金相檢驗(yàn)技術(shù)講義

西南電力理化檢驗(yàn)培訓(xùn)資料

金相檢驗(yàn)技術(shù)

西南地區(qū)電力行業(yè)理化檢驗(yàn)人員資格考核委員會(huì)

目錄

第一部分金屬的宏觀檢驗(yàn)

第二部分金屬的微觀檢驗(yàn)

第三部分光學(xué)金相顯微鏡

第四部分顯微硬度

前言

電廠部件在高溫條件下長(zhǎng)期使用，部件材料將發(fā)生組織的老化導(dǎo)致宏觀

強(qiáng)度的逐漸降低及蠕變孔洞，蠕變裂紋等，其變化程度和速度取決于原始材

料的組織狀態(tài)和成分，部件使用應(yīng)力和溫度、使用時(shí)間等條件。

金相分析是研究材料組織的主要手段之一，通過(guò)分析我們可以掌握材料

的變化，從而避免事故發(fā)生。

金相分析包括宏觀金相分析和金相顯微分析，宏觀金相分析就是用肉眼

（目視）或在不大于10倍的放大鏡下檢驗(yàn)金屬的宏觀組織和缺陷；金相顯

微分析是利用金相顯微鏡來(lái)觀察為之分析而專門制備的金相樣品，通過(guò)放大

幾十倍到上千倍來(lái)研究材料組織?，F(xiàn)代金相顯微分析的主要儀器為：光學(xué)顯

微鏡和電子顯微鏡兩大類。這里僅介紹常用的光學(xué)金相顯微鏡及金相樣品制

備的一些基礎(chǔ)知識(shí).

第一部分金屬的宏觀檢驗(yàn)

第一節(jié)宏觀檢驗(yàn)概述

金相檢驗(yàn)的目的主要是檢查原材料或零部件的質(zhì)量，評(píng)定各種缺陷，檢

驗(yàn)工藝過(guò)程和失效分析等。

金屬的低倍組織缺陷檢驗(yàn)也稱為宏觀檢驗(yàn)。它是用肉眼或不大于十倍的

放大鏡檢查金屬表面、斷口或宏觀組織及其缺陷的方法。

宏觀檢驗(yàn)在金屬鑄錠、鑄造、鍛打、焊接、軋制、熱處理等工序中，是

一種重要的常用檢驗(yàn)方法。這種檢驗(yàn)方法操作簡(jiǎn)便、迅速，能反映金屬宏觀

區(qū)域內(nèi)組織和缺陷的形態(tài)和分布特點(diǎn)情況。使人們能正確和全面的判斷金屬

材料的質(zhì)量，以便指導(dǎo)科學(xué)生產(chǎn)、合理使用材料還能為進(jìn)一步進(jìn)行光學(xué)金

相和電子金相分析作好基礎(chǔ)工作。

2

常用的檢驗(yàn)方法有酸蝕低倍檢驗(yàn)、斷口檢驗(yàn)、塔形車削發(fā)紋檢驗(yàn)及硫印

試驗(yàn)等。

較典型的宏觀缺陷

較典型的宏觀缺陷有偏析、疏松、縮孔、氣泡、裂紋、低倍夾雜、粗晶

環(huán)等。

(1)偏析

合金化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象叫做偏析。根據(jù)偏析的范圍大小和位置的特

點(diǎn)，一般可以分為三種。即晶內(nèi)偏析和晶間偏析、區(qū)域偏析、比重偏析。

晶內(nèi)偏析和晶間偏析如固溶體合金澆注后冷凝過(guò)程中，由于固相與

液相的成分在不斷的變化，因此，即使在同一個(gè)晶體內(nèi)，先凝固的部分和后

凝固的部分其化學(xué)成分是不相同的。這種晶內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象叫晶內(nèi)

偏析。這種偏析常以樹枝組織的形式出現(xiàn)，故又稱為枝間偏析。這種偏析一

般通過(guò)均勻退火可以將其消除。基于同樣的原因，在固溶體合金中先后凝固

的晶體間成分也不相同，這種晶體間化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象叫做晶間偏析。

區(qū)域偏析在鑄錠結(jié)晶過(guò)程中，由于外層的柱狀晶的成長(zhǎng)把低熔點(diǎn)組

元、氣體及某些偏析元素推向未冷卻凝固的中心液相區(qū)，在固、液相之間形

成與錠型外形相似形狀的偏析區(qū)。這種形態(tài)的偏析多產(chǎn)生在鋼錠結(jié)晶過(guò)程，

由于鋼錠模橫斷面多為方形，所以一般偏析區(qū)也是方框形，故常稱為方框偏

析。在酸浸試片上呈腐蝕較深的，并由暗點(diǎn)和空隙組成的方形框帶。這種

偏析是一種下偏析，即鑄錠的外層是富集高熔點(diǎn)組元，而鑄錠心部則富集了

低熔點(diǎn)的組元和雜質(zhì)。與正偏析相反的是反偏析。

反偏析恰與正偏析相反。當(dāng)合金的鑄錠發(fā)生反偏析時(shí)，鑄錠表面溶質(zhì)高于合

金的平均成分，中心人溶質(zhì)低于合金的平均成分；有時(shí)鑄錠表面富集低熔點(diǎn)

組元和雜質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)可在鑄錠表面形成反偏析瘤。反偏析的形成原因，一般

