金相分析

铸铁金相分析 铸铁金相检验的主要内容包括：①对石墨形态、大小和分 布的分析；②对基体中各种组织组成物形态、分布和数量及 其相互影响的分析；③对铸造、热处理及其他工艺因素所引 起的缺陷的判别和分析；④对铸铁断口的宏观和微观分析； ⑤对铸铁的成分、组织、性能和生产工艺的综合分析。
表面处理金相分析 零件的表面表面处理方法较多，广泛采用的有渗碳、渗氮、 碳氮共渗、渗硼、渗铝和渗铬等化学处理；此外，还有对零 件表面直接火焰加热、感应加热、激光加热等淬火硬化处理 和表面电镀或喷镀等工艺。表面处理金相检验主要是观察表 层显微组织特征和渗层深度。
焊接金相分析 焊接过程是一个时间短、 变化复杂而完整的物理冶金过 程。它具有加热温度高、加热 速度快、高温停留时间短、局 部加热及温差大、冷却条件复 杂、偏析现象严重、组织差别 大等特点。由此直接影响到焊 缝金属和热影响区的宏观组织 和显微组织、焊接缺陷及焊接 接头的性能。焊接接头金相检 验则主要分析焊缝各区组织和 焊接缺陷。
2.金相分析的基本技术与理论 2.金相分析的基本技术与理论
钢的金相分析 钢在加热和冷却过程中会发生复杂的相 变，合合元素对相变产生重要的影响。加 热时的相变主要是铁素体向奥氏体转变； 冷却时的相变主要是奥氏体的分解，如珠 光体转变、贝氏体转变及马氏体转变等。 钢的淬火后回火转变则是马氏体的分解。 各种转变将形成各种不同显微组织。钢的 金相检验主要内容是非金属夹杂物类型及 数量、晶粒度评定及各种显微组织鉴别， 以及在各生产工序中出现的缺陷组织等。
Al-Si合金
AZ91镁合金
粉末冶金与硬质合金金相分析 粉末冶金是将金属粉末或金属粉末和非金属粉末的混合物， 经成形和烧结,制成各种金属和金属-非金属的材料和制品。粉末 冶金测试技术，主要是粉末的物理、化学性能的测定，孔隙大 小、数量和形态的测量，多孔体（包括近于致密的烧结体）物 理、力学性能的测定等。 断口及裂纹分析 金属破断后获得的一对相互匹配的断裂表面及其外观形貌， 称断口。断口总是发生在金属组织中最薄弱的地方，记录着有 关断裂全过程的许多珍贵资料，所以在研究断裂时，对断口的 观察和研究一直受到重视。通过断口的形态分析去研究一些断 裂的基本问题：如断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、 断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。
试样的制备技术 金相试样变形层的产生原因及其消除方法 检验表层组织结构的金相样品的镶嵌技巧 试样显示技术 图像分析技术，等等 金相技术在PCB生产中的应用 生产中的应用 金相技术在 印制电路板质量可靠与否必须通过过程中检验和成品检验。 印制电路板质量可靠与否必须通过过程中检验和成品检验。常用的检 验手段有用放大镜目检，背光检验等。 验手段有用放大镜目检，背光检验等。作为检验手段之一的金相制样 技术，因其投资小，应用范围广，而被印制板生产厂家采用。 技术，因其投资小，应用范围广，而被印制板生产厂家采用。金相制 样是一种破坏性测试，可测试印制板的多项性能。例如：树脂沾污， 样是一种破坏性测试，可测试印制板的多项性能。例如：树脂沾污， 镀层裂缝，孔壁分层，焊料涂层情况，层间厚度，镀层厚度， 镀层裂缝，孔壁分层，焊料涂层情况，层间厚度，镀层厚度，孔内镀 层厚度，侧蚀，内层环宽，层间重合度，镀层质量，孔壁粗糙度等。 层厚度，侧蚀，内层环宽，层间重合度，镀层质量，孔壁粗糙度等。
4.失效分析基础 4.失效分析基础
失效和失效分析 产品丧失规定的功能称为失效。 判断失效的模式,查找失效原因和机理,提出预防再失效的对 策的技术活动和管理活动称为失效分析。
失效分析的分类一般按分析的目的不同可分为: (1) 狭义的失效分析 主要目的在于找出引起产品失效的直接原因。 (2)广义的失效分析 不仅要找出引起产品失效的直接原因,而且要找出技术 管理方面的薄弱环节。 (3)新品研制阶段的失效分析 对失效的研制品进行失效分析。 (4)产品试用阶段的失效分析 对失效的试用品进行失效分析。 (5)定型产品使用阶段的失效分析 对失效的定型产品进行失效分析。 (6)修理品使用阶段的失效分析 对失效的修理品进行失效分析。
铁素体奥氏体型双相不锈钢α－相面积含量金相测定法 铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量方法 奥氏体不锈钢中α－相面积含量金相测定法 0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)+马氏体沉淀硬化不锈钢金相检验
