结构钢的金相检验

第五章、结构钢的金相检验●结构钢概述●结构钢分类●结构钢的金相检验—结构钢的金相组织—结构钢金相检验工程—金相检验内容非金属夹杂物、晶粒度〔金属平均晶粒度测定法、低碳钢冷轧薄钢板铁素体晶粒度测定法〕、脱碳层、显微组织〔游离渗碳体、珠光体、带状组织、魏氏组织〕●易切削钢金相检验、调质钢金相检验、弹簧钢金相检验、轴承钢金相检验、

1.结构钢概述

结构钢是指制造各种类型机器和工程用钢的总称。

机器结构钢用于制造各种机床、汽车、拖拉机、船舶、飞机以及火箭、导弹等零部件的用钢。这些零部件在使用过程中经受各种载荷的综合作用，例：拉、压、弯曲、扭转、疲劳、冲击等，这些载荷有时是静载荷，有时是动载荷。工作环境也比较复杂，有的在高温，有的在低温，有的还受腐蚀介质作用。这些零部件在复杂的工作条件下应用会产生各种不同形式的失去应有功能的早期失效。例：过载变形和断裂、疲劳断裂、脆性断裂、腐蚀破坏等。所以，对机器结构钢的使用性能有一定要求：〔1〕在零件整个截面上既有足够高的屈服强度和抗拉强度，以防过载变形和断裂；具有较高疲劳强度以防交变负荷下的疲劳破坏。〔2〕在零件整个截面上具有足够的范性和韧性，以防止冲击或过载下的突然断裂。〔3〕热加工性能。机器结构钢一般用合金结构钢，采用相应的热处理工艺〔淬火、回火、调质等〕来满足设计和使用性能要求。〔4〕具有一定的耐蚀性。此外，还要求钢材在加工过程中应具有良好的工艺性能，如冷变形性能，焊接性能。工程用钢是指制作各种大型金属构件〔如桥梁、屋架、船舶、锅炉〕等用钢。这些构件的工作条件特点是：不做相对运动；长期承受静载荷；有一定的温度要求，例：〔锅炉〕使用温度可到250℃以上。有的构件〔桥梁、船舶〕在北方寒冷的冬天要经受长期低温作用和在沿海地区经受大气和海水长期侵蚀作用。所以对工程用钢使用性能要求：(1)力学性能要求。在长期静载荷下结构的稳定性，不易产生弹性变形〔刚度要好〕不允许有塑性变形和破裂。要求构件用钢弹性模量大，以保证构件有较好的刚度；有足够的抗塑性变形及抗破断的能力，即σs(屈服强度)较高而δk〔伸长率〕ψk〔断面收缩率〕较大；缺口敏感性及冷脆倾向性较小。(2)耐大气腐蚀及耐海水腐蚀要求。为了使构件在大气或海水中能长期稳定工作，要求构件用钢具有一定的耐大气腐蚀及耐海水腐蚀能力。(3)工程用钢在加工过程中应具有良好的工艺性能，如冷变形性能，焊接性能。工程用钢一般采用〔0.2%C〕以下低碳钢，以热轧空冷〔正火〕状态供货。2、结构钢的分类：2.1按用途分类：工程用钢：普通碳素钢、高强度低合金钢〔包括普通低合金钢〕。机械制造用钢：调质钢、外表硬化钢、易切削钢、冷塑性变形用钢、超高强度钢、弹簧钢、轴承钢2.2按钢质分类：普通碳素钢、优质碳素钢、高级碳素钢普通碳素钢甲类钢〔A〕保证力学性能，不保证化学成分。乙类钢〔B〕不保证力学性能，保证化学成分。特类钢〔C〕保证力学性能，保证化学成分2.3按冶炼方法分类：普通碳素钢分为：平炉钢〔衬料不同〕酸性平炉钢、碱性平炉钢空气侧吹转炉钢2.4钢的脱氧程度不同分为：沸腾钢、镇静钢和非镇静钢碳素结构钢和合金结构钢的含碳质量分数在0.12~0.74%，属亚共析钢。3.结构钢的金相检验

3.1碳素钢和低合金钢的根本组织铁：工业纯铁＜0.0218C%、室温下平衡组织：铁素体；铁素体+三次渗碳体钢：亚共析钢0.0218～0.77C%先共析铁素体+珠光体共析钢0.77C%珠光体过共析钢0.77～2.11C%先共析二次渗碳体+珠光体碳素钢和低合金钢大局部属于亚共析钢〔0.02%＜C%＜0.8%〕。按含碳量进行划分，≤0.25%低碳钢；0.25~0.6%中碳钢；>0.6%称高碳钢。低合金钢是在碳素钢的根底上参加一些合金元素来弥补碳素钢性能的缺乏，其目的是提高钢的强度、韧性、塑性、耐磨性等来满足各方面性能的要求。钢的性能是通过不同的热处理工艺来到达的，不同的热处理工艺，得到的金相组织亦不相同。退火状态下的平衡组织为：铁素体+片状珠光体〔铁素体和渗碳体的机械混合物〕，随着含碳量的增加铁素体数量减少，珠光体数量增加。当含碳量接近共析成分～0.7%C时，细片状珠光体基体上分布有少量的白色铁素体，铁素体沿奥氏体晶界呈半网状分布。等温状态下的组织：高温转变〔665℃〕为：索氏体〔细片状珠光体〕，在2500X下才能分辨清楚珠光体组织中的片层间距〔HB293；Rc28〕。580℃以下得到屈氏体〔极细片状珠光体〕，在15000X以上才能分辨清楚珠光体组织中的片层间距〔HB388；HRc33〕。退火状态金相组织之一

05钢〔0.05%C〕10钢〔0.10%C〕20钢(0.2%C)30钢(0.3%C)200X200X200X200X退火状态金相组织之二T7钢〔665℃〕等温状态下索氏体组织形貌2500X45钢(0.45%C)T7钢(0.7%C)200X200X

