金相檢驗第十單元非鐵金屬金相檢驗課件

《金相檢驗》第十單元

非鐵金屬金相檢驗《金相檢驗》第十單元非鐵金屬金相檢驗內(nèi)容導入：隨著現(xiàn)代化交通工具、通信設施和科學技術的迅速發(fā)展，非鐵材料的應用日趨廣泛，也被各行各業(yè)的研究人員所重視。非鐵金屬材料包括鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金、以及粉末冶金制品、硬質合金等性質完全不同的材料。內(nèi)容導入：隨著現(xiàn)代化交通工具、通信設施和科學技術的內(nèi)容提要模塊一鋁及鋁合金的金相檢驗模塊二銅及銅合金的金相檢驗內(nèi)容提要模塊一鋁及鋁合金的金相檢驗模塊一

鋁及鋁合金的金相檢驗模塊一鋁及鋁合金的金相檢驗鋁合金按成型方法分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類，如圖10-1所示。鑄造鋁合金的AL-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系等；變形鋁合金的防銹鋁、硬鋁、鍛鋁、超硬鋁等。圖10-1二元鋁合金的典型相圖及鋁合金的分類示意圖鋁合金按成型方法分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類，如圖10-鋁及鋁合金的金相檢驗主要包括宏觀檢驗和微觀檢驗兩大部分。

宏觀檢驗包括斷口檢驗和低倍檢驗兩種方法。1．針孔度檢驗圖10-3為鋁合金的針孔度檢驗試樣。圖10-3鋁合金針孔度檢驗試樣鋁及鋁合金的金相檢驗主要包括宏觀檢驗和微觀檢驗兩大部分。宏2.宏觀缺陷檢驗鋁合金中宏觀缺陷檢驗，可參照GB/T3246.2-2000《變形鋁及鋁合金制品低倍組織檢驗方法》進行檢驗。3．宏觀晶粒度檢驗GB/T3246.2-2000中規(guī)定了斷口檢驗方法和制品的晶粒度檢驗方法。4.

氧化膜缺陷檢驗氧化膜在低倍試樣上呈短線狀裂縫，多集中于最大變形部位，并沿金屬流線方向分布，如圖10-4所示。圖10-42A50合金低倍組織上的氧化膜——“小分層”（箭頭所示）2.宏觀缺陷檢驗圖10-42A50合金低倍組織上的氧化5粗晶環(huán)檢驗淬火處理后的擠壓制品橫向低倍試樣上，沿制品周邊出現(xiàn)的粗大再結晶晶粒組織區(qū)，稱粗晶環(huán)。單孔擠壓呈環(huán)形，多孔擠壓呈月牙形，如圖10-5所示，檢驗時通常測定試樣截面粗晶環(huán)的深度尺寸。圖10-52A12合金的粗晶環(huán)5粗晶環(huán)檢驗圖10-52A12合金的粗晶環(huán)鑄造鋁硅合金的變質檢驗a）未變質100×b）變質后300×圖10-6ZL102的金相組織鑄造鋁硅合金的過燒檢驗可按照JB/T7946.2-1999《鑄造鋁合金金相鑄造鋁硅合金過燒》標準進行。鑄造鋁硅合金的變質檢驗a）未變質100×b）變質后300變形鋁合金的微觀檢驗1.變形強化鋁合金的相鑒別

FeAl3相呈針狀或細條狀，初生Al12Fe3Si呈枝條狀，共晶Al12Fe3Si呈骨架狀。經(jīng)變形加工后，雜質相被破碎沿壓延方向呈不連續(xù)的條帶狀排列，組織呈變形纖維狀，雜質相分布其中不易發(fā)現(xiàn)，見圖10-7b和圖10-8b。a）半連續(xù)鑄造狀態(tài)400×b）冷軋材210×圖10-75A06合金的金相組織

