金相組織的案例
一文識盡金相組織
通過調(diào)節(jié)鋼鐵中各種元素的含量和熱處理工藝（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以獲得各種各樣的金相組織，從而使鋼鐵具有不同的物理性能。
將鋼材取樣，經(jīng)過打磨、拋光，最后用特定的腐蝕劑腐蝕顯示后，在金相顯微鏡下觀察到的組織稱為鋼鐵的金相組織。鋼鐵材料的秘密便隱藏在這些組織結(jié)構(gòu)中。
在Fe-Fe3C系中，可配制多種成分不同的鐵碳合金，他們在不同溫度下的平衡組織各不相同，但由幾個基本相（鐵素體F、奧氏體A和滲碳體Fe3C）組成。這些基本相以機械混合物的形式結(jié)合，形成了鋼鐵中豐富多彩的金相組織結(jié)構(gòu)。常見的金相組織有下列八種：
1. 鐵素體
碳溶于α-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為鐵素體， 屬bcc結(jié)構(gòu)，呈等軸多邊形晶粒分布，用符號F表示。其組織和性能與純鐵相似，具有良好的塑性和韌性，而強度與硬度較低（30-100 HB）。
在合金鋼中，則是碳和合金元素在α-Fe中的固溶體。碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1溫度，碳的最大溶解量為0.0218%，但隨溫度下降的溶解度則降至0.0084%，因而在緩冷條件下鐵素體晶界處會出現(xiàn)三次滲碳體。隨鋼鐵中碳含量增加，鐵素體量相對減少，珠光體量增加，此時鐵素體則是網(wǎng)絡(luò)狀和月牙狀。
2. 奧氏體
碳溶于γ-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，具有面心立方結(jié)構(gòu)，為高溫相，用符號A表示。
奧氏體在1148℃有最大溶解度2.11%C，727℃時可固溶0.77%C；強度和硬度比鐵素體高，塑性和韌性良好，并且無磁性，具體力學(xué)性能與含碳量和晶粒大小有關(guān)，一般為170~220 HBS、 =40~50%。
展開 資訊 | 金相組織分析，該知道的都在這里！
（6）顯示
手工為了把磨面的變形層除去，同時還要把各個不同的組成相顯著地區(qū)分開來，得到有關(guān)顯微組織的信息，就要進行顯微組織的顯示工作。常用的金相組織顯示方法主要為化學(xué)方法主要是浸蝕方法，包括化學(xué)浸蝕，電化學(xué)浸蝕及氧化法，是利用化學(xué)試劑的溶液借化學(xué)或電化學(xué)作用顯示金屬的組織。
四、金相分析方法的應(yīng)用
（1）焊接金相檢驗；
（2）鑄鐵金相檢驗；
（3）熱處理質(zhì)量檢驗；
（4）各種金屬制品及原材料顯微組織檢驗及評定；
（5）鑄鐵、鑄鋼、有色金屬、原材低倍缺陷檢驗；
（6）金屬硬度（HV、HRC、HB、HL）測定、晶粒度評級；
（7）非金屬夾雜物含量測定；
（8）脫碳層/滲碳硬化層深度測定等。
展開 干鑄造學(xué)金相，鑄造人一定要懂的15種金相組織
滲碳體的顯微組織形態(tài)很多，在鋼和鑄鐵中與其他相共存時呈片狀、粒狀、網(wǎng)狀或板狀。
在液態(tài)鐵碳合金中，首先單獨結(jié)晶的滲碳體（一次滲碳體）為塊狀，角不尖銳，共晶滲碳體呈骨骼狀
過共析鋼冷卻時沿Acm線析出的碳化物（二次滲碳體）呈網(wǎng)結(jié)狀，共析滲碳體呈片狀
鐵碳合金冷卻到Ar1以下時，由鐵素體中析出滲碳體（三次滲碳體），在二次滲碳體上或晶界處呈不連續(xù)薄片狀
珠光體
定義：鐵碳合金中共析反應(yīng)所形成的鐵素體與滲碳體的機械混合物
特征：珠光體的片間距離取決于奧氏體分解時的過冷度。過冷度越大，所形成的珠光體片間距離越小。
在A1~650℃形成的珠光體片層較厚，在金相顯微鏡下放大400倍以上可分辨出平行的寬條鐵素體和細條滲碳體，稱為粗珠光體、片狀珠光體，簡稱珠光體。