認(rèn)為，結(jié)晶溫度范圍寬的合金，在凝固過(guò)程中形成粗大樹枝晶時(shí)，枝晶間富

溶質(zhì)的金屬液在凝殼的收縮壓力、熔液內(nèi)部釋出的氣體壓力、液柱靜壓力、

大氣壓力的作用下，沿著枝晶間的毛細(xì)管通道向外移動(dòng)，到達(dá)鑄錠表層，冷

凝后形成反偏析。在有色合金中Cu-Sn和Al-Cu合金是發(fā)生反偏析的典型合

金。

重力偏析在合金凝固過(guò)程中，如果初生的晶體與余下的溶液之間比重

差較大，這些初生晶體在溶液中便會(huì)下沉或上浮。由此所形成的化學(xué)成分不

均勻現(xiàn)象稱為重力偏析，亦稱為比重偏析。Cu-Pb、Sn-Sb、Al-Sb等合金易

于產(chǎn)生重力偏析。

(2)縮孔和疏松

3

在鑄錠的頭部、中部、晶界及枝晶間，常常有一些宏觀和顯微的收縮孔

洞，統(tǒng)稱為縮孔。容積大而集中的縮孔稱為集中縮孔；細(xì)小而分散的縮孔稱

為疏松。其中出現(xiàn)在晶界和枝晶間的縮孔乂稱為顯微疏松?？s孔和疏松的形

狀不規(guī)則，表面不光滑，易與較圓滑的氣孔相區(qū)別。產(chǎn)生縮孔和疏松的直接

原因，是金屬液凝固時(shí)發(fā)生的凝固體收縮。

殘余縮孔在金屬材料的橫向酸浸試片的軸心部位，易于識(shí)別。

疏松在橫向酸浸試片上呈暗黑色的小點(diǎn)和細(xì)小的孔隙。這是因?yàn)槭杷杀?/p>

身就是顯微孔洞，而且在這些顯微孔洞的周圍總是伴隨著偏析，因而容易受

到浸蝕。疏松小點(diǎn)可能分布在試片檢驗(yàn)面的各個(gè)部位。根據(jù)其所在位置，可

將疏松分為中心疏松和一般疏松。

⑶氣孔

根據(jù)氣孔在鑄錠中出現(xiàn)的位置，可將其分為表面氣孔、皮下氣孔和內(nèi)部

氣孔三類。根據(jù)氣孔的成因，又可分為析出型氣孔和反應(yīng)型氣孔兩類。

析出型氣孔是由于金屬在熔融狀態(tài)時(shí)能溶解大量的氣體，在冷凝過(guò)程

中，又由于溶解度隨溫度的降低而急劇的下降，特別是在金屬凝固時(shí)，由于

氣體溶解度的劇烈下降而析出大量的氣體。當(dāng)金屬完全凝固，氣體不能逸出

時(shí)，在鑄錠或件內(nèi)部形成了氣孔。

反應(yīng)型氣孔是金屬在凝固過(guò)程中，與模壁表面水份、涂料及潤(rùn)滑劑之間

或金屬液內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而產(chǎn)生的氣體形成氣泡，且來(lái)不及上浮逸出

而形成的氣孔。

氣孔一般是圓形的，表面較光滑。壓力加工時(shí)氣孔可被壓縮，但難以壓

合，常常在熱加工和熱處理過(guò)程中產(chǎn)生起皮起泡現(xiàn)象。

(4)裂紋

大多數(shù)成分復(fù)雜或雜質(zhì)總量較高或有少量非平衡共晶的合金，都有較大

的裂紋傾向。尤其是大型鑄錠。在冷卻強(qiáng)度大的連鑄條件下，產(chǎn)生裂紋的傾

向更大。在凝固過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋。凝固后冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的裂

紋稱為冷裂紋。熱裂紋多沿晶界擴(kuò)展，曲折而不規(guī)則，冷裂紋常為穿晶裂紋,

多呈直線擴(kuò)展。

除開鑄錠裂紋外，由于熱加工如軋制、鍛壓、熱處理過(guò)程中都可能出現(xiàn)

裂紋。鍛軋裂紋多是由于不適當(dāng)?shù)腻懺旎蜍堉撇僮饕约凹訜峁に嚩斐傻摹?/p>

產(chǎn)生在中心部位具有龜裂特征。有時(shí)也產(chǎn)生在工件邊緣，這是表現(xiàn)為垂直于

邊緣呈開放開裂。

除開上述裂紋外，發(fā)紋也是鋼材中易于出現(xiàn)的一種缺陷。發(fā)紋是綱中氣

4

孔和夾雜在加工變形過(guò)程中沿鍛軋方向被延伸所形成的細(xì)粘裂紋。發(fā)紋是應(yīng)

力集中的地方，對(duì)疲勞強(qiáng)度有著嚴(yán)重的影響。一般對(duì)制造重要機(jī)件所用鋼材,

都要做塔形車削發(fā)紋的檢驗(yàn)。對(duì)發(fā)紋的數(shù)量、大小及分布情況都有嚴(yán)格的限

制。塔形發(fā)紋檢驗(yàn)是將鋼材按規(guī)定車成階梯形的試樣，后用酸蝕法或磁力探

傷法進(jìn)行檢查。

(5)低倍夾雜

在酸浸低倍試樣上，有的肉眼可以看到耐火材料、爐渣及其它非金屬夾

雜物，這些較粗大的夾雜稱為低倍夾雜。它們?cè)谒峤嚻弦澡偳兜男问酱?/p>

在，并保持其固有的各種顏色，常見的有灰白色、米黃色和暗灰色等。有些

低倍夾雜在制片時(shí)可能脫落，而表面為空洞?？斩吹奶攸c(diǎn)區(qū)別于氣泡是它的

邊緣不整齊，呈海綿狀。

(6)流線

流線是金屬中的低熔點(diǎn)成分和帶狀組織偏析在軋制或擠壓時(shí)伸展而形

成的。同時(shí)，鑄錠的晶粒在軋制過(guò)程中也被拉長(zhǎng)成條狀。經(jīng)過(guò)再結(jié)晶加熱過(guò)

程能使長(zhǎng)條形晶粒恢復(fù)成等軸晶粒，但是由于低熔點(diǎn)成分和帶狀組織伸長(zhǎng)所

形成的條紋分布仍然存在。在鋼材的縱向截面上經(jīng)拋光和酸浸后，用肉眼可

以看到這種條紋狀的線條。這種宏觀組織稱為纖維組織，又稱為流線。

不能認(rèn)為合理分布的流線是一種缺陷。因?yàn)閹缀跛薪?jīng)過(guò)軋制、擠壓或

鍛造的金屬型材、制件中都存在著流線。但是應(yīng)認(rèn)識(shí)到由于這種流線的分布,

會(huì)引起在性能上各向異性反映。試驗(yàn)也表明：在鋼中順纖維方向切取的試樣

機(jī)械性能要比橫纖維方向試樣的高。因此，控制流線的合理分布；了解應(yīng)力

與流線分布及機(jī)械性能間的關(guān)系是至為重要的。

(7)粗晶環(huán)

粗晶環(huán)是鋁合金擠壓制品中的主要缺陷之一。鋁合金擠壓件在隨后的加

熱時(shí)引起外層晶粒粗大，這種現(xiàn)象稱為粗晶環(huán)。其表征特點(diǎn)是：對(duì)單孔擠壓

棒材來(lái)說(shuō)，粗大組織區(qū)呈對(duì)稱環(huán)狀。多孔擠壓棒材呈偏心月牙狀。

粗晶環(huán)的存在會(huì)劇烈降低機(jī)械性能。粗晶環(huán)還具有組織“遺傳性”。用

有粗晶環(huán)的毛坯進(jìn)行模壓后，原來(lái)的粗晶區(qū)仍然保留，造成模壓件之組織不

勻及影響表面質(zhì)量。甚至在熱處理過(guò)程中還易于引起開裂。研究表明，形成

粗晶環(huán)根本原因是擠壓變形的不均勻笥所致。

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第二節(jié)低倍組織及缺陷浸蝕方法

低倍組織浸蝕方法分為熱酸浸蝕法、冷酸浸蝕法和電解腐蝕法三種。酸

蝕低倍檢驗(yàn)是將制備好的試樣，用酸液腐蝕，以顯示其宏觀組織的檢驗(yàn)。根

據(jù)酸液溫度不同，又分熱酸蝕及冷酸蝕檢驗(yàn)。低倍組織缺陷按GB/T1979《結(jié)

構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》評(píng)級(jí)圖對(duì)照評(píng)級(jí)。在酸蝕后的試片上可發(fā)現(xiàn)各種

