緊固件金相分析培訓

1、緊固件金相分析培訓金相分析的含義 金相分析是運用放大鏡和顯微鏡，對金屬材料的宏觀及微觀組織進行觀察研究的方法。 宏觀組織是用10倍以下的放大鏡或者肉眼直接觀察到的金屬材料內(nèi)部所具有的各組成物的直觀形貌； 微觀組織主要是指在光學顯微鏡或掃描電鏡下所觀察到的金屬材料內(nèi)部具有的各組成物的直觀形貌。螺栓制造的流程包括：盤元-退火-酸洗-冷鐓-搓絲-熱處理-電鍍-包裝 1.盤元：指自廠商購入原始的盤條（原材料）2.退火：把線材加熱到適當?shù)臏囟?，保持一定時間，再慢慢冷卻，以調(diào)整結晶組織，降低硬度，改良線材常溫加工性。3.酸洗皂化：除去線材表面的氧化膜，并且在金屬表面形成一層磷酸鹽薄膜，以減少線材抽線以及冷

2、墩或成形等加工過程中，對工模具的擦傷。4.冷鐓：將線材切斷，鐓成螺絲坯件，形成頭部，做出十字槽（或其它頭型） 螺紋坯徑及桿長，頭下圓角等。5.搓絲：螺紋成型。盤元（原材料）金相檢測項目：宏觀金相、微觀金相、脫碳、非金屬夾雜物；退火（球化）工序金相檢測項目：脫碳、球化體評級；冷鐓工序金相檢測項目：頭部金屬流線；搓絲（滾絲）工序金相檢測項目：螺紋表面缺陷；熱處理（調(diào)質(zhì)）工序金相檢測項目：微觀金相、金相組織評級、晶粒度等。宏觀金相 參考標準 ASTM E340-2013 金屬和合金宏觀浸蝕的試驗方法 GB/T 226-1991 鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法 GB/T 1979-2001 結構鋼低倍組

3、織缺陷評級圖 ASTM E381-2001(2012) 鋼棒、方鋼坯、大鋼坯和鋼鍛件宏觀浸蝕測試方法 YB/T 153-1999 優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼和合金結構鋼連鑄方坯低倍組織缺陷評級圖GB/T 226-1991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法 取樣可用剪、鋸、切割等方法，必須去除取樣造成的變形和熱影響區(qū)以及裂縫等加工缺陷。 試面距切割面的參考尺寸為： A、熱切時不小于20mm； B、冷切時不小于10mm； C、燒割時不小于40mm。 橫向試樣的厚度一般為20mm，縱向試樣長度一般為邊長或直徑的1.5倍，鋼板試面的尺寸一般長為250mm，寬為板厚。 GB/T 226-1991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗

4、法 試面制備：經(jīng)磨制后試面的表面粗糙度應不大于1.6m（400600號），冷酸浸蝕法不大于0.8m（800號），試面不得有油污和加工傷痕，必要時應預先清除。 熱酸浸蝕法（仲裁法） 冷酸浸蝕法 電腐蝕法 熱酸浸蝕法GB/T 226-1991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法注意點：1、仲裁法;2、可以去除腐蝕產(chǎn)物，使用試劑3、浸蝕過深，必須重新加工，去除1mm以上再進行浸蝕GB/T 226-1991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法 冷酸浸蝕法注意點：1、本方法有浸蝕和擦蝕兩種2、一般用于大試件的低倍檢驗GB/T 226-1991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法 電腐蝕法酸液成分15%30%工業(yè)鹽酸水溶液電壓小

5、于36V電流強度小于400A電蝕時間530min試樣放在兩極板之間，必須為酸液所浸沒試面之間不能互相接觸，并應和電極板平行GB/T 226-1991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法試樣保存A、中和法：用10%氨水酒精溶液浸泡后，再以熱水沖洗刷凈，并吹干；B、鈍化法：短時間地浸入濃硝酸（大約5s）；鈍化后的試樣用熱水沖洗刷凈并干燥；C、涂層保護法：涂清漆、塑料膜等。GB/T 1979-2001結構鋼低倍組織缺陷評級圖適用范圍1、 結構鋼酸浸低倍組織缺陷的分類、特征、產(chǎn)生原因及評定原則、評級圖分類2、評定碳素結構鋼、合金結構鋼、彈簧鋼鋼材（鍛、軋坯）橫截面酸浸低倍組織中允許及不允許的缺陷GB/T 19

