《金相分析基礎(chǔ)》-課件：宏觀金相檢驗(yàn)

金相分析基礎(chǔ)宏觀金相檢驗(yàn)宏觀金相檢驗(yàn)定義：宏觀金相檢驗(yàn)又稱低倍檢驗(yàn)，通過(guò)肉眼或放大鏡（20倍以下）來(lái)檢視金屬材料及其制品的宏觀組織和缺陷分布情況。宏觀金相檢驗(yàn)用途：檢測(cè)原材料、零件質(zhì)量；宏觀缺陷和夾雜物分布，熱加工工藝情況，斷口分析宏觀金相檢驗(yàn)熱酸浸蝕法冷酸浸蝕法酸蝕檢驗(yàn)法印痕法檢驗(yàn)電解浸蝕法硫印法常用方法磷印法塔形發(fā)紋酸浸法宏觀金相檢驗(yàn)01.

金屬結(jié)晶組織檢測(cè)鑄錠三晶區(qū)金屬的樹枝晶宏觀金相檢驗(yàn)125金屬結(jié)晶組織。熱處理零件的淬硬層、滲碳層和脫碳層等。金屬凝固時(shí)所產(chǎn)生的缺陷，如氣孔、縮孔、疏松、裂紋等。67各種焊接缺陷和焊縫宏觀組織。34金屬中某些元素的宏觀偏析，如鋼中的硫、磷偏析等。壓力加工所形成的流線、纖維組織。非金屬夾雜物、白點(diǎn)、發(fā)紋、裂紋、斷口等宏觀金相檢驗(yàn)金屬結(jié)晶組織宏觀金相檢驗(yàn)氣孔宏觀金相檢驗(yàn)氣孔縮松宏觀金相檢驗(yàn)疏松裂紋宏觀金相檢驗(yàn)吊鉤中的纖維組織宏觀金相檢驗(yàn)淬硬層宏觀金相檢驗(yàn)滲碳層宏觀金相檢驗(yàn)夾雜物白點(diǎn)宏觀金相檢驗(yàn)裂紋斷口一、酸蝕檢驗(yàn)法酸浸蝕法的原理是根據(jù)酸液對(duì)鋼材浸蝕時(shí)，各部分組織耐腐蝕程度不同，從而顯示不同的組織或缺陷。由低倍組織的分布情況和缺陷的數(shù)量及大小，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定出所檢材料的冶金質(zhì)量或加工質(zhì)量。鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗(yàn)法GB/T

226-2015一、酸蝕檢驗(yàn)法1.取樣取樣部位、試樣大小及數(shù)量在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中均有規(guī)定，也可按技術(shù)條件、供需雙方協(xié)議規(guī)定取樣。注意：橫向檢驗(yàn)面：垂直于鋼材延伸方向縱向檢驗(yàn)面：通過(guò)鋼材縱軸一、酸蝕檢驗(yàn)法一、酸蝕檢驗(yàn)法酸蝕檢驗(yàn)的浸蝕屬于電化學(xué)浸蝕。每一個(gè)微電池中電位高的區(qū)域?yàn)殛帢O，電位低的區(qū)域?yàn)殛?yáng)極。在酸蝕過(guò)程中，陽(yáng)極部分被浸蝕，陰極部分不發(fā)生浸蝕。一、酸蝕檢驗(yàn)法陽(yáng)極反應(yīng)：Fe

Fe2+

+2e

FeFe3++3eH2以鹽酸為侵蝕液時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)為：電子由陽(yáng)極流向陰極，陽(yáng)極被侵蝕：陰極反應(yīng)：HCl

H

+Cl

2H

+2e+-+FeCl2（灰綠色）↓Fe2+

+2Cl-Fe3+

+3Cl-FeCl3（棕褐色）↓一、酸蝕檢驗(yàn)法檢驗(yàn)面Ra≤1.6μm（一般至少磨至02號(hào)砂紙）。表面油污用酒精、汽油等清洗浸蝕時(shí)間以宏觀缺陷（低倍組織）能清晰呈現(xiàn)為準(zhǔn)。一、酸蝕檢驗(yàn)法分類鋼種酸蝕時(shí)間/min酸液成分溫度/℃1易切削鋼5~10碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳素工具鋼，硅錳彈簧鋼，鐵素體型、馬氏體型、復(fù)相不銹鋼，耐熱鋼25~301:1（體積分?jǐn)?shù)）工業(yè)鹽酸水溶液70~80表1熱酸蝕試劑和試驗(yàn)規(guī)范合金結(jié)構(gòu)鋼，合金工具鋼，軸承鋼，高速工具鋼3415~3020~40鹽酸10份，硝酸1份，水10份（容