中温转变在中温〔450～300℃〕等温转变得到上贝氏体、下贝氏体。上贝氏体和下贝氏体也是属于铁素体和渗碳体的机械混合。但由于所处的转变温度不同与珠光体类型的组织有明显的不同。区别在于，上贝氏体中的细小碳化物分布在铁素体之间，形成羽毛状的显微组织(左上图)〔HRc44)下贝氏体中极细的碳化物保存在铁素体中，故形成针状〔左以下图〕(HRc55)上贝氏体组织形貌500X下贝氏体组织形貌500X淬火组织〔Ms→Mf〕点以下连续冷却得到的金相组织淬火组织为：马氏体〔铁素体中溶入过多的碳，得到过饱和α-Fe固溶体〕。根据含碳量的不同，马氏体的形态有所不同。一般含碳量在0.3%以下，得到是板条状马氏体。含碳量在0.5%以上得到孪晶马氏体〔片状马氏体〕。含碳量在两者之间，到混合状马氏体。20钢板条马氏体金相组织形貌45钢混合马氏体形态组织回火组织：采用工艺，再经不同温度保温一段时间后，空冷后得到不同的回火组织。低温回火〔150～250℃〕之间得到回火马氏体；中温回火〔350～500℃〕之间得到回火屈氏体；高温回火〔>500℃调质温度〕得到回火索氏体。T8钢淬火后得到的片状马氏体组织T8钢片状马氏体组织500xT8钢片状马氏体组织5000x魏氏组织〔过热组织〕魏氏组织〔过热组织〕：这种组织大多数存在于钢在加热过程中，温度过高或保温时间过长引起奥氏体晶粒长大，冷却速度又快，先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿奥氏体的一定晶界向晶内生长，呈针状析出。在光学显微镜下可以观察到从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行，呈羽毛状或三角形，其间存在着珠光体的组织。轻微过热在铁素体+珠光体组织中魏氏组织所占面积较少，而过热较严重在组织中魏氏组织所占面积较多。先共析铁素体是指亚共析钢在冷却过程中由于尚未发生共析转变〔珠光体转变〕的温度区间析出来的过剩相—铁素体。3.2结构钢金相检验工程1〕低碳、低合金结构钢金相检验工程与应用标准a)非金属夹杂物GB/T10561?钢中非金属夹杂物显微评定方法?b〕晶粒度GB6394?金属平均晶粒度测定法?GB4335-84?低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法?c〕显微组织GB/T13299?钢的显微组织检验方法?游离渗碳体、珠光体、带状组织、魏氏组织d〕脱碳层GB/T224?钢的脱碳层深度测定法?2〕易切削钢金相检验工程3〕低碳马氏体钢的金相组织检验4〕调质钢金相检验工程5〕弹簧钢金相检验工程与应用标准a〕非金属夹杂物GB/T10561-1989；b〕石墨碳按评级标准GB/T13302-1991?钢中石墨碳显微评定方法?。c〕外表脱碳层检验GB/T224-1987。d〕显微组织检验6〕轴承钢显微组织检验a)钢材外表质量〔裂纹、折叠、结痕、夹渣及其它缺陷〕b)低倍酸蚀检验〔不得有疏松、缩孔、白点、气泡、裂纹和粗大的非金属夹杂物〕。c)非金属夹杂物d)显微组织检验:脱碳层检查和球化组织的评定碳化物网状、带状、液析JB/T1255—1991标准进行评定轴承零件的淬火、回火组织3.3金相检验内容〔1〕非金属夹杂物检验a)钢中非金属夹杂物来源钢中非金属夹杂物主要来自于钢的冶炼过程，以机械混合物形式存在于钢中，是不可防止的。通常钢锭不是最后产品，必须通过不同的方法进行加工和处理，如轧制、锻造、拔拉、切削等工序。由于夹杂物与钢基体在物理性能和变形行为方面存在着较大的差异，在加工变形过程中，钢基体的均匀连续性受到破坏，引起应力集中。所以了解钢中非金属夹杂物的类型、分布状态是非常必要的。普通碳素钢和低合金钢中非金属夹杂物主要是硫化物、氧化物、硅酸盐、氮化物等。其含量一般都很少，但它们对钢的危害作用是不可无视。这种危害作用与非金属夹杂物的类型、大小、数量、形态及分布有关。例：采用酸性平炉钢冶炼出来的钢材中非金属夹杂物多以Si2O的硅酸盐夹杂物存在于钢中，这类夹杂物的高温塑性较差，在轧制时不易延伸，故呈球状对钢材的横向性能影响比较小。而碱性平炉钢冶炼出的钢材中有较多的可塑性夹杂物，热加工时沿着加工方向延伸成条状，使钢材的横向性能比较差〔即伪各向异性较大〕。因此钢中非金属夹杂物的金相检验，对了解钢材的冶金质量及分析机械零部件的失效原因具有十分重要的意义。非金属夹杂物的金相检验包括夹杂物的类型的定性分析和定量评级。b)钢中非金属夹杂物的分类与特征

钢中非金属夹杂物按其来源可分为两大类，即外来夹杂物与内在夹杂物。①外来夹杂物是钢在冶炼浇铸过程中，钢液外表所浮的炉渣或炼钢炉、出钢槽、钢水包等内壁剥落的耐火材料或其它杂质混入到钢液中，在钢液凝固前未及时上浮而残存于钢中形成非金属夹杂物。这类夹杂物常以复合型氧化物(铝酸钙CaO·6Al2O3)。这类夹杂物的特点是分布无规律，形状以球形、板条状〔图a〕、矩形或针形，有的呈单独的或集聚的颗粒状存在〔图b〕并且比较大，有时肉眼可见。作为钢中不允许存在的一种缺陷，因为这种缺陷的存在将造成钢材锻造时的开裂，或冷加工无法进行。图a.集聚分布的铝酸钙图b单独分布的球形铝酸钙

②内在夹杂物(固有夹杂物)内在夹杂物(固有夹杂物)是在冶炼或浇铸过程中，由金属内部各成分之间或金属与炉气等相互接触发生化学反响而形成的产物，以及金属在冷凝或温度下降时因溶解度减少而析出的颗粒，因此这类夹杂物颗粒细小，形状也比较规那么且分布分散〔图a为MnS夹杂物以共晶形式沿着晶界分布〕内在夹杂物的类型和组成取决于冶炼脱氧制度和钢的成分。随着钢液温度的降低，硫、氧、氮等杂质元素的溶解度相应的下降，于是这些不溶解的杂质元素变成非金属夹杂物在钢中沉淀出来。图b为TiN夹杂图a.MnS以共晶形式沿着晶界分布图b.TiN夹杂物形貌③夹杂物的形状

