钛合金金相学 金相学ppt下载

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这是一个金相ppt，包括金相基本结构、金相制样、金相设备与技术、显微硬度计等，请点击下载。

一、金相基本组织

1.金相学的发展

1）1831年，阿诺索夫首先用显微镜研究钢的结构；

2）1868年，阿诺索夫指出钢的临界点是钢底结构变化的结果——钢的物理力学性能的变化；

3）现阶段采用先进设备从外到内了解金属材料已经深入到“一丝不苟”的境地，对材料的质量控制影响很大，不合格分析和新材料的开发。非常重要的角色。

2.金相基本组织

金相的基本组织包括铁素体、珠光体、渗碳体、威德曼体、奥氏体、马氏体、回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体、贝体。

1）铁素体——又称纯铁，呈白色亮多边形，也可以是块状、月牙形、网状，铁素体软而韧，一般硬度在100HB左右；

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2）珠光体 - 铁素体和渗碳体的机械混合物。根据碳化物的分布，珠光体分为片状珠光体和粒状珠光体。

3)渗碳体 - 一种化合物。在碳钢中，渗碳体是由铁和碳结合形成的；在合金钢中，形成合金渗碳体。渗碳体硬而脆，呈白色亮多边形，形状有白色片状（针状）、粒状、网状、半网状等。

一、金相基本组织

4)-钢在铸造、锻造、轧制、焊接和热处理过程中由于高温而形成粗晶奥氏体。冷却时，除游离铁素体沿晶界呈网状析出外，还有一部分铁素体由剪切机理形成，从晶界向晶粒内部并排生长，或析出。粒内。针状铁素体分布在珠光体基体上的结构称为结构。

过共析钢在一定条件下也会形成，但析出相为针状渗碳体。

5) 贝氏体——是奥氏体在钢的中温区珠光体转变区以下和Ms点以上的转变产物。它基本上是铁素体和渗碳体两相结构的机械混合物，但形式多样，不像珠光体那样分层排列。从金相形态特征看，大致可分为羽毛状、针状和粒状。其中，羽状为上贝氏体，针状为下贝氏体，粒状为粒状贝氏体。

6) 奥氏体 - 在碳钢中，奥氏体是碳在 γ-Fe 中的固溶体。在合金钢中，奥氏体是碳和合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体。奥氏体为面心立方结构，光学显微镜下呈白色。

一、金相基本组织

7) 马氏体 - 在碳钢中，马氏体是碳溶解在 α-Fe 中的过饱和固溶体：在合金钢中钛合金金相学 金相学ppt下载，马氏体是碳和合金元素溶解在 α-Fe 中的过饱和固溶体。

8)回火马氏体——淬火钢经过低温回火后的产物，回火马氏体的基本特征是：仍具有马氏体针状特征，但冲蚀后的色比淬火马氏体要深光学显微镜下形貌与下贝氏体相似。马氏体中的析出物为随机分布的ε-碳化物。

9)回火屈氏体——淬火钢中温回火后的产物，回火屈氏体的基本特征是马氏体的针状形状会逐渐消失，但仍隐约可见（一定一些合金钢，尤其是含铬等元素的合金钢，由于合金铁素体的再结晶温度高，仍保持明显的针状形状），回火时析出的碳化物很小，在光学显微镜下难以区分。 , 碳化物颗粒只能在电子显微镜下才能看到。

10)回火索氏体——淬火钢经过高温回火后的产物，由于回火温度较高，碳化物进一步聚集长大，所以回火索氏体的基本特征是：铁素体+细粒状碳化物，在光学显微镜下可以清楚地区分，这种组织有时被称为调质组织，具有良好的强度和韧性的结合。

