金相檢驗技術(shù)講義

西南電力理化檢驗培訓(xùn)資料

金相檢驗技術(shù)

西南地區(qū)電力行業(yè)理化檢驗人員資格考核委員會

目錄

第一部分金屬的宏觀檢驗

第二部分金屬的微觀檢驗

第三部分光學(xué)金相顯微鏡

第四部分顯微硬度

前言

電廠部件在高溫條件下長期使用，部件材料將發(fā)生組織的老化導(dǎo)致宏觀

強度的逐漸降低及蠕變孔洞，蠕變裂紋等，其變化程度和速度取決于原始材

料的組織狀態(tài)和成分，部件使用應(yīng)力和溫度、使用時間等條件。

金相分析是研究材料組織的主要手段之一，通過分析我們可以掌握材料

的變化，從而避免事故發(fā)生。

金相分析包括宏觀金相分析和金相顯微分析，宏觀金相分析就是用肉眼

（目視）或在不大于10倍的放大鏡下檢驗金屬的宏觀組織和缺陷；金相顯

微分析是利用金相顯微鏡來觀察為之分析而專門制備的金相樣品，通過放大

幾十倍到上千倍來研究材料組織?，F(xiàn)代金相顯微分析的主要儀器為：光學(xué)顯

微鏡和電子顯微鏡兩大類。這里僅介紹常用的光學(xué)金相顯微鏡及金相樣品制

備的一些基礎(chǔ)知識.

第一部分金屬的宏觀檢驗

第一節(jié)宏觀檢驗概述

金相檢驗的目的主要是檢查原材料或零部件的質(zhì)量，評定各種缺陷，檢

驗工藝過程和失效分析等。

金屬的低倍組織缺陷檢驗也稱為宏觀檢驗。它是用肉眼或不大于十倍的

放大鏡檢查金屬表面、斷口或宏觀組織及其缺陷的方法。

宏觀檢驗在金屬鑄錠、鑄造、鍛打、焊接、軋制、熱處理等工序中，是

一種重要的常用檢驗方法。這種檢驗方法操作簡便、迅速，能反映金屬宏觀

區(qū)域內(nèi)組織和缺陷的形態(tài)和分布特點情況。使人們能正確和全面的判斷金屬

材料的質(zhì)量，以便指導(dǎo)科學(xué)生產(chǎn)、合理使用材料還能為進一步進行光學(xué)金

相和電子金相分析作好基礎(chǔ)工作。

2

常用的檢驗方法有酸蝕低倍檢驗、斷口檢驗、塔形車削發(fā)紋檢驗及硫印

試驗等。

較典型的宏觀缺陷

較典型的宏觀缺陷有偏析、疏松、縮孔、氣泡、裂紋、低倍夾雜、粗晶

環(huán)等。

(1)偏析

合金化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象叫做偏析。根據(jù)偏析的范圍大小和位置的特

點，一般可以分為三種。即晶內(nèi)偏析和晶間偏析、區(qū)域偏析、比重偏析。

晶內(nèi)偏析和晶間偏析如固溶體合金澆注后冷凝過程中，由于固相與

液相的成分在不斷的變化，因此，即使在同一個晶體內(nèi)，先凝固的部分和后

凝固的部分其化學(xué)成分是不相同的。這種晶內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象叫晶內(nèi)

