金属的显微分析法

概述：
保温时间的选择
保温的意义：为了使工件内外各部分温度均达到指定温度， 并完成组织转变，使碳化物溶解奥氏体成分均匀化，必须 在热处理加热温度下保温一定的时间。 加热时间：工件升温所需时间和保温所需时间的总合。 热处理加热时间的影响因素：工件的尺寸和形状、使用的 加热设备和装炉量、装炉时炉子的温度、钢的成分和原始 组织、热处理的要求和目的等。 在空气介质中加热升温达到指定温度后的保温时间， 碳钢：按工件厚度(或直径)每毫米一分钟 到一分半钟估 算； 合金钢：按每毫米两分钟估算。 在盐浴炉中加热，保温时间则可缩短1～2倍。(参见表3-1)
概述：
碳钢热处理后的组织 碳钢的退火和正火组织
45钢860℃炉冷组织 珠光体+铁素体 45钢860℃气冷组织 索氏体+铁素体
概述：
碳钢热处理后的组织
钢的淬火组织
45钢860℃油冷组织 马氏体+屈氏体 45钢860℃淬火组织 马氏体
概述：
碳钢热处理后的组织
钢的回火组织
45钢860℃调质处理组织
三 钢的热处理及其对组织和性能的影响
热处理设备 实验室用设备
箱式电阻炉 坩埚炉 管式电阻炉
三 钢的热处理及其对组织和性能的影响
热处理生产用设备
高温电阻炉
台车式电阻炉
外热井式硝盐炉
网带式淬火炉
网带式回Hale Waihona Puke Baidu炉
铝管退火炉
箱式气体渗碳炉自动生产线
感应加热
感应淬火机床
RJ2系列井式回火电阻炉 RQ3系列气体渗碳炉 RX3系列箱式电阻炉
概述：
2.金相显微试样的制备方法
概述：
2.金相显微试样的制备方法 抛光
• 目的：
去除细磨时遗留下的细微磨痕，
以获得光亮而无磨痕的镜面。
• 方法：
机械抛光 电解抛光 化学抛光
• 本实验采用机械抛光方法。
概述：
2.金相显微试样的制备方法
• 操作：
1. 将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上，压力不宜过大， 并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。 2.抛光时间不宜过长，磨面上磨痕全部消除而呈光亮的镜面后，即 可停止抛光。 3.抛光后的试样用水冲洗干净，然后进行侵蚀。
回火马氏体 + 碳化物 + 少量残余奥氏体
实验概述
合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织
特殊钢——不锈钢
1Cr18Ni9钢固溶处理后的组织
概述
合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织
铸铁的显微组织
灰铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织
概述
合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织 铸铁的显微组织
2.金相显微试样的制备方法
取样
• 下图为常规取样 • 左图为试样镶嵌
概述：
2.金相显微试样的制备方法
磨制
• 方式： 手工磨和机械磨 工序： 粗磨和细磨
•
右图---试样磨面上磨痕 变化情况示意图
概述：
2.金相显微试样的制备方法
磨制方法


砂纸平铺在玻璃板上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使试样 磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下向前推行磨制。 磨制以“单程单向”方式重复进行。 在调换下一号更细的砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净， 并使试样的磨制方向调转90°。
二
碳钢和铸铁在平衡状态下 的显微组织
二
碳钢和铸铁在平衡状态下的显微 组织
一、目的
通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显 微组织； 了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的 本质、形态及分布特征； 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性 能之间的关系。
二
碳钢和铸铁在平衡状态下的显微 组织
4.不同化学浸蚀剂对组织的影响
T12钢的显微组织
4%硝酸酒精溶液侵蚀的组织
碱性苦味酸钠溶液侵蚀的组织
二、概述
5.各种白口铸铁的显微组织
亚共晶白口铸铁显微组织
共晶白口铸铁显微组织
二、概述
5.各种白口铸铁的显微组织
过共晶白口铸铁显微组织
三 钢的热处理及其对组织和性 能的影响
