培训一、金相基础知识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。
金相分析是根据有关标准和规定来评定金属材料质量的一种常规检验方法；并可用来判断零件生产工艺是否完善，有助于寻求零件产生缺陷的原因。
因此，它也是生产和科研中必不可少的一种手段。
1、进行金相分析，首先应根据各种检验标准和规定进行试样制备。
若试样制备不当，则可能出现假象，例如：金相抛光不干净，金相检验时金相照片会出现大量的黑点，影响判断，从而得出错误的结论，因此，金相试样的制备是金相分析的关键，在金相分析中占据十分重要的地位。
2、其次，从事金相分析的人员，必须具备一定的热处理基础知识，了解和熟悉常用金属材料在不同热处理制度下的相组成和组织组成。
3、我们常用的金属为晶体，以前说过非晶体，玻璃、陶瓷等，晶体种类繁多。
金属的晶体是由更小的晶格组成二、金相常见组织1、铁素体定义：碳溶于a-Fe中的间隙式固溶体称为铁素体，常用F表示。
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。
钢材中铁素体一般以片状（一般是在调质处理中出现）、块状（中低碳钢、中低合金钢中白色块状区域）、针状（一般指魏氏组织中的先共析针状铁素体）、网状（钢在缓冷时形成的渔网一样连续的组织）存在。
在我们常用的中低碳钢中，铁素体在我们金相照片上显示为白色块状。
铁素体在加工硬化方面不敏感，因此可以承受很大见面率的拉拔，且拉拔后硬度、抗拉强度上升较慢，适宜压力加工。
铁素体在770度以下有铁磁性，770度以上失去磁性。
另有一种铁素体在较高温度下出现，一般存在于1394度以上，因存在的温度较高，叫做高温铁素体，常温下少见。
金相检验基础知识培训..
体机体上，在低倍显微镜下呈片层状特征。
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，
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。
Fe-C相图
Fe-C相图
特性点
温度（℃）
含碳量（%）
特性点的含义
相
A
1538
0
纯铁的熔点
图
B
1495
中
C
D
特 E
性
F
1148 1227 1148 1148
点
G
912
0.53
包晶转变的液相成分
4.30
共晶点
6.69
渗碳体熔点
2.11
碳在奥氏体中最大溶解度
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。
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，
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。
Fe-C相图
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特性点
温度（℃）
含碳量（%）
特性点的含义
相
A
1538
0
纯铁的熔点
图
B
1495
中
C
D
特 E
性
F
1148 1227 1148 1148
点
G
912
0.53
包晶转变的液相成分
4.30
共晶点
6.69
渗碳体熔点
2.11
碳在奥氏体中最大溶解度
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。
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组织特点：铁素体和马氏体，二相中的各自 比例及分布决定材料的性能
500X
粒状珠光体
粒状珠光体精品课件
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铁素体魏氏组织
铁素体魏氏精组品织课件
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渗碳体魏氏组织
滲碳体魏氏组织
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2 00X
上贝氏体
上贝氏体组织
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下贝氏体
下贝氏体组织
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粒状贝氏体
粒状贝氏体组织织
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板条状马氏体
板条状马氏体组织精品课件
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调质钢金相组织
低碳马氏体和网状铁素体
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45钢调质之回火索氏体
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大截面用钢金相检验
成分特点:中碳+相当量的合金 热处理特点：淬火+高温回火 可能出现的组织：回火索氏体、贝氏体、珠光体、
铁素体 性能特点：脆性转变温度随组织而改变 钢的用途：大性铸锻件（大于截面700mm ) 检验要点：低倍组织及各类缺陷、各类高倍组织的
化GB/T13302-1991钢中石墨碳显微评定方法、（4）显微组织（5）组 织对性能的影响
精品课件
弹簧钢的金相组织
65Mn弹簧之回火屈氏体
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50CrV弹簧铅浴处理之形变索氏体 500X
双相钢金相检验
低碳钢或低碳低合金钢在临界区轧制或变形 得到钢的双相组织
性能特点：屈服点低、初始加工硬化率高、 强度延性匹配好等
球状氧化物在明场下的形态度
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球状氧化物在偏光下的性质 500X
硅酸盐类夹杂
硅酸盐夹杂在明场下的形态
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氮化物类夹杂
氮化钛夹杂在明场下的形态