偏析。這種偏析常以樹枝組織的形式出現(xiàn)，故又稱為枝間偏析。這種偏析一

般通過均勻退火可以將其消除?；谕瑯拥脑?，在固溶體合金中先后凝固

的晶體間成分也不相同，這種晶體間化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象叫做晶間偏析。

區(qū)域偏析在鑄錠結(jié)晶過程中，由于外層的柱狀晶的成長把低熔點組

元、氣體及某些偏析元素推向未冷卻凝固的中心液相區(qū)，在固、液相之間形

成與錠型外形相似形狀的偏析區(qū)。這種形態(tài)的偏析多產(chǎn)生在鋼錠結(jié)晶過程，

由于鋼錠模橫斷面多為方形，所以一般偏析區(qū)也是方框形，故常稱為方框偏

析。在酸浸試片上呈腐蝕較深的，并由暗點和空隙組成的方形框帶。這種

偏析是一種下偏析，即鑄錠的外層是富集高熔點組元，而鑄錠心部則富集了

低熔點的組元和雜質(zhì)。與正偏析相反的是反偏析。

反偏析恰與正偏析相反。當(dāng)合金的鑄錠發(fā)生反偏析時，鑄錠表面溶質(zhì)高于合

金的平均成分，中心人溶質(zhì)低于合金的平均成分；有時鑄錠表面富集低熔點

組元和雜質(zhì)，嚴重時可在鑄錠表面形成反偏析瘤。反偏析的形成原因，一般

認為，結(jié)晶溫度范圍寬的合金，在凝固過程中形成粗大樹枝晶時，枝晶間富

溶質(zhì)的金屬液在凝殼的收縮壓力、熔液內(nèi)部釋出的氣體壓力、液柱靜壓力、

大氣壓力的作用下，沿著枝晶間的毛細管通道向外移動，到達鑄錠表層，冷

凝后形成反偏析。在有色合金中Cu-Sn和Al-Cu合金是發(fā)生反偏析的典型合

金。

重力偏析在合金凝固過程中，如果初生的晶體與余下的溶液之間比重

差較大，這些初生晶體在溶液中便會下沉或上浮。由此所形成的化學(xué)成分不

均勻現(xiàn)象稱為重力偏析，亦稱為比重偏析。Cu-Pb、Sn-Sb、Al-Sb等合金易

于產(chǎn)生重力偏析。

(2)縮孔和疏松

3

在鑄錠的頭部、中部、晶界及枝晶間，常常有一些宏觀和顯微的收縮孔

洞，統(tǒng)稱為縮孔。容積大而集中的縮孔稱為集中縮孔；細小而分散的縮孔稱

為疏松。其中出現(xiàn)在晶界和枝晶間的縮孔乂稱為顯微疏松。縮孔和疏松的形

狀不規(guī)則，表面不光滑，易與較圓滑的氣孔相區(qū)別。產(chǎn)生縮孔和疏松的直接

原因，是金屬液凝固時發(fā)生的凝固體收縮。

殘余縮孔在金屬材料的橫向酸浸試片的軸心部位，易于識別。

疏松在橫向酸浸試片上呈暗黑色的小點和細小的孔隙。這是因為疏松本

身就是顯微孔洞，而且在這些顯微孔洞的周圍總是伴隨著偏析，因而容易受

到浸蝕。疏松小點可能分布在試片檢驗面的各個部位。根據(jù)其所在位置，可

將疏松分為中心疏松和一般疏松。

⑶氣孔

根據(jù)氣孔在鑄錠中出現(xiàn)的位置，可將其分為表面氣孔、皮下氣孔和內(nèi)部

氣孔三類。根據(jù)氣孔的成因，又可分為析出型氣孔和反應(yīng)型氣孔兩類。

析出型氣孔是由于金屬在熔融狀態(tài)時能溶解大量的氣體，在冷凝過程

中，又由于溶解度隨溫度的降低而急劇的下降，特別是在金屬凝固時，由于

氣體溶解度的劇烈下降而析出大量的氣體。當(dāng)金屬完全凝固，氣體不能逸出

時，在鑄錠或件內(nèi)部形成了氣孔。

反應(yīng)型氣孔是金屬在凝固過程中，與模壁表面水份、涂料及潤滑劑之間

或金屬液內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而產(chǎn)生的氣體形成氣泡，且來不及上浮逸出

而形成的氣孔。

氣孔一般是圓形的，表面較光滑。壓力加工時氣孔可被壓縮，但難以壓

合，常常在熱加工和熱處理過程中產(chǎn)生起皮起泡現(xiàn)象。

(4)裂紋

大多數(shù)成分復(fù)雜或雜質(zhì)總量較高或有少量非平衡共晶的合金，都有較大

的裂紋傾向。尤其是大型鑄錠。在冷卻強度大的連鑄條件下，產(chǎn)生裂紋的傾

向更大。在凝固過程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋。凝固后冷卻過程中產(chǎn)生的裂

紋稱為冷裂紋。熱裂紋多沿晶界擴展，曲折而不規(guī)則，冷裂紋常為穿晶裂紋,

多呈直線擴展。

除開鑄錠裂紋外，由于熱加工如軋制、鍛壓、熱處理過程中都可能出現(xiàn)

裂紋。鍛軋裂紋多是由于不適當(dāng)?shù)腻懺旎蜍堉撇僮饕约凹訜峁に嚩斐傻摹?/p>

產(chǎn)生在中心部位具有龜裂特征。有時也產(chǎn)生在工件邊緣，這是表現(xiàn)為垂直于

邊緣呈開放開裂。

除開上述裂紋外，發(fā)紋也是鋼材中易于出現(xiàn)的一種缺陷。發(fā)紋是綱中氣

4

孔和夾雜在加工變形過程中沿鍛軋方向被延伸所形成的細粘裂紋。發(fā)紋是應(yīng)

力集中的地方，對疲勞強度有著嚴重的影響。一般對制造重要機件所用鋼材,

都要做塔形車削發(fā)紋的檢驗。對發(fā)紋的數(shù)量、大小及分布情況都有嚴格的限

制。塔形發(fā)紋檢驗是將鋼材按規(guī)定車成階梯形的試樣，后用酸蝕法或磁力探

傷法進行檢查。

(5)低倍夾雜

在酸浸低倍試樣上，有的肉眼可以看到耐火材料、爐渣及其它非金屬夾

雜物，這些較粗大的夾雜稱為低倍夾雜。它們在酸浸試片上以鑲嵌的形式存

在，并保持其固有的各種顏色，常見的有灰白色、米黃色和暗灰色等。有些

低倍夾雜在制片時可能脫落，而表面為空洞?？斩吹奶攸c區(qū)別于氣泡是它的

邊緣不整齊，呈海綿狀。

(6)流線

流線是金屬中的低熔點成分和帶狀組織偏析在軋制或擠壓時伸展而形

成的。同時，鑄錠的晶粒在軋制過程中也被拉長成條狀。經(jīng)過再結(jié)晶加熱過

程能使長條形晶?；謴?fù)成等軸晶粒，但是由于低熔點成分和帶狀組織伸長所

形成的條紋分布仍然存在。在鋼材的縱向截面上經(jīng)拋光和酸浸后，用肉眼可

以看到這種條紋狀的線條。這種宏觀組織稱為纖維組織，又稱為流線。

不能認為合理分布的流線是一種缺陷。因為幾乎所有經(jīng)過軋制、擠壓或

鍛造的金屬型材、制件中都存在著流線。但是應(yīng)認識到由于這種流線的分布,

會引起在性能上各向異性反映。試驗也表明：在鋼中順纖維方向切取的試樣

機械性能要比橫纖維方向試樣的高。因此，控制流線的合理分布；了解應(yīng)力

與流線分布及機械性能間的關(guān)系是至為重要的。

(7)粗晶環(huán)

粗晶環(huán)是鋁合金擠壓制品中的主要缺陷之一。鋁合金擠壓件在隨后的加

熱時引起外層晶粒粗大，這種現(xiàn)象稱為粗晶環(huán)。其表征特點是：對單孔擠壓

棒材來說，粗大組織區(qū)呈對稱環(huán)狀。多孔擠壓棒材呈偏心月牙狀。

粗晶環(huán)的存在會劇烈降低機械性能。粗晶環(huán)還具有組織“遺傳性”。用

有粗晶環(huán)的毛坯進行模壓后，原來的粗晶區(qū)仍然保留，造成模壓件之組織不

勻及影響表面質(zhì)量。甚至在熱處理過程中還易于引起開裂。研究表明，形成

粗晶環(huán)根本原因是擠壓變形的不均勻笥所致。

5

第二節(jié)低倍組織及缺陷浸蝕方法

低倍組織浸蝕方法分為熱酸浸蝕法、冷酸浸蝕法和電解腐蝕法三種。酸

蝕低倍檢驗是將制備好的試樣，用酸液腐蝕，以顯示其宏觀組織的檢驗。根

據(jù)酸液溫度不同，又分熱酸蝕及冷酸蝕檢驗。低倍組織缺陷按GB/T1979《結(jié)

構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》評級圖對照評級。在酸蝕后的試片上可發(fā)現(xiàn)各種

