结构钢的金相检验学习教案

1、会计学1结构钢的金相结构钢的金相(jn xin)检验检验第一页，共71页。第五章 结构钢的金相(jn xin)检验第1页/共70页第二页，共71页。1钢中非金属夹杂物的金相检验钢中非金属夹杂物的金相检验(jinyn) 重点内容重点内容2碳素钢和低合金钢中的基本组织碳素钢和低合金钢中的基本组织 基本内容基本内容3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马氏体钢的金相检验冷变形钢、易切削结构钢、低碳马氏体钢的金相检验(jinyn) 基本内容基本内容4低碳低合金钢、调质钢、大面积用钢、高强度马氏体钢的金相检低碳低合金钢、调质钢、大面积用钢、高强度马氏体钢的金相检验验(jinyn) 基本内容基本内容5贝氏体钢、弹

2、簧钢、双相钢、轴承钢的金相检验贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相检验(jinyn) 基本内容基本内容第五章 结构钢的金相(jn xin)检验第2页/共70页第三页，共71页。杂物类型(lixng)的定性和定量评级。夹杂物的检验评定可按照GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评定图显微检验法执行。第五章 结构钢的金相(jn xin)检验第3页/共70页第四页，共71页。n为什么要检验为什么要检验(jinyn)(jinyn)钢中的非金属夹杂钢中的非金属夹杂物？物？ 因为非金属夹杂物破坏了金属基体的连续性、均匀性，易引起应力集中，造成机械性能下降，导致材料的早期破坏，其影响

3、程度(chngd)主要取决于夹杂物的形状、大小、分布和聚集状态。 钢中夹杂物的检验一般在出厂前钢厂或者收货单位(dnwi)验收时检验。 5.1 钢中非金属夹杂物的金相检验第4页/共70页第五页，共71页。n钢中非金属夹杂钢中非金属夹杂(jiz)物的来源物的来源n 1、内在的：包括铁矿石钢厂在冶炼时，用Si、Al脱氧(tu yng)造成。 3FeO + 2Al 3Fe + Al2O3 2FeO + Si 2Fe + SiO2 2、外来的：浇铸(jiozh)过程卷入的耐火材料等。 5.1 钢中非金属夹杂物的金相检验第5页/共70页第六页，共71页。n对试样对试样(sh yn)的要求的要求: 1、取

4、样时沿轧制方向，磨制纵向截面观察夹杂物大小、形状、数量，横向截面观察夹杂物从边缘(binyun)到中心的分布。试样表面无划痕、无锈蚀点、无扰乱层。 2、试样(sh yn)表面不浸蚀。 5.1 钢中非金属夹杂物的金相检验第6页/共70页第七页，共71页。n铁素体铁素体 （F） 5.2 结构钢中的常见(chn jin)组织一、常见(chn jin)组织第7页/共70页第八页，共71页。渗碳体渗碳体 （Fe3C） 在扫描(somio)电子显微镜下成白亮条纹状 钢中的渗碳体 5.2 结构钢中的常见(chn jin)组织第8页/共70页第九页，共71页。n珠光体珠光体 （P） 片状珠光体 粒状珠光体 5

5、.2 结构钢中的常见(chn jin)组织第9页/共70页第十页，共71页。n贝氏体（贝氏体（B） 上贝氏体 下贝氏体 5.2 结构钢中的常见(chn jin)组织 下贝氏体 第10页/共70页第十一页，共71页。n贝氏体（贝氏体（B） 粒状贝氏体 （F+岛状A） 5.2 结构钢中的常见(chn jin)组织第11页/共70页第十二页，共71页。M） 板条M组织(zzh)（500） 针状M组织(zzh)（500） 5.2 结构钢中的常见(chn jin)组织第12页/共70页第十三页，共71页。n回火回火(hu hu)马氏体（马氏体（M回）回） n 5.2 结构钢中的常见(chn jin)组织

6、第13页/共70页第十四页，共71页。n回火回火(hu hu)托氏体（托氏体（T回）回） n回火回火(hu hu)索氏体（索氏体（S回）回）n 5.2 结构钢中的常见(chn jin)组织第14页/共70页第十五页，共71页。 5.2 结构钢中的常见(chn jin)组织第15页/共70页第十六页，共71页。二、各种( zhn)基本组织的鉴别方法1、F与Fe3C网的鉴别(jinbi) 显微硬度法：用50g载荷(zi h)下，HV600以上为Fe3C；HV200以下为F。 化学侵蚀法：用碱性苦味酸钠热蚀，白色组织变为黑色为Fe3C；呈白色为F。 5.2 结构钢中的常见组织第16页/共70页第十七