6、79-2001結構鋼低倍組織缺陷評級圖結構鋼酸浸低倍組織缺陷的分類、特征、產(chǎn)生原因及評定原則1、一般疏松；2、中心疏松；3、錠型偏析；4、斑點狀偏析；5、白亮帶；6、中心偏析；7、帽口偏析；8、皮下氣泡；9、殘余縮孔；10、翻皮；11、白點；12、軸心晶間裂縫；13、內(nèi)部氣泡；14、非金屬夾雜物（目視可見的）及夾渣；15、異金屬夾雜物適用的低倍組織缺陷及評價圖GB/T 1979-2001結構鋼低倍組織缺陷評級圖GB/T 1979-2001結構鋼低倍組織缺陷評級圖評定方法1、以評級圖為準；2、以目視可見為限，允許使用不大于10倍的放大鏡確定缺陷類別；3、缺陷輕重程度按評定原則與評級圖對比得出，介

7、于相鄰兩級之間，可評半級微觀金相 參考標準 GB/T 13298-1991 金屬顯微組織檢驗方法 ASTM E3-11 金相試樣的制備 GB/T 13299-1991 鋼的顯微組織評定方法 GB/T 13298-1991 金屬顯微組織檢驗方法 金相試樣制備是通過切割、研磨、拋光等步驟使金屬材料成為具備金相觀察所要求的過程。金相試樣截取的方向、部位及數(shù)量應根據(jù)金屬制造的方法、檢驗的目的、技術條件或雙方協(xié)議的規(guī)定選擇有代表性的部位進行截取。切割鑲嵌研磨拋光侵蝕吹干切割切割 縱向取樣，沿著鋼材的鍛軋方向進行取樣。主要檢驗內(nèi)容：非金屬夾雜物的變形程度、晶?；兂潭?、塑性變形程度等。 橫向取樣，在垂直于

8、鋼材鍛軋方向取樣。主要檢驗內(nèi)容：金屬材料從表層到中心的組織、顯微組織狀態(tài)、晶粒度級別、碳化物網(wǎng)、表層缺陷深度、氧化層深度、脫碳層深度及熱處理鍍層厚度等。 缺陷或失效分析取樣，應包括零件的缺陷部分在內(nèi)。例如，包括零件斷裂時的斷口或取裂紋的橫截面，取樣時應注意不能使缺陷處在磨制時被損傷或者消失。 試樣尺寸以磨面面積小于400平方毫米，高度以1520mm為宜。 試樣可以用手鋸、砂輪切割機、電火花切割機、車、銑、鋸等方式。脆而硬的金屬可以用錘擊法取樣。不論使用何種方法切割，均應該注意不能使試樣由于變形或受熱導致組織發(fā)生變化。對于使用高溫切割的試樣，必須除去熱影響部分。注意事項注意事項鑲嵌鑲嵌在金相試樣

9、制備過程中，有許多試樣直接磨拋有困難，需要進行鑲嵌。通常進行鑲嵌的試樣有：形狀不規(guī)則的試樣、線材及板材，細小工件；表面處理及滲層、鍍層等。機械鑲嵌法：將試樣放在鋼圈或小鋼板中，然后用螺釘和墊塊加以固定。樹脂鑲嵌法：利用樹脂來鑲嵌細小的金相試樣。（熱鑲、冷鑲）研磨研磨金相試樣經(jīng)切割或鑲嵌后，需進行研磨才能得到光亮的磨面。研磨的過程包括粗磨和細磨。粗磨，粗磨一般在砂輪上進行，磨料粒度的粗細對試樣表面粗糙度和磨削效率有一定的影響。粗磨時，應注意用水冷卻，防止組織變化。細磨，一般采用金相砂紙，磨料為碳化硅和氧化鋁。依次用不同規(guī)格的砂紙進行磨光，每更換一道砂紙，試樣應轉動90，并使前一道的磨痕徹底去除。

10、磨光時需要用水冷卻，避免磨面過熱。拋光拋光拋光的目的是在于去除金相磨面上由細磨所留下的細微磨痕及表面變形層，使磨面成為無劃痕的光滑鏡面。機械拋光，是靠拋光粉的磨削和滾壓作用，把金相試樣拋成光滑的鏡面。拋光時，拋光粉嵌入拋光織物的間隙內(nèi)，起著相當于磨光砂紙的切削作用。電解拋光，是采用電化學溶解作用，使試樣達到拋光的目的。拋光時先接通電源，然后夾住試樣放置在電解液中，此時正確調(diào)整至額定拋光電流，并給予電解液充分的攪拌與冷卻，拋光完畢后切斷電源并放入水中沖洗、吹干。侵蝕侵蝕在某些合金中，由于各組成物的硬度差別較大，或由各相本身色澤顯著不同，拋光狀態(tài)下能在顯微鏡中分辨出組織，常用的金屬組織侵蝕法有化學