皮下及內(nèi)部缺陷，如疏松、偏析、氣泡、翻皮、縮孔殘余、夾雜、裂縫、白

點、折疊等等。

電廠常采用酸浸試驗，有關(guān)酸浸浸蝕液常用成分如下：

表1鋼鐵材料宏觀組織浸蝕劑

浸蝕

序劑

成分使用要點適用范圍備注

號名

稱

顯示偏析、疏松、

鹽酸鹽酸（比重

使用時需加熱至裂紋、雜質(zhì)，并能配制時，將

水1.19）

165?75℃,浸蝕時顯示碳鋼和合金鋼鹽酸緩慢地加

溶50mL

間視鋼種而定焊縫各區(qū)的宏觀組入到水中

液水50mL

織

硝酸硝酸（比重在室溫下使用，

顯示碳鋼、低合配制忖，將

水1.42）時間約10~20min,

2金鋼及焊縫的宏觀硝酸緩慢地倒

溶10mL浸蝕后再用10%過

組織入水中

液水90mL硫酸鏤水溶液擦蝕

過硫過硫酸鏤浸蝕。將溶液與顯示鋼中粗大晶

酸10g試樣加熱至80~9粒，鑄件及鋼錠中

3

鏤水水0℃,保持5~的樹枝狀偏析及焊

溶液90mLlOmin縫宏觀組織

氯化

氯化銅35g適用于低、中合

銅浸蝕30?90s,

過氯化鐵53g金鋼焊縫，能顯示

4過氯在沖洗過程中把磨

水焊縫中的白點、氣

化面上的銅擦去

1000mL孔、裂紋

錢水

6

溶液

混合

鹽酸500mL試樣需拋光，用

酸適用于不銹鋼、

5硫酸25mL浸蝕法，直到顯現(xiàn)

溶奧氏體鋼焊縫

硫酸銅100g出組織時為止

液

拋光后的試樣浸

硫酸

入該溶液中，煮沸顯現(xiàn)低碳鋼，低、配制時，將

水硫酸20%

66?8h,直到顯出結(jié)中合金鋼焊縫中的硫酸緩慢地倒

溶水80%

晶層為止，用水沖結(jié)晶層入水中

液

洗時擦拭

冷酸浸蝕操作要點如下：

(1)根據(jù)材料種類選用合適的和一定配比的浸蝕液。

(2)試樣檢驗面的光潔度應(yīng)在▽7以上，酸蝕前應(yīng)將檢驗面擦凈，去除

油污。

(3)用擦蝕法時，將酸液慢慢倒在置地耐酸盆中的試樣同上，然后用刷

子將酸液刷勻，直至清晰顯示出低倍組織和缺陷為止。

(4)浸蝕好后，用水沖掉酸液，并用堿水中和，然后用再熱水沖洗，立

即吹干。

第三節(jié)硫印試驗

硫印試驗：利用硫酸與鋼中所含硫化物發(fā)生作用放出硫化氫氣體，再與

印相紙上銀鹽反應(yīng)生成棕褐色的贏物沉淀來檢驗鋼中硫的分布情況和濃

度高低的方法叫硫印試驗。

反應(yīng)過程如下：

MnS(FeS)+H2SO4-MnS04+H2st

FeS+H2s04fFeS04+H2st

H2S+2AgBr=Ag2sl+2HBr

硫印試驗的操作方法：將印相紙先在2~5%的硫酸水溶液中浸蝕，然后以

次印相紙的藥面緊貼在磨光(旦)去油的試樣表面一，經(jīng)5分鐘左右后揭下,

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用水沖洗，再定影、沖洗和烘干，然后按印相紙上的棕褐色斑點評定即可。