a.球形夹杂物：钢在液态时，夹杂物本身不与钢液互溶，而从钢液中直接析出，由于外表张力的作用形成滴状夹杂物，凝固后，夹杂物的外形一般保持球形或椭圆形，例如：硅酸盐型夹杂物〔图a〕经常以球形存在于钢中。b.规那么几何形状的夹杂物：在钢液凝固之前，非金属夹杂物呈固体颗粒析出时，夹杂物一般具有相当规那么的几何形状，如：方形、长方形、三角形、六角形〔图b〕和树枝状〔图c〕等。这些规那么的几何形状的夹杂物多数比钢液母体先凝固，在形核和成长过程中不受任何阻碍自由生长，因此在铸态金属中常呈规那么的几何外形存在。图a.球形夹杂物图b.长方形、三角形、六角形图c.树枝状C.复合夹杂物在钢中同时具有几种类型夹杂物形成条件下，由于这些非金属夹杂物之间的相互作用，很容易形成复合夹杂物，即几种夹杂物的固溶体、共晶体和机械混合物。各项之间位置和形状常常受凝固次序或析出次序的支配，领先于钢母体凝固的初生相形成并长大到一定形状和大小时，此次生相的形成便受到初生相形状的限止。因此，次生相以初生相为核心分布在它的周围。图a为氮化铝与铬锰尖石形成固溶体，初生与次生在一起形成的复合夹杂物。图b为硫化钛与初生氮化钛复合在一起形成的复合夹杂物。TiSTiN图a.复合夹杂物图b.硫化钛与初生氮化钛氮化铝铬锰尖石④夹杂物的变形行为与形状加工后的非金属夹杂物的外形是鉴别夹杂物属类的重要特征。在压力加工变形过程中，各类夹杂物的变形能力各不相同，按其变形能力不同可分为脆性和塑性夹杂物。仔细观察加工后各类夹杂物的变形行为和形状变化，对判断非金属夹杂物的类别具有重要的参考价值。1〕脆性夹杂物的变形行为与形状多数双氧化物、氧化物和氮化物〔如MgO·Al2O3、FeO·Al2O3、MnO·Al2O3、FeO·V2O3、Al2O3、TiN、SiO2〕等铝酸钙和硅酸盐均属于脆性夹杂物。这些夹杂物具有较高的熔点和硬度，其硬度随着Al2O3含量的增加而增大，它们几乎不变形，其变形率ν≈0，在钢的正常热加工温度下始终保持极高的硬度，故在热加工过程中，夹杂物的形状和尺寸都不发生改变，在钢基体发生塑性变形时，但由于它们性质甚脆夹杂物很容易脆裂〔图a〕。当压力加工变形量增大时，这些夹杂物被压碎并沿着加工变形方向呈串链状分布(图b)。图a.脆裂的夹杂物形貌图b.压力加工变形后呈串链分布的脆性夹杂物形貌2〕塑性夹杂物的变形行为与形状硫化物和SiO2含量较低的硅酸盐夹杂物[FeS、MnS、〔Fe，Mn〕S、〔Fe，Mn，Cr〕S、2〔Fe、Mn〕O·SiO2、2FeO·SiO2、2MnO·SiO2、MnO·SiO2]均属于塑性夹杂物。例如：钢中常见的〔MnS〕就是一种塑性变形很好的非金属夹杂物，轧制过程中沿钢的压力加工方向被拉长呈长条形纺锤状〔见图a〕。它的塑性在较宽的温度范围内始终与钢基体的塑性相类似。当钢经过热加工变形时，硫化锰与钢基体同时产生塑性变形，并且呈条带状分布〔见图b〕。MnS硅酸盐MnS图a图b氮化物:TiN、ZrN、AlN等

它们属硅酸盐类非金属夹杂物，比较常见的有氮化物〔TiN〕，大多数存在于含〔Ti〕元素的奥氏体不锈钢中。其塑性一般比较差，压力加工后往往沿钢材的压延伸长方向呈不规那么的点状或细小碎块状集聚呈带状分布(左以下图)。在明场下，它们多数呈灰色，外形规那么，常见为三角形、正方形、矩形、梯形等〔右以下图〕。奥氏体不锈钢中TiN沿钢材的压延伸长方向呈不规那么的点状或细小碎块状集聚呈带状分布200XTi在3000X下微观形貌虽然硅酸盐夹杂物在冷变形时的温度下比较脆，不易变形，但在热加工的温度范围却具有良好的塑性变形能力。硅酸盐与硫化物相比，在温度较低〔20~800℃〕的情况下，硅酸盐的变形能力抵于硫化锰，但在高温时〔800℃以上〕。硅酸盐的变形能力那么与硫化物相似，甚至超过硫化锰的变形能力〔见右图温度与夹杂物变形率的关系〕。从右图中可以看出，硫化物在很宽温度范围内变形率ν=1，即夹杂物与基体的变形能力近似相等，但温度超过1000℃以上，硫化锰的变形率逐渐下降；硅酸盐在800℃之前，变形率几乎等于零，但当温度超过800℃之后，变形率与硫化锰接近并在高温条件下一直保持良好的变形能力。温度与夹杂物变形率的关系图非金属夹杂物变形能力与温度之间的关系⑤钢中非金属夹杂物对性能的影响非金属夹杂物对钢的性能影响，主要表现在对钢的使用性和工艺性能的影响。1)对疲劳性能的影响由于非金属夹杂物以机械混合物的形式存在于钢中，而其性能又与钢有很大的差异，因此它破坏了钢基体的均匀性、连续性、还会在该处造成应力集中，而成为疲劳源〔即疲劳起始点〕。在外力作用下，通常沿着夹杂物与其周围金属基体的界面开裂，形成疲劳裂纹。在某些条件下夹杂物还会加速裂纹扩展，从而进一步降低疲劳寿命。夹杂物的性质、大小、数量、形态、分布不同，对疲劳寿命的危害也不同。例如：氮化钛及二氧化硅等硬而脆的的夹杂物。其外形呈棱角状时，对疲劳寿命的危害较大；较软、塑性较好的的夹杂物〔如：硫化物〕等那么影响比较小；粗大的夹杂物对低周高应力疲劳有加速疲劳裂纹扩展的作用；当夹杂物聚集分布，且数量较多时，对疲劳寿命的危害更大；当夹杂物处于零件外表时，或外表高应力区时，危害更严重。2)对钢的韧性和塑性的影响夹杂物的存在对钢的韧性和塑性是有危害的，其危害程度主要取决于夹杂物的大小、数量、形态和分布。夹杂物愈大，钢的韧性愈低；夹杂物间距愈小，钢的韧性和塑性愈低。棱角状夹杂物使韧性下降较多，而球状夹杂物的影响最小。在扎制钢材时被拉长的夹杂物，对其横向的韧性下降的较为明显。夹杂物的呈网状沿晶连续分布或集聚分布时那么危害最大。夹杂物了类型不同，其物理、力学、化学性能亦不相同，对钢材影响也不同，如塑性较好但与基体结合较弱的硫化锰，在变形时沿着与金属基体的交界面开裂；而塑性较差，但与基体结合较强的氮化钛在变形时，应力集中到一定程度可使较粗的氮化钛碎裂。此外非金属夹杂物对钢的耐蚀性和高温持久强度都有危害作用。3)对钢的工艺性能影响由于夹杂物的存在，特别是当夹杂物集聚分布时，对锻造、热轧、冷变形开裂、淬火裂纹、焊接层次撕裂及零件磨削后的外表粗糙度等都有较为明显的不利影响。Q345C、8mm钢板弯制过程中发生开裂失效

