上海材料研究所分析培训 ---第二章钢的宏观检验
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实验钢铁材料常见组织及钢的宏观检验技术(ppt)
（2）正火 将工件 加热到Ac3（或Acm） 以上，保温适当时间 后，在静止的空气中 冷却的热处理工艺称 为正火。
4、钢的退火、正火、淬火与回火组织
（3）淬火 淬火是将工件加热到Ac3或Ac1以上某一温度保温一定时间，然 后以适当速度冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
45钢850℃淬水组织
优点：检验范围大，视域宽，检验方法、操作技术以 及所需的检验设备简单，较快捷全面地反映出材料或 产品的品质。
检验范围：钢材中的疏松、气泡、缩松残余、非金属 夹杂物、偏析、白点、裂纹以及各种不正常的断口缺 陷。
实验方法：硫印实验、酸蚀实验、断口实验、塔形实 验等
5.1、硫印实验
硫印实验可以用来检验硫元素在钢中的分 布情况。
①钢的珠光体转变
P的转变发生在临界温度A1以下较高的范围内，又称为高温转变。
此外，还有球状珠光体
3、钢的等温转变曲线及钢铁材料常见组织
难点
以共析钢为例， 过冷A等温转变 曲线称为C曲线， 也称为TTT （Time
Temperature Transformation）
图2-2
②钢的马氏体转变
马氏体转变属于低温转变。钢的马氏体组织是碳在α-Fe中的过饱和 固溶体，是典型的非扩散型相变。
棒材、钢胚和圆钢等产品从垂直于扎制方向的界面选取。 对于锻件，应选取纵向截面进行实验。 对硫印试样采用刨、车、铣和研磨等方式加工，建议表面粗糙度约为Ra 1.6～ 1.8μm。
②试验材料和试剂：
相纸；3%体积硫酸+97%体积水；定影液（采用商用定影液或150～200g/L Na2S2O3水溶液）。
Ld’+P+Fe3CⅡ组织
2、铁碳合金的平衡组织
4、钢的退火、正火、淬火与回火组织
（3）淬火 淬火是将工件加热到Ac3或Ac1以上某一温度保温一定时间，然 后以适当速度冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
45钢850℃淬水组织
优点：检验范围大，视域宽，检验方法、操作技术以 及所需的检验设备简单，较快捷全面地反映出材料或 产品的品质。
检验范围：钢材中的疏松、气泡、缩松残余、非金属 夹杂物、偏析、白点、裂纹以及各种不正常的断口缺 陷。
实验方法：硫印实验、酸蚀实验、断口实验、塔形实 验等
5.1、硫印实验
硫印实验可以用来检验硫元素在钢中的分 布情况。
①钢的珠光体转变
P的转变发生在临界温度A1以下较高的范围内，又称为高温转变。
此外，还有球状珠光体
3、钢的等温转变曲线及钢铁材料常见组织
难点
以共析钢为例， 过冷A等温转变 曲线称为C曲线， 也称为TTT （Time
Temperature Transformation）
图2-2
②钢的马氏体转变
马氏体转变属于低温转变。钢的马氏体组织是碳在α-Fe中的过饱和 固溶体，是典型的非扩散型相变。
棒材、钢胚和圆钢等产品从垂直于扎制方向的界面选取。 对于锻件，应选取纵向截面进行实验。 对硫印试样采用刨、车、铣和研磨等方式加工，建议表面粗糙度约为Ra 1.6～ 1.8μm。
②试验材料和试剂：
相纸；3%体积硫酸+97%体积水；定影液（采用商用定影液或150～200g/L Na2S2O3水溶液）。
Ld’+P+Fe3CⅡ组织
2、铁碳合金的平衡组织
钢的宏观检验技术
第二节 钢材断口检验
断口检验是宏观检验中常用的一种方法，它是反应产品质量 极为重要的手段之一。通过断口检验，可以返现钢本身的冶 炼缺陷和热加工、热处理等制造工艺中存在的问题。 断口试样的选取部位及加工方法应遵循相应的技术条件和有 关标准，因为钢材中的偏析、非金属夹杂物以及白点等缺陷， 在热加工是，均会沿加工变形方向延伸所以在这些缺陷在钢 材的纵向断口上容易被显示，故在选取钢材断口检验试样时， 应尽可能地选取纵向断口。 对于钢材直径或边长大于40mm的钢材应作纵向断口；对于钢 材直径或边长小于40mm的作横向断口