皮下及內(nèi)部缺陷，如疏松、偏析、氣泡、翻皮、縮孔殘余、夾雜、裂縫、白

點(diǎn)、折疊等等。

電廠常采用酸浸試驗(yàn)，有關(guān)酸浸浸蝕液常用成分如下：

表1鋼鐵材料宏觀組織浸蝕劑

浸蝕

序劑

成分使用要點(diǎn)適用范圍備注

號(hào)名

稱

顯示偏析、疏松、

鹽酸鹽酸（比重

使用時(shí)需加熱至裂紋、雜質(zhì)，并能配制時(shí)，將

水1.19）

165?75℃,浸蝕時(shí)顯示碳鋼和合金鋼鹽酸緩慢地加

溶50mL

間視鋼種而定焊縫各區(qū)的宏觀組入到水中

液水50mL

織

硝酸硝酸（比重在室溫下使用，

顯示碳鋼、低合配制忖，將

水1.42）時(shí)間約10~20min,

2金鋼及焊縫的宏觀硝酸緩慢地倒

溶10mL浸蝕后再用10%過(guò)

組織入水中

液水90mL硫酸鏤水溶液擦蝕

過(guò)硫過(guò)硫酸鏤浸蝕。將溶液與顯示鋼中粗大晶

酸10g試樣加熱至80~9粒，鑄件及鋼錠中

3

鏤水水0℃,保持5~的樹枝狀偏析及焊

溶液90mLlOmin縫宏觀組織

氯化

氯化銅35g適用于低、中合

銅浸蝕30?90s,

過(guò)氯化鐵53g金鋼焊縫，能顯示

4過(guò)氯在沖洗過(guò)程中把磨

水焊縫中的白點(diǎn)、氣

化面上的銅擦去

1000mL孔、裂紋

錢水

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溶液

混合

鹽酸500mL試樣需拋光，用

酸適用于不銹鋼、

5硫酸25mL浸蝕法，直到顯現(xiàn)

溶奧氏體鋼焊縫

硫酸銅100g出組織時(shí)為止

液

拋光后的試樣浸

硫酸

入該溶液中，煮沸顯現(xiàn)低碳鋼，低、配制時(shí)，將

水硫酸20%

66?8h,直到顯出結(jié)中合金鋼焊縫中的硫酸緩慢地倒

溶水80%

晶層為止，用水沖結(jié)晶層入水中

液

洗時(shí)擦拭

冷酸浸蝕操作要點(diǎn)如下：

(1)根據(jù)材料種類選用合適的和一定配比的浸蝕液。

(2)試樣檢驗(yàn)面的光潔度應(yīng)在▽7以上，酸蝕前應(yīng)將檢驗(yàn)面擦凈，去除

油污。

(3)用擦蝕法時(shí)，將酸液慢慢倒在置地耐酸盆中的試樣同上，然后用刷

子將酸液刷勻，直至清晰顯示出低倍組織和缺陷為止。

(4)浸蝕好后，用水沖掉酸液，并用堿水中和，然后用再熱水沖洗，立

即吹干。

第三節(jié)硫印試驗(yàn)

硫印試驗(yàn)：利用硫酸與鋼中所含硫化物發(fā)生作用放出硫化氫氣體，再與

印相紙上銀鹽反應(yīng)生成棕褐色的贏物沉淀來(lái)檢驗(yàn)鋼中硫的分布情況和濃

度高低的方法叫硫印試驗(yàn)。

反應(yīng)過(guò)程如下：

MnS(FeS)+H2SO4-MnS04+H2st

FeS+H2s04fFeS04+H2st

H2S+2AgBr=Ag2sl+2HBr

硫印試驗(yàn)的操作方法：將印相紙先在2~5%的硫酸水溶液中浸蝕，然后以

次印相紙的藥面緊貼在磨光(旦)去油的試樣表面一，經(jīng)5分鐘左右后揭下,

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用水沖洗，再定影、沖洗和烘干，然后按印相紙上的棕褐色斑點(diǎn)評(píng)定即可。

第四節(jié)斷口分析介紹

金屬斷口按其斷裂方式可分為脆性斷口（晶粒狀斷口）、韌性斷口（纖維

狀斷口）和疲勞斷口。根據(jù)其斷口的形狀可以研究金屬的強(qiáng)度和零件受力破

裂的原因。

脆性斷口金屬斷裂前未經(jīng)過(guò)塑性變形，有的沿晶界斷裂（稱為晶間斷

裂）有的沿晶內(nèi)斷裂（稱為穿晶斷裂），這種斷口原來(lái)的晶粒未被歪曲，其大

小和形狀能保持焉。晶界斷裂的原因除了金屬的本性以外，往往是由于金屬

過(guò)燒，晶界上發(fā)生氧化或雜質(zhì)存在于晶界，因而降低了晶界的強(qiáng)度。晶內(nèi)斷

裂是由于晶粒本身強(qiáng)度不高，或在結(jié)晶過(guò)程中沿晶粒內(nèi)某些晶面夾入了雜

質(zhì)。斷口的形狀見實(shí)物。

韌性斷口斷裂以前發(fā)生了塑性變形。原晶粒被歪曲（拉長(zhǎng)或破碎），不

再保持原來(lái)的大小、形狀，因而不能從這些斷口中研究金屬內(nèi)部組織。斷口

的形狀見實(shí)物。

疲勞斷口承受交變應(yīng)力的機(jī)械零件（例如軸）破裂首先由表面小裂紋

開始。由于交變應(yīng)力的作用，一邊摩擦一邊擴(kuò)大，形成了螺旋形光滑平面。

這種斷口稱為疲勞斷口。在斷口上常?？匆姎饪住⒘鸭y和疏松等缺陷。

在工廠中進(jìn)行斷口檢驗(yàn)利用破斷零件自然斷裂表面，斷口上應(yīng)有油污和

水痕，在觀察時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)換試樣方向和光線入射角度。

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第二部分金屬的微觀檢驗(yàn)