在650~600℃形成的珠光體用金相顯微鏡放大500倍，從珠光體的滲碳體上僅看到一條黑線，只有放大1000倍才能分辨的片層，稱為索氏體。
展開 經(jīng)典的金相組織照片
大型塑料射出機的 tie bar, 直徑約 250 mm. 疲勞斷裂送驗, 致命殺手是晶界上的氮化物薄膜 iron nitride film
最后一張才是1000X, 前面那張是500X. 晶粒內(nèi)也有小段氮化物析出. 小箭頭所
焊接人不容忽略的知識之金相組織
下貝氏體
在溫度下降到350～230℃范圍時,由過飽和針狀鐵素體和滲碳體形成的混合物,但滲碳體在鐵素體針內(nèi);
特征:呈黑色針狀或竹葉狀;
粒狀貝氏體
由較粗大的塊狀鐵素體和富碳奧氏體組成的混合物;
無碳化物貝氏體
板條狀鐵素體單相組成的組織,也稱為鐵素體貝氏體;
特征:無碳化物貝氏體一般出現(xiàn)在低碳鋼中
魏氏組織
在奧氏體晶粒較粗大,冷卻速度適宜時,鋼中的先共析相以針片狀形態(tài)與片狀珠光體混合存在的復(fù)相組織。
特征:晶粒粗大,形態(tài)有片狀、羽毛狀或三角形
一文看懂15種金相組織
先回憶一下鐵碳合金相圖
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鈦及鈦合金金相制備及微觀組織欣賞
而且，考慮到合金元素對對合金穩(wěn)定性的貢獻，包括低溫相，α相，或者高溫相，β相，合金元素的影響也采用相似的方式進行評估。
就像鋼一樣，Ti及其合金在于它們穩(wěn)定的室溫相，α合金，α-β合金以及β合金，但也有另外兩類：近α和近β合金。鈦及其合金的金相比鋼更難制備。它們的研磨和拋光速率更低。激烈的切割或研磨在α合金中通常會引入變形孿晶。
鑒于可能會改變氫化物的含量或形態(tài)，鈦及其合金樣品最好采用冷鑲而不是熱鑲。鈦合金在制備過程中污漬或劃痕是相當難除去的，尤其是純鈦。
前期的機械研磨過程時間相當漫長，在最后一兩步中需要引入拋光液。文中對一些拋光液進行了總結(jié)。獲得相當好的拋光表面這個問題已經(jīng)引起了相當大的興趣在電解拋光過程中。
鈦及鈦全金機械拋光方法一直依賴這些古老的程序直到進入20世紀70年代和80年代。可能首個刊發(fā)的現(xiàn)代方法是在Springer和Ahmed在1984年。
這就是三步流程，假設(shè)平面研磨步驟可以用320號粒度SiC砂紙，這可能不總是可行。如果試樣切片采用硅片切割，或采用適當粘結(jié)強度的磨料刀片，以最小的損傷產(chǎn)生一個平滑的表面，隨后可以使用320號粒度SiC砂紙。如果產(chǎn)生損傷更大的粗糙表面，比如使用了電源鋼鋸，那么研磨就必須使用粗糙度更大的砂紙。程序如下：
■ 濕法研磨采用320#砂紙，研磨2-3分鐘，獲得沒有切割破壞痕跡的樣品平面。
■ 粗拋采用9μm METADI? 牌金剛石拋光膏，在帶孔的TEXMET?牌的拋光布上，熱水10-15分鐘，采用蒸餾水作為潤滑劑。
■ 最終拋光采用MASTERMET?牌的膠體二氧化硅懸浮液，在MICROCLOTH?或MASTERTEX?拋光布上，拋光10-15分鐘，但這種流程中未給出力度的大小和轉(zhuǎn)速以及每一步的方向。
展開 30CrNiMo8 軸熱處理工藝改進
對實物取樣進行金相組織檢驗，金相組織為正常回火索氏體如圖6 所示，回火后晶粒細小，依據(jù)GB/T 6394-2017《金屬平均晶粒度測定方法》，晶粒度可評為7.0 級以上，如圖7 所示。
圖6 金相組織（500×）
圖7 晶粒度（100×）
結(jié)束語
30CrNiMo8 材料通過采用水淬油冷方式進行淬火，使奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變過程脫離了水劇烈冷卻環(huán)境，轉(zhuǎn)而在油中平緩的冷卻條件下發(fā)生，可有效避免組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力與收縮應(yīng)力疊加，控制工件過度變形和開裂，同時機械性能數(shù)據(jù)、硬度分布及金相組織滿足技術(shù)要求，綜合性能良好。