（十二）台状断口 台状断口是在纵向断口上，呈比基体颜色略浅、变形能力稍差、宽 窄不同、较为平坦的片状结构，多分布在偏析区内。台状断口一般 产生在树枝晶发达的钢锭头部和中部。它是沿粗大树枝晶断裂的结 果。 （十三）撕痕状断口 撕痕状断口是在纵向断口上，沿热加工方向呈灰白色的、变形能力 较差的、致密而光滑的条带。其分布无一定规律，严重时布满整个 断面。 （十四）内裂断口 常见的内裂分为“锻裂”和“冷裂”两种。 “锻裂”的特征是光滑 的平面或裂缝；“冷裂”的特征是与基体有明显分界的、颜色稍浅 的平面与裂缝 （十五）异金属夹杂断口 异金属夹杂断口是在纵向断口上，表现为与基体金属有明显边界、 不同的变形能力、不同的金属光泽和组织的条带，条带边界有时又 氧化现象。
钢材断口的分类及各种缺陷形态的识别 （一）纤维状断口 纤维状断口又称韧性断口。此类断口呈纤维状，无金属光泽， 颜色发暗，看不到结晶颗粒，断口边缘常常有明显的塑性变形。 （二）结晶状断口 结晶状断口常出现于热轧或退火的钢材中，断口平齐，呈银灰 色，具有强烈的金属光泽，有明显的结晶颗粒。这种断口说明 在折断时未发生明显的塑性变形，属脆性断口。 （三）层状断口 层状断口其特征在纵向断口上，沿热加工方向呈现出无金属光 泽的、凹凸不平的层次起伏的条带，条带中拌有白色或灰色线 条，这种缺陷类似于劈裂的木纹状。 层状主要是由与多条相互平行的非金属夹杂物的存在造成的， 这种缺陷对纵向力学性能影响大，对横向塑、韧性有显著降低。
实验2 钢铁材料常见组织及钢的宏观检验技术
渗碳淬火原理：渗碳淬火是一种常用的钢的宏观检验技术，通过渗碳处理使钢表面形成一层硬壳，再通过淬火处理使硬壳更加坚硬，从而提高钢的耐磨性和抗疲劳性能。
渗碳淬火检验方法：通过观察钢的表面硬壳颜色、硬度、金相组织等指标，可以判断钢的渗碳淬火质量。
渗碳淬火检验注意事项：在进行渗碳淬火检验时，应注意避免过度处理导致钢的性能下降，同时也要注意检验方法的准确性和可靠性。
酸蚀检验的应用：用于检测金属材料的晶粒大小、晶界特征、相组成等，常用于钢铁材料的组织分析
酸蚀检验注意事项：选择适当的酸蚀剂和浓度，避免过度侵蚀和假象，同时要注意安全操作和环境保护
塔形车削发黑检验
定义：塔形车削发黑检验是一种通过车削加工使金属表面切削热使金属表面发生氧化反应，形成一层致密的氧化膜，再通过特定的化学处理使氧化膜呈现黑色
操作方法：将试样表面擦拭干净，用滤纸蘸取硫酸擦拭试样表面，然后用水冲洗干净，待干燥后观察表面颜色
应用范围：适用于低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢等多种金属材料中硫含量的测定
原理：当硫酸与金属材料中的硫元素反应时，会生成一层硫化物膜，该膜的颜色与材料中的硫含量有关
渗碳淬火检验
渗碳淬火检验标准：根据相关标准，渗碳淬火后的钢应达到一定的硬度、颜色和金相组织要求，以保证其性能和使用寿命。
形成：珠光体是在奥氏体发生相变时，铁素体和渗碳体同时析出而形成的
性能：珠光体具有较高的强度和硬度，同时具有一定的塑性和韧性，是钢铁材料中的一种优良组织
马氏体
常见于：高速切削工具、轴承、弹簧等领域
硬度：硬度高，耐磨性好
形态：通常呈针状或板条状
定义：马氏体是一种铁基合金的相变产物
贝氏体
定义：贝氏体是钢的一种中间相，通常由过冷奥氏体在中温区域转变而来
钢的宏观检
图3-37 萘状断口
2.石状断口 石状断口的宏观形貌是：断口表面凸 凹不平，如同砂石镶嵌（也称“过热小 平面”或“小棱面”）在断面上，断口 呈灰白色，无金属光泽。严重时石状分 布于整个断面（图片3-38）。
图3-38 18Cr2Ni4WA钢 石状断口
石状断口是沿粗晶粒的晶界断裂。由于沿粗大的原奥 氏体晶界析出的第二相（包括非金属夹杂物）不同， 其断裂形态可分为沿晶韧性断裂和沿晶脆性断裂。石 状断口或棱面断口的检查是在韧性状态下进行的。 石状断口的成因，是加热温度过高、奥氏体晶粒粗 大、冷却时沿原奥氏体晶界析出了第二相质点或薄膜。 对于不同钢材，析出的物质也不同。 大多数合金结构钢形成石状断口时的主要析出相是 MnS。例如，18Cr2Ni4WA钢石状断口的“过热小平面” 是由大量韧窝组成的（图片3-39），韧窝底部有MnS 沉淀（图片3-40）。