第一節(jié)金相樣品的制備方法

微觀檢驗(yàn)是指用金相顯微鏡及其它高倍放大的檢驗(yàn)方法。

在用金相顯微鏡來(lái)檢驗(yàn)和分析材料的顯微組織時(shí)，需將所分析的材料制

備成一定尺寸的試樣，并經(jīng)磨制、拋光與腐蝕工序，才能進(jìn)行材料的組織觀

察和研究工作。

一個(gè)較好的金相樣品組織具有代表性，無(wú)假象，組織真實(shí)，夾雜物和石

墨等不脫落，無(wú)磨痕、麻點(diǎn)和水跡。

金相樣品的制備過(guò)程一般包括如下步驟：取樣、鑲嵌、粗磨、細(xì)磨、拋

光、腐蝕和烘干。分別敘述如下：

1.取樣

(1)選取原則

試樣截取的方向、部位和數(shù)量，應(yīng)根據(jù)檢驗(yàn)?zāi)康亩ā＜纫写硇裕?/p>

又要能表征被檢材料的特征。

a、試樣的截取應(yīng)避免因金屬材料受熱或變形而使試樣組織發(fā)生變化。采

用氣割方法截取的試樣，必須把全部熱影響區(qū)清除。

b、被檢部位的選擇：對(duì)鍛、軋及經(jīng)過(guò)冷變形的材料，為鑒別非金屬夾

雜物的類型、級(jí)別以及帶狀組織的級(jí)別，一般應(yīng)截取由表面至中心的縱向試

樣；為鑒別試件外壁至內(nèi)壁的組織變化、夾雜物在截面上的分布情況、脫碳

層和表面淬火層的深度等，一般應(yīng)截取橫向試樣；焊接接頭的試樣應(yīng)包括焊

縫、熱影響區(qū)和母材；對(duì)于損壞件，既要包括破損的主要部位，又要包括未

損壞部位，以便比較。

C、對(duì)于主蒸汽、再熱蒸汽的直管段，截取試樣時(shí)，可在管端待焊接部

位開坡口前，用手鋸截取小三角試塊，其大小一般可沿管道圓周寬度及沿管

壁厚度方向各取1?1.5cm左右

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圖1截取三角試塊示意圖

1一三角試塊；2—管道；3—管壁；4—焊接坡口

（2）取樣尺寸

截取的試樣尺寸，通常直徑為12—15mm,高度和邊長(zhǎng)為12—15mm的圓

柱形和方形，原則以便于手握為宜。

（3）截取方法

視材料性質(zhì)而定，軟的可用手鋸或鋸床切割，硬而脆的可用錘擊，極硬

的可用砂輪片或電脈沖切割。無(wú)論采取哪種方法，都不能使樣品的溫度過(guò)于

升高而使組織變化。

2.鑲嵌

當(dāng)試樣的尺寸太小或形狀不規(guī)則時(shí)，如細(xì)小的金屬絲、片、小塊狀或要

進(jìn)行邊緣觀察時(shí)，可將其鑲嵌或夾持。鑲樣的方法有很多，如低熔點(diǎn)合金鑲

嵌、電木粉或塑料鑲嵌和機(jī)械夾持等，如圖和圖所示。目前一?般是采

用塑料鑲嵌。先前材料有熱固性塑料（如膠木粉）、熱塑性塑料（如聚氯乙

烯）、新型冷鑲料（冷鑲王、水晶王）和冷凝性塑料（環(huán)氧樹脂加固化劑）

等。

（1）熱鑲嵌

采用熱凝樹脂（如膠木粉等）作鑲嵌材料時(shí)，在金相試樣鑲嵌機(jī)上進(jìn)行

鑲樣。金相試樣鑲嵌機(jī)主要包括加壓設(shè)備、加熱設(shè)備及壓模三部分（下圖）。

使用時(shí)將試樣放在下模上，選擇較平整的一面向下，在套筒空隙間加入塑料,

然后將上模放入壓模（套模）內(nèi)，通電加熱至額定溫度后再加壓，待數(shù)分鐘

后除去壓力，冷卻后取出試樣。適應(yīng)于在低溫及不大的壓力下組織不產(chǎn)生變

化的材料。

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?A)

a）外形示意圖b）鑲嵌示意圖

1-旋鈕2-上摸3-套摸4-加熱器5-試樣6-下摸7-加壓機(jī)構(gòu)

圖2XQT型鑲嵌機(jī)

（2）冷鑲嵌

用樹脂加固化劑（如環(huán)氧樹脂和胺類固化劑等）進(jìn)行，不需要設(shè)備，在

模子里澆鑄鑲嵌。適應(yīng)于不能加熱及加壓的材料。

下表是常用環(huán)氧樹脂鑲嵌料配方

11

表2常用環(huán)氧樹脂鑲嵌料配方

-

序

用量固化時(shí)間

號(hào)原料名稱用途

/g/h

618環(huán)氧樹脂室溫，

100

磷苯二甲酸二丁脂24

115較軟及中等硬度的金屬材料

二乙醇胺（或乙二60℃,

10

胺）4飛

室溫，24

618環(huán)氧樹脂100

120℃,10固化溫度較高，收縮小，適用于鑲

2磷苯二甲酸二丁脂15

150℃,嵌形狀復(fù)雜的小孔和裂紋的試樣

二乙醇胺13

4飛

6101環(huán)氧樹脂

100

磷苯二甲酸二丁脂

15室溫，24

3間苯二胺高硬度試樣或氮化層試樣

1580℃,6~8

氧化鋁或碳化硅粉

適量

（40Pm）

（3）機(jī)械夾持

通常用螺絲將樣品與鋼板固定，樣品之間可用金屬墊片隔開，也適應(yīng)于

不能加熱的材料。

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圖3金相樣品的鑲嵌方法

(a)(b)機(jī)械夾持(c)冷鑲嵌(d)熱鑲嵌

3.粗磨

取好樣后，為了獲得一個(gè)平整的表面，，并磨成合適的外形，同時(shí)去掉

取樣時(shí)有組織變化的部分，在不影響觀察的前提下，可將棱角磨平，并將觀

察面磨平，一定要將切割時(shí)的變形層磨掉。一般的鋼鐵材料常在砂輪機(jī)上磨

制，壓力不要過(guò)大，若壓力過(guò)大，可能使砂輪碎裂造成人身和設(shè)備事故，同

時(shí)極易使磨面溫度升高引起組織變化，并且使磨痕加深，金屬擾亂層增厚，

給細(xì)磨拋光帶來(lái)困難。粗磨時(shí)需冷卻試樣，防止受熱而引起組織變化。操作

時(shí)要當(dāng)心，防止手指等損傷。而較軟的材料可用挫刀磨平。砂輪的選擇，磨

料粒度為40、46、54、60等號(hào)，數(shù)值越大越細(xì)，材料為白剛玉，棕剛玉、

綠碳化硅、黑碳化硅等，代號(hào)分別為GB、GZ、GC、TH、或WA、A、TL、C,

尺寸一般為外徑X厚度X孔徑=250義25X32,粗磨后需將試樣和雙手清洗干

凈，以防將粗砂粒帶到細(xì)磨用的砂紙上，造成難以消除的深磨痕。

4.細(xì)磨

細(xì)磨的目的是消除粗磨時(shí)留下的較深的磨痕，獲得更為平整光滑的磨

面，是在一套粒度不同的金相砂紙上由粗到細(xì)依次進(jìn)行磨制，砂紙?zhí)枖?shù)一般

13

為120、280、Ok03、05、或120、280、02、04>06號(hào),粒度由粗到細(xì),

它為下一個(gè)工序——拋光做準(zhǔn)備。砂紙編號(hào)如下：

表3干砂紙編號(hào)與磨粒尺寸關(guān)系

序號(hào)編號(hào)粒度標(biāo)號(hào)備注

11m

128950?40一般鋼鐵材料

20W4040?28用280、W40、

301W2828?20W28、W204個(gè)

402W2020-14粒度標(biāo)號(hào)干砂

503W1414-10紙磨光

604W107-10

705W75?7

806W53.5-5

9—W3.52.5?3.5

表4水砂紙編號(hào)與粒度尺寸關(guān)系

序號(hào)編號(hào)粒度標(biāo)號(hào)磨粒尺寸11m備注

1320—一一般鋼鐵材料

236022050?63用240、360、

338024040-50400、600

440028028?404個(gè)粒度標(biāo)號(hào)