(4) 化学热处理及感应淬火 1 GB/T 11354-2005 钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验 2 GB/T 9450-2005 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核 3 JB/T 7710-1995 薄层碳氮共渗或薄层渗碳钢件显微组织检测 4 QCn 29018-1991 汽车碳氮共渗齿轮金相检验 5 QC-T 262-1999 汽车渗碳齿轮金相检验 6 TB/T 2254-1991 机车牵引用渗碳淬硬齿轮金相检验 7 JB/T 6141.1-1992 重载齿轮 渗碳层球化处理后金相检验 8 JB/T 6141.2-1992 重载齿轮 渗碳质量检验 9 JB/ T6141.3-1992 重载齿轮 渗碳金相检验 10 JB/T 6141.4-1992 重载齿轮 渗碳表面碳含量金相判别法 11 GB/T 5617-2005 钢的感应淬火或火焰淬火有效硬化层深度的测定 12 GB/T 9451-2005 钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定 13 JB/T 9204-1999 钢件感应淬火金相检验 14 JB/T 9205-1999 珠光体球墨铸铁零件感应淬火金相检验 15 NJ 305-1983 渗碳齿轮感应加热淬火金相检验 16 QC/T 502-1999 汽车感应淬火零件金相检验 17 CB/T3385-1991 钢铁零件渗氮层深度测定方法
5.标准应用 5.标准应用
金相分析的最基本的依据就是标准。 国内主要金相检验标准
一．钢材
(１) 低倍检验 1 GB/T 226-1991 2 GB/T 1979-2001 3 GB/T 4236-1984 4 GB/T 1814-1979 5 GB/T 2971-1982 6 YB/T 4002-1992 7 YB/T 4003-1991 8 YB/T 153-1999 9 TB/T 3031-2002 10 CB/T 3380-1991 11 HB/Z 210-1991 12 QJ 2541-1993 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 结构钢低倍组织缺陷评级图 钢的硫印检验方法 钢材断口检验法 碳素钢和低合金钢断口检验方法 连铸钢方坯低倍组织缺陷评级图 连铸钢板坯缺陷硫印评级图 优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织缺陷评级图 铁路用辗钢整体车轮径向全截面低倍组织缺陷的评定 船用钢材焊接接头宏观组织缺陷酸蚀试验法 涡喷型发动机涡轮内、外轴锻件低倍组织标准 不锈钢棒低倍锭型偏析检验方法
三．表面处理 1 GB/T4677.6-1984 金属和氧化覆盖厚度测试方法-截面金相法 2 GB/T5929-1986 轻工产品金属镀层和化学处理层的厚度测试方法-金相显微镜法 3 GB/T6462-2005 金属和氧化物覆盖层-横断面厚度显微镜测量方法 4 GB/T6463-1986 金属和其他无机覆盖层-厚度测量方法评述 5 GB/T9790-1988 金属覆盖层及其他有关覆盖层维氏和努氏显微硬度试验 6 GB/T11250.1-1989 复合金属覆盖层厚度测定-金相法 四．铝合金及铜合金 1 GB/T3246-1982 铝及铝合金加工制品显微组织检验方法 2 GB/T3247-1982 铝及铝合金加工制品低倍组织检验方法 3 GB/T7998-1987 铝合金晶间腐蚀测定法 4 GB/T8014-1987 铝及铝合金阳极氧化阳极氧化膜厚度的定义和有关测量厚度的规定 5 GB/T3508-1983 内燃机铸造铝活塞金相检验 6 JB/T/T5108-1991 铸造黄铜金相 7 QJ2337-1992 铍青铜的金相检验方法 8 YS/T 347-2004 铜及铜合金 平均晶粒度测定方法 9 YB/T731-1970 电真空器件用无氧铜含氧量金相检验法 五．粉未冶金及硬质合金 六．有色合金及稀有金属 七．高温合金相关标准
国外部分金相检验标准
