上海材料研究所分析培訓(xùn)

鑄鋼和鑄鐵的金相檢驗(yàn)焊接件的金相檢驗(yàn),主講：王榮,Fe-Fe3C平衡相圖,鑄鋼件和鑄鐵件的特點(diǎn),形狀復(fù)雜或體積大，用壓力加工難以成型；切削加工較為困難；高合金鋼的無（少）切削加工；通常以鑄態(tài)或熱處理狀態(tài)使用，具有鑄造狀態(tài)的組織特征和性能特點(diǎn)；含碳量通常不超過0.6%；,鑄鋼的金相檢驗(yàn),鑄鋼的分類及常用牌號(hào)鑄鋼的組織特點(diǎn)鑄鋼的金相檢驗(yàn),鑄鋼的分類,鑄鋼的牌號(hào),鑄造碳鋼：ZG200-400(ZG20)，ZG230-450(ZG25)，ZG270-500ZG35)，ZG310-570(ZG45)，ZG340-640(ZG55）等鑄造合金鋼：ZG15Mo，ZG25Mo，ZG40Mo等Mo系ZG40Cr等鉻系ZG35CrMo等鉻鉬系ZG20SiMn，ZG35SiMn等硅錳系ZG50MnMo等錳鉬系ZG35CrMoSi等鉻鉬硅系,鑄鋼牌號(hào),ZG200-400(ZG20)ZG-鑄鋼200-屈服強(qiáng)度400-抗拉強(qiáng)度20-含碳量(萬分之幾)ZG35CrMoSiZG-鑄鋼35-含碳量(萬分之幾)Cr,Mo,Si-合金元素,鑄鋼的組織特點(diǎn),鑄態(tài)組織特點(diǎn)：1）晶粒粗大，宏觀組織可見粗大樹枝晶，顯微組織中常有不同程度的魏氏體組織。2）成分偏析和組織不均勻。3）存在各種鑄造缺陷。4）鑄鋼的鑄態(tài)組織。鑄鋼熱處理后的組織特點(diǎn)：1）退火2）正火或正火、回火3）淬火、回火,魏氏體組織,定義：鑄鋼在高溫形成粗晶粒奧氏體，在冷卻時(shí)游離鐵素體沿晶界析出外，還有一部分鐵素體伸向晶粒內(nèi)部，或在晶粒內(nèi)部獨(dú)自析出，最后得到片狀鐵素體分布在珠光體上的組織。形成條件：1）晶粒粗大；2）含碳量在0.120.50%之間，含碳量越低，越易形成魏氏體；3）冷卻速度適中,常用鑄造碳鋼的組織（GB8493-87）,鑄造碳鋼的金相檢驗(yàn),顯微組織檢驗(yàn)：對(duì)鑄態(tài)、退火態(tài)、正火態(tài)組織于100X下進(jìn)行；對(duì)調(diào)質(zhì)態(tài)組織于500X下進(jìn)行晶粒度測定（GB/T6394-2002）非金屬夾雜物評(píng)定（GB/T10561-2005）鑄造碳鋼的金相檢驗(yàn)按GB/T8493-1987進(jìn)行。,鑄鋼不同熱處理規(guī)范的顯微組織（ZG340-640）,在過共析鋼（1.01.45%C）中增加錳含量（1114%Mn），是Mn/C之比接近10/1，再經(jīng)過水淬后室溫下獲得單一奧氏體組織。,鑄鋼高錳鋼,水韌處理：ZGMn13鋼加熱到(1050-1100)保溫一段時(shí)間，使鑄態(tài)組織中的碳化物均勻固溶于基體奧氏體中，然后快速冷卻，使碳化物來不及從過飽和的奧氏體中析出，以獲得均勻的單相奧氏體組織。水韌處理后一般不做回火處理。水韌處理后硬度300HRS（相當(dāng)于32.2HRC）但經(jīng)過劇烈變形或受到強(qiáng)烈摩擦后表面硬度迅速增加，可達(dá)5055HRC。