三 钢的热处理及其对组织和性能的影响
概述：
2.金相显微试样的制备方法
浸蚀
• 目的：
使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。 光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮，除某些非金属夹杂物、石 墨、孔洞、裂纹外，无法辨别出各种组织组成物及其形态特征。
• 方法：
化学浸蚀法
• 操作：
1.将抛光好的试样磨面用化学浸蚀剂进行一定时间浸蚀； 2.浸蚀后用酒精清洗浸蚀面，再用吹风机吹干浸蚀面及试样整 体，随后观察。
为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到 金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。
金相试样的制备过程主要步骤有：
取样
镶嵌
磨制
抛光
浸蚀
概述：
2.金相显微试样的制备方法
本实验金相试样制备过程的步骤如下: 抛光液 抛光机
砂纸磨
浸蚀剂
吹风机
显微镜
磨制
水清洗
抛光
水清洗
浸蚀
酒精清洗
吹干
观察
概述：
1.各种碳钢的显微组织
工业纯铁显微组织 亚共析钢钢的显微组 织
二、概述
1.各种碳钢的显微组织
共析钢的显微组织 过共析钢钢的显微组织
二、概述
2.放大倍数对组织形态的影响
中倍率下的珠光体 高倍率下的珠光体
二、概述
3.铁素体和渗碳体显微镜下的区别
过共析钢中的二次渗碳体 亚共析钢中的铁素体
二、概述
4%硝酸酒精溶液侵蚀的组织
三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 概述：
1. 2. 3. 钢的热处理工艺曲线 相关参数： 加热温度 保温时间 冷却方式
三 钢的热处理及其对组织和性能的影响
退火和正火工艺 淬火方法 冷却方式 共析钢的等温转变和连续冷却转变 亚共析钢连续冷却转变 过共析钢连续冷却转变
合金钢：合金结构钢、合金工具钢、特殊钢。 特殊钢：不锈钢 铸铁：白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。 灰口铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等 有色金属材料：铜、铝、镍、钛及其合金。 铜合金：黄铜、青铜、白铜等 铝合金：形变铝合金、铸造铝合金。 铸造铝合金：硅铝合金-硅铝明等 轴承合金：巴氏合金-以锡或铅为基的抗磨轴承合金
二、概述
观察碳钢和白口铸铁的平衡组织 分析各种相组分和组织组成物的特征 碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢 白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、 过共晶白口铸铁 相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体 区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体 估算：亚共析钢中碳的质量分数
二、概述
概述：
金相分析实验使用的主要仪器设备
抛光机（PG-1型）
抛光机（PG-2型）
概述：
1.金相显微镜的原理、构造及使用
金相显微镜的构造 及功能
• • • • • • • 光学系统 照明系统 调焦装置 载物台（样品台） 孔径光栏和视场光栏 物镜转换器和物镜 目镜筒及目镜
概述：
2.金相显微试样的制备方法
金属的显微分析法
金属的显微分析法
金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法 金相显微分析法：利用金相显微镜在专门制备的试 样上观察材料的组织和缺陷的方法。
概述：
金相分析实验使用的主要仪器设备
金相显微镜（4XB型 ）
金相显微镜（4XC-TV型）
概述：
金相分析实验使用的主要仪器设备
切割机
镶嵌机
目的：
熟悉钢的几种基本热处理操作； 研究加热温度、冷却速度及回火温度等主 要因素对碳钢热处理后性能的影响； 观察碳钢热处理后的显微组织；
三 钢的热处理及其对组织和性能的影响
概述：
钢的热处理：通过钢在固态范围内的加热、保温和冷 却操作，来改变其内部组织，从而获得所需要的物理、 化学、机械和工艺性能的过程。 普通热处理有：退火、正火、淬火、回火。 热处理基本工艺要素：加热温度、保温时间和冷却方 式。 正确合理选择这三者的工艺规范，是热处理质量的基 本保证。
概述：