7、页，共71页。2、M和B下的鉴别(jinbi) 从形态上区别：针状M针叶较宽且长，两个针叶相交时呈60角；下贝氏体针细且短，针的分布(fnb)较任意，若两针相交时多为55角。 用浸蚀法来区分(qfn)：对试样进行浅浸蚀，下贝氏体由两相组成易于浸蚀，呈黑色；而马氏体不易浸蚀，颜色较浅。 在电镜下区别：下贝氏体针表面分布有Fe3C；而针状马氏体是孪晶，只看到中脊。 二、各种基本组织的鉴别方法二、各种基本组织的鉴别方法 5.2 结构钢中的常见组织第17页/共70页第十八页，共71页。 针状M组织(zzh)（500） 5.2 结构钢中的常见(chn jin)组织 下贝氏体 第18页/共70页第十九页，

8、共71页。二、各种基本(jbn)组织的鉴别方法3、F和A的区别(qbi) 未溶F有明显(mngxin)的晶界，存在于马氏体的相界边缘上；而A在马氏体针之间，其形态随马氏体针叶的分布形状而改变。 5.2 结构钢中的常见组织第19页/共70页第二十页，共71页。等构件常用20、16Mn、15MnV、14MnNb等钢种。n 5.3冷变形(bin xng)钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第20页/共70页第二十一页，共71页。08钢冷轧薄板：等轴F+颗粒状Fe3C 10钢热轧(r zh)钢板：等轴F+片状P 5.3冷变形(bin xng)钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第21页/共

9、70页第二十二页，共71页。铁素体晶粒度 评级标准(biozhn)为 GB/T 4335-1984 低碳钢冷 轧薄板铁素体晶粒度测定法。 5.3冷变形(bin xng)钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第22页/共70页第二十三页，共71页。 10钢退火(tu hu)组织（500） （A系1级）10钢冷轧组织(zzh)(500) (B系34级 )铁素体游离渗碳体游离渗碳体 评级标准为GB/T 13299-1991钢的显微组织评定法。 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第23页/共70页第二十四页，共71页。图1-3 16Mn钢热轧(r zh)带状组织（100）(B系

10、34级 ) 铁素体和珠光体相间的带状组织评级标准为GB/T 13299-1991钢的显微组织评定法。 试样(sh yn)磨面纵向 5.3冷变形(bin xng)钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验冷变形钢的金相检验 第24页/共70页第二十五页，共71页。 魏氏(wi sh)组织评级标准为GB/T 13299-1991钢的显微组织评定法。 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相(jn xin)检验第25页/共70页第二十六页，共71页。 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相(jn xin)检验第26页/共70页第二十七页，共71页。 表面(biomin)脱碳层检

11、验 按照GB/T 224-2008进行全脱碳层部分(b fen)脱碳层 5.3冷变形(bin xng)钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第27页/共70页第二十八页，共71页。 非金属夹杂非金属夹杂(jiz)物（物（GB/T10561-2005） 铁素体晶粒度（铁素体晶粒度（GB/T4335-1984） 带状组织（带状组织（GB/T 13299-1991） 5.3冷变形(bin xng)钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第28页/共70页第二十九页，共71页。 在普通结构钢中加入硫、磷、钙、铅等元素，使其形成某种易切削相，从而改变钢的切削性能。易切削钢用代号“Y”表示(bios

12、h)，主要牌号有Y12、Y15、Y40Mn、Y45Ca、YT12Pb等。 一般来说低碳易切削钢中的组织(zzh)应为铁素体和粗片状珠光体或冷拔变形的铁素体和珠光体；中碳易切削钢中的组织(zzh)应为部分球化的珠光体和铁素体，高碳易切削钢中的组织(zzh)应为球化的珠光体。 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第29页/共70页第三十页，共71页。 5.3冷变形(bin xng)钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验易切削钢中的硫化物 100含硫易切削钢中，夹杂(jiz)物主要为： MnS和 FeS第30页/共70页第三十一页，共71页。 5.3冷变形(bin xng)钢、

13、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第31页/共70页第三十二页，共71页。 典型(dinxng)钢号有：20Cr、20CrMo、15MnVB、20SiMnVB、18Cr2Ni4W和25Cr2Ni4W。 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相(jn xin)检验一般，最终热处理为：渗碳、淬火+低温回火用于要求表面硬化的零件。第32页/共70页第三十三页，共71页。下料锻造(dunzo)正火加工(ji gng)齿形渗碳(shn tn)淬火低温回火喷丸精磨案例：载重汽车变速箱齿轮典型牌号 20CrMnTi性能：表面硬、耐磨；较高韧性、足够强度。 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马