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氮化钛夹杂在暗场下的形态 100X
铁素体
铁素体组织
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片状珠光体
片状珠光体精组品课织件
机械工业理化人员技术资格培训班
（龚应时）
结构钢的金相检验
精品课件
结构钢的分类及用途
一、按工艺分类：冷变形钢、易切削钢、低碳马氏体钢、低碳 低合金钢、调质钢、大截面用钢、高强度马氏体钢、贝氏体钢、 非调质钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢。
二、按习惯分类：普通低合金钢、易切钢、渗碳钢、调质钢、 弹簧钢、滚动轴承钢。
冷冲压钢饼形组织 200X
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冷拉钢金相检验
低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度（GB/T4335-1984） 低倍组织和缺陷（GB/T1979-2001） 夹杂物（GB/T10561-2005） 断口检验（GB/T1814-1979）
冷拉钢纤维状组织
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易切削钢金相检验
成分特点：S、Ca、Ca、Pb、等 牌号的表示（Y） 夹杂物的分布
鉴别、组织的均匀性等
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高强度马氏体钢金相检验
成分特点：中碳+＜5%的合金元素 热处理特点：淬火+低温回火或等温淬火 性能特点：材料的屈服强度高；抗拉强度
Rm=294χwc+82 可能出现的组织：回火马氏体、贝氏体、残余奥氏
体
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贝氏体钢金相检验
成分特点：中低碳合金钢中+某些形成贝氏 体转变的合金元素Mo、B等
针状马氏体
针状马氏体组织
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回火马氏体
回火马氏体组织
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回火屈氏体
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回火索氏体
回火索氏体组织
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冷冲压钢金相检验
铁素体晶粒度（GB/T4335-1984）
游离渗碳体（GB/•T）13299-1991表1中A、B、C系列）
珠光体形态（GB/T13299-1991表2（A、B、C系列 带状组织（GB/T13299-1991表3（A、B、C系列 铁素体针片状（GB/T13299-1991表4（A、B、系列）
易切削钢中的硫化物
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100X
低碳马氏体钢金相检验
成分特点：C＜０．２５％，加少量合金元素 热处理特点：淬火＋低温回火 组织检验要点：是否存在过热、欠热、欠淬透现象，表面是否存在脱
碳 使用标准：GB/T10561-2005、GB/T224-1987、GB/T13299-1991
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强化机理：利用微量元素形成的碳化物擦沉 淀强化
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弹簧钢金相检验
成分特点：碳量在0.6---1.0%+少量的合金元素Si、Mn、Cr、V、等 性能特点：要求弹性极限高 热处理理特点： （1）钢丝直接淬火+中温回火 （2）钢丝经铅浴处理后再进行冷拉 检验要点：（1）表面脱碳层、（2）非金属夹杂物、（3）钢的石墨
低碳低合金钢金相检验
成分特点：低碳+小于3%的合金元素
性能特点：屈服强度高、韧性好等
钢的组织分类：
（1）铁素体和珠光体钢
（2）贝氏体钢
（3）马氏体钢
使用的标准：GB/T224-1987
GB/T13299-1991
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调质钢金相检验
成分特点：含碳量在0.3---0.5%、合金元素＜5% 性能特点:强韧俱佳 热处理特点:淬火+高温回火 检验要点： (1)非金属夹杂物 (2)表面脱碳层 (3)调质前锻造的过热或过烧 (4)调质后的实际组织(GB/T13320-1991钢质摸锻件金相组织评定方法
热处理特点：钢奥氏体化后空冷或炉冷 组织鉴别：B下、B上、B粒及铁素体、奥氏
体等
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非调质钢金相检验
成分特点：在中碳结构钢中+单一或复合的 合金元素，如V、Ti、Nb等
性能特点：在锻造或轧制后直接获得高强度 和一定的韧性，以达到调质钢要求
组织特点：铁素体+珠光体和铁素体基体上 析出的弥散沉淀强化相
三、用途：冶金、矿山、机械、桥梁、市政、文体场馆、造船、 锅炉、压力容器等。
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结构钢的常规项目检测
一、非金属夹杂物检验（GB/T10561-2005） 二、显微组织检验（铁素体、渗碳体……、珠光体、魏氏组织、贝氏体、
奥氏体、马氏体、回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体）。 三、晶粒度测定（GB/T6394-2002） 四、钢的脱碳层深度测定（GB/T224-2008）
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非金属夹杂物检验
（1）夹杂物的分类：硫化物类、氧化铝类、 硅酸盐类、球状氧化物类及氮化物类。
（2）各类夹杂物的形态。 （3）夹杂物评定标准的应用 。
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硫化物类夹杂
