《金相分析基礎》-課件：宏觀金相檢驗

金相分析基礎宏觀金相檢驗宏觀金相檢驗定義：宏觀金相檢驗又稱低倍檢驗，通過肉眼或放大鏡（20倍以下）來檢視金屬材料及其制品的宏觀組織和缺陷分布情況。宏觀金相檢驗用途：檢測原材料、零件質量；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熱酸浸蝕法冷酸浸蝕法酸蝕檢驗法印痕法檢驗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01.

金屬結晶組織檢測鑄錠三晶區(qū)金屬的樹枝晶宏觀金相檢驗125金屬結晶組織。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、發(fā)紋、裂紋、斷口等宏觀金相檢驗金屬結晶組織宏觀金相檢驗氣孔宏觀金相檢驗氣孔縮松宏觀金相檢驗疏松裂紋宏觀金相檢驗吊鉤中的纖維組織宏觀金相檢驗淬硬層宏觀金相檢驗滲碳層宏觀金相檢驗夾雜物白點宏觀金相檢驗裂紋斷口一、酸蝕檢驗法酸浸蝕法的原理是根據(jù)酸液對鋼材浸蝕時，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)相關標準評定出所檢材料的冶金質量或加工質量。鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法GB/T

226-2015一、酸蝕檢驗法1.取樣取樣部位、試樣大小及數(shù)量在有關標準中均有規(guī)定，也可按技術條件、供需雙方協(xié)議規(guī)定取樣。注意：橫向檢驗面：垂直于鋼材延伸方向縱向檢驗面：通過鋼材縱軸一、酸蝕檢驗法一、酸蝕檢驗法酸蝕檢驗的浸蝕屬于電化學浸蝕。每一個微電池中電位高的區(qū)域為陰極，電位低的區(qū)域為陽極。在酸蝕過程中，陽極部分被浸蝕，陰極部分不發(fā)生浸蝕。一、酸蝕檢驗法陽極反應：Fe

Fe2+

+2e

FeFe3++3eH2以鹽酸為侵蝕液時，電化學反應為：電子由陽極流向陰極，陽極被侵蝕：陰極反應：HCl

H

+Cl

2H

+2e+-+FeCl2（灰綠色）↓Fe2+

+2Cl-Fe3+

+3Cl-FeCl3（棕褐色）↓一、酸蝕檢驗法檢驗面Ra≤1.6μm（一般至少磨至02號砂紙）。表面油污用酒精、汽油等清洗浸蝕時間以宏觀缺陷（低倍組織）能清晰呈現(xiàn)為準。一、酸蝕檢驗法分類鋼種酸蝕時間/min酸液成分溫度/℃1易切削鋼5~10碳素結構鋼，碳素工具鋼，硅錳彈簧鋼，鐵素體型、馬氏體型、復相不銹鋼，耐熱鋼25~301:1（體積分數(shù)）工業(yè)鹽酸水溶液70~80表1熱酸蝕試劑和試驗規(guī)范合金結構鋼，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）碳素結構鋼，合金鋼，高速工具鋼515~25一、酸蝕檢驗法浸蝕后，建議：熱水——堿水——熱水——高壓風吹干若欠腐蝕，可直接繼續(xù)腐蝕若過腐蝕，應將檢驗面重新加工去除2mm以上再重新腐蝕一、酸蝕檢驗法檢驗面Ra≤0.8μm（一般至少磨至03號砂紙）。表面油污用酒精、汽油等清洗浸蝕時間以宏觀缺陷（低倍組織）能清晰呈現(xiàn)為準。冷酸浸蝕一般用于大試件的低倍檢驗，或者枝晶組織的低倍觀察冷酸浸蝕時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，再用高壓風吹干若過腐蝕，應將檢驗面重新加工去除1mm以上再重新腐蝕一、酸蝕檢驗法編號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構鋼，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，過硫酸銨30g，水50ml一、酸蝕檢驗法編號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

腐蝕時間為lmin~

2min?！ⅲ簩τ谔厥獬煞咒摲N，可通過調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、酸蝕檢驗法適于化學穩(wěn)定性高的金屬及合金。一、酸蝕檢驗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腐蝕時間：5min~30min兩極板間（同時多個）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陽極（每次一個）直流電解腐蝕法試樣面積>130cm2：100ml水，6ml鹽酸，1g硼酸一、酸蝕檢驗法酸蝕檢驗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，達到GB8978-1996才可排放二、印痕法檢驗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)生反應并形成具有一定色彩沉淀物斑點的檢驗方法。常用的印痕法檢驗有硫印法和磷印法。二、印痕法檢驗顯示硫在鋼中的分布和偏析程度。硫是鋼中的有害雜質，會造成鋼材的“熱脆”現(xiàn)象。1.原理FeS+H2SO4→FeSO4+H2S↑MnS+H2SO4→MnSO4+H2S↑H2S+2AgBr→Ag2S↓（棕色）+2HBr二、印痕法檢驗制備試樣，檢驗面粗糙度≤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、上光干燥一個磨面可以重復兩次，但是第二次硫印反應時間至少增加一倍。二、印痕法檢驗1.原理與硫印法相似，所不同的是試樣需先進行浸蝕，磷化物分布較多的地方會和硫代硫酸鈉反應，當將含有鹽酸的印相紙放在試樣表面上時，未發(fā)生反應的硫代硫酸鈉會先和鹽酸發(fā)生如下反應：Na

S

O

+

2HCl=2NaCl+H

O+S↓+SO

↑2

2

322多余的硫代硫酸鈉又會和印相紙上溴化銀發(fā)生如下應：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，把浸透體積分數(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、再沖洗干燥，按印相的褐色色調的深淺，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、疏松等在熱加工過程中沿加工方向延伸而成的細小缺陷。在使用中發(fā)紋易造成應力集中，從而顯著降低材料的韌性和疲勞強度。三、塔形發(fā)紋酸浸法依據(jù)：鋼中非金屬夾雜物的檢驗塔形發(fā)紋酸浸GB/T15711—2018鋼材塔形發(fā)紋檢驗的適用尺寸為直徑、邊長或厚度16mm~150mm，經(jīng)供需雙方協(xié)商，可檢驗其他產(chǎn)品和規(guī)格。制樣過程防止產(chǎn)生過熱現(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每個階梯的整個表面上發(fā)紋的數(shù)量、長度和分布，必要時可用不大于10

倍的放大鏡進行檢驗。宏觀金相檢驗熱酸浸蝕法：粗糙度≤1.6μm，需加熱浸蝕