5500320一水砂紙磨光

660036020?28

7700400一

880060014?20

9900700

101000800——

常規(guī)的細(xì)磨有手工磨光和機(jī)械磨光兩種方法。對(duì)于一般的材料(如碳鋼

樣品)磨制方式為：

(1)手工磨制，

將砂紙鋪在玻璃板上，一手按住砂紙，一手拿樣品在砂紙上單向推磨，

用力要均勻，使整個(gè)磨面都磨到，拉回時(shí)提起試樣，使之脫離砂紙。更換砂

紙時(shí)，要把手、樣品、玻璃板等清理干凈，以免把粗砂粒帶到下一級(jí)的細(xì)砂

紙上去，并與上道磨痕方向垂直磨制，以便觀察上一道磨痕是否全部消除。

14

磨到前道磨痕完全消失時(shí)才能更換砂紙，見圖4所示。也可用水砂紙進(jìn)行手

工濕磨，即在序號(hào)為240、300、600、1000的水砂紙上邊沖水邊磨制。

（2）機(jī)械磨

輕壓樣品輕壓樣品

I---AI

I_砂紙

_____________________________□—玻璃板

圖4砂紙上磨制方法

為加快磨制速度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，可在轉(zhuǎn)盤上貼有水砂紙的預(yù)磨機(jī)上進(jìn)

行機(jī)械磨光。水砂紙按粗細(xì)有200號(hào)、300號(hào)、400號(hào)一900號(hào)等。磨制時(shí)由

200號(hào)開始，逐次磨到900號(hào)砂紙，磨制時(shí)要不斷加水冷卻。每換一道砂紙,

必須用水將試樣沖洗干凈，并將磨制方向調(diào)換90°。

5.拋光

目的是消除細(xì)磨留下的磨痕，獲得光亮無(wú)痕的鏡面。方法有機(jī)械拋光、

電解拋光、化學(xué)拋光和復(fù)合拋光等，最常用的是機(jī)械拋光。

（1）機(jī)械拋光

是在專用的拋光機(jī)上進(jìn)行拋光，靠極細(xì)的拋光粉和磨面間產(chǎn)生的相對(duì)磨

削和滾壓作用來(lái)消除磨痕的，分為粗拋光和細(xì)拋光兩種。如圖5所示。

15

輕壓樣品拋光盤中心半徑

圖5樣品在拋光盤中心與邊緣之間拋光

1）粗拋光

粗拋光-一般是在拋光盤上鋪以細(xì)帆布，拋光液通常為Cr203,A1O等粒

度為1-5口的粉末制成水的懸浮液，一般一升水加入5T0克，手握樣品在

專用的拋光機(jī)上進(jìn)行。邊拋光邊加拋光液，一般的鋼鐵材料粗拋光可獲得光

亮的表面。

2）細(xì)拋光

是在拋光盤上鋪以絲絨，絲綢等，用更細(xì)的Al203>Fez。、粉制成水的懸

浮液，與粗拋光的方法相同。樣品磨面上磨痕變化見圖6所示。

切割痕

粗磨痕

細(xì)磨痕

圖6樣品磨面上磨痕變化示意圖

16

（2）電解拋光

是利用陽(yáng)極腐蝕法使樣品表面光滑平整的方法，把磨光的樣品浸入電解

液中，樣品作為陽(yáng)極，陰極可用鋁片或不銹鋼片制成，接通電源，-?般用直

流電源，由于樣品表面高低不平，在表面形成一層厚度不同的薄膜，凸起的

部分膜薄，因而電阻小，電流密度大，金屬溶解的速度快，而下凹的部分形

成的膜厚，溶解的速度慢，使樣品表面逐漸平坦，最后形成光滑表面。

電解拋光優(yōu)點(diǎn)是只產(chǎn)生純化學(xué)的溶解作用，無(wú)機(jī)械力的影響，所以能夠

顯示金相組織的真實(shí)性，特別適應(yīng)于有色金屬及其它的硬度低、塑性大的金

屬。如鋁合金、不銹鋼等，缺點(diǎn)是對(duì)非金屬夾雜物及偏析組織、塑料鑲嵌的

樣品等不適應(yīng)。

（3）化學(xué)拋光

是靠化學(xué)試劑對(duì)樣品表面凹凸不平區(qū)域的選擇性溶解作用消除磨痕的

一?種方法。化學(xué)拋光液，多數(shù)由酸或混合酸、過(guò)氧化氫、及蒸儲(chǔ)水組成，酸

主要起化學(xué)溶解作用，過(guò)氧化氫提高金屬表面的活性，蒸儲(chǔ)水為稀釋劑。

化學(xué)拋光優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，成本低，不需專門設(shè)備，拋光同時(shí)還兼有化