—— 來源：《鍛造與沖壓》2019年第11期
展開 鑄件質(zhì)量三指標解析，理清我國鑄件與美日德的差異在哪
② 灰鑄鐵的金相組織：以金屬基體、石墨、晶界共晶物來表示。
③ 灰鑄鐵的使用性能與內(nèi)部缺陷：以試驗的性能指標和無損探傷的結(jié)果來表示。
2．灰鑄鐵的金相組織——灰鑄鐵的內(nèi)在質(zhì)量之二
由于在灰鑄鐵的技術(shù)文件或訂貨合同中，金相組織不作為鑄件是否合格的判斷依據(jù)。使一些鑄造企業(yè)忽視金相檢驗，即使檢驗也流于形式，甚至干脆不檢查是常有的事，這是目前最應(yīng)糾正的傾向。
在機床鑄件中實際上對金相組織的要求是很嚴格的，尤其是導(dǎo)軌部分，要求石墨為無方向分布的A型石墨，其大小為4級至5級，基體應(yīng)＞95%珠光體，片間距 （500倍）皆在2mm以下。在實際生產(chǎn)中，當導(dǎo)軌硬度低時，金相組織中往往是石墨粗大，珠光體量低，片間距大，當導(dǎo)軌表面硬度差超過規(guī)定值時，往往發(fā)現(xiàn) 金相組織出現(xiàn)不同程度的過冷石墨。雖然A型與D型石墨皆為片狀石墨，但因其石墨大小與分布不同。
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② 灰鑄鐵的金相組織：以金屬基體、石墨、晶界共晶物來表示。
③ 灰鑄鐵的使用性能與內(nèi)部缺陷：以試驗的性能指標和無損探傷的結(jié)果來表示。
2．灰鑄鐵的金相組織——灰鑄鐵的內(nèi)在質(zhì)量之二
由于在灰鑄鐵的技術(shù)文件或訂貨合同中，金相組織不作為鑄件是否合格的判斷依據(jù)。使一些鑄造企業(yè)忽視金相檢驗，即使檢驗也流于形式，甚至干脆不檢查是常有的事，這是目前最應(yīng)糾正的傾向。
在機床鑄件中實際上對金相組織的要求是很嚴格的，尤其是導(dǎo)軌部分，要求石墨為無方向分布的A型石墨，其大小為4級至5級，基體應(yīng)＞95%珠光體，片間距 （500倍）皆在2mm以下。在實際生產(chǎn)中，當導(dǎo)軌硬度低時，金相組織中往往是石墨粗大，珠光體量低，片間距大，當導(dǎo)軌表面硬度差超過規(guī)定值時，往往發(fā)現(xiàn) 金相組織出現(xiàn)不同程度的過冷石墨。雖然A型與D型石墨皆為片狀石墨，但因其石墨大小與分布不同。
展開 優(yōu)質(zhì)的鐵水質(zhì)量和最佳的孕育工藝，是保證灰鑄鐵內(nèi)在質(zhì)量的基礎(chǔ)
② 灰鑄鐵的金相組織：以金屬基體、石墨、晶界共晶物來表示。
③ 灰鑄鐵的使用性能與內(nèi)部缺陷：以試驗的性能指標和無損探傷的結(jié)果來表示。
2．灰鑄鐵的金相組織——灰鑄鐵的內(nèi)在質(zhì)量之二
由于在灰鑄鐵的技術(shù)文件或訂貨合同中，金相組織不作為鑄件是否合格的判斷依據(jù)。使一些鑄造企業(yè)忽視金相檢驗，即使檢驗也流于形式，甚至干脆不檢查是常有的事，這是目前最應(yīng)糾正的傾向。
在機床鑄件中實際上對金相組織的要求是很嚴格的，尤其是導(dǎo)軌部分，要求石墨為無方向分布的A型石墨，其大小為4級至5級，基體應(yīng)＞95%珠光體，片間距 （500倍）皆在2mm以下。在實際生產(chǎn)中，當導(dǎo)軌硬度低時，金相組織中往往是石墨粗大，珠光體量低，片間距大，當導(dǎo)軌表面硬度差超過規(guī)定值時，往往發(fā)現(xiàn) 金相組織出現(xiàn)不同程度的過冷石墨。雖然A型與D型石墨皆為片狀石墨，但因其石墨大小與分布不同。
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鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、貝氏體、魏氏組織、馬氏體、萊氏體......一文識盡！
