紧固件金相分析培训

评定含碳量小于或等于0.15%低碳退火钢中的游离渗碳体， 是根据渗碳体的形状、分布及尺寸特征确定 评定含碳量0.10%～0.30%低碳变形钢中的珠光体，要根据 珠光体的结构（粒状、细粒状珠光体团或片状）、数量和 分布特征确定 评定珠光体钢中的带状组织，要根据带状铁素体数量增加， 并考虑带状贯穿视场的程度、连续性和变形铁素体晶粒多 少的原则确定 评定珠光体钢过热后的魏氏组织，要根据析出的针状铁素 体数量、尺寸和由铁素体网确定的奥氏体晶粒大小的原则 确定
A类硫化物
B类氧化铝
C类硅酸盐
D类球状氧化物
DS类单颗粒球状 氧化物
夹杂物类别 评级级别 i 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
A 长度 μm
＜37 37--＜127 127--＜261 261--＜436 436--＜649 649--＜898 898--＜1181
GB/T 10561-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级显微检验法
标准适用范围：压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材 原理：将所观察的视场与标准图谱对比，并分别对每类夹杂 物进行评级，标准中的评级图片相当于100倍下纵向抛光面上 的面积为0.5mm2 的正方形视场。 夹杂物分五类： A：硫化物类，较宽范围形态比的单个灰色夹杂物，端部 圆角 B：氧化铝类，形态比小，沿轧制方向排成一排 C：硅酸盐类，较宽范围形态比的单个深灰色，端部锐角 D：球状氧化物，带角或圆形，形态比小，无规则分布 DS：单颗粒球状，圆形或近似圆形，直径≥13μm单颗粒夹杂 每类夹杂物根据非金属夹杂物颗粒宽度的不同分为两个系 列，每个系列由表示夹杂物含量递增的六级图片组成
不锈钢、耐热钢的常用试剂
5g三氯化铁+50ml盐酸+100ml水 4g苦味酸+5ml盐酸+100ml酒精 10ml盐酸+10ml硝酸+100ml酒精
显微镜操作
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。
GB/T 226-1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 • 取样可用剪、锯、切割等方法，必须去除取样造 成的变形和热影响区以及裂缝等加工缺陷。 • 试面距切割面的参考尺寸为： A、热切时不小于20mm； B、冷切时不小于10mm； C、烧割时不小于40mm。 • 横向试样的厚度一般为20mm，纵向试样长度一 般为边长或直径的1.5倍，钢板试面的尺寸一般 长为250mm，宽为板厚。
注意点： 1、仲裁法;
2、可以去除腐蚀 产物，使用试剂
3、浸蚀过深，必 须重新加工，去 除1mm以上再进 行浸蚀
GB/T 226-1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 • 冷酸浸蚀法
注意点： 1、本方法有 浸蚀和擦蚀 两种 2、一般用于 大试件的低 倍检验
GB/T 226-1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 • 电腐蚀法
GB/T13299-1991
钢的显微组织评定方法
适用范围：低碳、中碳钢的钢板、钢带和型材的显微组织 评定，其它钢种根据有关协议 试样制备：一般采用冲、剪、锯等冷切割方式；低碳变形 钢的珠光体、带状组织试样应取与变形方向相同的磨面； 游离渗碳体和魏氏组织的取样磨面可以横向也可取纵向。 抛光、腐蚀后进行显微组织评定。
GB/T 226-1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 • 试面制备：经磨制后试面的表面粗糙度应不大于 1.6μ m（400~600号），冷酸浸蚀法不大于 0.8μ m（800号），试面不得有油污和加工伤痕 ，必要时应预先清除。
• 热酸浸蚀法（仲裁法） • 冷酸浸蚀法 • 电腐蚀法
GB/T 226-1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 • 热酸浸蚀法
常用侵蚀剂
结构钢淬火或调质状态下常用试剂 侵蚀剂名称
3ml硝酸+100ml酒精 饱和苦味酸溶液+海鸥洗净剂+新洁尔灭 饱和苦味酸溶液+若干滴环氧乙烷 100ml饱和苦味酸溶液+1g海鸥洗净剂 10%饱和苦味酸溶液+1ml盐酸 三氯化铁水溶液
显示原奥氏体晶界的常用试剂 侵蚀剂名称 10g三氯化铁+15ml盐酸+50ml酒精 50g三氯化铁+50ml酒精+100ml水
GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图 评定方法 1、以评级图为准； 2、以目视可见为限，允许使用不大于10倍 的放大镜确定缺陷类别； 3、缺陷轻重程度按评定原则与评级图对比得 出，介于相邻两级之间，可评半级
微观金相
• • • • 参考标准 GB/T 13298-1991 金属显微组织检验方法 ASTM E3-11 金相试样的制备 GB/T 13299-1991 钢的显微组织评定方法
评定游离渗碳体和珠光体的放大倍数为400×（360～450）， 评定带状组织和魏氏组织的放大倍数为100×（95～110） 标准视场直径80mm 评定采用与标准评级图相比较的方法 深度约为钢板厚度10%的2个表面层不检查 评级时应选择磨面上各视场中最高级别处进行评定 评定结果以级别表示，级别特征在相邻2级之间，可付上半 级，必要时应注明系列字母，如1A、3B
搓丝（滚丝）工序金相检测项目：螺纹表面缺陷； 热处理（调质）工序金相检测项目：微观金相、金相组织 评级、晶粒度等。
宏观金相
• • • • • 参考标准 ASTM E340-2013 金属和合金宏观浸蚀的试验方法 GB/T 226-1991 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 GB/T 1979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图 ASTM E381-2001(2012) 钢棒、方钢坯、大钢坯和钢锻 件宏观浸蚀测试方法 • YB/T 153-1999 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
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金相分析的含义
• 金相分析是运用放大镜和显微镜，对金属材料的 宏观及微观组织进行观察研究的方法。 • 宏观组织是用10倍以下的放大镜或者肉眼直接观 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或扫描电镜下所 观察到的金属材料内部具有的各组成物的直观形 貌。
4.冷镦：将线材切断，镦成螺丝坯件，形成头部，做出十字槽（或其它头型） 螺 纹坯径及杆长，头下圆角等。
冷成型剖面脉络截图
5.搓丝：螺纹成型。
盘元（原材料）金相检测项目：宏观金相、微观金 相、脱碳、非金属夹杂物；
退火（球化）工序金相检测项目：脱碳、球化体评级；
冷镦工序金相检测项目：头部金属流线；
机械镶嵌法：将试样放在钢圈或小钢板中，然后用螺钉 和垫块加以固定。 树脂镶嵌法：利用树脂来镶嵌细小的金相试样。（热镶、 冷镶）
研磨
金相试样经切割或镶嵌后，需进行研磨才能得到光亮的磨 面。研磨的过程包括粗磨和细磨。 粗磨，粗磨一般在砂轮上进行，磨料粒度的粗细对试样表 面粗糙度和磨削效率有一定的影响。粗磨时，应注意用水 冷却，防止组织变化。 细磨，一般采用金相砂纸，磨料为碳化硅和氧化铝。依次 用不同规格的砂纸进行磨光，每更换一道砂纸，试样应转 动90°，并使前一道的磨痕彻底去除。磨光时需要用水冷 却，避免磨面过热。
侵蚀
在某些合金中，由于各组成物的硬度差别较大，或由各相本 身色泽显著不同，抛光状态下能在显微镜中分辨出组织，常 用的金属组织侵蚀法有化学侵蚀和电解侵蚀。 化学侵蚀，是利用化学试剂的溶液，借助于化学或电化学作 用显示金属的组织。
电解侵蚀，与电解抛光原理相同，由于各相之间与晶粒之间 的析出电位不一致，在微弱电流的作用下各相的侵蚀深浅不 同，因而能显示各相的组织。
注意事项
试样尺寸以磨面面积小于400平方毫米，高度以15—20mm为 宜。
试样可以用手锯、砂轮切割机、电火花切割机、车、铣、锯 等方式。脆而硬的金属可以用锤击法取样。不论使用何种方 法切割，均应该注意不能使试样由于变形或受热导致组织发 生变化。对于使用高温切割的试样，必须除去热影响部分。
镶嵌
在金相试样制备过程中，有许多试样直接磨抛有困难，需要 进行镶嵌。通常进行镶嵌的试样有：形状不规则的试样、线 材及板材，细小工件；表面处理及渗层、镀层等。
酸液成分15%~30%工业盐 酸水溶液 电压小于36V 电流强度小于400A 电蚀时间5~30min 试样放在两极板之间，必须 为酸液所浸没 试面之间不能互相接触，并 应和电极板平行
GB/T 226-1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 试样保存
A、中和法：用10%氨水酒精溶液浸泡后，再以热水冲洗刷净， 并吹干； B、钝化法：短时间地浸入浓硝酸（大约5s）；钝化后的试样 用热水冲洗刷净并干燥； C、涂层保护法：涂清漆、塑料膜等。
非金属夹杂物
• 参考标准
• ASTM E45-2013 测定钢材夹杂物含量的试验方 法 • GB/T 10561-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级显微检验法 • ISO 4967-2013 钢 非金属夹杂物含量的测定 标 准评级图显微检验法 • JIS G 0555-2003 钢中非金属夹杂物显微评定方 法
抛光
抛光的目的是在于去除金相磨面上由细磨所留下的细微磨痕 及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面。 机械抛光，是靠抛光粉的磨削和滚压作用，把金相试样抛成 光滑的镜面。抛光时，抛光粉嵌入抛光织物的间隙内，起着 相当于磨光砂纸的切削作用。 电解抛光，是采用电化学溶解作用，使试样达到抛光的目的。 抛光时先接通电源，然后夹住试样放置在电解液中，此时正 确调整至额定抛光电流，并给予电解液充分的搅拌与冷却， 抛光完毕后切断电源并放入水中冲洗、吹干。
1、一般疏松；2、中心疏松；3、锭型偏析； 4、斑点状偏析；5、白亮带；6、中心偏析； 7、帽口偏析；8、皮下气泡；9、残余缩孔； 10、翻皮；11、白点；12、轴心晶间裂缝； 13、内部气泡；14、非金属夹杂物（目视可见的） 及夹渣；15、异金属夹杂物
GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图 适用的低倍组织缺陷及评价图
螺栓制造的流程包括：盘元-退火-酸洗-冷镦-搓丝-热 处理-电镀-包装
℃ t
盘元 盘元
退火 退火
酸洗 酸洗
冷镦 冷镦
搓丝 搓丝
热处理 热处理
（外发）
入库 入库//出货 出货
包装 包装
电镀 电镀
（外发）
－ 零 件 ＋ － ＋ 阳 极
1.盘元：指自厂商购入原始的盘条（原材料）
2.退火：把线材加热到适当的温度，保持一定时间，再慢慢冷却，以调整结晶 组织，降低硬度，改良线材常温加工性。 3.酸洗皂化：除去线材表面的氧化膜，并且在金属表面形成一层磷酸盐薄膜， 以减少线材抽线以及冷墩或成形等加工过程中，对工模具的擦伤。
GB/T 13298-1991
金属显微组织检验方法
金相试样制备是通过切割、研磨、抛光等步骤使金属材料成 为具备金相观察所要求的过程。金相试样截取的方向、部位 及数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双 方协议的规定选择有代表性的部位进行截取。
切 割
镶 嵌研 磨ຫໍສະໝຸດ 抛 光侵 蚀吹 干
切割
纵向取样，沿着钢材的锻轧方向进行取样。主要检验内容： 非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度等。 横向取样，在垂直于钢材锻轧方向取样。主要检验内容：金属 材料从表层到中心的组织、显微组织状态、晶粒度级别、碳化 物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度及热处理镀层 厚度等。 缺陷或失效分析取样，应包括零件的缺陷部分在内。例如，包 括零件断裂时的断口或取裂纹的横截面，取样时应注意不能使 缺陷处在磨制时被损伤或者消失。
GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图
适用范围 1、 结构钢酸浸低倍组织缺陷的分类、特征、 产生原因及评定原则、评级图分类 2、评定碳素结构钢、合金结构钢、弹簧钢钢材 （锻、轧坯）横截面酸浸低倍组织中允许及不 允许的缺陷
GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图
结构钢酸浸低倍组织缺陷的分类、特征、产生 原因及评定原则