,水韌處理,鑄鋼高錳鋼的金相檢驗(yàn),按照GB/T13925-1992進(jìn)行；顯微組織：奧氏體或奧氏體+碳化物；碳化物評(píng)級(jí)（按GB/T5680-1998進(jìn)行）晶粒度評(píng)級(jí)（按GB/T6394-2002進(jìn)行）夾雜物評(píng)定（按GB/T5680-1998高錳鋼技術(shù)條件進(jìn)行）,ZG270-500（ZG35）鑄造狀態(tài),ZG310-570（ZG45）鑄造狀態(tài),ZG310-570(ZG45)850870保溫500以下出爐空冷,退火態(tài)組織,ZG310-570鑄鋼（正火態(tài)）,ZG310-570鑄鋼（正火態(tài)）,鑄件的常見缺陷,宏觀組織缺陷鑄件的宏觀組織缺陷包括縮孔(殘余)、縮松、氣孔、熱裂紋、夾雜物及由固態(tài)收縮引起的冷裂紋和魚眼狀白點(diǎn)發(fā)紋等。無論是在處于半熔化狀態(tài)的截面變化交界處所產(chǎn)生的熱裂紋，或是由于鋼液中氫含量偏高而引起的魚眼狀白點(diǎn)發(fā)紋，或由收縮應(yīng)力引起的縮孔、縮松及殘留在鋼中的氣孔或非金屬夾雜物，都破壞了金屬的連續(xù)性，從而惡化鋼的性能。它們都是鑄鋼宏觀組織中必須控制的缺陷。,鑄鋼件大臂開裂,鑄鋼件大臂開裂,鑄鋼件大臂開裂,鑄鐵的金相檢驗(yàn),特點(diǎn)：含碳量大于2.11%的鐵碳合金，碳的存在方式有三種方式，固溶，化合，游離。分類：按碳的存在狀態(tài)、石墨形態(tài)及性能特點(diǎn)分為五類：白口鑄鐵，灰鑄鐵，球墨鑄鐵，可鍛鑄鐵，蠕墨鑄鐵。主要檢驗(yàn)項(xiàng)目：石墨形態(tài)、大小和分布狀況，各種組成物的形態(tài)、分布和數(shù)量等，并按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí)。,白口鑄鐵,按化學(xué)成分區(qū)分：亞共晶白口鑄鐵（2.11-4.30%C），共晶白口鑄鐵（4.30%C），過共晶白口鑄鐵（4.30-6.69%C）組織：珠光體+萊氏體，萊氏體，萊氏體+滲碳體特點(diǎn)：高的硬度和耐磨性分類：激冷白口鑄鐵和高鉻白口鑄鐵熱處理：去應(yīng)力退火，淬、回火，等溫淬火,白口鑄鐵,亞共晶,共晶,過共晶,激冷白口鑄鐵,鐵水在冷卻過程中通過對(duì)鐵水的激冷作用而得到的白口鑄鐵，一般選用高碳低硅鐵水（高碳：易于形成碳化物；低硅：避免形成石墨）生產(chǎn)中采用金屬型澆注而獲得，表面為白口，其次為麻口并逐漸過渡到灰口。表面高硬度，心部具有一定的韌性。金相檢驗(yàn)：白口層深度，白口區(qū)的石墨，白口區(qū)的組織。,高鉻白口鑄鐵,含碳量：1.02.0%C；鉻含量：1234%Cr；含硅量：1.5%Si。1228%Cr，形成馬氏體鑄鐵；3034%Cr，形成鐵素體鑄鐵；1330%Cr和1015%Ni，形成奧素體鑄鐵；為獲得馬氏體組織，一般要淬、回火；金相檢驗(yàn)：碳化物和基體的檢驗(yàn)。,灰鑄鐵,灰鑄鐵是指金相組織中石墨呈片狀分布的鑄鐵。特點(diǎn)；生產(chǎn)簡便，成本低，足夠高的使用性能，應(yīng)用最為廣泛；分類分類：按成分和特點(diǎn)分為，普通灰鑄鐵，合金灰鑄鐵和特殊性能的灰鑄鐵；按強(qiáng)度分為：HT100，HT150，HT200，HT250，HT300，HT350六種，數(shù)字表示單鑄試棒具有的抗拉強(qiáng)度Rm（Mpa）。