明场下的硫化物形态
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偏光下的硫化物特性
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氧化铝类夹杂
氧化铝类夹在明场下的形态 500X
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粒状珠光体
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铁素体魏氏组织
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上贝氏体
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下贝氏体
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粒状贝氏体
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板条状马氏体
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低碳马氏体和网状铁素体
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大截面用钢金相检验
成分特点:中碳+相当量的合金 热处理特点：淬火+高温回火 可能出现的组织：回火索氏体、贝氏体、珠光体、
铁素体 性能特点：脆性转变温度随组织而改变 钢的用途：大性铸锻件（大于截面700mm ) 检验要点：低倍组织及各类缺陷、各类高倍组织的
化GB/T13302-1991钢中石墨碳显微评定方法、（4）显微组织（5）组 织对性能的影响
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结构钢的分类及用途
一、按工艺分类：冷变形钢、易切削钢、低碳马氏体钢、低碳 低合金钢、调质钢、大截面用钢、高强度马氏体钢、贝氏体钢、 非调质钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢。
二、按习惯分类：普通低合金钢、易切钢、渗碳钢、调质钢、 弹簧钢、滚动轴承钢。
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Rm=294χwc+82 可能出现的组织：回火马氏体、贝氏体、残余奥氏
体
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贝氏体钢金相检验
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针状马氏体
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回火索氏体
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铁素体晶粒度（GB/T4335-1984）
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易切削钢中的硫化物
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低碳马氏体钢金相检验
成分特点：C＜０．２５％，加少量合金元素 热处理特点：淬火＋低温回火 组织检验要点：是否存在过热、欠热、欠淬透现象，表面是否存在脱
碳 使用标准：GB/T10561-2005、GB/T224-1987、GB/T13299-1991
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成分特点：碳量在0.6---1.0%+少量的合金元素Si、Mn、Cr、V、等 性能特点：要求弹性极限高 热处理理特点： （1）钢丝直接淬火+中温回火 （2）钢丝经铅浴处理后再进行冷拉 检验要点：（1）表面脱碳层、（2）非金属夹杂物、（3）钢的石墨
低碳低合金钢金相检验
成分特点：低碳+小于3%的合金元素
性能特点：屈服强度高、韧性好等
钢的组织分类：
（1）铁素体和珠光体钢
（2）贝氏体钢
（3）马氏体钢
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调质钢金相检验
成分特点：含碳量在0.3---0.5%、合金元素＜5% 性能特点:强韧俱佳 热处理特点:淬火+高温回火 检验要点： (1)非金属夹杂物 (2)表面脱碳层 (3)调质前锻造的过热或过烧 (4)调质后的实际组织(GB/T13320-1991钢质摸锻件金相组织评定方法
热处理特点：钢奥氏体化后空冷或炉冷 组织鉴别：B下、B上、B粒及铁素体、奥氏
体等
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非调质钢金相检验
成分特点：在中碳结构钢中+单一或复合的 合金元素，如V、Ti、Nb等
性能特点：在锻造或轧制后直接获得高强度 和一定的韧性，以达到调质钢要求
组织特点：铁素体+珠光体和铁素体基体上 析出的弥散沉淀强化相
三、用途：冶金、矿山、机械、桥梁、市政、文体场馆、造船、 锅炉、压力容器等。
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一、非金属夹杂物检验（GB/T10561-2005） 二、显微组织检验（铁素体、渗碳体……、珠光体、魏氏组织、贝氏体、
奥氏体、马氏体、回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体）。 三、晶粒度测定（GB/T6394-2002） 四、钢的脱碳层深度测定（GB/T224-2008）
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非金属夹杂物检验
（1）夹杂物的分类：硫化物类、氧化铝类、 硅酸盐类、球状氧化物类及氮化物类。
（2）各类夹杂物的形态。 （3）夹杂物评定标准的应用 。
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