混合酸水溶液侵蝕變形鋁合金的微觀檢驗FeAl3相呈針狀或細條狀，初生Al12a）半連續(xù)鑄造狀態(tài)b）熱軋板材圖10-83A21合金的金相組織210×10%NaOH水溶液侵蝕在實際中，由于冷卻速度以及雜質的影響，組織中會出現(xiàn)（α+Al6Mn）共晶及粗大片狀Al6(MnFe)如圖10-8所示。a）半連續(xù)鑄造狀態(tài)b）熱軋板材圖10-83A21合金的當分別用25%HNO3水溶液（室溫）和10gNaOH+100ml水溶液侵蝕3～5秒后，CuAl2的顏色變?yōu)殂~紅色(圖10-9中的2，圖10-10中的1)。S（CuMgAl2）相與α（Al）組成的共晶組織未侵蝕時呈灰黃色蜂窩狀，經(jīng)25%HNO3水溶液侵蝕后變?yōu)楹诤稚?圖10-9中的1，圖10-10中的2)。圖10-92A12合金的金相組織320×

25%HNO3水溶液侵蝕半連續(xù)鑄造狀態(tài)圖10-102A02合金的金相組織320×

25%HNO3水溶液侵蝕半連續(xù)鑄造狀態(tài)

2.硬鋁的相鑒別硬鋁是鋁-銅-鎂系列的時效強化合金，一般還加有少量的錳。當分別用25%HNO3水溶液（室溫）和10gNaOH+1003.鍛鋁的相鑒別

鍛造鋁合金為鋁-鎂-硅-銅系合金。Mg2Si相，粗晶呈多角形，共晶呈多角形。實際生產(chǎn)的半連續(xù)鑄造鑄錠，經(jīng)25%HNO3、0.5%HF混合酸水溶液侵蝕呈黑色（圖10-11a的2）。鑄錠經(jīng)均勻化后，還殘存一部分枝晶狀組織，并在基體上有條狀的Mg2Si析出物和含Mn相的分解質點（圖10-11b中的2）。（FeMnSi）Al6相，淺灰色呈骨骼狀（圖10-11a中的1，圖10-11b中的1）。a）半連續(xù)鑄造狀態(tài)b)490℃均勻化12小時空冷圖10-112A14合金的金相組織210×混合酸水溶液侵蝕3.鍛鋁的相鑒別Mg2Si相，粗晶呈多角形，共晶呈多角形4.變形鋁合金的過燒檢驗

過燒是鋁合金制品在熱處理（均勻化、淬火）加熱時，因儀表失靈或操作不當，使爐溫超過合金中最低共晶溫度，造成該共晶組織復熔的結果。開始過燒時主要是晶界不光滑（圖10-12a）,嚴重過燒時晶界普遍復熔和出現(xiàn)三角晶界（圖10-12b）。b)嚴重過燒a)開始過燒圖10-122A12合金的過燒組織特征200×4.變形鋁合金的過燒檢驗b)嚴重過燒a)開始過燒圖10-為提高硬鋁合金的耐腐蝕性能，一般采用軋制工藝包覆純鋁，因而在熱處理淬火加熱時保溫時間太長，會使基體合金中Cu原子向包鋁層中擴散，在包鋁層中出現(xiàn)須狀組織，如圖10-13所示。圖10-132A12T4板材包鋁層中的Cu擴散150×混合酸水溶液侵蝕為提高硬鋁合金的耐腐蝕性能，一般采用軋制工藝包覆純鋁，因而在模塊二