14、氏体钢的金相检验正火工艺 950空冷最终热处理 930渗碳 + 预冷870油淬+ 200回火第33页/共70页第三十四页，共71页。第34页/共70页第三十五页，共71页。 20CrMo 880淬油180回火(hu hu)后的组织为板条马氏体(500) 低碳马氏体钢的金相检验内容：晶粒度、带状组织(zzh)和魏氏组织(zzh)、夹杂物、脱碳层等。 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第35页/共70页第三十六页，共71页。20CrMo820淬水组织(zzh)（500） 淬火(cu hu)欠热组织 未溶铁素体 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第36页/共7

15、0页第三十七页，共71页。20CrMo930淬水组织(zzh)（500） 淬火过热(u r)组织 板条M 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第37页/共70页第三十八页，共71页。20Cr钢880淬水，180回火(hu hu)（500） 淬火(cu hu)欠淬透组织 铁素体羽毛贝氏体黑色托氏体 5.3冷变形钢、易切削结构钢、低碳马 氏体钢的金相检验第38页/共70页第三十九页，共71页。 5.4低碳低合金钢、调质(dio zh)钢、大截面用钢、高强度马氏体钢的金相检验 低碳低合金钢是在含碳量低的碳素钢基础上加入少量合金元素而获得高强度、高韧性和良好可焊性以及其它(qt)特殊

16、性能的钢种。 铁素体和珠光体型钢：组织为等轴铁素体+细片状珠光体 热轧钢：组织为带状铁素体+珠光体 （如09MnV、06AlNbCuV）； 贝氏体型钢：组织为贝氏体； 马氏体型钢：热处理工艺为淬火+低温回火， 组织为板条状M或板条状 M+极少量F 金相检验内容有：材料中的魏氏组织、带状组织、脱碳层、晶粒度等。第39页/共70页第四十页，共71页。回火(hu hu)索氏体 5.4低碳低合金钢、调质钢、大截面用钢、高强度马氏体钢的金相(jn xin)检验第40页/共70页第四十一页，共71页。下料粗加工锻造(dunzo)退火(tu hu)调质(dio zh)精加工喷丸材料：40CrNiMo 5.4

17、低碳低合金钢、调质钢、大截面用钢、高强度马氏体钢的金相检验第41页/共70页第四十二页，共71页。 淬火(cu hu)前原始组织： 细小均匀的铁素体+珠光体 脱碳层检验(jinyn) ： 检验(jinyn)标准为GB/T 224-200840Cr调质处理后出现脱碳层（100） 5.4低碳低合金钢、调质钢、大截面用钢、高强度马氏体钢的金相检验第42页/共70页第四十三页，共71页。 锻造的过热(u r)和过烧组织 40Cr锻造(dunzo)严重过烧组织(200)40Cr锻造严重过热组织(100)沿晶界分布铁素体条块状铁素体 5.4低碳低合金钢、调质钢、大截面用钢、高强度马氏体钢的金相检验第43页

18、/共70页第四十四页，共71页。 淬火(cu hu)回火组织 5.4低碳低合金钢、调质钢、大截面(jimin)用钢、高强度马氏体钢的金相检验第44页/共70页第四十五页，共71页。 大截面钢是指供(zh n)锻造大型锻件（直径在700mm以上）之用，也称为大型锻件用钢。如制造发电机转子用的34CrMo1A、34CrNi3Mo钢，护环用50Mn18Cr4、50Mn18Cr4N等，汽轮机高压转子用27Cr2Mo1V，叶轮用24CrMoV等。主要缺陷有：偏析、夹杂物、气孔(qkng)、缩松等。检验项目有：硫印、酸蚀、夹杂物、偏析等。 大型锻件最终热处理一般为淬火+高温回火，淬火组织为中碳马氏体及下贝

19、氏体，回火组织为回火索氏体。 5.4低碳低合金钢、调质钢、大截面用钢、高强度马氏体钢的金相检验第45页/共70页第四十六页，共71页。40CrNiMo钢850淬油，180回火(hu hu)正常淬火组织(500)中等针状马氏体最终热处理： 淬火+低温回火或等温淬火正常组织： 回火马氏体 和下贝氏体 5.4低碳低合金钢、调质钢、大截面用钢、高强度马氏体钢的金相检验第46页/共70页第四十七页，共71页。40CrNiMo钢910淬油，180回火(hu hu)过热淬火组织（500）40CrNiMo钢790淬油，180回火(hu hu)欠热淬火组织（500）未溶铁素体粗大马氏体 5.4低碳低合金钢、调质

20、钢、大截面用钢、高强度马氏体钢的金相检验第47页/共70页第四十八页，共71页。 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相(jn xin)检验 中碳结构钢适当合金化后可明显延迟珠光体转变(zhunbin)，突出贝氏体转变(zhunbin)，使钢在奥氏体化后在较大的连续冷却范围内可以得到贝氏体为主的组织，称为贝氏体钢。常添加的元素有B、Mo、Mn、W和Cr。其中B和 Mo元素在延迟珠光体转变(zhunbin)的同时能促进贝氏体组织转变(zhunbin)。 常用牌号：10CrMnBA、10CrMnMoBA、10Cr2Mn2BA、18Mn2CrMoBA和55SiMnMo等。供应状态的贝氏体钢组织