學(xué)浸蝕作用?？芍苯佑^察。缺點(diǎn)是樣品的平整度差，夾雜物易蝕掉，拋光液

易失效，只適應(yīng)于低、中倍觀察。對(duì)于軟金屬如鋅、鉛等化學(xué)拋光比機(jī)械拋

光、電解拋光效果更好。

6腐蝕（浸蝕）

經(jīng)過(guò)拋光的樣品，在顯微鏡下觀察時(shí)，除非金屬夾雜物、石墨、裂紋及

磨痕等能看到外，只能看到光亮的磨面。要看到組織必須進(jìn)行腐蝕。腐蝕的

方法有多種，如化學(xué)腐蝕、電解腐蝕、恒電位腐蝕等，最常用的是化學(xué)腐蝕

法。下面分析化學(xué)腐蝕顯示組織的基本過(guò)程。

（1）化學(xué)腐蝕法的原理

化學(xué)腐蝕的主要原理是利用浸蝕劑對(duì)樣品表面引起的化學(xué)溶解作用或

電化學(xué)作用（微電池作用）來(lái)顯示組織。

（2）化學(xué)腐蝕的方式

化學(xué)腐蝕的方式取決于組織中組成相的性質(zhì)和數(shù)量。純粹的化學(xué)溶解是

很少的。一般把純金屬和均勻的單相合金的腐蝕主要看作是化學(xué)溶解過(guò)程，

兩相或多相合金的腐蝕，主要是電化學(xué)溶解過(guò)程。

1）純金屬或單相合金的化學(xué)腐蝕

它是一個(gè)純化學(xué)溶解過(guò)程，由于其晶界上原子排列紊亂，具有較高的能

量，故易被腐蝕形成凹溝。同時(shí)由于每個(gè)晶粒排列位向不同，被腐蝕程度也

不同，所以在明場(chǎng)下顯示出明暗不同的晶粒。

17

⑥

腐蝕后平面腐蝕后傾斜

3)接地效果(b)鐵裝依N晶界組織觀察

其腐蝕主要為純化學(xué)溶解的過(guò)程。例如工業(yè)純鐵退火后的組織為鐵素體

和極少量的三次滲碳體，可近似看作是單相的鐵素體固溶體，由于鐵素體晶

界上的原子排列紊亂，并有較高的能量，因此晶界處容易被腐蝕而顯現(xiàn)凹溝,

同時(shí)由于每個(gè)晶粒中原子排列的位向不同，所以各自溶解的速度各不一樣，

使腐蝕后的的深淺程度也有差別。在顯微鏡明場(chǎng)下，即垂直光線的照射下將

顯示出亮暗不同的晶粒。圖7

2)兩相合金的侵蝕

主要是一個(gè)電化學(xué)的的腐蝕過(guò)程。由于各組成相具有不同的電極電位，

樣品浸入腐蝕劑中，就在兩相之間形成無(wú)數(shù)對(duì)微電池。具有負(fù)電位的一相成

為陽(yáng)極，被迅速溶入浸蝕劑中形成低凹，具有正電位的另一相成為陰極，在

正常的電化學(xué)作用下不受浸蝕而保持原有平面。當(dāng)光線照到凹凸不平的樣品

表面上時(shí)，由于各處對(duì)光線的反射程度不同，在顯微鏡下就看到各種的組織

18

和組成相。圖8

圖8兩相組織漫燃示意圖

⑶侵蝕效果b)層片狀珠光體組織

3)多相合金的腐蝕

一般而言，多相合金的腐蝕，同樣也是一個(gè)電化學(xué)溶解的過(guò)程，其腐蝕

原理與兩相合金相同。但多相合金的組成相比較復(fù)雜，用一種腐蝕劑來(lái)顯示

多種相難于達(dá)到，只有采取選擇腐蝕法等專門的方法才行。

(3)化學(xué)腐蝕劑

是用于顯示材料組織而配制的特定的化學(xué)試劑，多數(shù)腐蝕劑是在實(shí)際的

實(shí)驗(yàn)中總結(jié)歸納出來(lái)的。一?般腐蝕劑是由酸、堿、鹽以及酒精和水配制而成,

鋼鐵材料最常用的化學(xué)腐蝕試劑是3—5%硝酸酒精溶液，各種材料的腐蝕劑

19

可查閱有關(guān)手冊(cè)。較常用的化學(xué)腐蝕劑列表如下：

表5金屬材料常用腐蝕劑

序號(hào)腐蝕劑名稱成分ml(g)腐蝕條件適應(yīng)范圍

1硝酸酒精溶硝酸1—5室溫腐蝕數(shù)碳鋼及低合金鋼，

液酒精100秒能清晰的顯示鐵

素體晶界

2苦味酸酒精苦味酸4室溫腐蝕數(shù)碳鋼及低合金鋼，

溶液酒精100秒能清晰的顯示珠

光體和碳化物

3苦味酸鈉溶苦味酸2—5加熱到60℃滲碳體呈暗黑色，

液苛性鈉20—25腐蝕5到30鐵素體不著色

蒸儲(chǔ)水100分鐘

酸

鹽1O

4混合酸酒精腐蝕2—10高速鋼淬火及淬

酸

硝3

溶液分鐘火回火后晶粒大

酒

精1

-00小

5王水溶液鹽酸3腐蝕數(shù)秒各類高合金鋼及

硝酸1不銹鋼組織

6氯化鐵、鹽酸三氯化鐵5腐蝕1一2黃銅及青銅的組

水溶液鹽酸10分鐘織顯示

水100

7氫氟酸水溶氫氟酸0.5腐蝕數(shù)秒鋁及鋁合金的組

液水100織顯示

（4）化學(xué)腐蝕方法

20

一般有浸蝕法、滴蝕法和捺蝕法。見圖9所示。

圖9化學(xué)腐蝕方法

（a）浸蝕法（b）滴蝕法（c）捺蝕法

1）浸蝕法：將拋光好的樣品放入腐蝕劑中，拋光面向上，或拋光面向

下，浸入腐蝕劑中，不斷觀察表面顏色的變化，當(dāng)樣品表面略顯灰暗時(shí)，即

可取出，充分沖水沖酒精，再快速用吹風(fēng)機(jī)充分吹干。

2）滴蝕法：是一手拿樣品，表面向上，用滴管吸入腐蝕劑滴在樣品表

面，觀察表面顏色的變化情況，當(dāng)表面顏色變灰時(shí)，再過(guò)2—3秒即可充分

沖水沖酒精，再快速用吹風(fēng)機(jī)充分吹干。

3）捺蝕法：用沾有腐蝕劑的棉花輕輕地捺拭拋光面，同時(shí)觀察表面顏

色的變化，當(dāng)樣品表面略顯灰暗時(shí)，即可取出，充分沖水沖酒精，再快速用

吹風(fēng)機(jī)充分吹干。

（5）浸蝕應(yīng)注意的問(wèn)題

浸蝕速度合適；高倍觀察時(shí)浸蝕程度要比低倍觀察時(shí)淺一些；浸蝕好的

試樣要及時(shí)觀察、拍照；如果浸蝕不足應(yīng)重新拋光以下在浸蝕。

7、烘干

經(jīng)過(guò)上述操作后，要將樣品的所有表面都用清水沖干凈，再用酒精洗去殘留水分后

經(jīng)烘干機(jī)完全干燥，金相樣品的制備即告結(jié)束，金相樣品就可在顯微鏡下觀察和分析金

相樣品的組織。

21

表6金相樣品的制備方法

一

序

步方法注意事項(xiàng)

號(hào)

一驟

1取在要檢測(cè)的材料或零件上截取樣品，取無(wú)論用哪種方法取樣，

樣樣部位和磨面根據(jù)分析要求而定，截取都要盡量避免和減少因

方法視材料硬度選擇，有車、包IJ、砂輪塑性變形和受熱所引起

切割機(jī)，線切割機(jī)及錘擊法等，尺寸以的組織變化現(xiàn)象。截取

適宜手握為宜。時(shí)可加水等冷卻。

2鑲?cè)粲捎诹慵叽缂靶螤畹南拗?，使取樣熱鑲嵌要在專用設(shè)備上

嵌后的尺寸太小、不規(guī)則，或需要檢驗(yàn)邊進(jìn)行，只適應(yīng)于加熱對(duì)