4〕对腐蚀性能的影响钢中存在非金属夹杂物对使用性能影响较大的还有腐蚀性能。16MnR钢制造成液化气球罐，当运行过程中的H2S中严重超标时，在球罐内壁母材上出现大量的鼓泡、裂纹等缺陷。金相检测结果说明，MnS夹杂沿带状珠光体分布。断裂面经扫描电镜观察分析为层状断口形貌奥氏体不锈钢〔1Cr18Ni9Ti〕钢带制造成金属软管或管材用于石油化工业管道系统时，如果冶炼中残留TiN夹杂物，并在冷轧过程中暴露在材料外表，造成微区不均匀性，沉积在外表含有Cl-氧化物和在潮湿的环境中，TiN夹杂物与基体界面及含有Cl-沉积物之间产生微区电化学反响，即产生点腐蚀，随着时间推移，点腐蚀逐渐向壁厚方向扩展，直至穿透，形成孔洞。在交变应力作用下产生腐蚀疲劳，在拉应力状态下还产生应力腐蚀。造成丧失功能的失效。应力腐蚀裂纹裂纹边缘泥状腐蚀产物形貌泥状腐蚀产物能谱分析应力腐蚀断口特征形貌-解理断口腐蚀疲劳断裂特征形貌⑥检验标准〔GB/T10561-1989〕在该标准中规定了钢材中非金属夹杂物评定过程中试样的选取与制备、显微评定方法、结果表示及试验报告。适用于经过压延变形〔如轧制、锻造、冷拔等〕钢材中非金属夹杂物的显微评定。1〕试样选取检查钢中非金属夹杂物等级时，试样的截取的部位及尺寸应按照GB/T10561-1989中规定的取样方法进行。通常取样部位应沿钢材或零件轧制或锻造方向通过中心线切取试样，见以下图。纵向〔平行于轧制或锻造方向〕截取试样，可观察到夹杂物变形后的形状及分布情况，鉴别夹杂物的属性并可分类评定夹杂物的等级。2)显微评定方法

按标准中JK标准评级图，对于评定高纯洁度钢采用ASTM标准。JK标准评级图根据非金属夹杂物形态分为四个根本系列〔A、B、C、D〕

A类：硫化物类型C类：硅酸盐类型

B类：氧化铝类型D类：球状氧化物类型

每类夹杂物按厚度或直径不同于又分为粗系和细系两个系列，每个系列由表示夹杂物含量递增的五级图片〔1-5级〕组成。〔2〕晶粒度测定1〕晶粒度的根本概念晶粒度表示晶粒的大小。钢的晶粒度一般是指钢材经不同温度奥氏体化后，在室温下所得到的实际晶粒的大小。它对金属材料的机械性能和工艺性能有很大的影响。晶粒度有三种不同的概念①起始晶粒度：是指钢加热到临界温度以上，珠光体向奥氏体转变终止时的晶粒大小。一般奥氏体起始晶粒度比较细。②实际晶粒度：是指钢在某一个具体加热条件下所得到的奥氏体晶粒，即钢在实际热处理后的晶粒大小。它的大小直接影响钢的性能。实际晶粒度一般都比起始晶粒度大。因为热处理生产中，都有一个升温和保温阶段，这段时间内晶粒有不同程度的长大。③“本质晶粒度〞：是表示某种钢在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大倾向的大小，不是具体晶粒和晶粒大小的实际度量。平均晶粒度测定法GB6394-86?金属平均晶粒度测定法?适用范围：本标准适用于测定金属材料晶粒度。由于它纯粹以晶粒的几何图形为根底，与材料本身完全无关，本标准包括完全或主要由单相组成的金属平均晶粒度的测定方法和表示原那么。同时，这些方法也适用于与标准评级图形貌相似的任何组织。因此，本方法也可以用来测定非金属材料中晶粒的大小。本标准测定晶粒度的方法有：比较法，面积法和截点法。“晶粒度〞是晶粒大小的量度。通常使用长度、面积或体积来表示不同方法评定或测定晶粒的大小。而使用晶粒度级别指数表示的晶粒度与测量方法及使用单位无关。测定等轴晶粒的晶粒度，使用比较法最简便。其精确度可以到达生产检验的要求。如要求更高的精确度，那么使用面积法和截点法。非等轴的晶粒不能使用比较法。3〕试样制备试样应从交货状态的材料上切取，可做成Φ10～12mm圆形试样，获10X10mm的方形试样。然后根据不同材料按GB6394-86标准中规定的方法热处理和制样显示方法。4〕晶粒度的测定方法比较法、面积法、截点法，通常用的是比较法。即使用于标准评级图片相同的放大倍数，通过显微镜投影图像或代表视场的显微照片与标准评级图片直接比较，选取与试样图像最接近的标准评级图级别，记录评定结果。在GB6394-86标准中规定，评级图片采用冶金工业部情报标准研究所出版的?金属晶粒度标准评级图?。评级图分四个系列—无孪晶晶粒〔浅腐蚀〕100X有孪晶晶粒〔浅腐蚀〕100X有孪晶晶粒〔深反差腐蚀〕75X钢中奥氏体晶粒〔渗碳法〕100X第一系列〔图Ⅰ〕无孪晶晶粒铁素体钢、铝、镁及镁合金、锌及锌合金、超强合金第二系列〔图Ⅱ〕有孪晶晶粒(浅腐蚀)奥氏体钢、不锈钢、镁及镁合金、锌及锌合金、超强合金第三系列〔图Ⅲ〕有孪晶晶粒〔反差腐蚀〕铜和铜合金第四系列〔图Ⅳ〕钢中奥氏体晶粒〔渗碳法〕奥氏体钢、渗碳钢、

冷变形钢铁素体晶粒度冷轧薄板主要用于制造厚度在4mm以下的各种冷冲压构件，如车身、驾驶室、各种仪器的外壳等。这些构件一般对强度要求不高，但对钢办要求有良好的冷冲压性能。通常采用含碳量小于0.2%的优质低碳钢〔08Al、08F、08、10、15、20〕，这些钢种有良好的塑性。为了保证冷轧薄板的冷冲压性能，对金相组织中铁素体晶粒度有一定的要求。1〕冷变形钢的典型金相组织冷变形钢〔08Al、08F、08〕的典型金相组织形状为等轴或“饼形〞的铁素体晶粒和均匀分布的颗粒状碳化物。白色为等轴铁素体晶粒，晶粒处白色条状及颗粒状为三次渗碳体。在冷轧钢材中，三次渗碳体的分布形态对冲压性能有较大的影响。比较理想的是钢材经过冷变形后细小的等轴或“饼形〞的铁素体晶粒和均匀分布的颗粒状碳化物沿着轧制方向较为均匀的分布。如果在铁素体晶粒处集聚分布条块状三次渗碳体，对冲压性能有影响，易在三次渗碳体集聚部位开裂。三次渗碳体呈条块状集聚分布铁素体晶粒〔08钢〕典型金相组织〔等轴或“饼形〞的铁素体晶粒和均匀分布的颗粒状碳化物〕三次渗碳体均匀分布铁素体晶粒上2〕带状偏析

〔10、15、20〕钢的退火状态下金相组织为等轴铁素体+珠光体。在热轧状态下金相组织为带状组织〔铁素体晶粒大小不均匀+带状偏析珠光体〕。10钢热轧状态下带状组织

100X退火状态下等轴铁素体+珠光体组织200X冷拉变形后铁素体+珠光体被拉长，铁素体晶粒循着冷拉方向而变形，呈长条状分布〔左以下图〕。铁素体晶粒被拉长程度亦随变形量的增加而相应的增大〔右以下图〕。变形量的增大，铁素体晶粒将被拉碎而变成纤维状，这种纤维状组只能使钢材具有最大的强度，而塑性和韧性那么最低，易使钢材发生断裂。左以下图冷拉变形后铁素体+珠光体循着冷拉方向被拉长200X

右以下图铁素体晶粒被拉长程度亦随变形量的增加而相应的增大200X大多数冷变形钢用于冲压件，例汽车的外壳均用1mm左右的薄钢板冲压成型，所以对冷变形钢的铁素体晶粒的形态、大小对冲压性能有一定的影响。铁素体晶粒要求细而均匀〔6～7〕级，呈薄饼状。在此状态下，钢材经受的塑性变形应变值较大，冲压时能阻碍钢板厚度方向的变薄和破裂，故可以提高钢板的冲压性能。铁素体晶粒过细〔8级〕，钢的塑性抗力增高，那么冲压变形时易加工硬化，故冲压性能差，使冲模的寿命下降。晶粒粗大〔1～4级〕，钢板的塑性较差，冲压时在变形较大的部位易产生裂纹。晶粒大小不均匀时，塑性变形会变得不均匀，因大小不同的晶粒具有不同的延伸量，冲压时会由于较大的内应力而产生裂纹，同时使冲压外表显得粗糙不平呈桔皮状。所以在生产中对钢材的晶粒度做出限制。交货状态的碳素钢薄板和钢带的铁素体晶粒度应符合GB/T710-1991标准规定。碳素结构钢〔GB700-88〕标准中牌号为：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275钢技术条件要求中规定化学成分和力学性能要符合标准要求，对金相组织未做要求。优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带〔GB710-91〕、优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带〔GB13237-91〕标准技术条件中对钢的晶粒度作了相应要求。

3〕试样制备

1〕取样部位：在钢板的1/2处取样。必要时可在距侧边约50mm处或按有标准取样，但要在试验结果中注明。

试验尺寸：试样的磨面宽度为钢板的厚度，长度约20mm。

取样方法：试样一般用冲、剪、锯等冷加工方法切取。

磨面方向：无特殊规定时，磨面应与钢板的轧制方向平行。

试样制备：粗磨→细磨→抛光→腐蚀〔4%硝酸酒精溶液〕2〕晶粒度评定含碳量0.2%的低碳钢冷轧薄板的铁素体晶粒度测定标准采用GB4335-84?低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法?。测定方法：晶粒度的测定方法有比较法和切割法两种。生厂检验一般采用比较法。比较法：试样制好后，在100X倍的显微镜下测定晶粒度。视场直径为0.8mm。测定时，首先在显微镜下将试样做全面地观察比较，然后选择有代表性的市场与本标准的图谱比较。低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度评级图分三级，第一标准级别图用于延伸度等于1〔等轴晶〕的图谱；第二级别图用于延伸度等于2〔有一定变形的晶粒〕；用于延伸度等于3、4〔变形比较大的晶粒〕。第一标准级别图第二标准级别图第三标准级别图(3)显微组织GB/T13299-1991?钢的显微组织评定方法?1〕游离渗碳体在冷变形钢中渗碳体的形态对冲压性能也有影响。游离渗碳体〔三次渗碳体〕的硬度很高，冲压时几乎不变形，却成为钢板变型中的一种障碍。特别是在晶界上析出或呈链状分布时，破坏了基体金属的连续性，而且钢板的冲压性能变坏，有时导致开裂。所以低碳钢的冲压性能与游离渗碳体的形状、分布有密切的关系。假设游离渗碳体呈分散的点状、短链状时，对钢的冲压性能影响不大，假设呈长链状或网状分布，那么钢的冲压性能极坏，网状分布愈完整影响愈严重，甚至造成大量钢材报废。对于不良的游离渗碳体可用正火来改善或消除。级别组织特征A系列B系列C系列0游离渗碳体呈尺寸≤2mm的粒状，均匀分布。游离渗碳体呈点状或小粒状，趋于形成单层链状游离渗碳体呈点状或小粒状均匀分布，略有变形方向取向1游离渗碳体呈尺寸≤5mm的粒状，均匀分布于铁素体晶内和晶粒间游离渗碳体呈尺寸≤2mm的颗粒，组成单层链状游离渗碳体呈尺寸≤2mm的颗粒，具有变形方向2游离渗碳体趋于网状，包围铁素体晶粒周边≤1/6游离渗碳体呈尺寸≤3mm的颗粒，组成单层或双层链状游离渗碳体呈尺寸≤2mm的颗粒，略有聚集，有变形方向取向3游离渗碳体呈网状，包围铁素体晶粒周边≤1/3游离渗碳体呈尺寸≤5mm的颗粒，组成单层或双层链状游离渗碳体呈尺寸≤3mm的颗粒的聚集状态和分散带状分布，带状沿变形方向伸长

游离渗碳体的评定

评定游离渗碳体的放大倍数为〔400X〕，按GB/T13299-91中第一评级图和表1中对游离渗碳体的形状、分布及尺寸特征描述来对照评定。

表1游离渗碳体2〕珠光体级别珠光体评级图〔A2〕评定含碳量0.10%～0.30%低碳变形钢中的珠光体，要根据珠光体的结构〔粒状、细粒状珠光体团或片状〕、数量和分布特征确定。三个系列各六个级别组成A系列：作为含碳量0.10%～0.20%冷轧钢中粒状珠光体评级，级别增大，那么渗碳体颗粒聚集并趋于形成带状。B系列作为含碳量0.10%～0.20%冷轧钢中细粒状珠光体团的评级，级别增大，那么粒状珠光体下向形成变形带的片状珠光体过渡〔并形成分割带〕。C系列作为含碳量0.21%～0.30%热轧钢中珠光体的评级，级别增大，那么细片状珠光体由不太均匀而分布的团状结构过渡为不均匀的带状结构，此时必须根据由珠光体聚集所构成的连续带的宽度评定。

表2低碳变形钢的珠光体级别组织特征A系列B系列C系列0尺寸≤2mm的粒状珠光体，均匀或较均匀分布细粒状珠光体团均匀分布不大的细片状珠光体均匀分布1在变形方向上有线度不大的粒状珠光体少量细粒状珠光体团沿变形方向分布，无明显带状较大的细片状珠光体团叫均匀分布，略呈变形方向取向2粒状珠光体呈聚集态沿变形方向不均匀分布较大细粒状珠光体团沿变形方向分布细片状珠光体团的大小不均匀，呈带状分布3粒状珠光体聚集库块较大，沿变形方向取向较大细粒状珠光体团呈带状分布细片状珠光体聚集为大块，呈条带状分布4一条连续的及几条分散的粒状珠光体呈带状分布细粒状珠光体团和局部片状珠光体呈带状分布连续的一条或分散的几条细片状珠光体带穿过整个视场5粒状珠光体呈明显带状分布粒状珠光体及粗片状珠光体呈明显带状分布（条带的宽度应≥1/5市场直径粗片状珠光体连成宽带状，整个视场3〕带状组织低碳钢半径热轧缓慢冷却后常出现铁素体和珠光体相间的带状组织，它使钢板呈现方向性，冲压时呈带状组织偏析分布的片状珠光体较铁素体难易发生塑性变形而至开裂。评定方法评定珠光体钢中的带状组织要根据带状铁素体数量增加，并考虑带状贯穿视场的程度、连续性和变形铁素体晶粒的多少的原那么确定。放大倍数为100X，视场直径为80mm。采用第三评级图和表3中对组织的描述来评定。三个系列各六个级别组成A系列：指定作为含碳量小于或等于0.15%钢的带状组织评级。B系列：指定作为含碳量小于或等于0.16%～0.30%钢的带状组织评级。C系列：指定作为含碳量小于或等于0.30%～0.50%钢的带状组织评级。

表3带状组织级别组织特征A系列B系列C系列0等轴的铁素体晶粒和少量得出珠光体，没有带状。均匀的铁素体-珠光体组织，没有带状均匀的铁素体-珠光体组织，没有带状1组织的总取向为变形方向，带状不明显组织的总取向为变形方向，带状不明显铁素体聚集，沿变形方向取向，带状不明显2等轴铁素体晶粒基体上有1～2条连续的铁素体带等轴铁素体晶粒基体上有1～2条连续的和几条分散的等轴铁素体带等轴铁素体晶粒基体上有1～2条连续的和几条分散的等轴铁素体-珠光体带3等轴铁素体晶粒基体上有几条连续的铁素体带穿过整个视场等轴晶粒组成几条连续的贯穿视场的铁素体-珠光体交替带等轴晶粒组成几条连续铁素体-珠光体-珠光体交替带穿过整个视场4等轴铁素体晶粒和较粗的变形铁素体晶粒组成贯穿视场的交替带等轴晶粒和一些变形晶粒组成贯穿视场的铁素体-珠光体均匀交替带等轴晶粒和一些变形晶粒组成贯穿视场的铁素体-珠光体均匀交替带5等轴铁素体晶粒和大量较粗的变形铁素体晶粒组成贯穿视场的交替带变形晶粒为主构成贯穿视场的铁素体-珠光体交替带变形晶粒为主构成贯穿视场的铁素体-珠光体交替带4〕魏氏组织魏氏组织一般出现在含碳量0.15%以上的钢。铁素体呈针片状平行或交叉分布在珠光体的基体上，这种组织称为魏氏组织。魏氏组织中针片状铁素体分割基体的作用，故降低冲击性能。魏氏组织评级图〔A4〕评定珠光体钢过热后的魏氏组织，要根据析出的针状铁素体数量、尺寸和由铁素体网确定奥氏体晶粒大小的原那么确定。见表4两个系列各六个级别组成A系列：指定作为含碳量0.15%～0.30%钢的魏氏组织评级。B系列：指定作为含碳量0.31%～0.50%钢的魏氏组织评级。级别组织特征

A系列B系列0均匀铁素体和珠光体组织，无魏氏组织特征均匀铁素体和珠光体组织，无魏氏组织特征1铁素体组织中，有呈现出不规则的铁素体铁素体组织中出现碎块状及沿晶铁素体网的少量分叉2呈现个别针状组织区出现由晶界铁素体网向晶内生长的针状组织3由铁素体网向晶内生长，分布于晶内的细针状魏氏组织大量晶内细针状及晶界铁素体向晶内生长的针状魏氏组织4明显的魏氏组织大量由晶界铁素体网向晶内生长的魏氏组织5粗大针状及厚网状的非常明显的魏氏组织粗大针状及厚网状的非常明显的魏氏组织表4魏氏组织d〕脱碳层检查GB/T224?钢的脱碳层深度测定法?钢材在热加工或热处理时，外表因炉气的作用而形成脱碳层。脱碳层的特征是外表铁素体相对于心部要多〔半脱碳〕或外表全部为铁素体〔全脱碳〕〔以下图〕，从而使工件淬火后出现铁素体或托氏体组织，回火后硬度缺乏，耐磨性和疲劳强度下降。金属外表脱碳层组织全脱碳层半脱碳层基体组织易切削结构钢的金相检验

在普通的结构钢中参加硫、磷、钙、铅等合金元素，时其形成某种易切削相。从而改善钢的切削性能，这种钢称为易切削钢。易切削钢用代号“Y〞表示，主要牌号有：Y12、Y15、Y40Mn、Y45CrYT12Pb等。a〕硫系易切削钢中非金属夹杂物的形态特征在硫易切削钢中，夹杂物项主要为MnS。MnS在钢锭中呈球形状及纺锤形，经热轧的钢材中MnS那么沿轧制方向断续分布，并形成条状或拉长的纺锤形，比较理想的是钢中MnS。MnS呈球形状，在切削时能起到润滑作用，同时有利于断屑，故而提高了钢的易切削性能。

Y12易切削钢硫化物夹杂形貌〔未浸蚀〕灰色为硫化物夹杂，显微硬度为HV272500Xb〕易切削结构钢的金相检验1〕夹杂物检查金相试样磨制面对检查非金属夹杂物形状的影响。在进行硫系易切削钢中非金属夹杂物的形态检查时，金相磨制面应取纵向。因钢中硫化物的分布沿轧制方向排列，如取横向作为观察面，与轧制方向相垂直，那么观察到的是颗粒状的MnS形状〔左上图〕。当在纵向观察面上那么观察到的是呈条状分布的MnS形状〔坐以下图〕。由此可见，试样部位的选取，对试验结果的正确性有极大的影响。因此，在取样时应予以重视。左上图；横截面灰色颗粒为硫化锰夹杂物形貌(属2.5级)，分布尚均匀。由于试样选取的部位不当，为横截面，因此看不到硫化锰在钢中的分布情况和变形后的真实长度。未浸蚀左以下图：纵截面上观察的结果。硫化物夹杂呈条带状分布，属3～4级。未浸蚀易切削钢外表不得有裂纹、折叠、撕裂和疤痕，对于冷拉条钢外表不得有裂纹、夹杂、气孔、氧化皮等。对于低倍组织及缺陷评定按GB/T226—1991标准进行，一般疏松和偏析均不应超过3级。2〕易切削钢的金相组织易切削钢的基体组织一般是铁素体〔或奥氏体〕及碳化物。具有这两项的材料切削加工性主要取决于两者含量的多少、形状和成分状况。一般来说，低碳易切削钢基体组织应为铁素体和粗片状或冷拔变形的铁素体和珠光体；中碳易切削钢基体组织应为局部球化珠光体组织；高碳易切削钢基体组织应为完全的球化珠光体组织，以利于提高切削性能。〔6〕低碳马氏体钢的金相组织检验低碳马氏体钢的含碳量的质量分数在0.15%～0.25%。参加Cr、Mn、Mo、Ti、B、V、Ni等合金元素的低合金钢，淬火后低温回火状态下使用。该钢具有良好的综合力学性能和工艺性能，因此近年来在矿山、汽车、石油等行业得到广泛的应用。典型牌号有20Cr、20CrMo、15MnVB、20SiMnVB、18Cr2Ni4W和25Cr2Ni4W等。a)低碳马氏体钢的金相组织检验工程●原材料检验：魏氏组织,带状组织按GB/T13299-1991?钢的显微组织评定方法?·夹杂物检验：按GB/T10561-1989?钢中非金属夹杂物显微组织评定方法?●脱碳层检验：按GB/T224-1987?钢的脱碳层深度测定法?●晶粒度检验：按YB/T5148-1993?钢的平均晶粒度测定法?●钢的低倍组织及缺陷酸浸试验按GB/T226-1991?钢的低倍组织及缺陷酸浸试验方法?和GB/T1979-2001?结构钢低倍组织缺陷评级图?b)淬火组织的检查低碳钢〔含碳量≤0.3%〕淬火加热温度高于钢临界点Ac3以上，保温时间足够时间，冷却速度加快条件下得到板条状马氏体组织〔左上图〕。①淬火欠热组织检验假设淬火加热温度低于钢临界点Ac3火保温时间不够，只发生局部奥氏体化，而另一局部铁素体未转变，结果得到的组织为低碳马氏体和铁素体。这种淬火后保存下来的铁素体形态呈月牙形，而马氏体的板条短小，奥氏体晶粒较细。②淬火过热组织检验假设淬火加热温度过高，或保温时间过长，致使奥氏体晶粒粗化，淬火得到的粗大板条状马氏体。也有可能由于预备热处理不当，原始组织没有细化，如严重的魏氏组织伴随的粗晶组织，虽经正常淬火工艺，也会得到粗大的马氏体。对于低碳马氏体，假设淬火加热温度超过1000℃，随着淬火温度的提高奥氏体的晶粒粗化明显〔左上图〕。左上图：低碳钢中正常淬火工艺下的板条状马氏体组织600х左以下图：低碳钢中淬火〔过热〕得到的粗大板条状马氏体组织600х③淬火欠淬组织检验淬火处理时，工件如有非马氏体存在称为欠淬透。要获得全马氏体组织，必须是钢的淬火冷却速度大于临界淬火速率，否那么高温奥氏体在形成马氏体前先析出局部铁素体或托氏体或珠光体，先析出的相或组织往往沿奥氏体晶粒分布；而对某些过冷奥氏体不太稳定的钢，当淬火时冷却缺乏时，在相变的初始阶段会析出一局部羽毛状的上贝氏体(左图)。左图：16Mn钢,900℃加热后淬入10％NaCI水溶液中30毫米厚试样的心部显微组织。基体为低碳马氏体，晶界处为呈网状分布的铁素体以及少量羽毛状上贝氏体。由于试样厚度较大，虽用强烈的冷却介质进行淬火，试样心部仍不能完全淬透，因此淬火冷却时，沿奥氏体晶界首先析出呈网状分布的铁素体，继而析出少量羽毛状上贝氏体，至Ms点时，过冷奥氏体发生马氏体相变而析出低碳马氏体。钢中出现铁素体，将使钢的强度和硬度下降．硬度HRC30—31。浸蚀剂：4％硝酸酒精溶液100X(7)调质钢的金相检验调质钢通常指经过调质处理(淬火加高温回火)的碳素结构钢和合金结构钢。随着热处理生产技术的开展，当前调质钢的热处理不仅限于调质处理。根据不同的性能要求，调质钢零件还可以采用正火、外表淬火、等温淬火、淬火加中温回火，淬火加低温回火等不同的热处理工艺。航空工业中常用的高强度钢，一般都是含碳量在0.3％～0.45％之间，合金元素含量在5％以内的低合金调质钢。此钢经调质处理后获得回火索氏体，具有良好的综合力学性能，如高的屈强比和韧性，较低的脆性转变温度和高的疲劳强度等。这类钢的热成形性、切削加工性能较好，焊接性能随含碳量和合金元素含量不同有较大的差异，局部钢种不能用作焊接件。这类钢主要用于制造飞机和发动机上要求强度高、韧性好的零件，如旋翼轴，涡轮轴、桨毂，对接接头，起落架零件和螺栓等重要受力件。常用钢号有30CrMoA、30CrMnSiA，30CrNi4MoA，37CrNi3A，38CrA，40CrA，40CrVA，40CrNiMoA、40CrMnMoA，5Mn2CrMoB等。1．调质钢对淬透性要求调质钢要获得具有良好综合力学性能的回火索氏体组织，其前提是在淬火后必须获得马氏体组织，调质效果与淬透程度有着密切关系。如果钢的淬透性缺乏，淬火后就不能获得足够厚度的淬硬层，不能获得足够数量的马氏体。在此情况下，即使回火后硬度合格，其它力学性能(如屈服极限、疲劳强度)却显着下降。对调质钢淬透性要求，应根据零件受力情况而定，如连杆是单向均匀受拉、压或剪切应力的零件，要求淬火后保证心部获得90％以上马氏体，传动轴是承受扭转或弯曲应力的零件，因弯、扭时应力由外表至心部逐渐减小，它只要求淬火后离外表1／4半径处保证获得30％以上马氏体，重要的螺栓类零件虽然主要承受拉应力，但应力不均匀，表层因受预紧力作用，应力较大，心部应力较小，故心部马氏体量可要求低些。但在实际使用中，零件的形状、尺寸，应用机型，安装部位、使用条件等各不相同，因此在组织检验中应以设计要求为准。2．调质钢的合金化特点在合金调质钢中所包含的主加元素有Cr，Ni，Mn、Si等，主要作用是增加合金调质钢的淬透性，并且使淬火和高温回火后的回火索氏体组织得到强化。实际上，这些元素大多溶于铁素体中，使铁素体得到强化。其含量都保证调质钢强化而降低其韧性，甚至有的还能同时提高其韧性。其余如Mo、V，A1，B等合金元素在合金调质钢中的含量一般都很少，特别是B的含量极微。Mo的主要作用是防止钢在高温回火时发生第二类回火脆性，V可阻碍高温奥氏体晶粒长大，A1能加速钢的氮化过程，微量B能强烈地使钢的等温转变曲线向右移，而显着地增加钢的淬透性。根据淬透性的上下，可将调质钢大致分为低淬透性，中淬透性和高淬透性三类。(1)低淬透性调质钢这类钢油淬临界直径最大为30～40mm。这类钢含合金元素品种较少，含量较低，一般含合金元素总量小于2.5％。常用钢号有45Mn2、35SiMn，45MnB、40MnVB，38Cr、40Cr，38CrSi、40CrV等。(2)中淬透性调质钢这类钢油淬临界直径最大达40～60mm。常用钢号有40MnMoB、35CrMo、40CrNi，40CrMn、30CrMnSi、38CrMoAl，40CrMnTi等。(3)高淬透性调质这类钢油淬临界直径大于60～l00mm。常用钢号有30Mn2MoW，30CrNi3、37CrNi3、40CrNiMo，40CrMnMo，25Cr2Ni4W，45CrNiMoV等。

3．常用调质钢的性能特点及用途在调质钢中参加合金元素，提高了力学性能和淬透性，使合金调质钢适用于尺寸较大，负荷较重的零件。左图表示直径为12～100毫米的调质钢，在油淬并经高温回火后的屈强比(σs／σb)与淬火不完全度(RM—RQ)的关系。符号RM表示该钢成分可能达到的最大淬火硬度，RQ表示该钢成分实际淬火时所获得的淬火硬度。当(RM—RQ)差值愈小，即淬火不完全度愈小时，因所得到的马氏体数量愈多，而使(σs／σb)比值愈高。淬透性较好的，截面尺寸较小的或淬火不完全度较小的一些调质钢，经适当调质热处理后，将具有较好的综合力学性能。左图.淬火不完全度(RM—RQ)对屈强比(σs／σb)

4．常用调质钢热处理及组织调质钢虽然大多属于中碳范围，但合金调质钢含有不同数量的合金元素，因而在锻造和空冷后的组织有很大差异。碳和合金元素含量低的钢，一般为铁素体和珠光体组织，合金元素含量较高的钢为马氏体组织。为了改善切削加工性和锻压后的不正常组织(过热，带状组织等)，以及消除剩余应力，在切削加工前需进行预先热处理。铁素体一珠光体类钢可在Ac3以上进行一次正火或退火，马氏体类钢那么先在Ac3，以上进行一次空冷淬火，然后进行高温回火。调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。淬火加热温度应超过Ac3点，实际温度需由钢的成分而定。加热保温足够时间后，一般都在油中淬火冷却(某些钢号可在空气中淬火)，可以获得马氏体组织。调质钢淬火后内应力大，很脆，不能直接使用，必须进行回火，以便消除应力，增加韧性，调整强度。回火是使调质钢的力学性能定型化的最重要工序。具体回火温度由钢的成分及对性能的要求而定。通过调节不同的回火温度，可以得到不同的硬度和最终性能。要求零件外表有良好耐磨性时，可进行外表淬火或化学热处理。调质钢进行淬火加低温回炽热处理时，一般仅限于含碳量小于0.3％的合金调质钢，以保证必要的韧性及减少剩余应力。调质钢也可在中温回火状态使用，这时零件比调质处理具有更高的硬度和强度，虽然其塑性和韧性较低，但在小能量屡次冲击的条件下工作时，其屡次冲击抗力较高。调质钢的金相检验工程a)脱碳层的检验GB/T224-1987?钢的脱碳层深度测定法?b)锻造的过热和过烧检验锻造加热时，不仅奥氏体晶粒粗大，而且有些夹杂物发生溶解而在锻后冷却时沿奥氏体晶界重新析出。一般过热时，仅出现粗大的奥氏体晶粒并产生魏氏组织〔图24〕。在一些低合金钢中还会出现粗大的贝氏体或马氏体组织。过热时沿奥氏体晶界析出的沿晶MnS、FeS。用一般试剂无法显示奥氏体晶界，最好方法用饱和的硝酸铵溶液进行电解侵蚀。电流密度控制在1A/mm2，侵蚀后试样的奥氏体晶界呈白色网状。由于过热锻件晶粒粗大，使得塑性和韧性下降，容易造成脆断过热魏氏组织500X当钢加热到更高温度，接近液相线时，会出现过烧现象。过烧特征是钢的粗大的晶界被氧化〔图25〕和熔化，锻造时将产生沿晶裂纹，在缎件外表出现龟裂状裂纹。〔图26〕过烧后缎件外表出现龟裂状裂纹过热魏氏组织500Xc〕调质钢的淬火回火组织调质钢正常淬火组织为板条状马氏体和针片状马氏体。当含碳量较低时，如30CrMo等，形态特征趋向于低碳马氏体。当含碳量较高，如60Si2、50CrV等，形态特征趋向于高碳马氏体。如果淬火加热温度过低，或保温缺乏，奥氏体未均匀化，或淬火前预先热处理不当，未使原始组织变得细匀一致，导致工件淬火后的组织为马氏体和未溶的铁素体，后者即使回火也不能消除。如果淬火加热温度正常，且保温时间足够，但冷却速度不够，以至不能淬透，结果沿工作截面各部位将得到不同的组织，即从外表至中心依次出现马氏体、托氏体和碳素体等组织。甚至表层也不能得到全马氏体组织。当工件淬火温度正常，保温时间足够，且冷却速度也较大，过冷奥氏体在淬火过程中未发生分解，那淬火后得到的组织应是板条状马氏体和针状马氏体。在随后的高温回火过程中，马氏体中析出碳化物，最终得到的是均匀弥散的回火索氏体。〔左图〕图27调质钢回火组织〔回火索氏体〕500X〔8〕弹簧钢金相检验弹簧是各种机械及仪表中的重要零件。它主要利用弹性变形时所储存的能量起到缓和机械上的震动和冲击作用。由于弹簧是在动载荷下承受长期的，周期性的弯曲、扭转等交变应力，以致造成疲劳破坏和永久变形。为保证弹簧钢可靠地工作，弹簧钢必须具有高的屈服极限与弹性极限，尤其要有高的屈强比(σs／σb)，具有高的疲劳极限(包括缺口疲劳强度)，具有较好的工艺性能，即塑性好易于绕制成型，淬透性好，低的过热敏感性，不易脱碳等。1)弹簧钢的分类：弹簧钢的含碳量一般在0.6％～0.9％之间。a)碳素弹簧钢〔0.5%～0.75%C〕65、65Mn、70Mn。b)合金弹簧钢(0.4%～0.7%C)，含合金元素有硅、锰，铬，钨，钒等，主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，改善钢的力学性能，提高弹性极限，屈强比。其中铬，钨，钒还有利于提高弹簧钢的高温强度。制造截面尺寸较大，承受较重负荷的弹簧。如：60SiCrVA、60Si2Mn等。

2〕弹簧钢的金相检验工程

非金属夹杂物、石墨碳、外表脱碳层、显微组织

〔1〕非金属夹杂物按GB/T10561-1989；〔2〕石墨碳按评级标准GB/T13302-1991?钢中石墨碳显微评定方法?。石墨碳试样取样方法：〔a〕试样应在交货状态的钢材上切取。如有特殊要求，可按相应的产品技术要求或协议进行热处理。试样的检验面垂直于钢材的轴线的横截面〔纵向面作为检验面〕。〔b〕圆钢和方钢的取样方法直径或边长小于或等于20mm的钢材，检验面为整个横截面；直径或边长大于20mm的钢材，检验面为通过钢材轴心，其截面尺寸为20mmX10mm。〔c〕钢板、钢带和扁钢的取样方法按图标准中图1示意图。〔d〕试样数量取样部位：按相应技术条