ASTM E3-2001 金相试样制备规程 ASTM E7-2003 有关金相学的术语 ASTM E1558-1999(2004) 金相试样电解抛光指南 ASTM E2014-1999(2005) 金相实验室安全指南 ASTM E340-2000e1 金属和合金宏观侵蚀的试验方法 ASTM E407-1999 微观侵蚀金属和合金的试验方法 ASTM E45-1997(2002) 测定钢中夹杂物含量的规程 ASTM E768-1999(2005) 钢夹杂物自动检验用试样的制备及评定规程 ASTM E2142-2001 用扫描电子显微镜评定和分类钢中夹杂物的试验方法 ASTM E2283-2003 钢和其它大结构零件中中非金属夹杂物极端值分析规程 ASTM E112-1996(2004) 测定平均粒径的试验方法 ASTM E930-1999 评估冶金相学部分中观测到的最大晶粒（ALA粒径）的试验方法 ASTM E1382-1997(2004) 用半自动和自动成像分析法测定平均粒度的试验方法 ASTM E1077-2001(2005) 评估钢样品脱碳层深度的试验方法
材料的金相分析
陈秋龙 副教授
上海交通大学
材料科学与工程学院 分析测试中心
主要内容：
1.金相实验技术 金相实验技术 2.金相分析的基本技术与理论 金相分析的基本技术与理论 3.力学性能分析测试 力学性能分析测试 4.失效分析基础 失效分析基础 5.标准应用 标准应用 6.实例介绍 实例介绍
1.金相实验技术 1.金相实验技术
3.力学性能分析测试 3.力学性能分析测试
常用的力学性能试验方法:包括拉伸,压缩,冲击,硬度,弯曲,扭 转,剪切,持久,蠕变,松弛,疲劳,断裂,磨损和工艺性能等 。 力学性能的标准体系有52个：
硬度、拉伸试验是常规检测中最常用的分析手段 硬度：HB、 HRC、HV 拉伸试验：σb、σ0.2 、δ
有色金属及高温合金金相分析 有色金属和高温合金的范围很广，包括铝合金、铜合金、钛 合金、镁合金、轴承合金以及镍基、钴基高温合金等。它们的 金相检验，无论是样品制备、侵蚀试剂的选择还是金相组织的 鉴别，都有其各自的特点。在进行有色金属和高温合金的金相 分析时，要充分发挥相图的作用，注意分析合金中的各种相。
(２) 基础标准 1 GB/T 13298-1991 金属显微组织检验方法 2 GB/T 224-1987 钢的脱碳层深度测定法 3 GB/T 10561-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法 4 GB/T 6394-2002 金属平均晶粒度测定方法 5 GB/T 13299-1991 钢的显微组织(游离渗碳体、带状组织及魏氏组织)评定方法 6 GB/T 13302-1991 钢中石黑碳显微评定方法 7 GB/T 4335-1984 低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法 8 JB/T 5074-1991 低、中碳钢球化体评级 9 JB-T 9211-1999 中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级 10 DL/T 652-1998 金相复型技术工艺导则 (３) 不锈钢 1 GB/T 6401-1986 2 GB/T 1954-1980 3 GB/T 13305-1991 4 CB/T 1209-1992
(5) 轴承钢 1. GB/T 18254-2002 高碳铬轴承钢 2. GB/T 3086-1982 高碳铬不锈轴承钢技术条件 3 JB/T 1255-2001 高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件 4 JB/T 1460-1992 高碳铬不锈钢滚动轴承零件热处理技术条件 (6) 工具钢 1 GB/T 1298-1986 碳素工具钢 2 GB/T 1299-2000 合金工具钢 3 GB/T 14979-1994 钢的共晶碳化物不均匀度评定法 4 GB/Hale Waihona Puke Baidu 4462-1984 高速工具钢大块碳化物评级图 5 GB/T 9943-1988 高速工具钢棒技术条件 二．铸铁 (１) 基础标准 1 GB/T7216-1987 灰铸铁金相 2 GB/T9441-1988 球墨铸铁金相检验 3 JB/T3892-1999 蠕墨铸铁金相标准 4 JB/T2212-1977 铁素体可锻铸铁金相标准