21、是粒状珠光体，最终热处理状态是炉冷、空冷或模冷，组织为下贝氏体为主，有时冷速不同，会出现板条马氏体和无碳贝氏体（铁素体和富碳奥氏体组成的条片相间的贝氏体组织）。第48页/共70页第四十九页，共71页。 弹簧钢是用于制造各种弹性元件的专用结构钢，具有弹性极限高，足够的韧性、塑性和较高的疲劳强度。弹簧钢中加入的合金元素(yun s)主要有硅和锰，目的是为提高淬透性。 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相(jn xin)检验第49页/共70页第五十页，共71页。常用牌号：冷拔钢丝(n s)T8MnA、65Mn，碳素钢65、65Mn、70Mn，硅铬系的60SiCrA、60Si2CrVA，硅锰系

22、的60Si2Mn，退火态使用的50CrVA、60Si2MnA、65Si2MnWA等。 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相(jn xin)检验第50页/共70页第五十一页，共71页。n热处理：淬火 + 中温回火 n制造工艺：n热卷弹簧：热成型(chngxng)淬火+中温回火喷丸n （用于10mm大截面弹簧）n冷卷弹簧：淬火+中温回火冷成型(chngxng)去应力喷丸n （用于10mm弹簧）使用状态(zhungti)组织:回火T冷卷螺旋(luxun)压缩弹簧大型热卷弹簧 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相检验第51页/共70页第五十二页，共71页。 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相

23、钢、轴承钢的金相(jn xin)检验第52页/共70页第五十三页，共71页。弹簧钢的金相检验(jinyn)内容有：非金属夹杂物检验(jinyn) 按照国标GB/T 10561-2005进行评级石墨碳检验(jinyn) 按照GB/T 13302-1991 进行 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相(jn xin)检验第53页/共70页第五十四页，共71页。表面脱碳层检验(jinyn) 按照GB/T 224-2008进行60Si2MnA钢脱碳层组织(zzh)(500)全脱碳层半脱碳层 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相检验第54页/共70页第五十五页，共71页。 显微(xin w

24、i)组织检验65Mn 钢球化退火(tu hu)组织(500)球化退火处理，组织为球状珠光体。球状P 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相检验第55页/共70页第五十六页，共71页。显微组织(zzh)检验 淬火组织(zzh)为针状马氏体65Mn钢830淬火(cu hu)组织(500)70Si3Mn钢过热淬火组织（500）粗大羽毛状B残余奥氏体马氏体 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相检验第56页/共70页第五十七页，共71页。 显微组织检验(jinyn) 回火组织为回火托氏体 50CrV钢正常回火(hu hu)托氏体组织（500） 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相检

25、验第57页/共70页第五十八页，共71页。 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相(jn xin)检验n低碳钢或低碳低合金钢在临界区轧制或变形得到铁素体和马氏体的双相组织n性能特点：屈服点低、初始加工硬化率高、强度延性匹配好等n组织特点：铁素体和马氏体，二相中的各自比例(bl)及分布决定材料的性能第58页/共70页第五十九页，共71页。（500） （1000）热轧(r zh)状态铁素体-马氏体双相钢铁素体马氏体 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相(jn xin)检验第59页/共70页第六十页，共71页。（500） （1000）淬火(cu hu)状态铁素体-马氏体双相钢 5.5贝

26、氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相(jn xin)检验第60页/共70页第六十一页，共71页。用于制造轴承套圈和滚动体的专用(zhunyng)钢性能要求： 高而均匀的硬度和耐磨性。 高的Rm和接触疲劳强度。 足够的韧性、淬透性和耐蚀性.高碳：0.951.10合金元素：以Cr为主、加入 Mn、Si热处理：球化退火+淬火+低温回火圆柱滚子(n z)轴承自动(zdng)调心球轴承 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相检验 轴承钢的金相检验 第61页/共70页第六十二页，共71页。 轴承钢对原材料(cilio)质量要求较高，要求材料(cilio)严格控制杂质和有害成分，并且化学成分要均匀一致。表6-11 5.5贝氏体钢、弹簧钢、双相钢、轴承钢的金相(jn xin)检验第62页/共70页第六十三页，共71页。下料锻造(dunzo)球化退火(tu hu)淬火(cu hu)+低温回火粗加工冷处理精加工 (-60 -80)(180 200 , 4h)稳定化处理（120140,1020h）材料