金属材料检测技术 教学课件 作者 胡美些 第三单元 宏观组织检验及断口分析 Ver1.0.ppt

单元三 宏观组织检验及断口分析 模块一 宏观检验 宏观检验是指用肉眼或放大镜检查材料或零件在冶炼、轧制及各种加工过程中带来的化学成分及组织的不均匀性或某些工艺因素导致材料的内部或表面产生缺陷的一种方法。 宏观检验可以观察到： 金属结晶组织。 某些元素的宏观偏析，如钢中的硫、磷偏析等。 金属凝固时所产生的缺陷，例如缩孔、疏松、裂纹和气泡等。 压力加工所形成的流线、显微组织。 热处理零件的淬硬层、渗碳层和脱碳层等。 一、钢的酸蚀检验 钢的酸蚀检验包括热酸蚀法、冷酸蚀法及电解侵蚀法等。 1．试样制备 （1）取样部位及数量 取样部位、试样大小及数量在有关标准中均有规定，也可按技术条件、供需双方协议规定取样。 （2）取样及加工方法 可以锯、剪、切割等方法取样。 2．酸蚀检验原理 酸蚀检验的侵蚀属于电化学侵蚀。每一个微电池中电位高的区域为阳极，电位低的区域为阴极。在酸蚀过程中，阳极部分被侵蚀，阴极部分不发生侵蚀。 如用盐酸为侵蚀液时，被检验面的金属发生电化学反应如下： （1）热酸蚀检验 热酸蚀主要用于显示偏析、疏松、枝晶、白点等低倍组织及缺陷。 热酸蚀操作过程如下： ① 溶液的配制，按表3-1配制溶液； ② 酸蚀时间，可参考表3-1数据； ③ 清洗； ④ 若侵蚀过浅时，放入酸液中继续侵蚀，若侵蚀过深时，必须将试样重新加工，将原侵蚀面除去1mm以上，重新侵蚀。 （2）冷酸蚀检验 本方法有侵蚀和擦蚀两种，检验的目的与热酸蚀检验相同，一般用于下列场合： ① 工件过大，难于进行热酸蚀。 ② 工件已加工好，若进行热酸蚀将有损于工件表面粗粗糙度。 ③ 工件经热处理硬化，具有较大内应力，若进行热酸蚀易产生开裂。 ④ 有的组织和缺陷用热酸蚀不易显示。 常用的冷酸蚀溶液见表3-2。 （3）电解酸蚀法 ①装置，如图3-1； ② 操作技术要求 a、酸液成分为15%~30%（体积分数）工业盐酸水溶液，电解液温度为室温。 b、将清洗好的试样放在试样架上，使受蚀面与电极板面平行，间距大于20mm。 c、侵蚀时通常使用电压小于36V，电流强度小于400A，侵蚀时间一般约5~30min。 d、切断电源，取出试样并清洗吹干。 （4）常见的宏观组织和缺陷 在经过酸蚀的试样上，对所观察到的宏观（低倍）组织进行辨认和评定，可根据GB/T 1979—2001《标准评级图片》进行。 下面列表简述常见低倍组织和缺陷的一些特征，形成原因及评定原则。如表3-3。 二、印痕法检验 钢中的硫、磷是有害的杂质元素，对钢的性能影响较大，要检验硫、磷在钢材截面上的分布情况，必须借助印痕法。 印痕法是用涂有试剂的相纸紧贴在试样表面上，使试剂和钢中的某一成分在相纸上发生反应并形成具有一定色彩斑点的检验方法。 常用的印痕法有硫印法和磷印法。 1．硫印法 （1）原理 试剂中的稀硫酸与硫化物发生反应而产生硫化氢气体，再使硫化氢气体与印在相纸上的溴化银作用，生成棕色的硫化银沉淀物，照相纸上显有棕色印痕便是硫化物所在之处，其化学反应式如下 试样所含硫化物较多时，该化学反应进行较剧烈，照相纸上的印痕颜色深而多。当照相纸上出现大点子的棕色印痕时，则表示试样的硫偏析较为严重和硫含量较高。如呈分散的棕色小点时，则表示硫偏析较轻，而且硫含量亦较低。 （2）操作过程 将溴化银相纸用2%~5%（体积分数）的硫酸水溶液浸泡2min，将相纸膜面贴在试样表面（试样表面粗糙度为 ），保证相纸与试样表面紧密接触。相纸覆盖时间约3min，将相纸取下，定影、漂洗，上光即可获得硫印照片，相纸上出现的褐色斑点即为硫化物聚集处。 2．磷印法 显示磷的偏析可采用钢离子沉淀法、硫代硫酸钠法等，这里主要介绍硫代硫酸钠法。 （1）原理 此法与硫印法相似，所不同的是试样需先进行侵蚀，即采用含有焦亚硫酸钾的饱和硫代硫酸钠溶液对试样进行侵蚀，然后将经侵过盐酸溶液的相纸贴于试样表面，使其发生化学反应，在相纸上显示出彩色斑痕。 （2）操作 先将粗糙度为 的试样表面用四氯化碳清洗去净油污，然后将试样置于加有1g焦亚硫酸钾（K2S2O5）的50mL饱和的硫代硫酸钠（Na2S2O3）溶