銅及銅合金的金相檢驗模塊二銅及銅合金的金相檢驗傳統(tǒng)的銅合金分類方法，可分為紫銅、黃銅、青銅和白銅四大類。根據(jù)加工方法不同，又可分為鑄造銅合金和形變銅合金。一、紫銅的金相組織紫銅的基本相組成為α單相組織，含氧后出現(xiàn)Cu2O顆粒，含量較多時沿晶界形成共晶網(wǎng)絡，鑄態(tài)組織特征，見圖10-14。圖10-14紫銅中的（Cu+Cu2O）傳統(tǒng)的銅合金分類方法，可分為紫銅、黃銅、青銅和白銅四大類。根含硫后出現(xiàn)Cu2S顆粒，呈網(wǎng)狀分布于基體上，見圖10-15。圖10-16為T2純銅半連續(xù)鑄造的鑄錠低倍組織。圖10-15硫銅鑄態(tài)組織200×拋光態(tài)顆粒狀Cu2S呈網(wǎng)狀分布于α相基體圖10-16T2純銅鑄錠低倍組織1/3×邊緣較細柱狀晶，中心較粗等軸晶含硫后出現(xiàn)Cu2S顆粒，呈網(wǎng)狀分布于基體上，見圖10-15。紫銅經(jīng)加工退火后，為完全再結晶組織，見圖10-17。圖10-17T2純銅再結晶退火組織120×紫銅經(jīng)加工退火后，為完全再結晶組織，見圖10-17。圖10-無氧銅含氧量檢驗純銅中氧含量評定可以參照YS/T335-2009《無氧銅氧含量金相檢驗方法》進行。圖10-18為標準氧含量圖判定級別圖。1級晶界無裂紋2級晶界個別裂紋

3級晶界有局部不連續(xù)裂紋4級晶界有連續(xù)裂紋5級晶界有嚴重連續(xù)裂紋圖10-18標準氧含量圖無氧銅含氧量檢驗1級晶界無裂紋2級晶界個別裂紋3級晶界有局通常也可采用金相拋光狀態(tài)的試樣通過比較法或定量金相測定紫銅的含氧量，圖10-19為紫銅在拋光態(tài)不同含氧量的特征圖。a含氧量0.035%

b含氧量0.09%圖10-19紫銅拋光態(tài)的含氧量200×通常也可采用金相拋光狀態(tài)的試樣通過比較法或定量金相測定紫銅的二、黃銅的金相組織

Cu-Zn二元合金相圖見圖10-20，其組織為α固溶體。單相α黃銅的鑄態(tài)組織具有明顯的樹枝晶及偏析特征，枝軸含銅量較高，難侵蝕，在顯微鏡下色澤發(fā)亮；枝間含鋅量較高，易侵蝕，色澤發(fā)暗，見圖10-21。圖10-20Cu-Zn合金相圖10-21H90黃銅的鑄態(tài)組織120×二、黃銅的金相組織Cu-Zn二元合金相圖見圖10-20，鑄態(tài)α+β兩相黃銅在凝固過程中先析出β晶粒，冷卻時由β相析出α，兩相之間存在位向關系，常表現(xiàn)為魏氏組織的特征。冷速越快，α相越細。用三氯化鐵鹽酸水溶液侵蝕時，α相因含銅量較高不易腐蝕，明場下呈亮白色，β相易受腐蝕，顏色較深，如圖10-22所示。經(jīng)熱變形后，其組織為具有帶狀分布特點的α相加β相，其中α晶粒內(nèi)有孿晶，如圖10-23所示，圖中等軸孿晶的晶粒為α相，黑色鏈條狀為β相。圖10-22雙相黃銅的魏氏組織圖10-23熱軋H62黃銅的金相組織120×鑄態(tài)α+β兩相黃銅在凝固過程中先析出β晶粒，冷卻時由β相析出黃銅的金相檢驗1.黃銅的應力腐蝕傾向評定黃銅制品應力腐蝕傾向的評定一般采用氨熏法或硝酸汞檢測法。2.黃銅的的晶粒度檢驗銅及銅合金晶粒度評定可參照YS/T347-2004《銅及銅合金平均晶粒度測定方法》進行。該標準規(guī)定了用比較法、面積法和截距法測定銅及銅合金晶粒度的具體方法，通常測定可以用比較法。黃銅的金相檢驗青銅是指除紫銅、黃銅、白銅、以外的各類銅合金，常見的青銅有錫青銅、鋁青銅和鈹青銅等。

1.錫青銅

鑄態(tài)組織常為樹枝狀α固溶體及（α+δ）共析組織。見圖10-24。三、青銅的金相檢驗圖10-24半連續(xù)鑄造QSn8-0.4合金青銅是指除紫銅、黃銅、白銅、以外的各類銅合金，常見的青銅有錫2.鋁青銅