11、侵蝕和電解侵蝕?；瘜W侵蝕，是利用化學試劑的溶液，借助于化學或電化學作用顯示金屬的組織。電解侵蝕，與電解拋光原理相同，由于各相之間與晶粒之間的析出電位不一致，在微弱電流的作用下各相的侵蝕深淺不同，因而能顯示各相的組織。常用侵蝕劑常用侵蝕劑結構鋼淬火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)下常用試劑侵蝕劑名稱3ml硝酸+100ml酒精飽和苦味酸溶液+海鷗洗凈劑+新潔爾滅飽和苦味酸溶液+若干滴環(huán)氧乙烷100ml飽和苦味酸溶液+1g海鷗洗凈劑10%飽和苦味酸溶液+1ml鹽酸三氯化鐵水溶液顯示原奧氏體晶界的常用試劑侵蝕劑名稱10g三氯化鐵+15ml鹽酸+50ml酒精50g三氯化鐵+50ml酒精+100ml水不銹鋼、耐熱鋼的常用試劑5

12、g三氯化鐵+50ml鹽酸+100ml水4g苦味酸+5ml鹽酸+100ml酒精10ml鹽酸+10ml硝酸+100ml酒精顯微鏡操作顯微鏡操作1.操作者必須充分了解儀器設備的結構原理，使用方法，嚴守操作規(guī)程；2.操作時雙手要干凈，試樣的觀察面應用酒精沖洗并吹干；3.操作顯微鏡時，對鏡頭要輕拿輕放，不用的鏡頭應隨時放入盒中，不能用手觸摸鏡頭；4.調(diào)整焦距時，應先輕輕轉動粗調(diào)，使物鏡和觀察面盡量靠近，并從目鏡對焦，然后輕輕轉動微調(diào)，直到調(diào)節(jié)成像清晰為止。在調(diào)節(jié)中必須避免物鏡和試樣磨面碰撞，損壞鏡頭；5.顯微鏡使用完畢后，應及時將物鏡、目鏡卸下，放入盒中，最后切斷電源。GB/T13299-1991 鋼的

13、顯微組織評定方法適用范圍：低碳、中碳鋼的鋼板、鋼帶和型材的顯微組織評定，其它鋼種根據(jù)有關協(xié)議試樣制備：一般采用沖、剪、鋸等冷切割方式；低碳變形鋼的珠光體、帶狀組織試樣應取與變形方向相同的磨面；游離滲碳體和魏氏組織的取樣磨面可以橫向也可取縱向。拋光、腐蝕后進行顯微組織評定。評定游離滲碳體和珠光體的放大倍數(shù)為400（360450），評定帶狀組織和魏氏組織的放大倍數(shù)為100（95110）標準視場直徑80mm評定采用與標準評級圖相比較的方法深度約為鋼板厚度10%的2個表面層不檢查評級時應選擇磨面上各視場中最高級別處進行評定評定結果以級別表示，級別特征在相鄰2級之間，可付上半級，必要時應注明系列字母，如

14、1A、3B評定含碳量小于或等于0.15%低碳退火鋼中的游離滲碳體，是根據(jù)滲碳體的形狀、分布及尺寸特征確定評定含碳量0.10%0.30%低碳變形鋼中的珠光體，要根據(jù)珠光體的結構（粒狀、細粒狀珠光體團或片狀）、數(shù)量和分布特征確定評定珠光體鋼中的帶狀組織，要根據(jù)帶狀鐵素體數(shù)量增加，并考慮帶狀貫穿視場的程度、連續(xù)性和變形鐵素體晶粒多少的原則確定評定珠光體鋼過熱后的魏氏組織，要根據(jù)析出的針狀鐵素體數(shù)量、尺寸和由鐵素體網(wǎng)確定的奧氏體晶粒大小的原則確定非金屬夾雜物 參考標準 ASTM E45-2013 測定鋼材夾雜物含量的試驗方法 GB/T 10561-2005 鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級顯微檢驗法

15、 ISO 4967-2013 鋼 非金屬夾雜物含量的測定 標準評級圖顯微檢驗法 JIS G 0555-2003 鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法GB/T 10561-2005 鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級顯微檢驗法標準適用范圍：壓縮比大于或等于3的軋制或鍛制鋼材原理：將所觀察的視場與標準圖譜對比，并分別對每類夾雜物進行評級，標準中的評級圖片相當于100倍下縱向拋光面上的面積為0.5mm2 的正方形視場。夾雜物分五類：A：硫化物類，較寬范圍形態(tài)比的單個灰色夾雜物，端部 圓角B：氧化鋁類，形態(tài)比小，沿軋制方向排成一排C：硅酸鹽類，較寬范圍形態(tài)比的單個深灰色，端部銳角D：球狀氧化物，帶角或圓形，形