3.断口试验 将试样按规定采取，经热处理后，用冲击 力将其折断，观察其断口情况，如检查“白点” 等。 4.塔形试验 沿轧制的纵向取一定长度的试棒，然后车 成粗、细不同的三种直径试样，检查不同截面 上是否有发纹。 5.超声波探伤 一种无损检验，通过超声波的传播情况观 察钢内部的缺陷情况。
特点与内容
热酸蚀法 多用于钢铁材料，常用的试剂为50 ％盐酸水溶液,加热温度70±5℃。浸蚀时间因 金属成分、状态、试面光洁度、酸液实际浓度、 酸液实际温度和试验要求而异，但均以金属组 织能清晰地显现为准。酸蚀后取出试件，用弱 碱性溶液中和处理，也可直接在热水中刷洗， 除去试验面上腐蚀产物，吹干后观察评定。
接触硫化物多的部位的印相纸呈現浓茶 褐色或黑色，硫化物少的部位不变色； 保存此相片時，水洗后，定影、干燥即 可，硫酸水溶液的浓度及被检面的压貼 時間一定時，可依黑色的浓淡判定硫量， 此法的应用如下所示。
第2章宏观检验技术
φ 170mm 一般疏松
2.0级
27SiMn φ330mm 一般疏松2.5级
残余缩孔
30Cr13 φ 180mm 残余缩孔2级
达州钢厂 H08A
外形—从中 心向四周发 散，以对角
线为界
结构—属于 柱状晶，细 长发达，
化学成分— 各类杂质富 集形成偏析 带呈放射状 分布，两条 对角线明
显。
波纹状偏析
ZG45精铸件，经860℃淬火+ 420 ℃回火，发达的柱状晶占 据整个断面，导致脆性断裂
纯锌矩形锭剖面经腐蚀 后显示出来的宏观形貌
压铸件及断口形态
铸钢结晶后的树 枝状空间形态
钢结晶后典 型的树枝状
空间形态
残余缩孔
残余缩孔
钢锭浇冒 切头位置
45钢
φ 150mm 中心疏松 0.5级
GCr15SiMn
PCrNi3MoVA调质横列结晶断口特征：与加工方向成一定角度的灰色小平 面，一般多出现在相当于钢锭的柱状晶发达部位。产生原因：横列结晶是强 烈发展的柱状晶引起的。在锻造或轧制过程中，由于锻压比或压下量不够， 这些柱状晶未全破碎，而且在随后的热处理过程中又未能消除，因而钢材可 能大都言发达的柱状晶晶界部分断裂。对性能影响：横列结晶对钢材机械性
1.0级
白点
白点
GCr15钢 退火 白点
非金属夹渣
异金属夹杂物
G20CrNi2MoA
φ 80mm 非金属夹渣
G20CrNi2MoA
φ 80mm 非金属夹渣
16Mn φ 250mm 非金属夹渣
异金属夹杂物
45钢棒材，截面规格20X10mm 异金属夹杂
结晶状断口 异金属夹杂位置
异金属夹杂物
热处理，故报废。
2.0级
27SiMn φ330mm 一般疏松2.5级
残余缩孔
30Cr13 φ 180mm 残余缩孔2级
达州钢厂 H08A
外形—从中 心向四周发 散，以对角
线为界
结构—属于 柱状晶，细 长发达，
化学成分— 各类杂质富 集形成偏析 带呈放射状 分布，两条 对角线明
显。
波纹状偏析
ZG45精铸件，经860℃淬火+ 420 ℃回火，发达的柱状晶占 据整个断面，导致脆性断裂
纯锌矩形锭剖面经腐蚀 后显示出来的宏观形貌
压铸件及断口形态
铸钢结晶后的树 枝状空间形态
钢结晶后典 型的树枝状
空间形态
残余缩孔
残余缩孔
钢锭浇冒 切头位置
45钢
φ 150mm 中心疏松 0.5级
GCr15SiMn
PCrNi3MoVA调质横列结晶断口特征：与加工方向成一定角度的灰色小平 面，一般多出现在相当于钢锭的柱状晶发达部位。产生原因：横列结晶是强 烈发展的柱状晶引起的。在锻造或轧制过程中，由于锻压比或压下量不够， 这些柱状晶未全破碎，而且在随后的热处理过程中又未能消除，因而钢材可 能大都言发达的柱状晶晶界部分断裂。对性能影响：横列结晶对钢材机械性
1.0级
白点
白点
GCr15钢 退火 白点
非金属夹渣
异金属夹杂物
G20CrNi2MoA
φ 80mm 非金属夹渣
G20CrNi2MoA
φ 80mm 非金属夹渣
16Mn φ 250mm 非金属夹渣
异金属夹杂物
45钢棒材，截面规格20X10mm 异金属夹杂
结晶状断口 异金属夹杂位置
异金属夹杂物
热处理，故报废。
实验2 钢铁材料常见组织及钢的宏观检验技术
精品课件
45钢淬火后中温 回火T回
45钢淬火后 高温回火S回
3、钢的等温转变曲线及钢铁材料常见组织
难点