第四節(jié)斷口分析介紹

金屬斷口按其斷裂方式可分為脆性斷口（晶粒狀斷口）、韌性斷口（纖維

狀斷口）和疲勞斷口。根據(jù)其斷口的形狀可以研究金屬的強度和零件受力破

裂的原因。

脆性斷口金屬斷裂前未經(jīng)過塑性變形，有的沿晶界斷裂（稱為晶間斷

裂）有的沿晶內(nèi)斷裂（稱為穿晶斷裂），這種斷口原來的晶粒未被歪曲，其大

小和形狀能保持焉。晶界斷裂的原因除了金屬的本性以外，往往是由于金屬

過燒，晶界上發(fā)生氧化或雜質(zhì)存在于晶界，因而降低了晶界的強度。晶內(nèi)斷

裂是由于晶粒本身強度不高，或在結(jié)晶過程中沿晶粒內(nèi)某些晶面夾入了雜

質(zhì)。斷口的形狀見實物。

韌性斷口斷裂以前發(fā)生了塑性變形。原晶粒被歪曲（拉長或破碎），不

再保持原來的大小、形狀，因而不能從這些斷口中研究金屬內(nèi)部組織。斷口

的形狀見實物。

疲勞斷口承受交變應(yīng)力的機械零件（例如軸）破裂首先由表面小裂紋

開始。由于交變應(yīng)力的作用，一邊摩擦一邊擴大，形成了螺旋形光滑平面。

這種斷口稱為疲勞斷口。在斷口上常?？匆姎饪?、裂紋和疏松等缺陷。

在工廠中進行斷口檢驗利用破斷零件自然斷裂表面，斷口上應(yīng)有油污和

水痕，在觀察時應(yīng)轉(zhuǎn)換試樣方向和光線入射角度。

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第二部分金屬的微觀檢驗

第一節(jié)金相樣品的制備方法

微觀檢驗是指用金相顯微鏡及其它高倍放大的檢驗方法。

在用金相顯微鏡來檢驗和分析材料的顯微組織時，需將所分析的材料制

備成一定尺寸的試樣，并經(jīng)磨制、拋光與腐蝕工序，才能進行材料的組織觀

察和研究工作。

一個較好的金相樣品組織具有代表性，無假象，組織真實，夾雜物和石

墨等不脫落，無磨痕、麻點和水跡。

金相樣品的制備過程一般包括如下步驟：取樣、鑲嵌、粗磨、細磨、拋

光、腐蝕和烘干。分別敘述如下：

1.取樣

(1)選取原則

試樣截取的方向、部位和數(shù)量，應(yīng)根據(jù)檢驗?zāi)康亩ā＜纫写硇裕?/p>

又要能表征被檢材料的特征。

a、試樣的截取應(yīng)避免因金屬材料受熱或變形而使試樣組織發(fā)生變化。采

用氣割方法截取的試樣，必須把全部熱影響區(qū)清除。

b、被檢部位的選擇：對鍛、軋及經(jīng)過冷變形的材料，為鑒別非金屬夾

雜物的類型、級別以及帶狀組織的級別，一般應(yīng)截取由表面至中心的縱向試

樣；為鑒別試件外壁至內(nèi)壁的組織變化、夾雜物在截面上的分布情況、脫碳

層和表面淬火層的深度等，一般應(yīng)截取橫向試樣；焊接接頭的試樣應(yīng)包括焊

縫、熱影響區(qū)和母材；對于損壞件，既要包括破損的主要部位，又要包括未

損壞部位，以便比較。

C、對于主蒸汽、再熱蒸汽的直管段，截取試樣時，可在管端待焊接部

位開坡口前，用手鋸截取小三角試塊，其大小一般可沿管道圓周寬度及沿管

壁厚度方向各取1?1.5cm左右

9

圖1截取三角試塊示意圖

1一三角試塊；2—管道；3—管壁；4—焊接坡口

（2）取樣尺寸

截取的試樣尺寸，通常直徑為12—15mm,高度和邊長為12—15mm的圓

柱形和方形，原則以便于手握為宜。

（3）截取方法

視材料性質(zhì)而定，軟的可用手鋸或鋸床切割，硬而脆的可用錘擊，極硬

的可用砂輪片或電脈沖切割。無論采取哪種方法，都不能使樣品的溫度過于

升高而使組織變化。

2.鑲嵌

當(dāng)試樣的尺寸太小或形狀不規(guī)則時，如細小的金屬絲、片、小塊狀或要

進行邊緣觀察時，可將其鑲嵌或夾持。鑲樣的方法有很多，如低熔點合金鑲

嵌、電木粉或塑料鑲嵌和機械夾持等，如圖和圖所示。目前一?般是采

用塑料鑲嵌。先前材料有熱固性塑料（如膠木粉）、熱塑性塑料（如聚氯乙

烯）、新型冷鑲料（冷鑲王、水晶王）和冷凝性塑料（環(huán)氧樹脂加固化劑）

等。

（1）熱鑲嵌

采用熱凝樹脂（如膠木粉等）作鑲嵌材料時，在金相試樣鑲嵌機上進行

鑲樣。金相試樣鑲嵌機主要包括加壓設(shè)備、加熱設(shè)備及壓模三部分（下圖）。

使用時將試樣放在下模上，選擇較平整的一面向下，在套筒空隙間加入塑料,

然后將上模放入壓模（套模）內(nèi)，通電加熱至額定溫度后再加壓，待數(shù)分鐘

后除去壓力，冷卻后取出試樣。適應(yīng)于在低溫及不大的壓力下組織不產(chǎn)生變

化的材料。

10

?A)

a）外形示意圖b）鑲嵌示意圖

1-旋鈕2-上摸3-套摸4-加熱器5-試樣6-下摸7-加壓機構(gòu)