16、態(tài)比小，無規(guī)則分布DS：單顆粒球狀，圓形或近似圓形，直徑13m單顆粒夾雜每類夾雜物根據(jù)非金屬夾雜物顆粒寬度的不同分為兩個系列，每個系列由表示夾雜物含量遞增的六級圖片組成A類硫化物B類氧化鋁C類硅酸鹽D類球狀氧化物DS類單顆粒球狀氧化物評級級別i夾雜物類別A長度mB長度mC長度mD數(shù)量個DS直徑m03717180130.537-12717-7718-761-313-191127-26177-18476-1764-819-271.5261-436184-343176-3209-1527-382436-649343-555320-51016-2438-532.5649-898555-822510-7

17、4625-3553-763898-1181822-1147746-102936-4976-107類別細系粗系最小寬度/m最大寬度/m最小寬度/m最大寬度/mA24412B29915C25512D38813夾雜物級別評定： A類硫化物，長度（L）用m表示： B類氧化鋁，長度（L）用m表示： C類硅酸鹽，長度（L）用m表示： D類球狀氧化物，每個視場中的數(shù)量（n): DS類單顆粒球狀氧化物，直徑d用m表示：179. 1)lg(5605. 0)lg(Li0.871L)0.4626lg(lg(i)904. 0)(4807. 0)lg(Lgi301. 0)lg(5 . 0)lg(ni22. 3)lg(3

18、115. 3di取樣：沿鋼材或零件的軋制或鍛造方向通過中心取樣；鋼坯上切取的檢驗面應通過鋼材（或鋼坯）軸心的縱截面20mm10mm 鋼材外表面到中心的中間位置的部分截面通過直徑的截面的一半通過整個直徑的截面，長度保證得到檢驗面積寬度1/4初的全厚度截面檢驗面位于寬度1/4和從鋼板表面到中心位置，檢驗面為鋼板厚度的1/2截面寬度和從鋼板表面到中心之間的中心位置，檢驗面為鋼板厚度的1/4截面實際檢驗（拋光后未侵蝕）：A法：檢驗整個拋光面，對每一類夾雜物，按細系和粗系記下與所檢驗面上最惡劣視場相符合的標準圖片的級別數(shù)B法：檢驗整個拋光面，但可以通過研究，減少檢驗視場數(shù)，對試樣做局部檢驗每一個觀察的視

19、場與標準評級圖譜對比，如果一個視場處于兩相鄰標準圖片之間時，應記錄較低的一級。對于個別夾雜物或個別夾雜物，長度超過視場的邊長（0.710mm)，或?qū)挾然蛑睆酱笥诖窒底畲笾?，作為超尺寸夾雜物評定，并分別記錄，納入該時常視場的評級為提高實際測量的再現(xiàn)性，可采用上圖所示的透明網(wǎng)格或輪廓線非傳統(tǒng)類夾雜物按與其形態(tài)最接近的A、B、C、D、DS類夾雜物評定對于A、B、C類夾雜物，縱向距離d40m，橫向距離s 10m，一條夾雜物一個串（條）狀夾雜物寬度不同，取最大寬度A類和C類夾雜物B類夾雜物結果表示：通則：用每個試樣的級別以及在此基礎上所得的每爐鋼每類和每個寬度系列夾雜物的級別算術平均值表示。A法：表示與

20、每類夾雜物和每個寬度系列夾雜物最惡劣視場相符合的級別，e出現(xiàn)粗系的夾雜物，s出現(xiàn)超尺寸夾雜物 如：B1e, B2.5sB法：表示給定觀察視場數(shù)（N）中每類夾雜物及每個寬度系列夾雜物在給定級別上的視場總數(shù)B法檢驗球化體評級 參考標準 JB/T 5074-2007 低、中碳鋼球化體評級索氏體評級 參考標準 GB/T 13320-2007 鋼質(zhì)模鍛件 金相組織評級圖及評定方法適用于經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理、正火處理、等溫正火處理、鍛后控冷處理的結構鋼模鍛件不適用于鍛件脫碳、過熱、過燒等組織的評定等溫正火：將鍛件加熱到高于Ac3(或Ac1)的某一溫度，保溫一段時間后，控制冷卻到珠光體相變區(qū)某一溫度并等溫保持一段時