二、金相样品

3.金相试样的制备

试样的制备是金相分析技术中极为重要的一个过程。

1）截距——基本分为纵向（沿钢材的锻轧方向）、横向和取样进行缺陷或失效分析

纵向：非金属夹杂物的变形程度、带状结构等

横向：显微组织、晶粒度等

使用的设备：手锯、砂轮切割机、线切割机和车刨磨等-样品不能因变形或过热而改变。

2) 镶嵌——一般不规则形状、线材、板材、小工件，镀层表面的表面处理和脱碳都需要镶嵌。分为机械镶嵌法和树脂镶嵌法

二、金相样品

3)粗磨：主要采用立式磨床或金相试样压平机

4)精细研磨：使用水砂和金相砂纸的手动和机械方法

水砂粗磨：120#、140#、180#、200#、240#、280#、320#、360#。

细磨：400#、500#、600#、800#、1000#、1200#、1400#。

超细磨：1600#、1800#、2000#、2500#、3000#、3500#，

4000#

金相砂纸：干湿：

粗磨：120#、140#、180#、200#、240#、280#、320#、360#。

细磨：400#、500#、600#、800#、1000#、1200#、1400#。

超细磨：1600#、1800#、2000#、2500#、3000#、3500#、4000#。

二、金相样品

5)抛光

6）样本侵蚀

在结构钢的淬火或调质状态下，常用以下试剂显示原奥氏体晶界：

a) 饱和苦味酸水溶液；

b) 结晶苦味酸4g，水100mL，加热至沸，腐蚀约15～20s；

c) 饱和苦味酸水溶液+洗涤剂； 40Cr钢调质100mL饱和苦味酸水溶液+1g清洁剂；

d) 饱和苦味酸水溶液中加入少量新杰尔芬（45钢调质，70℃腐蚀）；

e) 10% 苦味酸乙醚溶液，然后加入 1-2 mL 盐酸；

f) 饱和苦味酸水溶液+几滴环氧乙烷（40Cr调理）。

三、金相设备与技术

1.金相显微镜

金相分析方法在金相学中起着重要的作用。金相分析大部分需要通过一些观察装置来实现，将样品放大到一定倍数钛合金金相学 金相学ppt下载，观察金属内部的金相组织。所指的观察装置首先是金相显微镜。分为台式、正置和倒置金相显微镜

立式金相显微镜特点：

1）放置标本，观察面朝上；

2)试样的观察面必须与底面平行，以保证物镜的光轴；

3)样品观察面朝上，不易损坏；

4)标本受高度和形状限制；

5)操作简单，适合快速检测；

6)对拍照和拍照时的防震要求很高。

三、金相设备与技术

倒置金相显微镜特点：

1)观察面朝下放置标本；

2)试样观察面始终垂直于物镜光轴；

3)试样观察面朝下，垂直于载物台表面，易损坏；

4)标本不受高度和形状的限制；

5)不适合快速检测；

6)出色的抗震性能，适用于摄影和图像捕捉。

指显微镜对被观察物体上彼此靠近的两点产生清晰图像的能力。由于物镜是第一次放大被观察物体，因此显微镜的分辨率主要取决于物镜的分辨率。

数值孔径用N×A表示，代表物镜的聚光能力。物镜数值孔径越大，透镜面积越大，成像越清晰

显微镜的辨别能力主要取决于其孔径角的大小，

可以通过缩短物镜焦距来增加角孔径，介质的折射率也会影响

物镜：它是显微镜中最重要的部分。它由多种玻璃制成的不同形状的透镜组组成。位于物镜前端的平凸透镜称为前透镜。它的目的是放大。下面的其他镜片是校正镜片，用于校正前镜片造成的各种光学缺陷（如色差、像差、像曲等）。

目镜主要用于重新放大已经被物镜放大的图像。目镜可分为普通目镜、校正目镜和投影目镜

照明系统：观察物体的两种方式，即450平板玻璃反射和棱镜全反射，均用于使光线垂直转向投射到物体上。这样做的结构称为“垂直照明器”。金相工作中的照明方式分为明场和暗场两种

光圈：在金相显微镜中，常设置两个可变光圈，使用时可调整光圈大小，以提高成像质量

彩色滤光片：金相显微镜摄影中的重要辅助工具，其作用是吸收光源发出的白光中不需要的波长的光，只让所需波长的光通过，从而达到获得一定颜色的光，从而得到能清晰表达各种成分的金相图。