緣的樣品，應(yīng)將分析面整平后進(jìn)行鑲組織不影響的材料。若

嵌。有熱鑲嵌和冷鑲嵌及機(jī)械夾持法。有影響，要選擇冷鑲嵌

應(yīng)根據(jù)材料的性能選擇?；驒C(jī)械夾持。

3粗用砂輪機(jī)或挫刀等磨平檢驗(yàn)面，若不需若有滲層等表面處理

磨要觀察邊緣時(shí)可將邊緣倒角。粗磨的同時(shí)，不要倒角，且要磨

時(shí)去掉了切割時(shí)產(chǎn)生的變形層。掉約1.5mm,如滲碳。

4細(xì)按金相砂紙?zhí)栱樞颍?20>280、01、03、每道砂紙磨制時(shí)，用力

磨

05或120、280、02、04、06將砂紙平要均勻，一定要磨平檢

鋪在玻璃板上，一手拿樣品，一手按住驗(yàn)面，轉(zhuǎn)動(dòng)樣品表面，

砂紙磨制，更換砂紙時(shí)，磨痕方向應(yīng)與觀察表面的反光變化確

上道磨痕方向垂直，磨到前道磨痕消失定，更換砂紙時(shí)，勿將

為止，砂紙磨制完畢，將手和樣品沖洗砂粒帶入下道工序。

干凈。

5粗用綠粉（Cr。）水溶液作為拋光液在帆初次制樣時(shí)，適宜在拋

拋布上進(jìn)行拋光，將拋光液少量多次地加光盤約半徑一半處拋

光入到拋光盤上進(jìn)行拋光。注意安全，以光，感到阻力大時(shí)，就

免樣品飛出傷人。該加拋光液了。

6細(xì)用紅粉（FeZ（）3）水溶液作為拋光液在絨同上

拋布上拋光，將拋光液少量多次地加入到

光拋光盤上進(jìn)行拋光。

7腐拋光好的金相樣品表面光亮無(wú)痕，若表這步動(dòng)作之間的銜接一

蝕面干凈干燥，可直接腐蝕，若有水分可定要迅速，以防氧化污

用酒精沖洗吹干后腐蝕。將拋光面浸入染，腐蝕完畢，必須將

選定的腐蝕劑中（鋼鐵材料最常用的腐手與樣品徹底吹干，一

蝕劑是3—5%的硝酸酒精）,或?qū)⒏g劑定要完全充分干燥，方

滴入拋光面，當(dāng)顏色變成淺灰色時(shí)，再可在顯微鏡下觀察分

過(guò)2—3秒，用水沖洗，再用酒精沖洗，析。否則顯微鏡鏡頭損

并充分干燥。壞。

22

第二節(jié)金相復(fù)型

金相復(fù)型技術(shù)通過(guò)將預(yù)制的復(fù)型材料與試樣貼合的方法取得部件金屬

微觀組織形貌的復(fù)型（負(fù)面）方法。

1技術(shù)準(zhǔn)備

（1）金相復(fù)型試驗(yàn)所用材料的制備及保存

a、復(fù)型材料

材料1：有機(jī)玻璃片。選用厚度為1mm?Zmm的無(wú)色有機(jī)玻璃，表面需潔

凈、平整、無(wú)劃痕。一般，把有機(jī)玻璃戴成1cm'左右的小片，鏡頭紙上滴

酒精，將有機(jī)玻璃擦凈，用軟紙包好備用。若有機(jī)玻璃片有劃痕和不潔之物,

可用03號(hào)金相砂紙研磨平整，并用酒精清潔。

材料2：AC紙。AC紙可購(gòu)置或自制。制作AC紙的配方及方法如下：將

適量甲基紫（生染試劑）研成粉末，倒入裝有60mL丙酮的瓶中，搖動(dòng)或攪

拌使甲基紫充分溶化，加入3g二醋酸纖維素，攪拌，最后再加1.5g磷酸

三苯脂，放置兒天（可常搖動(dòng)溶液瓶）。待其充分溶解、瓶?jī)?nèi)確無(wú)固形物時(shí),

倒在干凈、無(wú)劃痕的玻璃板上?；蝿?dòng)玻璃板，使溶液流動(dòng)，攤成面積約380mm2

的大片，將其罩住，留有縫隙，靜置24h后，溶液凝固成薄膜。將膜揭起即

得AC紙、將AC紙夾在白色潔凈紙本間，試驗(yàn)前剪成1cm?1.5cm邊長(zhǎng)的小

片，裝入紙袋備用。若需制備較多AC紙，按以上配方加倍投料。

b、溶劑

溶劑1：取適量三氯甲烷放入干凈滴瓶中，按100mL三氯甲烷加0.5g

色料的比例，在瓶中加入相應(yīng)質(zhì)量的蘇丹紅色料，搖勻，使色料溶解。

溶劑2：取適量三氯甲烷放入干凈滴瓶中，按10mL三氯甲烷加0.5g-0.8g

有機(jī)玻璃粉末的比例，加入相應(yīng)質(zhì)量的有機(jī)玻璃粉末，攪拌，待其完全溶化

后，加入0.5g苦味酸，攪勻，再加入2mL~3mL無(wú)水乙醇，最后加入20mL

三氯甲烷稀釋成有一定黏稠度的溶液。

溶劑3：適量丙酮裝人干凈滴瓶中備用。

（2）確定檢驗(yàn)部位

了解被檢材料的牌號(hào)、熱處理及加工工藝、使用狀況，明確檢驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

檢驗(yàn)部位應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康拇_定。例如檢查長(zhǎng)期運(yùn)行后的主蒸汽管道蠕變損傷

程度時(shí)，應(yīng)選在彎管外弧中線兩側(cè)至22.5范圍的表面易生成蠕變孔洞處；

為檢查發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)有無(wú)應(yīng)力腐蝕裂紋，在拆卸前，應(yīng)選護(hù)環(huán)外表面通風(fēng)孔附

近及端面，拆卸后應(yīng)選緊力面、R角變截面等容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕的部位等

（3）金相試樣的制備

a）清潔

清潔被檢部位，去除氧化皮。

b）研磨

23

若進(jìn)行常規(guī)金相檢驗(yàn)，則需打磨深一些，去除脫碳層。

C）拋光

可用機(jī)械或電解拋光，化學(xué)拋光。

d）浸蝕

根據(jù)材料不同，選用不同的侵蝕劑。最后一次浸蝕時(shí)間要比?，F(xiàn)金相檢

驗(yàn)的浸蝕時(shí)間略長(zhǎng)一些。

2金相復(fù)型技術(shù)