70~80奧氏體型不銹鋼，耐熱鋼5~25積比）鹽酸38份，硝酸12

份

，

水

50

份

60~80（容積比）碳素結(jié)構(gòu)鋼，合金鋼，高速工具鋼515~25一、酸蝕檢驗(yàn)法浸蝕后，建議：熱水——堿水——熱水——高壓風(fēng)吹干若欠腐蝕，可直接繼續(xù)腐蝕若過(guò)腐蝕，應(yīng)將檢驗(yàn)面重新加工去除2mm以上再重新腐蝕一、酸蝕檢驗(yàn)法檢驗(yàn)面Ra≤0.8μm（一般至少磨至03號(hào)砂紙）。表面油污用酒精、汽油等清洗浸蝕時(shí)間以宏觀缺陷（低倍組織）能清晰呈現(xiàn)為準(zhǔn)。冷酸浸蝕一般用于大試件的低倍檢驗(yàn)，或者枝晶組織的低倍觀察冷酸浸蝕時(shí)可以采用浸入式浸蝕，也可以采用擦蝕法浸蝕后用熱水沖洗，再用高壓風(fēng)吹干若過(guò)腐蝕，應(yīng)將檢驗(yàn)面重新加工去除1mm以上再重新腐蝕一、酸蝕檢驗(yàn)法編號(hào)冷酸蝕液成分適用范圍鋼與合金1

鹽酸500ml，硫酸35ml，硫酸銅150g2

氯化高鐵200g，硝酸300ml，水100ml3

鹽酸300ml，氯化高鐵500g加水至1000ml4

10~20%（容積比）

過(guò)硫酸銨水溶液5

10~40%（容積比）硝酸水溶液表2

幾種常用的冷酸蝕試劑及其適用材料碳素結(jié)構(gòu)鋼，合金鋼6

氯化高鐵飽和水溶液加少量硝酸（每500ml溶液加10ml硝酸）7

100g~350g工業(yè)氯化銅銨，水1000ml8

硝酸25ml，鹽酸50ml，水25ml高合金鋼9

硫酸銅100g，鹽酸和水各500ml合金鋼，奧氏體不銹鋼精密合金，高溫合金10

硝酸60ml，鹽酸200ml，氯化高鐵50g，過(guò)硫酸銨30g，水50ml一、酸蝕檢驗(yàn)法編號(hào)常用枝晶腐蝕液成分適用范圍氯化銅20g~30g，苦味酸0.lg~0.3g，鹽酸20mL~40mL，無(wú)水乙

碳素鋼

合金鋼，﹐1醇40mL～50mL，水80mL~～100mL硅鋼表3推薦使用的枝晶腐蝕液成分及氯化銅5g~20g，氯化鎂3g~5g，氯化鐵10g～~30g，鹽酸20mL，

碳素鋼，低合金鋼，無(wú)水乙醇l250mL，水750mL

鑄鋼23苦味酸3g~～4g，氯化銅1g~2g，洗滌劑2mL~5mL，水400mL

高碳鋼其適用范圍

腐蝕時(shí)間為lmin~

2min?！ⅲ簩?duì)于特殊成分鋼種，可通過(guò)調(diào)整枝晶腐蝕試劑成分的比例和腐蝕條件，獲得最佳的腐蝕效果。腐蝕后，如果腐蝕表面出現(xiàn)銅沉積，可用稀氨水溶液擦拭除掉。一、酸蝕檢驗(yàn)法適于化學(xué)穩(wěn)定性高的金屬及合金。一、酸蝕檢驗(yàn)法電解腐蝕方法腐蝕劑參數(shù)（室溫）試樣位置電壓：≤36V