您必须充分了解设备的结构和原理、使用方法，并严格遵守操作规程

操作时手要清洁，试样观察面用酒精冲洗干净并擦干

在显微镜下观察时，一般先用低倍50×～100×，再用高倍仔细观察一些细节。

根据需要的放大倍率选择物镜和目镜。如果在规定的镜筒长度下物镜的放大倍数为M1，目镜的放大倍数为M2，则显微镜的放大倍数为M1×M2。如果镜筒长度增加钛合金金相学，计算倍数要按比例修正，必要时可以用千分尺标定（千分尺必须根据测量要求进行标定）

根据特殊需要，可采用特殊照明方式，如斜光、暗场、偏振光、干涉、相差、微分干涉（DIC）等，或采用特殊结构显示方法进一步确定观察到的合金相

操作显微镜时，请小心搬运镜头，将未使用的镜头随时放入盒内，切勿用手触摸镜头。

调整焦距时，应先将粗调稍稍转动，使物镜与观察面尽可能靠近，从目镜处对焦，再将微调稍转，直至调整后的图像清晰在调整过程中，必须避免显微镜物镜与样品研磨面发生碰撞，造成镜片损坏。

使用显微镜后，及时取下物镜和目镜，放入镜盒，最后切断电源。

金相显微镜的工作场所必须干燥，少灰尘，少震动钛合金金相学，不宜放置在阴暗潮湿的地方，也不宜暴晒

不要靠近易挥发、腐蚀性等化学物质，以免造成腐蚀环境

显微镜工作时，必须清除样品上残留的液体和油污。如果镜片不慎被弄脏，应立即用棉花擦掉。油镜使用后应立即用二甲苯仔细清洗。

显微镜的照明灯泡必须接6-8V变压器，不要直接插220V电源，以免烧坏灯泡。

转动粗调手轮和微调手轮时动作要慢，并立即报告故障，不得强行转动，以免损坏机件。

物镜和目镜一般应该放在干燥的盘子里。如果有灰尘，可以用吹灰器吹掉，然后用镜头纸擦掉

阴暗潮湿的空气对显微镜的危害很大，会导致零件生锈、发霉，从而报废。在雨季，显微镜的各个部位都要做好防霉处理

不要随意拆卸机械部件，经常加润滑油以保证正常运行

如果条件允许，建议您的实验室应具备三防条件：防震（远离振动源）、防潮（使用空调、烘干机）、防尘（地板覆盖）；电源：220V±10%，50HZ；温度：0℃～40℃。

调焦时注意不要让物镜碰到样品，以免划伤物镜。

当载物台圆孔中心远离物镜中心时，请勿切换物镜，以免划伤物镜。

亮度调节不宜过亮或过亮，会影响灯泡寿命，损害视力。

所有（功能）开关都应亮且就位。

关闭电源时将亮度降至最低。

非专业人员请勿调整照明系统（灯丝位置灯），以免影响图像质量。

更换卤素灯时，注意高温，以免烫伤；注意不要用手直接接触卤素灯的玻璃体。

断电不使用时，通过调焦机构将物镜调到最低状态

机器关机不使用时，不要立即盖上防尘罩，待冷却后再盖上，注意防火。

三、显微硬度计

将具有一定几何形状的金刚石压头以较小的载荷压入被测材料表面，然后光学测量一个或两个压痕对角线

硬度：材料局部抵抗硬物进入其表面的压力的能力

压痕硬度常用于金属材料，主要有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。其中，布氏硬度（HB）常用于退火、正火和调质硬度的生产。钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛坯或半成品的硬度。洛氏硬度 (HRC) HRC 通常在生产中使用最多。压痕小，可测量较薄材料和硬材料及成品零件的硬度。维氏硬度以 HV 表示，是在非常薄的试样上测量的。