,灰鑄鐵的金相檢驗(yàn),檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T9439-1998灰鑄鐵件GB/T7216-1987灰鑄鐵金相取樣位置：試塊取至抗拉試棒距斷口10mm處，由于特殊需要可從鑄件上切取，但必須避開澆口和帽口；金相檢驗(yàn)：石墨檢驗(yàn)和組織檢驗(yàn),灰鑄鐵的石墨檢驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)：GB/T7216-1987灰鑄鐵金相，未浸蝕、100倍下評(píng)級(jí)；石墨形態(tài)：分為：A型，B型，C型，D型，E型，F(xiàn)型六種，石墨形態(tài)與其成分和冷卻方式相關(guān)。A型（片狀）-片狀石墨均勻分布B型（菊花狀）-片狀與點(diǎn)狀石墨積聚成菊花狀C型（塊片狀）-部分帶尖角塊狀、粗大片狀初生石墨及小片狀石墨D型（枝晶點(diǎn)狀）-點(diǎn)狀和片狀枝晶間石墨呈無向分布E型（枝晶片狀）-短小片狀枝晶間石墨呈有向分布F型（星狀）-星狀（或蜘蛛狀）與短片狀石墨均勻分布石墨長度：100倍下石墨的長度（mm）,灰鑄鐵的組織檢驗(yàn)（GB/T7216-1987）,珠光體粗細(xì)和數(shù)量：500倍，4%硝酸酒精浸蝕，珠光體粗細(xì)分4級(jí)，珠光體數(shù)量分8級(jí)。碳化物的分布形態(tài)和數(shù)量：碳化物的分布形態(tài)分4種，即針狀、網(wǎng)狀、塊狀和萊氏體碳化物；數(shù)量分6個(gè)等級(jí)，即碳1、碳3、碳5、碳10、碳15和碳20。磷共晶類型分布形態(tài)和數(shù)量：磷共晶類型分布形態(tài)分4種，即二元磷共晶、三元磷共晶、二元磷共晶碳化物復(fù)合物和三元磷共晶碳化物復(fù)合物；數(shù)量分6個(gè)等級(jí)，即磷1、磷2、磷4、磷6、磷8和磷10。區(qū)分碳化物和磷共晶除形態(tài)觀察外，還可采用染色。共晶團(tuán)的檢驗(yàn),汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套,球墨鑄鐵,球墨鑄鐵是指金相組織中石墨呈球狀或近球狀分布的鑄鐵。牌號(hào)：按強(qiáng)度分為：QT400-18，QT450-10，QT600-3等8種，短劃線前面數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度Rm（Mpa），后面數(shù)字表示伸長率A（%）。金相檢驗(yàn)相目：石墨檢驗(yàn)，組織檢驗(yàn),球墨鑄鐵的石墨檢驗(yàn),形態(tài)檢驗(yàn)：分5種，即球狀、團(tuán)狀、團(tuán)絮狀、蠕蟲狀和片狀球化率檢驗(yàn)石墨大小檢驗(yàn),石墨最小外接圓作圖法,a)以石墨最大投影長為直徑作圖b)以三角形中心作圓,石墨球化率評(píng)定,所謂石墨面積率是指石墨截面的實(shí)際面積與石墨最小外接圓面積的比率。在測試和計(jì)算石墨面積率時(shí)，須將石墨適當(dāng)放大，用剪紙稱重法求得。也可用圖像分析儀或其它方法測試。當(dāng)用幾何方法作石墨的外接圓時(shí)，應(yīng)以石墨的最大投影長為直徑作圓。當(dāng)上述方法所作的圓不能包容整個(gè)石墨時(shí)，則采用三角形法作外接圓。石墨面積率反映了石墨截面的幾何形狀接近理想圓面積的程度。根據(jù)石墨面積率值可以將鑄鐵的石墨劃分為球狀、團(tuán)狀、團(tuán)絮狀、蠕蟲狀和片狀五種形態(tài)。