圖2XQT型鑲嵌機

（2）冷鑲嵌

用樹脂加固化劑（如環(huán)氧樹脂和胺類固化劑等）進行，不需要設(shè)備，在

模子里澆鑄鑲嵌。適應(yīng)于不能加熱及加壓的材料。

下表是常用環(huán)氧樹脂鑲嵌料配方

11

表2常用環(huán)氧樹脂鑲嵌料配方

-

序

用量固化時間

號原料名稱用途

/g/h

618環(huán)氧樹脂室溫，

100

磷苯二甲酸二丁脂24

115較軟及中等硬度的金屬材料

二乙醇胺（或乙二60℃,

10

胺）4飛

室溫，24

618環(huán)氧樹脂100

120℃,10固化溫度較高，收縮小，適用于鑲

2磷苯二甲酸二丁脂15

150℃,嵌形狀復(fù)雜的小孔和裂紋的試樣

二乙醇胺13

4飛

6101環(huán)氧樹脂

100

磷苯二甲酸二丁脂

15室溫，24

3間苯二胺高硬度試樣或氮化層試樣

1580℃,6~8

氧化鋁或碳化硅粉

適量

（40Pm）

（3）機械夾持

通常用螺絲將樣品與鋼板固定，樣品之間可用金屬墊片隔開，也適應(yīng)于

不能加熱的材料。

12

圖3金相樣品的鑲嵌方法

(a)(b)機械夾持(c)冷鑲嵌(d)熱鑲嵌

3.粗磨

取好樣后，為了獲得一個平整的表面，，并磨成合適的外形，同時去掉

取樣時有組織變化的部分，在不影響觀察的前提下，可將棱角磨平，并將觀

察面磨平，一定要將切割時的變形層磨掉。一般的鋼鐵材料常在砂輪機上磨

制，壓力不要過大，若壓力過大，可能使砂輪碎裂造成人身和設(shè)備事故，同

時極易使磨面溫度升高引起組織變化，并且使磨痕加深，金屬擾亂層增厚，

給細磨拋光帶來困難。粗磨時需冷卻試樣，防止受熱而引起組織變化。操作

時要當(dāng)心，防止手指等損傷。而較軟的材料可用挫刀磨平。砂輪的選擇，磨

料粒度為40、46、54、60等號，數(shù)值越大越細，材料為白剛玉，棕剛玉、

綠碳化硅、黑碳化硅等，代號分別為GB、GZ、GC、TH、或WA、A、TL、C,

尺寸一般為外徑X厚度X孔徑=250義25X32,粗磨后需將試樣和雙手清洗干

凈，以防將粗砂粒帶到細磨用的砂紙上，造成難以消除的深磨痕。

4.細磨

細磨的目的是消除粗磨時留下的較深的磨痕，獲得更為平整光滑的磨

面，是在一套粒度不同的金相砂紙上由粗到細依次進行磨制，砂紙?zhí)枖?shù)一般

13

為120、280、Ok03、05、或120、280、02、04>06號,粒度由粗到細,

它為下一個工序——拋光做準備。砂紙編號如下：

表3干砂紙編號與磨粒尺寸關(guān)系

序號編號粒度標(biāo)號備注

11m

128950?40一般鋼鐵材料

20W4040?28用280、W40、

301W2828?20W28、W204個

402W2020-14粒度標(biāo)號干砂

503W1414-10紙磨光

604W107-10

705W75?7

806W53.5-5

9—W3.52.5?3.5

表4水砂紙編號與粒度尺寸關(guān)系

序號編號粒度標(biāo)號磨粒尺寸11m備注

1320—一一般鋼鐵材料

236022050?63用240、360、

338024040-50400、600

440028028?404個粒度標(biāo)號

5500320一水砂紙磨光

660036020?28

7700400一

880060014?20

9900700

101000800——

常規(guī)的細磨有手工磨光和機械磨光兩種方法。對于一般的材料(如碳鋼

樣品)磨制方式為：

(1)手工磨制，

將砂紙鋪在玻璃板上，一手按住砂紙，一手拿樣品在砂紙上單向推磨，

用力要均勻，使整個磨面都磨到，拉回時提起試樣，使之脫離砂紙。更換砂

紙時，要把手、樣品、玻璃板等清理干凈，以免把粗砂粒帶到下一級的細砂

紙上去，并與上道磨痕方向垂直磨制，以便觀察上一道磨痕是否全部消除。

14

磨到前道磨痕完全消失時才能更換砂紙，見圖4所示。也可用水砂紙進行手

工濕磨，即在序號為240、300、600、1000的水砂紙上邊沖水邊磨制。

（2）機械磨

輕壓樣品輕壓樣品

I---AI

I_砂紙

_____________________________□—玻璃板

圖4砂紙上磨制方法

為加快磨制速度，減輕勞動強度，可在轉(zhuǎn)盤上貼有水砂紙的預(yù)磨機上進

行機械磨光。水砂紙按粗細有200號、300號、400號一900號等。磨制時由

200號開始，逐次磨到900號砂紙，磨制時要不斷加水冷卻。每換一道砂紙,

必須用水將試樣沖洗干凈，并將磨制方向調(diào)換90°。

5.拋光

目的是消除細磨留下的磨痕，獲得光亮無痕的鏡面。方法有機械拋光、

電解拋光、化學(xué)拋光和復(fù)合拋光等，最常用的是機械拋光。

（1）機械拋光

是在專用的拋光機上進行拋光，靠極細的拋光粉和磨面間產(chǎn)生的相對磨

削和滾壓作用來消除磨痕的，分為粗拋光和細拋光兩種。如圖5所示。

15

輕壓樣品拋光盤中心半徑

圖5樣品在拋光盤中心與邊緣之間拋光

1）粗拋光

粗拋光-一般是在拋光盤上鋪以細帆布，拋光液通常為Cr203,A1O等粒

度為1-5口的粉末制成水的懸浮液，一般一升水加入5T0克，手握樣品在

專用的拋光機上進行。邊拋光邊加拋光液，一般的鋼鐵材料粗拋光可獲得光

亮的表面。

2）細拋光

是在拋光盤上鋪以絲絨，絲綢等，用更細的Al203>Fez。、粉制成水的懸

浮液，與粗拋光的方法相同。樣品磨面上磨痕變化見圖6所示。

切割痕

粗磨痕

細磨痕

圖6樣品磨面上磨痕變化示意圖

16

（2）電解拋光

是利用陽極腐蝕法使樣品表面光滑平整的方法，把磨光的樣品浸入電解

液中，樣品作為陽極，陰極可用鋁片或不銹鋼片制成，接通電源，-?般用直

流電源，由于樣品表面高低不平，在表面形成一層厚度不同的薄膜，凸起的