冷却方法的选择 热处理时冷却方法（冷却速度）影响着钢的组 织和性能。只有选择适当的冷却方法，才能获得所 要求的组织和性能。 退火冷却：一般采用随炉冷却。 正火冷却：采用空气冷却，大件可用风冷却。 淬火冷却：根据工件状况选择淬火介质。 淬火介质不同 冷却能力不同 工件获得冷速不同 合理选择冷却介质是保证淬火质量的关键 碳钢：通常用室温的水作淬火介质 合金钢：
概述
合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织 合金钢的显微组织 合金结构钢
GCr15钢油淬低温回火后组织
回火马氏体 + 碳化物 + 残余奥氏体
T12钢水淬低温回火组织
概述
合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织
合金工具钢——高速钢
W18Cr4V钢淬火组织
马氏体+碳化物+残余奥氏体
W18Cr4V钢淬火和三次回火组织
回火索氏体
65钢淬火后中温回火组织
回火屈氏体
概述：
碳钢热处理后的组织 T12钢的球化退火和淬火后低温回火组织
球化退火组织
球化体
回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体
水淬+低温回火组织
概述：
碳钢热处理后的组织
低温回火组织为回火马氏体，回火马氏体易受侵蚀， 组织呈暗色针状。回火马氏体具有高的强度和硬度， 而韧性和塑性较淬火马氏体有明显改善。 中温回火组织为回火屈氏体，回火屈氏体有较好的 强度，最高的弹性，较好的韧性。 高温回火组织的回火索氏体，回火索氏体具有强度、 韧性和塑性较好的综合机械性能。 注意：回火索氏体和回火屈氏体与索氏体和屈氏体 在显微组织形态上是不同的，前者中的渗碳体呈粒 状而后者则为片状。
概述：
2.金相显微试样的制备方法
浸蚀
浸蚀后试样磨面 就形成了凸凹不平的 表面，在显微镜下通 过光线在磨面上各处 的反射情况不同，显 现出各种不同的组织 结构特征及形态。 即能够观察到金属的 显微组织。
右图----单相组织和 双相组织的显微组织图
一 金属的显微分析法
设备及材料
• 设备仪器： 光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。 • 材料： 碳钢试样，金相砂纸，抛光液，硝酸酒精溶 液（含4%HNO3），酒精，脱脂棉等。
概述：
加热温度的选择
图3-1 退火和正火的加热 温度范围
图3-2
淬火的加热 温度范围
概述：
加热温度的选择
回火的加热温度
低温回火：加热温度为150℃～250℃。 中温回火：加热温度为350℃～500℃。 高温回火：加热温度为500℃～650℃。 回火加热温度对机械性能的影响 回火加热温度对硬度的影响
概述
合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织
轴承合金
巴氏合金——最典型的锡基巴氏合金 ZchSnSb11—6
三 钢的热处理及其对组织和性能的影响
概述：
碳钢热处理后的组织，可以是接近平衡状态的组织， 也可以是不平衡组织。组织不同性能将各异。 研究分析其组织，用铁碳相图和碳钢的Ｃ曲线。 铁碳相图——慢冷时不同碳质量分数的铁碳合金的 结晶过程和室温下的组织，并计算相的质量分数。 C曲线——一定成分的铁碳合金在不同冷却条件下 的过冷奥氏体发生不同类型的转变过程及能够得到 的组织。
四
常用工程材料的显微组织观察 与金相显微照相技术
四
常用工程材料的显微组织观察与 金相显微照相技术简介
目的 1. 观察八种常用合金钢、铸铁、有色金属 等材料的显微组织，熟悉每种材料的显 微组织特征。 2. 研究各种铸铁的显微组织特点及其中石 墨的形状、大小之区别。
四
概述
常用工程材料的显微组织观察与 金相显微照相技术简介
可锻铸铁的显微组织
概述
合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织
有色金属及合金的显微组织
铜合金——黄铜（Cu-Zn合金）
单相黄铜的显微组织 双相黄铜的显微组织
概述
合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织
铝合金——铸造铝合金
硅铝明 ——典型的牌号为ZL10
Al-Si合金(未变质处理)组织 Al-Si合金(变质处理后)组织
概述：
碳钢热处理后的组织
平衡状态组织：退火、正火组织 如：铁素体＋珠光体、珠光体、珠光体+二次渗碳体 不平衡状态组织：淬火组织 连续冷却时—— 当冷却速度不太大时， 形成珠光体类型的索氏体或屈氏体组织（共析钢） 当冷却速度较快时， 直接形成马氏体组织（碳在α-Fe中的过饱和固溶体） 等温冷却时—— 在高温转变区产生珠光体型组织：珠光体、索氏体、屈氏体 在中温转变区产生贝氏体组织：上贝氏体和下贝氏体