布氏硬度计是钢球，洛氏硬度计是金刚石

三、金相设备与技术

2.硬度计

硬度是金属材料力学性能中最常用的性能指标之一。硬度测试也是最快、最经济的测试方法，也是金相分析常用的方法之一。

按测试原理：布氏、洛氏、维氏、肖氏、里氏、努氏、韦氏、巴斯德及划痕、锉等物理检测方法，如超声波、矫顽力、磁导率等。

1）布氏硬度

GB/T231.1—2002相当于采用国际标准—1：1999。指定的K值为30、15、10、5、2.5、1共6种（K值为试验力F与球体直径D平方的比值），球体直径为φ10mm、φ5mm、φ2.5mm、φ1mm，4种，规定使用硬质合金（碳化钨）球HBW，当钢球压头用于过渡期，使用符号表示其测试结果时仍应写上HBS符号。

在样品尺寸允许的情况下，应使用直径为10mm的球压头进行测试。

三、金相设备与技术

适用范围及其优缺点

铸铁、有色金属及其合金，大部分出厂钢材经过各种退火、淬火、回火等处理。测量精度高，重现性和代表性好。缺点是：操作时间长，对于不同软硬材料的样品，必须选择和更换压头和检测力，压痕测量也略费时间。

2）洛氏硬度

金属洛氏硬度试验GB/T230.1—2004采用国际标准

—1—1999≤金属材料洛氏硬度试验第1部分：（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标度）≥：。本标准代替GB/T230-19999≤金属洛氏硬度试验方法≥和GB/T1818-1994≤金属表面洛氏硬度试验方法≥。主要修订内容包括： 增加硬质合金球；更改了计算洛氏硬度的符号；修订了使用球压头时对试样最小厚度的要求；修改了试验力的应用和保持时间的规定；新增薄型产品测试规范。

三、金相设备与技术

洛氏硬度计的应用原理

HRA—适用于测量硬质或薄硬材料的硬度，如硬质合金、渗碳后的淬火钢、硬化处理后的薄钢带、薄钢板等。

压头类型为120°金刚石圆锥，检测力为588.4N，范围为20～88 HRA。

HRB—适用于中等硬度材料的测定，如退火后的中碳和低碳钢、可锻铸铁、各种黄铜和大多数青铜，以及固溶时效后的各种硬铝合金。

压头类型为1.球，检测力为980.7N，范围为20～100 HRB。

HRC——最适用于碳钢、合金钢和工模具钢淬火低温回火后的测定，也适用于冷硬铸铁、珠光体可锻铸铁、钛合金等的测定。

适用范围及其特点

洛氏硬度测试简单、快速、高效。由于其检测力小，所以

三、金相设备与技术

产生的压痕小于布氏硬度试验的压痕，因此对工件表面没有明显的损伤。由于采用金刚石压头和两个直径的球作为压头，具有三种检测力，共9个刻度，可以测量从软到硬的材料硬度，使用范围广。此外，由于有预检测力，因此样品表面的轻微不平整对硬度值的影响比布氏和维氏硬度值小。因此，适用于大批量生产中机械、冶金、热加工的检验和半成品或成品的检验。特别适用于刀具、模具、量具、工具等成品的检验。

3）维氏硬度

维氏硬度测试方法是使用正四棱锥金刚石压头，面角为136°，在一定的静态试验力下压入试样表面，保持规定时间，去除试验力, 并测量测试样品表面压痕的对角线长度。

三、金相设备与技术

应用程序及其功能

维氏硬度测试（≥HV5)

测量范围涵盖所有金属，测试层非常小且薄的样品除外。

小负荷维氏硬度试验（HV0.2～﹤HV5)

小负荷维氏硬度试验，其原理和计算公式与维氏硬度试验相同。其特点是试验力值介于维氏和显微维氏硬度测试之间。特别适用于钢材表面强化层、化学热处理面层以及各种渗层、镀层等表面硬度的测量。

显微维氏硬度测试（HV0.01～﹤HV0.2)

Micro- 硬度测试在 1930 年代首次使用。经过多年的应用和改进，现已有多种专用金相显微硬度计。

显微硬度计

将具有一定几何形状的金刚石压头以较小的载荷压入被测材料表面，然后光学测量一个或两个压痕对角线

硬度：材料局部抵抗硬物进入其表面的压力的能力

压痕硬度常用于金属材料，主要有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。其中，布氏硬度（HB）常用于退火、正火和调质硬度的生产。钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛坯或半成品的硬度。洛氏硬度 (HRC) HRC 通常在生产中使用最多。压痕小，可测量较薄材料和硬材料及成品零件的硬度。维氏硬度以 HV 表示，是在非常薄的试样上测量的。