通過調(diào)節(jié)鋼鐵中各種元素的含量和熱處理工藝（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以獲得各種各樣的金相組織，從而使鋼鐵具有不同的物理性能。
將鋼材取樣，經(jīng)過打磨、拋光，最后用特定的腐蝕劑腐蝕顯示后，在金相顯微鏡下觀察到的組織稱為鋼鐵的金相組織。鋼鐵材料的秘密便隱藏在這些組織結(jié)構(gòu)中。
在Fe-Fe3C系中，可配制多種成分不同的鐵碳合金，他們在不同溫度下的平衡組織各不相同，但由幾個基本相（鐵素體F、奧氏體A和滲碳體Fe3C）組成。這些基本相以機械混合物的形式結(jié)合，形成了鋼鐵中豐富多彩的金相組織結(jié)構(gòu)。常見的金相組織有下列八種：
1. 鐵素體
碳溶于α-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為鐵素體， 屬bcc結(jié)構(gòu)，呈等軸多邊形晶粒分布，用符號F表示。其組織和性能與純鐵相似，具有良好的塑性和韌性，而強度與硬度較低（30-100 HB）。
在合金鋼中，則是碳和合金元素在α-Fe中的固溶體。碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1溫度，碳的最大溶解量為0.0218%，但隨溫度下降的溶解度則降至0.0084%，因而在緩冷條件下鐵素體晶界處會出現(xiàn)三次滲碳體。隨鋼鐵中碳含量增加，鐵素體量相對減少，珠光體量增加，此時鐵素體則是網(wǎng)絡(luò)狀和月牙狀。
2. 奧氏體
碳溶于γ-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，具有面心立方結(jié)構(gòu)，為高溫相，用符號A表示。
奧氏體在1148℃有最大溶解度2.11%C，727℃時可固溶0.77%C；強度和硬度比鐵素體高，塑性和韌性良好，并且無磁性，具體力學(xué)性能與含碳量和晶粒大小有關(guān)，一般為170~220 HBS、 =40~50%。
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通過調(diào)節(jié)鋼鐵中各種元素的含量和熱處理工藝（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以獲得各種各樣的金相組織，從而使鋼鐵具有不同的物理性能。
將鋼材取樣，經(jīng)過打磨、拋光，最后用特定的腐蝕劑腐蝕顯示后，在金相顯微鏡下觀察到的組織稱為鋼鐵的金相組織。鋼鐵材料的秘密便隱藏在這些組織結(jié)構(gòu)中。
在Fe-Fe3C系中，可配制多種成分不同的鐵碳合金，他們在不同溫度下的平衡組織各不相同，但由幾個基本相（鐵素體F、奧氏體A和滲碳體Fe3C）組成。這些基本相以機械混合物的形式結(jié)合，形成了鋼鐵中豐富多彩的金相組織結(jié)構(gòu)。常見的金相組織有下列八種：
1. 鐵素體
碳溶于α-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為鐵素體， 屬bcc結(jié)構(gòu)，呈等軸多邊形晶粒分布，用符號F表示。其組織和性能與純鐵相似，具有良好的塑性和韌性，而強度與硬度較低（30-100 HB）。
在合金鋼中，則是碳和合金元素在α-Fe中的固溶體。碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1溫度，碳的最大溶解量為0.0218%，但隨溫度下降的溶解度則降至0.0084%，因而在緩冷條件下鐵素體晶界處會出現(xiàn)三次滲碳體。隨鋼鐵中碳含量增加，鐵素體量相對減少，珠光體量增加，此時鐵素體則是網(wǎng)絡(luò)狀和月牙狀。
2. 奧氏體
碳溶于γ-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，具有面心立方結(jié)構(gòu)，為高溫相，用符號A表示。