以共析钢为例 ，过冷A等温转 变曲线称为C曲 线，也称为TTT （Time Temperature Transformation ）
图2-2 精品课件
以较慢条件下冷却得到沿晶界析出的T+M组织
45钢860℃淬油组织
精品课件
4、钢的退火、正火、淬火与回火组织
（3）淬火 淬火是将工件加热到Ac3或Ac1以上某一温度保温一定时间，然 后以适当速度冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
45钢750℃淬水组织
45钢920℃淬水组织
45钢860℃淬油组织
精品课件
4、钢的退火、正火、淬火与回火组织
（4）钢的回火 回火是指工件淬硬后，再加热到Ac1点以下某一温 度，保温一定时间，然后冷却到室温下的热处理工艺。
第二章 钢铁材料常见组织及 钢的宏观检验技术
1、 Fe-C(Fe-Fe3C)相图的作用及分析 重点
2、钢铁材料常见平衡组织 重点
3、钢的等温转变曲线及钢铁材料常见组织 难点
4、钢的退火、正火、淬火与回火组织 重点
5、钢的宏观检验技术 基本内容
硫印试验的方法和步骤
酸蚀试验的方法和步骤
断口检验的方法与断口分类和识别
ห้องสมุดไป่ตู้
温度，反应式：
γ →α S0.77%C
P0.0218%C
+
Fe3C6.69%C
④其他重要的转变线 GS线，A3线；ES线，ACM线。
2、铁碳合金的平衡组织
①工业纯铁 （铁素体F）
工业纯铁显 微 组织
精品课件
45钢淬火后中温 回火T回
45钢淬火后 高温回火S回
3、钢的等温转变曲线及钢铁材料常见组织
难点
以共析钢为例 ，过冷A等温转 变曲线称为C曲 线，也称为TTT （Time Temperature Transformation ）
图2-2 精品课件
以较慢条件下冷却得到沿晶界析出的T+M组织
45钢860℃淬油组织
精品课件
4、钢的退火、正火、淬火与回火组织
（3）淬火 淬火是将工件加热到Ac3或Ac1以上某一温度保温一定时间，然 后以适当速度冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
45钢750℃淬水组织
45钢920℃淬水组织
45钢860℃淬油组织
精品课件
4、钢的退火、正火、淬火与回火组织
（4）钢的回火 回火是指工件淬硬后，再加热到Ac1点以下某一温 度，保温一定时间，然后冷却到室温下的热处理工艺。
第二章 钢铁材料常见组织及 钢的宏观检验技术
1、 Fe-C(Fe-Fe3C)相图的作用及分析 重点
2、钢铁材料常见平衡组织 重点
3、钢的等温转变曲线及钢铁材料常见组织 难点
4、钢的退火、正火、淬火与回火组织 重点
5、钢的宏观检验技术 基本内容
硫印试验的方法和步骤
酸蚀试验的方法和步骤
断口检验的方法与断口分类和识别
ห้องสมุดไป่ตู้
温度，反应式：
γ →α S0.77%C
P0.0218%C
+
Fe3C6.69%C
④其他重要的转变线 GS线，A3线；ES线，ACM线。
2、铁碳合金的平衡组织
①工业纯铁 （铁素体F）
工业纯铁显 微 组织
精品课件
实验2 钢铁材料常见组织及钢的宏观检验技术ppt课件
图2-2 精选ppt
18
以较慢条件下冷却得到沿晶界析出的T+M组织
45钢860℃淬油组织
精选ppt
19
3、钢的等温转变曲线及钢铁材料常见组织
难点
以共析钢为例， 过冷A等温转变 曲线称为C曲线， 也称为TTT （Time
Temperature Transformation）
图2-2精选ppt
20
③钢的贝氏体转变
⑤共晶白口铁。含碳量4.30%；其平衡组织为Ld’。
Ld’ 组织
精选ppt
7
2、铁碳合金的平衡组织
⑥亚共晶白口铁。含碳量2.11%～4.30%；其平衡组织 为Ld’+P+Fe3CⅡ。
Ld’+P+Fe3CⅡ组织
精选ppt
8
2、铁碳合金的平衡组织
⑦过共晶白口铁。含碳量4.30%～6.69%；其平衡组织 为Ld’+Fe3CⅠ。
实验方法：硫印实验、酸蚀实验、断口实验、塔形实 验等
精选ppt
32
中的分 布情况。
基本原理： H2SO4 + FeS → H2S↑+ FeSO4 H2SO4 + MnS → H2S↑+ MnSO4 H2S + 2AgBr → Ag2S↓（棕色）+ 2HBr
精选ppt
13
3、钢的等温转变曲线及钢铁材料常见组织
难点
以共析钢为例， 过冷A等温转变 曲线称为C曲线， 也称为TTT （Time
Temperature Transformation）
图2-2 精选ppt
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②钢的马氏体转变
马氏体转变属于低温转变。钢的马氏体组织是碳在α-Fe中的过饱和 固溶体，是典型的非扩散型相变。
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。
第二章2.4 钢中缺陷及检验方法
2.4 钢中缺陷及检验方法
A、酸浸方法： 对钢来说，最常用的浸蚀剂是1：1（按容积 计）的盐酸（比重为1.19）水溶液，放入铅槽 等耐酸器皿中，温度控制在65-80℃之间，试 样在酸中浸蚀时间视钢种不同而各异。一般碳 钢浸蚀时间短些，合金钢要长些，高合金钢则 需时间更长。酸浸后立即将试样清洗干净并吹 干，即可进行宏观检验。
ML35连铸坯
ML35连铸坯
（2）断口检验法
断口检验可以发现钢材本身的缺陷和生产及制造工艺中存在的问 题。他简便易行，一些破损零件的断口，拉伸及冲击试样破断后 的断口，不需任何加工即可直接观察检验。当然，对钢材和钢坯 进行断口检验则需按YB46—64规定专门制备。一般试样应在淬火 硬化后再行折断，以防因韧性断裂所造成的塑性变形而歪曲或掩 盖了缺陷的真实情况。折断时应一次锤击或压折完成，切忌反复 冲压。 断口检验方法可发现的最重要缺陷就是白点。白点在氢的影响中 已有所述及。 白点在酸浸检验中横向试样为一条条锯齿状裂纹，但这只是可疑 迹象尚不易确认，因此必须进行断口试验。在细晶粒断口的基底 上，白点呈银白色粗晶状圆形或椭圆形斑点，较易于识别。在淬 火后试样打断后常发现有深灰色无光泽的圆形或椭圆形斑点，这 是由于淬火加热时白点壁被氧化所致。
（3）硫印试验
硫印是用来直接检验硫，并间接检验其他元素在钢中的偏析和分 布的一种方法。 硫印法应采用反差较大的溴化银光面印像纸，而布纹印像纸由于 和试样接触不良不能使用。首先将像纸在每100毫升水中加入2-5 毫升浓硫酸的溶液中1-2分钟，然后取出稍经晾晒，即可将药面 贴到试样表面，并注意必须赶出气泡，但像纸不得沿试样表面滑 动。 在试验中，像纸上的硫酸和试样面上的硫化物（主要是MnS）发 生作用，产生硫化氢气体；氢气体又和像纸上的溴化银作用，生 成硫化银，沉积在印像纸相应位置上，形成黑及深褐色斑点，他 反应为：
钢的宏观检验技术
钢的宏观检验技术钢的宏观检验技术指低倍检验，又称宏观分析。
它是通过肉眼或放大镜(20倍以下)来检验金属材料及其制品的宏观组织和缺陷的方法。
低倍检验的试样面积大、视域宽、范围广，检验方法、操作技术以及所需要的检验设备简单，能较快、较全面地反映出材料或产品的品质。
因此，低倍检验在工厂中得到广泛的应用。
金属材料在冶炼或热加工过程中，由于某些因素(例如非金属夹杂物、气体以及工艺选择或操作不当等)造成的影响，致使金属材料的内部或表面产生缺陷，从而严重地影响材料或产品的质量，有时还将导致报废。
钢材中疏松、气泡、缩孔残余、非金属夹杂物、偏析、白点、裂纹以及各种不正常的断口缺陷等，均可以通过低倍检验来发现，低倍检验通常有硫印试验、酸蚀试验、断口检验、塔形试验等，在生产检验中，可根据检验的要求来选择适当的低倍检验方法。
第一节硫印试验一、硫在钢中的分布及影响硫在钢中主要以硫化铁或硫化锰的形式存在。
硫化铁与铁形成共晶并且硫化铁常呈网状沿晶界分布，硫化铁本身很脆，再加之呈网状分布，这样就显著增加钢的脆性。
由于铁与硫化铁共晶温度约为980℃，低于钢的热加工温度，因此在热加工时，铁和硫化铁共晶优先熔化，从而导致脆裂，这种现象称为热脆。
硫化锰的熔点约为1620℃，比热加工温度高所以加入一定量的锰可降低钢的热脆性。
二、硫印的基本原理硫印试验可用来检验硫元素在钢中的分布情况。
其原理是用稀硫酸与硫化物发生反应产生硫化氢气体，再使硫化氢气体与相纸上的溴化银作用，生成棕色的硫化银沉淀物。
照相纸上显有棕色印痕之处，便是硫化物所在。
照相纸上的印痕颜色深浅和印痕多少，是由试样中硫化物的多少决定的。
当照相纸上呈现大点子的棕色印痕时，则表示试样中的硫偏析较为严重和含量较多，反之则表示硫偏析较轻且含量较低。
但需要指出的是硫印试验是一种定性试验，仅以硫印试验结果来估计钢的硫含量是不恰当的。
三、硫印方法介绍钢的硫印检验方法按国家标准GB／T 4236—1984进行。
金相检验最终第二单元 钢的宏观检验技术
图2-2 中心疏松宏观组织 图2-3 锭型偏析宏观组织 图2-4横向酸蚀试样的白点特征
模块二 断口检验
断口检验是一种常用的宏观检验方法，是反映材料冶金质量 和热加工工艺质量的有效手段。断口检验的断口来源可以分为 两种，一是机件在使用过程中的断口或是拉力试验、冲击试验 的断口，另一种是根据有关技术规定专门制作的断口试样产生 的断口。
模块一 酸蚀试验
酸蚀试验的原理是根据酸液对钢材侵蚀时，各部分组织耐腐 蚀程度不同，从而显示不同的组织或缺陷。由低倍组织的分布 情况和缺陷的数量及大小，根据相关标准评定出所检材料的冶 金质量或加工质量。
思考？酸蚀试样应如何选取？
类型有：热酸蚀试验、冷酸蚀试验、电解腐蚀试验。
根据不同的钢种选择相应的酸液，其浸蚀时间及温度见表2-1。
分类 1 2 3
4
5
表2-1 热酸蚀试剂和试验规范
易切削钢
钢种
酸蚀时间/min 5~10
酸液成分 温度/℃
碳素结构钢，碳素工具钢，硅 锰弹簧钢，铁素体型、马氏体 型、复相不锈钢，耐热钢
合金结构钢，合金工具钢，轴 承钢，高速工具钢
5~20 15~20
1:1 （ 体 积 分 数 工业盐酸水溶液
）
60~80
钢与合金
4 10~20% 过硫酸铵水溶液
5 10~40% （体积比）硝酸水溶液
碳素结构钢，合金
6 氯化高铁饱和水溶液加少量硝酸（每500ml溶液加10ml硝酸
钢
7 硝酸1份，盐酸3份 8 硫酸铜100g，盐酸和水各500ml
合金钢
硝酸60ml，盐酸200ml，氯化高铁50g，过硫酸铵30g，水 精密合金，高温合
1.宏观金相检验主要检验哪些缺陷？ 2.宏观金相检验都有些什么方法？哪种方法最常用？ 3.酸蚀试验的主要过程是什么？结果是否可以保存？ 4.冷酸蚀与热酸蚀试验有什么不同？仲裁方法应以哪种 试验为准？ 5.试描述断口检验方法。
第二章钢的宏观检验技术
(2)试样的制备 试样的制备可以在车床或刨床上进行，还可以用磨
削。 表面制备后，应该将待检验面清理干净，去除油污 和残渣，避免引起侵蚀的不均匀。 (3)侵蚀的试剂 最常用的钢铁宏观侵蚀液是体积比为1:1的浓盐酸 水溶液，试验温度70一80 ℃；对于检验纵向试片的 偏析和流线，可以采用10％一20％的过硫酸钱水溶 液，必须用新配的溶液，于室温下在精加工的试样 表面上揩擦，试样表面未干时检验效果最佳。
合金钢
硝酸60 mL,盐酸200 ml，氯化高铁50 g，过 精密合金、高 硫酸钱30 g，水50 mL 温合金 100一350 g工业氯化铜氨，水1000 ml 碳素结构钢、 合金钢
2．冷酸擦蚀法的操作过程
冷酸擦蚀法特别适用于现场腐蚀和不能破 坏的大型机件，具体操作过程如下： 试样表面的清洗方法如前所述，清洗后取 出一团干净棉花并蘸吸冷蚀液，不断地擦蚀 试样面，直至清晰地显示出低倍组织和宏观 缺陷为止。随后用稀碱液中和试样面上的酸 液，并用清水进行冲洗。最后用酒精喷淋试 样面，使其迅速干燥，即可通过肉眼和低倍 放大镜对试样进行检验和评定。
3 4
盐酸10份，硝酸1 份，水10份（体积 分数） 盐酸38份，硫酸12 份，水50份（体积 分数）
60～70
5
碳素结构钢、合金钢、高 速工具钢
15 -25
60一80
3．试验操作过程
首先将配制好的酸液放人酸蚀槽内，并在加热炉 上加热，将已加工好的试样，用蘸有四氯化碳和酒 精的棉花擦洗干净，随后用塑料导线将试样绑扎好， 并将试样的腐蚀面向上，置于酸蚀槽内热蚀。达到 温度后开始计算浸蚀时间；到达规定的时间后将试 样从酸液中取出。大型试样，可先放入碱溶槽里作 中和处理；小型试样，可直接放人流动的清水中冲 洗。 试面上的腐蚀产物可用尼龙刷在流动的清水中刷 掉。用沸水喷淋试样，并快速用干净且无颜色的热 毛巾将试样立即吸干，随后再用电热风机吹干试面 上的残余水渍。、 经过上述操作的试样即可用肉眼或放大镜进行 检验，必要时可立即照相。
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奈状断口
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18
中心疏松
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19
锭型偏析
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20
一般点状偏析
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21
边缘点状偏析
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白亮带
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二
1 2 3
酸蚀试样的选取
外表面取样—检验钢材表面缺陷 两端取样—检验钢材质量 横向取样—检验白点、偏析、疏松等宏观缺陷 纵向取样—检验锻造流线、带状组织等 缺陷处取样—失效分析和缺陷分析
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4
三
1
酸蚀试样的制备
横向试样：厚度一般为20mm，试面应垂直钢材 （坯）的延伸方向。 纵向试样：长度一般为边长或直径的1.5倍，试面 一般应通过钢材（坯）的纵轴 。 钢板试面的尺寸一般长为250mm，宽为板厚。 检验钢材表面缺陷时应该取钢材的毛面。
23
中心偏析
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皮下气泡
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残余缩孔
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白点
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轴心晶间裂缝
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第四节 塔形试验
什么是发纹 二 塔形试验的介绍 按照GB/T 15711-1995《钢材塔形发 纹酸浸检验方法》
一
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一般疏松
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第三节
一 断口检验的优点 二 断口试样的制备
1
2
断口检验
纵向断口 横向断口
三
1
2 3
钢材断口的分类及缺陷形态的识别
纤维状断口 结晶状断口 层状断口
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4 5 6
7
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10
白点断口 缩孔残余断口 气泡断口 非金属夹杂物（肉眼可见）及夹渣断口 黑脆断口 石状断口 奈状断口
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六 电解腐蚀试验 1 电解腐蚀法的优点 2 电解腐蚀法的原理
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七
1 2
低倍组织缺陷的评定和标准贯彻
GB/T 1979-2001《结构钢低倍组织缺陷评级图》 评定原则 一般疏松 中心疏松 锭型偏析 斑点状偏析 白亮带 中心偏析 帽口偏析 皮下气泡 残余缩孔 翻皮 白点 轴心晶间裂纹 非金属夹杂物（目视可见）和夹渣
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6
试样选取
纵向截面—锻件中硫化物沿加工方向变形
分布情况
影响结果的一些因素
1.试样表面粗糙度 2.相纸上多余的酸液 3.相纸与试样接触程度 4.相纸质量，是否曝光等
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7
第二节
一
酸蚀试验
试验原理
分为热酸蚀和冷酸蚀 按照GB/T 226-1991进行
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结晶状断口
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淬火状态的层状断口
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调质状态的层状断口
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白点断口
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缩孔残余断口
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皮下气泡断口
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非金属夹杂物（肉眼可见）断口
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夹渣断口
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黑脆断口
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石状断口
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钢的宏观检验技术
王春亮
什么是宏观检验
宏观检验的意义
宏观检验的优点
宏观检验的分类
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2
30CrMnSiNi合金结 构钢钢锭 细小等轴晶-柱状晶 区-粗大等轴晶 V型偏析 缩孔残余
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3
树枝状晶
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23％Cr-23％Ni 三个结晶区明显
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5
第一节
一
硫印试验
硫印试验的意义和原理 FeS+H2SO4→FeSO4+H2S↑ MnS+H2SO4 →MnSO4+H2S↑ H2S+2AgBr →Ag2S↓+2HBr 二 硫印试验方法 按照GB/T 4236-1984进行
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发纹是钢内夹杂 物、气孔、疏松 和孔隙等在热加 工过程中沿加工 方向伸展排列而 成的线状缺陷。
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纵向断口
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横向断口
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纤维状断口
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四 热酸蚀试验（仲裁法） 1 试验所需设备 2 热酸蚀试剂和试验规范 3 试验过程 4 注意事项（酸液温度、酸蚀时间、表 面粗糙度、抽风设备）
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五 冷酸蚀试验
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冷酸法的优点 冷酸法的分类（擦蚀和浸蚀） 常用的冷酸试剂 冷酸浸蚀法的操作 冷酸擦蚀法的操作