部分膜薄，因而電阻小，電流密度大，金屬溶解的速度快，而下凹的部分形

成的膜厚，溶解的速度慢，使樣品表面逐漸平坦，最后形成光滑表面。

電解拋光優(yōu)點是只產(chǎn)生純化學(xué)的溶解作用，無機械力的影響，所以能夠

顯示金相組織的真實性，特別適應(yīng)于有色金屬及其它的硬度低、塑性大的金

屬。如鋁合金、不銹鋼等，缺點是對非金屬夾雜物及偏析組織、塑料鑲嵌的

樣品等不適應(yīng)。

（3）化學(xué)拋光

是靠化學(xué)試劑對樣品表面凹凸不平區(qū)域的選擇性溶解作用消除磨痕的

一?種方法?；瘜W(xué)拋光液，多數(shù)由酸或混合酸、過氧化氫、及蒸儲水組成，酸

主要起化學(xué)溶解作用，過氧化氫提高金屬表面的活性，蒸儲水為稀釋劑。

化學(xué)拋光優(yōu)點是操作簡單，成本低，不需專門設(shè)備，拋光同時還兼有化

學(xué)浸蝕作用?？芍苯佑^察。缺點是樣品的平整度差，夾雜物易蝕掉，拋光液

易失效，只適應(yīng)于低、中倍觀察。對于軟金屬如鋅、鉛等化學(xué)拋光比機械拋

光、電解拋光效果更好。

6腐蝕（浸蝕）

經(jīng)過拋光的樣品，在顯微鏡下觀察時，除非金屬夾雜物、石墨、裂紋及

磨痕等能看到外，只能看到光亮的磨面。要看到組織必須進行腐蝕。腐蝕的

方法有多種，如化學(xué)腐蝕、電解腐蝕、恒電位腐蝕等，最常用的是化學(xué)腐蝕

法。下面分析化學(xué)腐蝕顯示組織的基本過程。

（1）化學(xué)腐蝕法的原理

化學(xué)腐蝕的主要原理是利用浸蝕劑對樣品表面引起的化學(xué)溶解作用或

電化學(xué)作用（微電池作用）來顯示組織。

（2）化學(xué)腐蝕的方式

化學(xué)腐蝕的方式取決于組織中組成相的性質(zhì)和數(shù)量。純粹的化學(xué)溶解是

很少的。一般把純金屬和均勻的單相合金的腐蝕主要看作是化學(xué)溶解過程，

兩相或多相合金的腐蝕，主要是電化學(xué)溶解過程。

1）純金屬或單相合金的化學(xué)腐蝕

它是一個純化學(xué)溶解過程，由于其晶界上原子排列紊亂，具有較高的能

量，故易被腐蝕形成凹溝。同時由于每個晶粒排列位向不同，被腐蝕程度也

不同，所以在明場下顯示出明暗不同的晶粒。

17

⑥

腐蝕后平面腐蝕后傾斜

3)接地效果(b)鐵裝依N晶界組織觀察

其腐蝕主要為純化學(xué)溶解的過程。例如工業(yè)純鐵退火后的組織為鐵素體

和極少量的三次滲碳體，可近似看作是單相的鐵素體固溶體，由于鐵素體晶

界上的原子排列紊亂，并有較高的能量，因此晶界處容易被腐蝕而顯現(xiàn)凹溝,

同時由于每個晶粒中原子排列的位向不同，所以各自溶解的速度各不一樣，

使腐蝕后的的深淺程度也有差別。在顯微鏡明場下，即垂直光線的照射下將

顯示出亮暗不同的晶粒。圖7

2)兩相合金的侵蝕

主要是一個電化學(xué)的的腐蝕過程。由于各組成相具有不同的電極電位，

樣品浸入腐蝕劑中，就在兩相之間形成無數(shù)對微電池。具有負電位的一相成

為陽極，被迅速溶入浸蝕劑中形成低凹，具有正電位的另一相成為陰極，在

正常的電化學(xué)作用下不受浸蝕而保持原有平面。當(dāng)光線照到凹凸不平的樣品

表面上時，由于各處對光線的反射程度不同，在顯微鏡下就看到各種的組織

18

和組成相。圖8

圖8兩相組織漫燃示意圖

⑶侵蝕效果b)層片狀珠光體組織

3)多相合金的腐蝕

一般而言，多相合金的腐蝕，同樣也是一個電化學(xué)溶解的過程，其腐蝕

原理與兩相合金相同。但多相合金的組成相比較復(fù)雜，用一種腐蝕劑來顯示

多種相難于達到，只有采取選擇腐蝕法等專門的方法才行。

(3)化學(xué)腐蝕劑

是用于顯示材料組織而配制的特定的化學(xué)試劑，多數(shù)腐蝕劑是在實際的

實驗中總結(jié)歸納出來的。一?般腐蝕劑是由酸、堿、鹽以及酒精和水配制而成,

鋼鐵材料最常用的化學(xué)腐蝕試劑是3—5%硝酸酒精溶液，各種材料的腐蝕劑

19

可查閱有關(guān)手冊。較常用的化學(xué)腐蝕劑列表如下：

表5金屬材料常用腐蝕劑

序號腐蝕劑名稱成分ml(g)腐蝕條件適應(yīng)范圍

1硝酸酒精溶硝酸1—5室溫腐蝕數(shù)碳鋼及低合金鋼，

液酒精100秒能清晰的顯示鐵

素體晶界

2苦味酸酒精苦味酸4室溫腐蝕數(shù)碳鋼及低合金鋼，

溶液酒精100秒能清晰的顯示珠

光體和碳化物

3苦味酸鈉溶苦味酸2—5加熱到60℃滲碳體呈暗黑色，

液苛性鈉20—25腐蝕5到30鐵素體不著色

蒸儲水100分鐘

酸

鹽1O

4混合酸酒精腐蝕2—10高速鋼淬火及淬

酸

硝3

溶液分鐘火回火后晶粒大

酒

精1

-00小

5王水溶液鹽酸3腐蝕數(shù)秒各類高合金鋼及

硝酸1不銹鋼組織

6氯化鐵、鹽酸三氯化鐵5腐蝕1一2黃銅及青銅的組

水溶液鹽酸10分鐘織顯示

水100

7氫氟酸水溶氫氟酸0.5腐蝕數(shù)秒鋁及鋁合金的組

液水100織顯示

（4）化學(xué)腐蝕方法

20

一般有浸蝕法、滴蝕法和捺蝕法。見圖9所示。

圖9化學(xué)腐蝕方法

（a）浸蝕法（b）滴蝕法（c）捺蝕法

1）浸蝕法：將拋光好的樣品放入腐蝕劑中，拋光面向上，或拋光面向

下，浸入腐蝕劑中，不斷觀察表面顏色的變化，當(dāng)樣品表面略顯灰暗時，即

可取出，充分沖水沖酒精，再快速用吹風(fēng)機充分吹干。

2）滴蝕法：是一手拿樣品，表面向上，用滴管吸入腐蝕劑滴在樣品表

面，觀察表面顏色的變化情況，當(dāng)表面顏色變灰時，再過2—3秒即可充分

沖水沖酒精，再快速用吹風(fēng)機充分吹干。

3）捺蝕法：用沾有腐蝕劑的棉花輕輕地捺拭拋光面，同時觀察表面顏

色的變化，當(dāng)樣品表面略顯灰暗時，即可取出，充分沖水沖酒精，再快速用

吹風(fēng)機充分吹干。

（5）浸蝕應(yīng)注意的問題

浸蝕速度合適；高倍觀察時浸蝕程度要比低倍觀察時淺一些；浸蝕好的

試樣要及時觀察、拍照；如果浸蝕不足應(yīng)重新拋光以下在浸蝕。

7、烘干

經(jīng)過上述操作后，要將樣品的所有表面都用清水沖干凈，再用酒精洗去殘留水分后

經(jīng)烘干機完全干燥，金相樣品的制備即告結(jié)束，金相樣品就可在顯微鏡下觀察和分析金

相樣品的組織。

21

表6金相樣品的制備方法

一

序

步方法注意事項

號

一驟

1取在要檢測的材料或零件上截取樣品，取無論用哪種方法取樣，

樣樣部位和磨面根據(jù)分析要求而定，截取都要盡量避免和減少因

方法視材料硬度選擇，有車、包IJ、砂輪塑性變形和受熱所引起

切割機，線切割機及錘擊法等，尺寸以的組織變化現(xiàn)象。截取

適宜手握為宜。時可加水等冷卻。

2鑲?cè)粲捎诹慵叽缂靶螤畹南拗?，使取樣熱鑲嵌要在專用設(shè)備上

嵌后的尺寸太小、不規(guī)則，或需要檢驗邊進行，只適應(yīng)于加熱對

緣的樣品，應(yīng)將分析面整平后進行鑲組織不影響的材料。若

嵌。有熱鑲嵌和冷鑲嵌及機械夾持法。有影響，要選擇冷鑲嵌

應(yīng)根據(jù)材料的性能選擇。或機械夾持。

3粗用砂輪機或挫刀等磨平檢驗面，若不需若有滲層等表面處理

磨要觀察邊緣時可將邊緣倒角。粗磨的同時，不要倒角，且要磨

時去掉了切割時產(chǎn)生的變形層。掉約1.5mm,如滲碳。

4細按金相砂紙?zhí)栱樞颍?20>280、01、03、每道砂紙磨制時，用力

磨

05或120、280、02、04、06將砂紙平要均勻，一定要磨平檢

鋪在玻璃板上，一手拿樣品，一手按住驗面，轉(zhuǎn)動樣品表面，

砂紙磨制，更換砂紙時，磨痕方向應(yīng)與觀察表面的反光變化確

上道磨痕方向垂直，磨到前道磨痕消失定，更換砂紙時，勿將

為止，砂紙磨制完畢，將手和樣品沖洗砂粒帶入下道工序。

干凈。

5粗用綠粉（Cr。）水溶液作為拋光液在帆初次制樣時，適宜在拋

拋布上進行拋光，將拋光液少量多次地加光盤約半徑一半處拋

光入到拋光盤上進行拋光。注意安全，以光，感到阻力大時，就

免樣品飛出傷人。該加拋光液了。

6細用紅粉（FeZ（）3）水溶液作為拋光液在絨同上

拋布上拋光，將拋光液少量多次地加入到

光拋光盤上進行拋光。

7腐拋光好的金相樣品表面光亮無痕，若表這步動作之間的銜接一

蝕面干凈干燥，可直接腐蝕，若有水分可定要迅速，以防氧化污

用酒精沖洗吹干后腐蝕。將拋光面浸入染，腐蝕完畢，必須將

選定的腐蝕劑中（鋼鐵材料最常用的腐手與樣品徹底吹干，一

蝕劑是3—5%的硝酸酒精）,或?qū)⒏g劑定要完全充分干燥，方

滴入拋光面，當(dāng)顏色變成淺灰色時，再可在顯微鏡下觀察分

過2—3秒，用水沖洗，再用酒精沖洗，析。否則顯微鏡鏡頭損

并充分干燥。壞。

22

第二節(jié)金相復(fù)型

金相復(fù)型技術(shù)通過將預(yù)制的復(fù)型材料與試樣貼合的方法取得部件金屬

微觀組織形貌的復(fù)型（負面）方法。

1技術(shù)準備

（1）金相復(fù)型試驗所用材料的制備及保存

a、復(fù)型材料

材料1：有機玻璃片。選用厚度為1mm?Zmm的無色有機玻璃，表面需潔

凈、平整、無劃痕。一般，把有機玻璃戴成1cm'左右的小片，鏡頭紙上滴

酒精，將有機玻璃擦凈，用軟紙包好備用。若有機玻璃片有劃痕和不潔之物,

可用03號金相砂紙研磨平整，并用酒精清潔。

材料2：AC紙。AC紙可購置或自制。制作AC紙的配方及方法如下：將

適量甲基紫（生染試劑）研成粉末，倒入裝有60mL丙酮的瓶中，搖動或攪

拌使甲基紫充分溶化，加入3g二醋酸纖維素，攪拌，最后再加1.5g磷酸

三苯脂，放置兒天（可常搖動溶液瓶）。待其充分溶解、瓶內(nèi)確無固形物時,

倒在干凈、無劃痕的玻璃板上?；蝿硬ＡО澹谷芤毫鲃?，攤成面積約380mm2

的大片，將其罩住，留有縫隙，靜置24h后，溶液凝固成薄膜。將膜揭起即

得AC紙、將AC紙夾在白色潔凈紙本間，試驗前剪成1cm?1.5cm邊長的小

片，裝入紙袋備用。若需制備較多AC紙，按以上配方加倍投料。

b、溶劑

溶劑1：取適量三氯甲烷放入干凈滴瓶中，按100mL三氯甲烷加0.5g

色料的比例，在瓶中加入相應(yīng)質(zhì)量的蘇丹紅色料，搖勻，使色料溶解。

溶劑2：取適量三氯甲烷放入干凈滴瓶中，按10mL三氯甲烷加0.5g-0.8g

有機玻璃粉末的比例，加入相應(yīng)質(zhì)量的有機玻璃粉末，攪拌，待其完全溶化

后，加入0.5g苦味酸，攪勻，再加入2mL~3mL無水乙醇，最后加入20mL

三氯甲烷稀釋成有一定黏稠度的溶液。

溶劑3：適量丙酮裝人干凈滴瓶中備用。

（2）確定檢驗部位

了解被檢材料的牌號、熱處理及加工工藝、使用狀況，明確檢驗?zāi)康摹?/p>

檢驗部位應(yīng)根據(jù)試驗?zāi)康拇_定。例如檢查長期運行后的主蒸汽管道蠕變損傷

程度時，應(yīng)選在彎管外弧中線兩側(cè)至22.5范圍的表面易生成蠕變孔洞處；

為檢查發(fā)電機護環(huán)有無應(yīng)力腐蝕裂紋，在拆卸前，應(yīng)選護環(huán)外表面通風(fēng)孔附

近及端面，拆卸后應(yīng)選緊力面、R角變截面等容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕的部位等

（3）金相試樣的制備

a）清潔

清潔被檢部位，去除氧化皮。

b）研磨

23

若進行常規(guī)金相檢驗，則需打磨深一些，去除脫碳層。

C）拋光

可用機械或電解拋光，化學(xué)拋光。

d）浸蝕

根據(jù)材料不同，選用不同的侵蝕劑。最后一次浸蝕時間要比?，F(xiàn)金相檢

驗的浸蝕時間略長一些。

2金相復(fù)型技術(shù)

（1）操作方法

a）在制備好的試樣表面上滴一、二滴溶劑。

b）用攝子夾住AC紙蓋于試樣表面，或直接用手將有機玻璃片蓋上，

并用拇指加適當(dāng)壓力，以使有機玻璃片與金屬表面之間無氣泡、無間隙，兩

者貼合紫密。

c）八著型材料上蓋一張干凈紙或脫脂棉，并用膠布粘牢，以遮擋現(xiàn)場的

灰塵、異物。

d）靜置一段時間，使復(fù)型材料充分干燥、硬化。

e）用攝子夾住復(fù)型材料的一角，揭起，使之與金屬表面分離，得到金

相復(fù)型片。

f）將金相復(fù)型片包在鏡頭紙內(nèi)或夾在干凈紙本間。

g）對有機玻璃金相復(fù)型片可直接觀察、拍照，也可再噴碳、鋁、鋁、

金等材料后觀察、拍照，以增大襯度，使微觀組織顯現(xiàn)得更清晰。為增大村

度，將AC紙金相復(fù)型片放在金相顯微鏡載物臺上，再蓋上反光鏡片，即可

進行觀察和拍照。若AC紙金相復(fù)型片較小或不平整，可用1：5的稀膠水將

其貼在反光鏡片上，干燥后直接觀察拍照或噴碳、鋁、鋁、金等材料后觀察、

拍照。

（2）注意事項如下：

a）所加溶劑要適量。溶劑太少，復(fù)型材料沒有全部貼于金屬表面，致

使金相復(fù)型片不平整而難以觀察、拍照；溶劑太多，會使AC紙溶解過度而

損壞，或使溶劑流淌到附近待貼復(fù)型材料處，或在用有機玻璃片做復(fù)型材料

加壓時粘連手指等，致使復(fù)型效果不好，得不到真實的組織形貌。

b）貼上有機玻璃片后，令其與溶劑接觸，稍溶3s?5s后用拇指按壓，

擠出多余溶劑，趕出氣泡。加壓時用力均勻且與有機玻璃片垂直，不要滑動,

加壓時間約30So

C）貼上復(fù)型材料后，干燥時間要足夠長，這可視環(huán)境溫度及所選用的

復(fù)型材料而定。用AC紙，兒分鐘即可干透。用有機玻璃片，一般不小于lh。

否則，在尚未干透之前揭起，會把部分復(fù)型材料，留在金屬表面，觀察金相

復(fù)型片時將看到一個個亮點，照片上則顯現(xiàn)為黑色斑點，而不是真實的金屬

微觀組織形貌。

24

d）用AC紙復(fù)型時，在同一被檢部位應(yīng)進行多次，將最初的兒個舍去，

避免試面不潔造成假象，而將最后幾次的復(fù)型留作觀察研究用，這樣做更為

真實可靠。

e）由于金相復(fù)型是取下了金屬表面凸凹部位的輪廓形象，因此從金相

復(fù)型片上看到的碳化物顆粒比金屬試面上實際碳化物顆粒略大一些。金屬表

面的一些灰塵也可被復(fù)型下來，它們很難與碳化物區(qū)分，所以在金相復(fù)型片

上觀察到的“碳化物”有可能比實際多一些；在評定珠光體球化級別時要考

慮這個因素。

f）在進行蠕變孔洞觀察分析時，由于復(fù)型村度低，層次不夠豐富，因

此在金相復(fù)型片上觀察的孔洞尺寸可能比實際孔洞尺寸小，在評定時應(yīng)予考

慮。

g）在觀察夾雜物、裂紋內(nèi)腐蝕產(chǎn)物時，用現(xiàn)場金相顯微鏡與金相復(fù)型

工藝配合使用，會取得較好的效果。

（3）復(fù)型材料與溶劑的匹配

a）復(fù)型材料1-溶劑1：有機玻璃片與三氯甲烷配合，適用于一般場所

的金相檢驗。優(yōu)點是復(fù)型材料易得、易于保存。缺點是復(fù)型材料貼于金屬表

面后干燥時間長；被檢金屬表面需有l(wèi)cm2左右的平面；對構(gòu)件拐角處、垂

直面進行檢驗有困難。

b）復(fù)型材料廠溶劑2：有機玻璃片與溶有一定量有機玻璃粉末的三氯

甲烷配合，適宜檢查構(gòu)件的垂直面，如電廠的垂直管段。此方法在配制溶劑

時較繁瑣，其他優(yōu)缺點同本條a）

C）復(fù)型材料2-溶劑3：AC紙與丙酮配合，適用面廣。因為AC紙紙質(zhì)

薄、軟，快干，貼上后一般僅需三四分鐘即可揭起，所以在構(gòu)件拐角處、被

檢表面不平整時使用更有其優(yōu)點。環(huán)境溫度較低時，也推薦使用此方法。缺

點是預(yù)制AC紙較繁瑣，并要多次實踐方能制得薄厚均勻的復(fù)型材料。

（4）金相復(fù)型片的保存

a）有機玻璃金相復(fù)型片編號后用鏡頭紙包好，裝入試樣袋，置于干燥

器內(nèi)保存。

b）AC紙金相復(fù)型片貼在鏡片或玻璃片上編號后用鏡頭紙包好，或夾于

玻璃片間編號后裝入試樣袋內(nèi)，置于干燥器內(nèi)保存。

25

第三節(jié)金相組織介紹

金相分析中的組織是指在顯微鏡下具有共同的特征，相同的組成部分。

它可以是單相的，也可以是多相的。單相如F、A,多相如P、L

1、常見的鋼鐵顯微組織有鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、貝氏體

和馬氏體。

①鐵素體：碳溶解在具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)的鐵（a-Fe或6-Fe）中

所形成的固溶體。鐵素體一般硬度較低，塑性較好。經(jīng)硝酸溶液侵蝕后，鐵

素體晶粒在顯微鏡下呈均勻白亮的多邊形（圖14）。由于各晶粒取向不同，

相互間常有明暗之分。因含碳量的變化和冷卻條件的不同，鐵素體還可能以

網(wǎng)狀、針狀、片狀等形態(tài)出現(xiàn)。

圖14

②奧氏體：碳溶解在具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)的鐵（丫-Fe）中所形成的

固溶體。通常在高溫時存在，但由于合金元素的加入，有時也可能在室溫時

穩(wěn)定存在，如高鎰鋼，Crl8-Ni8型奧氏體不銹鋼等。奧氏體晶粒（圖15）在

顯微鏡下一般也呈多邊形，但晶界較鐵素體晶界平直。奧氏體塑性較好，但

強

度較低。

26

圖15

③滲碳體：碳與鐵的間隙型化合物（Fe3C）,屬復(fù)雜斜方晶體結(jié)構(gòu)，含

6.67%的碳。硬度高，塑性和韌性很低，不受硝酸酒精溶液侵蝕，故在顯微

鏡下呈白亮色。其形態(tài)有條塊狀、細片狀、針狀和球狀等。它是碳鋼中的主

要強化相，其形態(tài)、大小、數(shù)量、分布等對鋼的性能有很大影響。

④珠光體：奧氏體從高溫冷卻下來所形成的鐵素體和滲碳體的兩相共

析組織，其疏密程度受形成時過冷度的影響，過冷度越大則越細密，強度和

硬度也越高。圖16為鋼中的片狀珠光體，呈指紋狀的層狀排列，其中細條

狀者為滲碳體，白色基底為鐵素體。

圖16

⑤貝氏體：過冷奧氏體在中溫區(qū)域轉(zhuǎn)變而成的鐵素體和滲碳體兩相混

合組織（有時可能有奧氏體）。主要有上貝氏體（羽毛狀）、下貝氏體（針狀）

和粒狀貝氏體3種形態(tài)。上貝氏體形成溫度較高，下貝氏體形成溫度較低，

27

粒狀貝氏體則是某些合金鋼在一定冷速范圍內(nèi)連續(xù)冷卻過程中形成的。圖17

為鋼中的下貝氏體組織，呈黑色針狀。

圖17

⑥馬氏體：碳在a-Fe中的過飽和固溶體，是奧氏體在很大的過冷度

條件下形成的低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。按含碳量的不同主要有低碳馬氏體和高碳馬氏

體兩種形態(tài)。前者在金相顯微鏡下呈細條狀并同向成束排列，故又稱板條狀

馬氏體（18）,在一個奧氏體晶粒中可出現(xiàn)多個不同位向的馬氏體束。它有

較好的強度和韌性，是低碳鋼和低合金鋼