鋁青銅中含鋁量較低時，在一般鑄造冷速下得到單相α組織，含鋁量質量分數(shù)8%-9%時，鑄態(tài)組織中就會出向（α+γ2）共析體，分布于α晶粒間，見圖10-25。圖10-25

QAl9-2合金的鑄態(tài)組織2.鋁青銅圖10-25QAl9-2合金的鑄態(tài)組織

3.鈹青銅鑄態(tài)顯微組織為枝晶狀α銅和藍灰色鈹金屬間化合物粒子。在隨后的冷卻過程中β相共析轉變?yōu)棣梁挺?，見圖10-26，圖中黑色部分為（α+γ2）共析體。圖10-26

QBe2.0合金的鑄態(tài)組織3.鈹青銅圖10-26QBe2.0合金的鑄態(tài)組織1．非鐵金屬材料常用的有哪幾種？2．鋁合金如何分類？3．鑄造鋁合金共有哪幾大類？4．什么叫變質處理？起到何種作用？5．變形鋁合金如何分類？與鑄造鋁合金在顯微組織中有何明顯區(qū)別？6．黃銅的應力腐蝕傾向如何評定？【想一想】1．非鐵金屬材料常用的有哪幾種？【想一想】謝謝觀賞！謝謝觀賞！《金相檢驗》第十單元

非鐵金屬金相檢驗《金相檢驗》第十單元非鐵金屬金相檢驗內(nèi)容導入：隨著現(xiàn)代化交通工具、通信設施和科學技術的迅速發(fā)展，非鐵材料的應用日趨廣泛，也被各行各業(yè)的研究人員所重視。非鐵金屬材料包括鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金、以及粉末冶金制品、硬質合金等性質完全不同的材料。內(nèi)容導入：隨著現(xiàn)代化交通工具、通信設施和科學技術的內(nèi)容提要模塊一鋁及鋁合金的金相檢驗模塊二銅及銅合金的金相檢驗內(nèi)容提要模塊一鋁及鋁合金的金相檢驗模塊一

鋁及鋁合金的金相檢驗模塊一鋁及鋁合金的金相檢驗鋁合金按成型方法分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類，如圖10-1所示。鑄造鋁合金的AL-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系等；變形鋁合金的防銹鋁、硬鋁、鍛鋁、超硬鋁等。圖10-1二元鋁合金的典型相圖及鋁合金的分類示意圖鋁合金按成型方法分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類，如圖10-鋁及鋁合金的金相檢驗主要包括宏觀檢驗和微觀檢驗兩大部分。

宏觀檢驗包括斷口檢驗和低倍檢驗兩種方法。1．針孔度檢驗圖10-3為鋁合金的針孔度檢驗試樣。圖10-3鋁合金針孔度檢驗試樣鋁及鋁合金的金相檢驗主要包括宏觀檢驗和微觀檢驗兩大部分。宏2.宏觀缺陷檢驗鋁合金中宏觀缺陷檢驗，可參照GB/T3246.2-2000《變形鋁及鋁合金制品低倍組織檢驗方法》進行檢驗。3．宏觀晶粒度檢驗GB/T3246.2-2000中規(guī)定了斷口檢驗方法和制品的晶粒度檢驗方法。4.

氧化膜缺陷檢驗氧化膜在低倍試樣上呈短線狀裂縫，多集中于最大變形部位，并沿金屬流線方向分布，如圖10-4所示。圖10-42A50合金低倍組織上的氧化膜——“小分層”（箭頭所示）2.宏觀缺陷檢驗圖10-42A50合金低倍組織上的氧化5粗晶環(huán)檢驗淬火處理后的擠壓制品橫向低倍試樣上，沿制品周邊出現(xiàn)的粗大再結晶晶粒組織區(qū)，稱粗晶環(huán)。單孔擠壓呈環(huán)形，多孔擠壓呈月牙形，如圖10-5所示，檢驗時通常測定試樣截面粗晶環(huán)的深度尺寸。圖10-52A12合金的粗晶環(huán)5粗晶環(huán)檢驗圖10-52A12合金的粗晶環(huán)鑄造鋁硅合金的變質檢驗a）未變質100×b）變質后300×圖10-6ZL102的金相組織鑄造鋁硅合金的過燒檢驗可按照JB/T7946.2-1999《鑄造鋁合金金相鑄造鋁硅合金過燒》標準進行。鑄造鋁硅合金的變質檢驗a）未變質100×b）變質后300變形鋁合金的微觀檢驗1.變形強化鋁合金的相鑒別

FeAl3相呈針狀或細條狀，初生Al12Fe3Si呈枝條狀，共晶Al12Fe3Si呈骨架狀。經(jīng)變形加工后，雜質相被破碎沿壓延方向呈不連續(xù)的條帶狀排列，組織呈變形纖維狀，雜質相分布其中不易發(fā)現(xiàn)，見圖10-7b和圖10-8b。a）半連續(xù)鑄造狀態(tài)400×b）冷軋材210×圖10-75A06合金的金相組織

混合酸水溶液侵蝕變形鋁合金的微觀檢驗FeAl3相呈針狀或細條狀，初生Al12a）半連續(xù)鑄造狀態(tài)b）熱軋板材圖10-83A21合金的金相組織210×10%NaOH水溶液侵蝕在實際中，由于冷卻速度以及雜質的影響，組織中會出現(xiàn)（α+Al6Mn）共晶及粗大片狀Al6(MnFe)如圖10-8所示。a）半連續(xù)鑄造狀態(tài)b）熱軋板材圖10-83A21合金的當分別用25%HNO3水溶液（室溫）和10gNaOH+100ml水溶液侵蝕3～5秒后，CuAl2的顏色變?yōu)殂~紅色(圖10-9中的2，圖10-10中的1)。S（CuMgAl2）相與α（Al）組成的共晶組織未侵蝕時呈灰黃色蜂窩狀，經(jīng)25%HNO3水溶液侵蝕后變?yōu)楹诤稚?圖10-9中的1，圖10-10中的2)。圖10-92A12合金的金相組織320×

25%HNO3水溶液侵蝕半連續(xù)鑄造狀態(tài)圖10-102A02合金的金相組織320×

25%HNO3水溶液侵蝕半連續(xù)鑄造狀態(tài)

2.硬鋁的相鑒別硬鋁是鋁-銅-鎂系列的時效強化合金，一般還加有少量的錳。當分別用25%HNO3水溶液（室溫）和10gNaOH+1003.鍛鋁的相鑒別

鍛造鋁合金為鋁-鎂-硅-銅系合金。Mg2Si相，粗晶呈多角形，共晶呈多角形。實際生產(chǎn)的半連續(xù)鑄造鑄錠，經(jīng)25%HNO3、0.5%HF混合酸水溶液侵蝕呈黑色（圖10-11a的2）。鑄錠經(jīng)均勻化后，還殘存一部分枝晶狀組織，并在基體上有條狀的Mg2Si析出物和含Mn相的分解質點（圖10-11b中的2）。（FeMnSi）Al6相，淺灰色呈骨骼狀（圖10-11a中的1，圖10-11b中的1）。a）半連續(xù)鑄造狀態(tài)b)490℃均勻化12小時空冷圖10-112A14合金的金相組織210×混合酸水溶液侵蝕3.鍛鋁的相鑒別Mg2Si相，粗晶呈多角形，共晶呈多角形4.變形鋁合金的過燒檢驗