電流：＜400A腐蝕時(shí)間：5min~30min兩極板間（同時(shí)多個(gè)）交流電解腐蝕法

15%~30%（容積比）工業(yè)鹽酸表4電解腐試樣面積<130cm2：100ml水，6ml~12ml鹽酸蝕操作方法電流：8mA/mm2~16mA/mm2電流：48mA/mm2~68mA/mm2陽(yáng)極（每次一個(gè)）直流電解腐蝕法試樣面積>130cm2：100ml水，6ml鹽酸，1g硼酸一、酸蝕檢驗(yàn)法酸蝕檢驗(yàn)后的腐蝕劑不能隨意放置或處理，統(tǒng)一收集后，由專業(yè)部門或企業(yè)處理后，達(dá)到GB8978-1996才可排放二、印痕法檢驗(yàn)印痕法是用涂有試劑的相紙緊貼在試樣表面上，使試劑和鋼中的某一成分在相紙上發(fā)生反應(yīng)并形成具有一定色彩沉淀物斑點(diǎn)的檢驗(yàn)方法。常用的印痕法檢驗(yàn)有硫印法和磷印法。二、印痕法檢驗(yàn)顯示硫在鋼中的分布和偏析程度。硫是鋼中的有害雜質(zhì)，會(huì)造成鋼材的“熱脆”現(xiàn)象。1.原理FeS+H2SO4→FeSO4+H2S↑MnS+H2SO4→MnSO4+H2S↑H2S+2AgBr→Ag2S↓（棕色）+2HBr二、印痕法檢驗(yàn)制備試樣，檢驗(yàn)面粗糙度≤0.8μm2.操作室溫下把印相紙浸入5%~10%稀硫酸水溶液中2~3min將濕潤(rùn)印相紙與磨面緊貼，排出氣泡，并固定相紙以免影像模糊讓印相紙與磨面緊貼3~5min取下相紙，清洗、定影、上光干燥一個(gè)磨面可以重復(fù)兩次，但是第二次硫印反應(yīng)時(shí)間至少增加一倍。二、印痕法檢驗(yàn)1.原理與硫印法相似，所不同的是試樣需先進(jìn)行浸蝕，磷化物分布較多的地方會(huì)和硫代硫酸鈉反應(yīng)，當(dāng)將含有鹽酸的印相紙放在試樣表面上時(shí)，未發(fā)生反應(yīng)的硫代硫酸鈉會(huì)先和鹽酸發(fā)生如下反應(yīng)：Na

S

O

+

2HCl=2NaCl+H

O+S↓+SO

↑2

2

322多余的硫代硫酸鈉又會(huì)和印相紙上溴化銀發(fā)生如下應(yīng)：AgBr+2Na

S

O

=NaBr+Na3

(Ag(S

O

)

)2

2

32

3

2相紙上較深的褐色斑痕處即為含磷低的區(qū)域，顏色較淺或白色區(qū)域即為磷偏析區(qū)。二、印痕法檢驗(yàn)2.操作制備好的金相試樣磨面浸入50ml加有1g焦亞硫酸鉀的飽和硫代硫酸鈉溶液中，腐蝕8-10min清洗洗吹干后，把浸透體積分?jǐn)?shù)為3-5%的鹽酸水溶液的印相紙藥面貼在試樣磨面上，印相紙沖洗、定影、再?zèng)_洗干燥，按印相的褐色色調(diào)的深淺，可看出磷偏析的程度，顏色較淺或白色區(qū)域即為磷偏析區(qū)。三、塔形發(fā)紋酸浸法發(fā)紋是鋼中的線狀缺陷，是一種鋼中的夾雜物、氣孔、疏松等在熱加工過(guò)程中沿加工方向延伸而成的細(xì)小缺陷。在使用中發(fā)紋易造成應(yīng)力集中，從而顯著降低材料的韌性和疲勞強(qiáng)度。三、塔形發(fā)紋酸浸法依據(jù)：鋼中非金屬夾雜物的檢驗(yàn)塔形發(fā)紋酸浸GB/T15711—2018鋼材塔形發(fā)紋檢驗(yàn)的適用尺寸為直徑、邊長(zhǎng)或厚度16mm~150mm，經(jīng)供需雙方協(xié)商，可檢驗(yàn)其他產(chǎn)品和規(guī)格。制樣過(guò)程防止產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，試樣加工后的表面粗糙度Ra≤1.6μm。三、塔形發(fā)紋酸浸法用肉眼觀察并檢驗(yàn)每個(gè)階梯的整個(gè)表面上發(fā)紋的數(shù)量、長(zhǎng)度和分布，必要時(shí)可用不大于10

倍的放大鏡進(jìn)行檢驗(yàn)。宏觀金相檢驗(yàn)熱酸浸蝕法：粗糙度≤1.6μm，需加熱浸蝕