布氏硬度计是钢球，洛氏硬度计是金刚石

测量误差：为静态误差，每次操作前注意零位校正。

样品的表面状态：表面状态直接影响测试结果的可靠性。显微硬度测定试样的制备与普通金相试样相同。在抛光和抛光过程中，应尽量避免表层塑性变形，造成加工硬化。

加载部分：应选择横截面较大的颗粒

试验载荷：为保证测量的准确性，试验载荷原则上应尽可能大，压痕的大小必须与晶粒的大小成正比；在软质基材上测量硬点时，被测点的横截面直径必须为压痕对角线长度的4倍；在测量脆性相时，在高负荷下可能会出现“压碎”现象。

负载施加速度和保持时间：施加负载时，尽可能平稳并以慢速进行。另外钛合金金相学，负载保持时间一般为10-15S

它可以测量小片状零件和零件特殊零件（如刀具和刀具）的硬度，以及氮化层、氧化层、渗碳层等的硬度。

可以比较金相组织的硬度来研究金相组织

可沿试样深度方向每隔一定间隔对试样横截面进行硬度测量（硬度梯度），以确定电镀、氮化、氧化或渗碳等表面层的厚度

样品表面应平整光滑，测试表面应无水垢、外来污垢和油脂。试样表面质量应能保证压痕对角线长度的准确测量。推荐的样品表面粗糙度如下：

小载荷维氏硬度样品：=0.2μm

显微维氏硬度试样：= 0.1μm

试样的制备方式应尽量减少发热或冷加工等因素对试样表面硬度的影响。另外，在处理样品时，建议根据材料特性使用抛光/电解抛光工艺

样品或测试层的厚度至少应为1.压痕对角线长度的5倍，测试后样品背面不应出现可见的变形痕迹

对于横截面较小或形状不规则的样品，可以使用特殊的支撑台对样品进行安装或测试

测试一般在10-35°C的室温下进行。对于温度要求严格的测试，室温应为23°C±5°C

使用表 3-4 中所示的测试力进行测试

试样支撑表面应清洁且无污染。样品应牢固地放置在刚性支撑台上，以确保样品在测试过程中不会移动

调整仪器的零位

测试前选择合适的标准硬度样品进行校准

压头作用于测试表面的过程中不应有冲击和振动

试验力的保持时间一般为10～15S

在整个测试过程中，应保护硬度计免受冲击和振动

选择压痕中心到样品边缘的适当距离

平面上压痕两条对角线的长度之差不应超过对角线平均值的5%。如果超过5%，应在检测报告中注明

一般情况下，建议对每个样品取三个硬度测试值

选定的试验力值

试验力保持时间（10～15S未标注）

.5表示在4.903N试验力10～15S下测得的维氏硬度值为640；

.5/20表示在4.903N的试验力下20S测得的维氏硬度值为640

压痕不是等边菱形，而是规则单向不对称压痕的原因： a．样品表面不平行于底面 b．负载主轴压头与工作台不平行

压痕对角线的交界处不成点，或对角线不成线原因：顶部或边缘损坏，更换压痕后可将压头调至“零位”压头

缩进拖“尾巴”的原因：支撑负载主轴的弹簧片松动 b.支撑负载主轴的弹簧片严重扭曲

仪器的安装场所必须干燥，无湿气和有害气体

仪器应水平放置，并使用弹性橡胶或其他吸振板作为背板，以确保仪器不受振动。

最好将仪器安装在专门设计的工作台上，不用时盖好仪器，里面放硅胶等干燥剂。

确保仪器的清洁度。镜头上有污垢时，可用橡皮球吹掉，或用镜头刷或镜头纸擦掉。

当托轴或压头轴上的污渍影响仪器使用时，应小心用汽油擦拭，以保证托轴或压头轴的弹性

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