過燒是鋁合金制品在熱處理（均勻化、淬火）加熱時，因儀表失靈或操作不當，使爐溫超過合金中最低共晶溫度，造成該共晶組織復熔的結果。開始過燒時主要是晶界不光滑（圖10-12a）,嚴重過燒時晶界普遍復熔和出現(xiàn)三角晶界（圖10-12b）。b)嚴重過燒a)開始過燒圖10-122A12合金的過燒組織特征200×4.變形鋁合金的過燒檢驗b)嚴重過燒a)開始過燒圖10-為提高硬鋁合金的耐腐蝕性能，一般采用軋制工藝包覆純鋁，因而在熱處理淬火加熱時保溫時間太長，會使基體合金中Cu原子向包鋁層中擴散，在包鋁層中出現(xiàn)須狀組織，如圖10-13所示。圖10-132A12T4板材包鋁層中的Cu擴散150×混合酸水溶液侵蝕為提高硬鋁合金的耐腐蝕性能，一般采用軋制工藝包覆純鋁，因而在模塊二

銅及銅合金的金相檢驗模塊二銅及銅合金的金相檢驗傳統(tǒng)的銅合金分類方法，可分為紫銅、黃銅、青銅和白銅四大類。根據(jù)加工方法不同，又可分為鑄造銅合金和形變銅合金。一、紫銅的金相組織紫銅的基本相組成為α單相組織，含氧后出現(xiàn)Cu2O顆粒，含量較多時沿晶界形成共晶網(wǎng)絡，鑄態(tài)組織特征，見圖10-14。圖10-14紫銅中的（Cu+Cu2O）傳統(tǒng)的銅合金分類方法，可分為紫銅、黃銅、青銅和白銅四大類。根含硫后出現(xiàn)Cu2S顆粒，呈網(wǎng)狀分布于基體上，見圖10-15。圖10-16為T2純銅半連續(xù)鑄造的鑄錠低倍組織。圖10-15硫銅鑄態(tài)組織200×拋光態(tài)顆粒狀Cu2S呈網(wǎng)狀分布于α相基體圖10-16T2純銅鑄錠低倍組織1/3×邊緣較細柱狀晶，中心較粗等軸晶含硫后出現(xiàn)Cu2S顆粒，呈網(wǎng)狀分布于基體上，見圖10-15。紫銅經(jīng)加工退火后，為完全再結晶組織，見圖10-17。圖10-17T2純銅再結晶退火組織120×紫銅經(jīng)加工退火后，為完全再結晶組織，見圖10-17。圖10-無氧銅含氧量檢驗純銅中氧含量評定可以參照YS/T335-2009《無氧銅氧含量金相檢驗方法》進行。圖10-18為標準氧含量圖判定級別圖。1級晶界無裂紋2級晶界個別裂紋

3級晶界有局部不連續(xù)裂紋4級晶界有連續(xù)裂紋5級晶界有嚴重連續(xù)裂紋圖10-18標準氧含量圖無氧銅含氧量檢驗1級晶界無裂紋2級晶界個別裂紋3級晶界有局通常也可采用金相拋光狀態(tài)的試樣通過比較法或定量金相測定紫銅的含氧量，圖10-19為紫銅在拋光態(tài)不同含氧量的特征圖。a含氧量0.035%

b含氧量0.09%圖10-19紫銅拋光態(tài)的含氧量200×通常也可采用金相拋光狀態(tài)的試樣通過比較法或定量金相測定紫銅的二、黃銅的金相組織

Cu-Zn二元合金相圖見圖10-20，其組織為α固溶體。單相α黃銅的鑄態(tài)組織具有明顯的樹枝晶及偏析特征，枝軸含銅量較高，難侵蝕，在顯微鏡下色澤發(fā)亮；枝間含鋅量較高，易侵蝕，色澤發(fā)暗，見圖10-21。圖10-20Cu-Zn合金相圖10-21H90黃銅的鑄態(tài)組織120×二、黃銅的金相組織Cu-Zn二元合金相圖見圖10-20，鑄態(tài)α+β兩相黃銅在凝固過程中先析出β晶粒，冷卻時由β相析出α，兩相之間存在位向關系，常表現(xiàn)為魏氏組織的特征。冷速越快，α相越細。用三氯化鐵鹽酸水溶液侵蝕時，α相因含銅量較高不易腐蝕，明場下呈亮白色，β相易受腐蝕，顏色較深，如圖10-22所示。經(jīng)熱變形后，其組織為具有