（1）操作方法

a）在制備好的試樣表面上滴一、二滴溶劑。

b）用攝子夾住AC紙蓋于試樣表面，或直接用手將有機(jī)玻璃片蓋上，

并用拇指加適當(dāng)壓力，以使有機(jī)玻璃片與金屬表面之間無(wú)氣泡、無(wú)間隙，兩

者貼合紫密。

c）八著型材料上蓋一張干凈紙或脫脂棉，并用膠布粘牢，以遮擋現(xiàn)場(chǎng)的

灰塵、異物。

d）靜置一段時(shí)間，使復(fù)型材料充分干燥、硬化。

e）用攝子夾住復(fù)型材料的一角，揭起，使之與金屬表面分離，得到金

相復(fù)型片。

f）將金相復(fù)型片包在鏡頭紙內(nèi)或夾在干凈紙本間。

g）對(duì)有機(jī)玻璃金相復(fù)型片可直接觀察、拍照，也可再噴碳、鋁、鋁、

金等材料后觀察、拍照，以增大襯度，使微觀組織顯現(xiàn)得更清晰。為增大村

度，將AC紙金相復(fù)型片放在金相顯微鏡載物臺(tái)上，再蓋上反光鏡片，即可

進(jìn)行觀察和拍照。若AC紙金相復(fù)型片較小或不平整，可用1：5的稀膠水將

其貼在反光鏡片上，干燥后直接觀察拍照或噴碳、鋁、鋁、金等材料后觀察、

拍照。

（2）注意事項(xiàng)如下：

a）所加溶劑要適量。溶劑太少，復(fù)型材料沒有全部貼于金屬表面，致

使金相復(fù)型片不平整而難以觀察、拍照；溶劑太多，會(huì)使AC紙溶解過(guò)度而

損壞，或使溶劑流淌到附近待貼復(fù)型材料處，或在用有機(jī)玻璃片做復(fù)型材料

加壓時(shí)粘連手指等，致使復(fù)型效果不好，得不到真實(shí)的組織形貌。

b）貼上有機(jī)玻璃片后，令其與溶劑接觸，稍溶3s?5s后用拇指按壓，

擠出多余溶劑，趕出氣泡。加壓時(shí)用力均勻且與有機(jī)玻璃片垂直，不要滑動(dòng),

加壓時(shí)間約30So

C）貼上復(fù)型材料后，干燥時(shí)間要足夠長(zhǎng)，這可視環(huán)境溫度及所選用的

復(fù)型材料而定。用AC紙，兒分鐘即可干透。用有機(jī)玻璃片，一般不小于lh。

否則，在尚未干透之前揭起，會(huì)把部分復(fù)型材料，留在金屬表面，觀察金相

復(fù)型片時(shí)將看到一個(gè)個(gè)亮點(diǎn)，照片上則顯現(xiàn)為黑色斑點(diǎn)，而不是真實(shí)的金屬

微觀組織形貌。

24

d）用AC紙復(fù)型時(shí)，在同一被檢部位應(yīng)進(jìn)行多次，將最初的兒個(gè)舍去，

避免試面不潔造成假象，而將最后幾次的復(fù)型留作觀察研究用，這樣做更為

真實(shí)可靠。

e）由于金相復(fù)型是取下了金屬表面凸凹部位的輪廓形象，因此從金相

復(fù)型片上看到的碳化物顆粒比金屬試面上實(shí)際碳化物顆粒略大一些。金屬表

面的一些灰塵也可被復(fù)型下來(lái)，它們很難與碳化物區(qū)分，所以在金相復(fù)型片

上觀察到的“碳化物”有可能比實(shí)際多一些；在評(píng)定珠光體球化級(jí)別時(shí)要考

慮這個(gè)因素。

f）在進(jìn)行蠕變孔洞觀察分析時(shí)，由于復(fù)型村度低，層次不夠豐富，因

此在金相復(fù)型片上觀察的孔洞尺寸可能比實(shí)際孔洞尺寸小，在評(píng)定時(shí)應(yīng)予考

慮。

g）在觀察夾雜物、裂紋內(nèi)腐蝕產(chǎn)物時(shí)，用現(xiàn)場(chǎng)金相顯微鏡與金相復(fù)型

工藝配合使用，會(huì)取得較好的效果。

（3）復(fù)型材料與溶劑的匹配

a）復(fù)型材料1-溶劑1：有機(jī)玻璃片與三氯甲烷配合，適用于一般場(chǎng)所

的金相檢驗(yàn)。優(yōu)點(diǎn)是復(fù)型材料易得、易于保存。缺點(diǎn)是復(fù)型材料貼于金屬表

面后干燥時(shí)間長(zhǎng)；被檢金屬表面需有l(wèi)cm2左右的平面；對(duì)構(gòu)件拐角處、垂

直面進(jìn)行檢驗(yàn)有困難。

b）復(fù)型材料廠溶劑2：有機(jī)玻璃片與溶有一定量有機(jī)玻璃粉末的三氯

甲烷配合，適宜檢查構(gòu)件的垂直面，如電廠的垂直管段。此方法在配制溶劑

時(shí)較繁瑣，其他優(yōu)缺點(diǎn)同本條a）

C）復(fù)型材料2-溶劑3：AC紙與丙酮配合，適用面廣。因?yàn)锳C紙紙質(zhì)

薄、軟，快干，貼上后一般僅需三四分鐘即可揭起，所以在構(gòu)件拐角處、被

檢表面不平整時(shí)使用更有其優(yōu)點(diǎn)。環(huán)境溫度較低時(shí)，也推薦使用此方法。缺

點(diǎn)是預(yù)制AC紙較繁瑣，并要多次實(shí)踐方能制得薄厚均勻的復(fù)型材料。

（4）金相復(fù)型片的保存

a）有機(jī)玻璃金相復(fù)型片編號(hào)后用鏡頭紙包好，裝入試樣袋，置于干燥

器內(nèi)保存。

b）AC紙金相復(fù)型片貼在鏡片或玻璃片上編號(hào)后用鏡頭紙包好，或夾于

玻璃片間編號(hào)后裝入試樣袋內(nèi)，置于干燥器內(nèi)保存。

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第三節(jié)金相組織介紹

金相分析中的組織是指在顯微鏡下具有共同的特征，相同的組成部分。

它可以是單相的，也可以是多相的。單相如F、A,多相如P、L

1、常見的鋼鐵顯微組織有鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、貝氏體

和馬氏體。

①鐵素體：碳溶解在具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)的鐵（a-Fe或6-Fe）中

所形成的固溶體。鐵素體一般硬度較低，塑性較好。經(jīng)硝酸溶液侵蝕后，鐵

素體晶粒在顯微鏡下呈均勻白亮的多邊形（圖14）。由于各晶粒取向不同，

相互間常有明暗之分。因含碳量的變化和冷卻條件的不同，鐵素體還可能以

網(wǎng)狀、針狀、片狀等形態(tài)出現(xiàn)。

圖14

②奧氏體：碳溶解在具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)的鐵（丫-Fe）中所形成的

固溶體。通常在高溫時(shí)存在，但由于合金元素的加入，有時(shí)也可能在室溫時(shí)

穩(wěn)定存在，如高鎰鋼，Crl8-Ni8型奧氏體不銹鋼等。奧氏體晶粒（圖15）在

顯微鏡下一般也呈多邊形，但晶界較鐵素體晶界平直。奧氏體塑性較好，但

強(qiáng)

度較低。

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圖15

③滲碳體：碳與鐵的間隙型化合物（Fe3C）,屬?gòu)?fù)雜斜方晶體結(jié)構(gòu)，含

6.67%的碳。硬度高，塑性和韌性很低，不受硝酸酒精溶液侵蝕，故在顯微

鏡下呈白亮色。其形態(tài)有條塊狀、細(xì)片狀、針狀和球狀等。它是碳鋼中的主

要強(qiáng)化相，其形態(tài)、大小、數(shù)量、分布等對(duì)鋼的性能有很大影響。

④珠光體：奧氏體從高溫冷卻下來(lái)所形成的鐵素體和滲碳體的兩相共

析組織，其疏密程度受形成時(shí)過(guò)冷度的影響，過(guò)冷度越大則越細(xì)密，強(qiáng)度和

硬度也越高。圖16為鋼中的片狀珠光體，呈指紋狀的層狀排列，其中細(xì)條

狀者為滲碳體，白色基底為鐵素體。

圖16

⑤貝氏體：過(guò)冷奧氏體在中溫區(qū)域轉(zhuǎn)變而成的鐵素體和滲碳體兩相混

合組織（有時(shí)可能有奧氏體）。主要有上貝氏體（羽毛狀）、下貝氏體（針狀）

和粒狀貝氏體3種形態(tài)。上貝氏體形成溫度較高，下貝氏體形成溫度較低，

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粒狀貝氏體則是某些合金鋼在一定冷速范圍內(nèi)連續(xù)冷卻過(guò)程中形成的。圖17

為鋼中的下貝氏體組織，呈黑色針狀。

圖17

⑥馬氏體：碳在a-Fe中的過(guò)飽和固溶體，是奧氏體在很大的過(guò)冷度

條件下形成的低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。按含碳量的不同主要有低碳馬氏體和高碳馬氏

體兩種形態(tài)。前者在金相顯微鏡下呈細(xì)條狀并同向成束排列，故又稱板條狀

馬氏體（18）,在一個(gè)奧氏體晶粒中可出現(xiàn)多個(gè)不同位向的馬氏體束。它有

較好的強(qiáng)度和韌性，是低碳鋼和低合金鋼