奧氏體在1148℃有最大溶解度2.11%C，727℃時可固溶0.77%C；強度和硬度比鐵素體高，塑性和韌性良好，并且無磁性，具體力學(xué)性能與含碳量和晶粒大小有關(guān)，一般為170~220 HBS、 =40~50%。
展開 材料缺陷引起的失效
在圖10-9位置套取七根料棒，分別進行斷口、金相組織、化學(xué)成分、氫含量分析及機械性能試驗。
圖10-8支承輥宏觀斷口
2. 微觀斷口分析
斷口微觀形貌特征基本屬于解理+準解理，位于心部的斷口上發(fā)現(xiàn)有碳化物的偏析區(qū)，定性分析為鉻的碳化物。該材料很脆，對裂紋的擴展很敏感。斷口上可見到許多以非金屬夾雜物或碳化物小顆粒為源形成的脆性斷裂見圖10-10。
圖10-9 從斷口上取樣位置示意圖
圖10-10以碳化物顆粒為源的脆性斷裂×350
圖10-11氫脆斷口 ×700 圖10-12沿晶和穿晶的二次裂紋 ×1050
在圖10-9，1，2，3，4位置斷口上皆見到碎條狀氫脆斷口的特征見圖10-11。在斷口上還見到較多的穿晶或沿晶的二次裂紋見圖10-12。各斷口上未發(fā)現(xiàn)明顯的冶金缺陷。
3. 金相組織
金相組織檢驗結(jié)果見下表及圖10-13和圖10-14。
表：金相組織
圖10-13層片珠光體+網(wǎng)狀碳化物(試樣2.4)x 300
圖10-14索氏體(試樣7) ×300
4．機械性能
機械性能測試結(jié)果見下表。
表：機械性能
5. 化學(xué)成分
化學(xué)成分分析結(jié)果見下表。
表：化學(xué)成分
6. 氫含量
氫含量分析結(jié)果見下表。
表：氫含量
7. 分析
此支承輥材質(zhì)為70Cr3Mo，這種材質(zhì)對氫脆的敏感性隨碳含量的增加而增加。鉻在4％的范圍內(nèi)，對氧的敏感性隨鉻含量的增加而增加。從斷口的微觀分析中可知此輥心部很脆，裂紋敏感性很強。一點點非金屬夾雜物或碳化物顆粒都可成為脆性開裂的裂源。
從靠近心部的幾個斷口上皆發(fā)現(xiàn)有氫脆斷口的微觀形貌特征。
展開 工藝冷凝液管線泄漏原因分析及對策
02
金相組織分析
取泄漏管段裂紋部位進行母材、焊縫、熱影響區(qū)、裂紋形貌以及裂紋尖端金相組織和形貌分析，結(jié)果見圖2。
從圖2a可看出，管段母材金相組織為奧氏體+少量析出相，析出相呈點狀分布在晶內(nèi)、晶界，組織正常。管線原始熱處理狀態(tài)正常。且在使用過程中組織未發(fā)生變化。從圖2b可看出，焊縫金相組織為奧氏體+δ鐵素體，鐵素體含量約9%，組織正常。從圖2c可看出，熱影響區(qū)組織為奧氏體+δ鐵素體，由于焊接熱輸入，此部位奧氏體晶粒尺寸較母材組織明顯長大，且出現(xiàn)孿晶組織，粗大的晶粒會使材料強度、塑性及韌性下降。從圖2d和圖2e可看出，管線泄漏部位裂紋位于焊縫、熱影響區(qū)、近縫母材，呈樹枝狀擴展，分叉較多，在主裂紋的邊緣存在孤島狀腐蝕坑，以穿晶擴展為主，符合應(yīng)力腐蝕開裂特征。管線組織中的夾雜物、析出相等對材料力學(xué)性能影響不大，但會降低材料的耐腐蝕性能，夾雜物或析出相與周邊基體之間存在電位差，在電解質(zhì)環(huán)境中，析出相與基體之間產(chǎn)生電位差，二者之間的邊界被腐蝕，形成腐蝕溝槽，繼而造成析出相脫落，形成腐蝕坑，隨著時間的推移，腐蝕坑會越來越大。
03
斷口形貌分析
泄漏管段裂紋面斷口形貌見圖3。
裂紋面呈褐色，斷面存在起伏，并存在發(fā)亮的金屬小刻面。斷面存在明顯擴展條紋，裂紋啟裂于內(nèi)壁，有多個啟裂源，形成起裂區(qū)，裂紋沿壁厚向外壁擴展，外壁存在多個瞬間斷裂點，形成瞬間斷裂區(qū)。
采用掃描電鏡對泄漏管段裂紋斷口面內(nèi)啟裂區(qū)、擴展區(qū)、瞬間斷裂區(qū)進行觀察。結(jié)果表明，泄漏管段裂紋面斷口啟裂區(qū)、瞬間斷裂區(qū)的微觀形貌均為河流狀解理花樣及扇形花樣，呈解理開裂特征，見圖4。
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