21、間，使奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在空氣中冷卻。鍛后控冷：鍛件在鍛造成型后，利用余熱通過控制鍛件的冷卻速度，使其得到珠光體加鐵素體組織或貝氏體組織有效厚度：鍛件各部位的壁厚不同時，如果按照某處壁厚確定加熱時間可以保證熱處理質(zhì)量，則該處壁厚即為鍛件的有效厚度評級圖的分組與分級：評級圖分為三組，每組分8級 第一組評級圖，適用于中碳結構鋼正火處理的鍛件，以及中碳低合金非調(diào)質(zhì)鋼鍛后控冷處理的鍛件 第二組評級圖，適用于滲碳鋼正火、等溫正火及鍛后控冷處理的鍛件 第三組評級圖，適用于調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)處理的鍛件評級圖中各類金相組織的合格級別由供需雙方協(xié)商確定，沒有約定的，以1-4級為合格如果在評議時有爭議，可以參

22、考力學性能檢驗結果進行判定試樣的選取與制備 取樣部位：應由供需雙方協(xié)商確定，沒有約定的以鍛件有效厚度處作為取樣部位 試樣的制取原則：鍛件取樣部位有效厚度20mm時，以1/2處作為檢驗部位制??；鍛件取樣部位有效厚度20mm時，以距表面10mm處作為檢驗部位制取。 制取試樣方法：試樣應在冷態(tài)下用機械方法制取，若用熱切等方法切取時，必須將熱影響區(qū)完全去除在制取樣品的過程中，不能出現(xiàn)因受熱而導致組織改變的現(xiàn)象試樣拋光后用含有體積百分數(shù)2%5%的硝酸酒精溶液浸蝕金相組織的評定 金相組織按18級評定。當被評定的金相組織介于兩個級別之間時，以下一級別為判定級別，如大于3級小于4級則判為4級 正火鍛件、等溫正

23、火處理鍛件、鍛后控冷鍛件的金相組織在金相顯微鏡下用100倍觀察，但必須結合高倍觀察以確定相結構，參照評級圖1或2評定 調(diào)質(zhì)鍛件的金相組織在金相顯微鏡下用500倍觀察，參照評級圖3評定 GB/T 6394-2002 金屬平均晶粒度測定法晶粒度級別指數(shù) 晶粒度：指晶粒大小的量度，通常使用長度、面積或體積來表示不同方法的評定或測量晶粒大小 顯微晶粒度級別指數(shù)G：N=2G-1 試樣在放大100倍下，在645.16mm2 面積內(nèi)包含的晶粒個數(shù) 宏觀晶粒度級別指數(shù)Gm ：N=2Gm -1 試樣在1倍下，在645.16mm2 面積內(nèi)包含的晶粒個數(shù)試樣的制備 在交貨狀態(tài)的材料上切取，建議試樣尺寸 圓形：10m

24、m12mm;方形： 10mm 10mm 切取試樣應避開剪切、加熱影響的區(qū)域 晶粒度試樣不允許重復熱處理 滲碳處理用試樣應除去脫碳層和氧化層奧氏體晶粒度的顯示鐵素體網(wǎng)法：適用于亞共析鋼，碳含量為0.25%0.60%的碳素鋼和合金鋼C%0.35% 90010加熱C%0.35% 86010 加熱 保溫最少30min，空、水冷試樣加熱溫度保持必要時間后，降溫到73010，保溫10min ，淬油或淬水，拋光，浸蝕，通過沿晶界分布的鐵素體網(wǎng)顯示奧氏體晶粒顯示鐵素體組織和鐵素體晶粒的常用試劑： a:4ml硝酸+96ml乙醇 b：5g苦味酸+95ml乙醇 氧化法：碳含量為0.25%0.60%的碳素鋼和合金鋼，預先拋磨，磨面朝上C%0.35% 90010加熱C%0.35% 86010 加熱 保溫1小時，淬入水或鹽水，根據(jù)情況，適當傾斜100 150研磨拋光，顯示氧化層的奧氏體晶粒顯示奧氏體被氧化的晶界所用試劑：5ml鹽酸+ 95ml乙醇 直接淬硬法：碳含量在1%以下的碳素鋼和合金鋼C%0.35% 90010加熱C%0.35% 86010 加熱 保溫1小時，以能產(chǎn)生完全淬硬的冷卻速度淬火，得M，磨拋侵蝕后顯示M的原奧氏體晶粒形貌，侵蝕前可在23010回火顯示馬氏體組織和奧氏體晶粒的試劑：2g苦味酸+ 1g十三苯亞