,球化分級(jí),石墨大小,球墨鑄鐵的組織檢驗(yàn),珠光體粗細(xì)和數(shù)量分散分布的鐵素體數(shù)量磷共晶數(shù)量滲碳體數(shù)量,球墨鑄鐵常見鑄造缺陷,球化不良和球化衰退。石墨漂浮夾渣縮松反白口,可鍛鑄鐵,黑心可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀分布，組織以鐵素體為主白心可鍛鑄鐵：白口鑄鐵毛坯經(jīng)高溫氧化后形成全部鐵素體或鐵素體加珠光體（心部可能殘留滲碳體或石墨）,焊接件的金相檢驗(yàn),焊接過程的特點(diǎn)：1）加熱溫度高；2）加熱速度快；3）高溫停留時(shí)間短；4）局部加熱、溫差大；5）冷卻條件復(fù)雜；6）偏析現(xiàn)象嚴(yán)重；7）組織差別大；8）存在復(fù)雜的應(yīng)力,焊接接頭的宏觀檢驗(yàn),宏觀檢驗(yàn)：外觀質(zhì)量（GB/T6417.1-2005）焊縫缺欠：6種；形狀缺欠：18種；其他缺欠：9種,焊接缺欠,在焊接接頭中因焊接產(chǎn)生的金屬不連續(xù)、不致密或連續(xù)不良的現(xiàn)象簡稱“缺欠”。超過規(guī)定值的缺欠成為焊接缺陷。焊接缺欠按其性質(zhì)、特征分為6個(gè)種類；裂紋，孔穴，固體夾雜，未熔合及未焊透，形狀和尺寸不良，其他缺欠,焊接接頭的宏觀檢驗(yàn),低倍檢驗(yàn)1)取樣：與焊道垂直，焊接接頭橫斷面。2)侵蝕劑：硝酸水溶液，硝酸酒精，鹽酸水溶液，電解，染色等。3)檢驗(yàn)內(nèi)容:焊縫柱狀晶組織及結(jié)構(gòu)，焊接熔合線，焊道橫截面的形狀及焊道邊緣結(jié)合、成形等情況；熱影響區(qū)的寬度；多層焊的焊道層次及焊接缺陷。4）不銹鋼焊接接頭的低倍檢驗(yàn),焊接接頭的宏觀結(jié)構(gòu),焊接接頭的宏觀結(jié)構(gòu),Q345A鋼板焊接接頭（T40）,焊接接頭的顯微組織檢驗(yàn),焊縫金屬熔合線熱影響區(qū)：熔合區(qū)，粗晶區(qū)（過熱區(qū)），細(xì)晶區(qū)（相變重結(jié)晶區(qū)），部分相變區(qū)母材區(qū),焊縫金屬的組織,一次組織：鑄態(tài)組織，熔化狀態(tài)后經(jīng)形核和長大完成結(jié)晶的高溫組織形態(tài)。二次組織：固態(tài)相變組織，室溫下的顯微組織。,焊縫金屬的組織（一次組織）,焊縫金屬的組織（二次組織）,低碳鋼：鐵素體（柱狀和魏氏鐵素體）+少量珠光體低合金鋼：一般冷卻條件下與低碳鋼相同，為鐵素體（柱狀和魏氏鐵素體）+少量珠光體；冷卻速度快時(shí)出現(xiàn)貝氏體組織。16Mn：焊縫金屬是混合組織，可能由粒狀貝氏體+魏氏組織鐵素體+無碳貝氏體組成；熱影響過熱區(qū)組織，針狀鐵素體+索氏體+少量貝氏體，其他部位的熱影響區(qū)與低碳鋼基本相同，母材保留原有的熱軋或正火組織。,焊縫及熱影響區(qū)的組織特征,焊接件的失效特點(diǎn),黑金屬焊接接頭（碳鋼，合金鋼）有色金屬焊接接頭（不銹鋼，銅合金，鋁合金等）,焊接熱影響區(qū)的碳當(dāng)量,根據(jù)日本焊接學(xué)會(huì)的碳當(dāng)量計(jì)算公式求得該材料的碳當(dāng)量為：Ccq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr