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材料金相分析,透過現象看本質 日期:2019.03.19

金屬材料的微觀組織決定了材料的性能,金相分析是研究金屬材料微觀組織和成分的重要手段之一。通過金相照片可以直觀的表征材料的組織組成物、材料的相、晶粒、夾雜物等,同時金相分析也是評價材料工藝的優劣和查找失效及缺陷原因的有效手段。
 
今天我們就著重來講講金相分析在材料性能檢測分析中的應用,首先我們來了解一下什麽是金相分析技術!
 
金相分析概念
金相分析是金屬材料試驗研究的重要手段之一,采用定量金相學原理,由二維金相試樣磨麵或薄膜的金相顯微組織的測量和計算來確定合金組織的三維空間形貌,從而建立合金成分、組織和性能間的定量關係。
 
計算機定量金相分析正逐漸成為人們分析研究各種材料,建立材料的顯微組織與各種性能間定量關係,研究材料組織轉變動力學等的有力工具。采用計算機圖像分析係統可以很方便地測出特征物的麵積百分數、平均尺寸、平均間距、長寬比等各種參數,然後根據這些參數來確定特征物的三維空間形態、數量、大小及分布,並與材料的機械性能建立內在聯係,為更科學地評價材料、合理地使用材料提供可靠的數據。
 
金相分析原理
 
1.金相顯微鏡結構原理圖
金相顯微鏡最常見的有台式、立式和臥式三大類。金相顯微鏡通常由光學係統、照明係統和機械係統三大部分組成。下方是立式金相顯微鏡結構圖:
 
 
1.載物台  2.雙目鏡  3.調節螺釘  4.視場光欄圈  5.孔徑光欄圈   6.底座
7.物鏡   8.縱動手輪   9.橫動手輪   10.粗調焦手輪  11.微調焦手輪  12.偏心螺釘
 
2.光學顯微鏡放大成像原理
(本圖片來源於互聯網)
 
顯微鏡的成像放大部分主要由物鏡和目鏡組成。通過物鏡和目鏡的兩次放大,就能將物體放大到較高的倍數。物體AB置於物鏡前,離其焦點略遠處,物體的反射光線穿過物鏡折射後,得到了一個放大的實象A1B1,若此象處於目鏡的焦距之內,通過目鏡觀察到的圖象是目鏡放大了的虛象A2B2。
 
金相分析試驗過程
 
簡單來說就是:取樣→清洗→鑲嵌→研磨→拋光→微蝕→觀察
 
金相分析通用標準
 1.GB/T6394-2002金屬平均晶粒度測定法;
 2.ASTM E112-2013測定平均粒徑的標準試驗方法;
 3.GB/T 15749-2008定量金相測定方法;
 4.GB/T 13298-2015金屬顯微組織檢驗方法;
 5.GB/T 11354-2005鋼鐵零件 滲氮層深度測定和金相組織檢驗;
 6.JB/T 2798-1999鐵基粉末冶金燒結製品金相標準;
 
金相分析的標準有很多,特別是針對不同的金屬材料不同的測試條件和要求,有不同的標準,如鋼材、鑄鐵、鋁及鋁合金等等都有許多的標準要求。以上是較為常見的幾個通用標準,其他的標準就不一一贅述,在美信檢測實驗室的官網上可以了解到。
 
常用金屬材料金相圖譜(部分)
 
(本圖片來源於互聯網)
 
金相分析檢測技術的應用
 
(1)焊接金相檢驗
常見的焊縫缺陷主要包括未焊透、裂紋、疏鬆、夾雜及氣孔等幾種。不允許組織指馬氏體和屈氏體兩種。因此需要對焊縫進行必要的金相檢驗來檢出特定的焊接缺陷,確認焊接產品的質量是否存在問題。
 
(2)鑄鐵金相檢驗
檢驗鑄鐵金相組織及組織評級。專用於評價鑄鐵的石墨形態,包括石墨的大小和形態,珠光體的數量,球化率等級等等;基體組織,如鐵素體,伽馬體等。
 
(3)熱處理質量檢驗
熱處理是機械製造中的重要環節之一,熱處理質量的好壞,直接關係產品或零部件的內在質量和性能。在生產中影響熱處理質量的因素很多,為了確保產品質量達到國家標準或行業標準規定的要求,必須要進行嚴格的檢驗。在金相分析中常對產品進行如鋼熱處理後的纖維組織鑒別、顯微缺陷檢驗、化學熱處理的層深測定等等。
 
(4)各種金屬製品及原材料顯微組織檢驗及評定
為研究新材料、新工藝,探討組織與性能之間的關係,提供依據。金相分析檢測技術是冶金和機械製造工廠鑒定金屬材料的質量、判斷生產工藝是否完善的常規手段。
 
(5)鑄鐵、鑄鋼、有色金屬、原材低倍缺陷檢驗
在產品驗收、新品試製、工藝調整與控製方麵占有十分重要的地位。低倍檢驗為金相檢驗的一部分,低倍相對高倍而言,包括酸蝕低倍、塔形發紋、S印、P印、流線等方法。
 
(6)晶粒度評級、金屬硬度(HV、HRC、HB、HL)測定
單位麵積中晶粒的數量與晶粒的尺寸有關,晶粒的大小對金屬的拉伸強度、韌性、塑性等機械性質有重大影響。檢查材料晶粒尺寸大小,可以評估材料性能。
 
(7)非金屬夾雜物含量測定
鋼中非金屬夾雜物會降低鋼的機械性能,特別是降低塑性、韌性及疲勞極限。嚴重時,還會使鋼在熱加工與熱處理時產生裂紋或使用時突然脆斷。非金屬夾雜物也促使鋼形成熱加工纖維組織與帶狀組織,使材料具有各向異性。嚴重時,橫向塑性僅為縱向的一半,並使衝擊韌性大為降低。因此,對重要用途的鋼(如滾動軸承鋼、彈簧鋼等)要檢查非金屬夾雜物的數量、形狀、大小與分布情況。
 
(8)脫碳層/滲碳硬化層深度測定等
檢查構件經過表麵滲碳、滲氮或硬化處理後,滲透深度及組織變化情況。常應用於滲碳、滲氮、脫碳、碳氮共滲等表麵處理鋼件,經感應淬火的鋼件。
 
典型金相分析案例圖示
 
 
 
 
 
 
金相分析檢測技術能考查如合金元素、成分變化及其與顯微組織變化的關係:冷熱加工過程對組織引入的變化規律;還可對產品進行質量控製和產品檢驗以及失效分析等;是材料質量管控的關鍵環節之一。美信檢測作為專業的第三方檢測實驗室,專注於金屬材料領域的金相分析檢測技術,歡迎您的谘詢!
 
本次的科普知識到此結束,為了更好的給廣大客戶朋友們帶來更多的技術知識分享和我們的前沿案例解析,我們將持續為大家更新材料與零部件檢測分析相關領域的技術知識文章,與企業共探產品的質量檢驗技術!
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