金属材料检测技术 结构钢常规金相检验 结构钢常规金相检验.docx

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 PAGE 4金属材料检测技术 结构钢常规金相检验 一、结构钢 结构钢可以分为碳素结构钢和合金结构钢两大类。结构钢的金相检验主要内容包括：鉴别各种冷热加工处理后的组织；鉴别和评定钢中非金属夹杂物的类型、数量以及在生产工艺过程中出现的组织缺陷等。 结构钢可以细分为：合金结构钢、碳素结构钢、低合金结构钢、耐热结构钢等等。 优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫﹑磷及其它非金属夹杂物的含量较低。根据含碳量和用途的不同，这类钢大致又分为三类： ①小于0.25%C为低碳钢，其中尤以含碳低于0.10%的08F，08Al等，由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车﹑制罐等，20G则是制造普通锅炉的主要材料。此外，低碳钢也广泛地作为渗碳钢，用于机械制造业。 ②0.25～0.60%C为中碳钢，多在调质状态下使用，制作机械制造工业的零件。调质多少22～34HRC，能得到综合机械性能，也便于切削。 ③大于0.6%C为高碳钢，多用于制造弹簧﹑齿轮﹑轧辊等，根据含锰量的不同，又可分为普通含锰量（0.25～0.8%）和较高含锰量（0.7～1.0%和0.9～1.2%）两类。锰能改善钢的淬透性，强化铁素体，提高钢的屈服强度﹑抗拉强度和耐磨性。通常在含锰高的钢的牌号后附加标记“Mn”，如15Mn﹑20Mn以区别于正常含锰量的碳素钢。 碳素工具钢含碳量在0.65～1.35%之间，经热处理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各种工具﹑刃具﹑模具和量具。 碳素钢和合金钢中非金属夹杂物主要有硫化物、氧化物、硅酸盐、氮化物等。非金属夹杂物往往是工件失效的主要原因。钢中非金属夹杂物的金相检验主要包括夹杂物类型的定性和定量评级。夹杂物的检验评定可按照GB/T10561-2005《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。 二、冷变形钢的金相检验 冷变形钢是指可以在常温下用冲压或拉拔等冷变形的方法，以制成某种机械零件或毛坯的钢材。分为冷冲压用钢和冷拉结构钢。 1. 冷冲压用钢的金相检验 用于冲制形状复杂、受力不大、表面质量要求高的零件，是深冲冷轧薄板用钢，主要牌号有08、O8F、10等钢种。用于锅炉、船舶、桥架、高压容器等构件时，常采用20、16Mn、15MnV、14MnNb等钢种。 冷变形钢的典型组织即为冷轧薄板的显微组织，其形态为等轴或“饼形”的铁素体晶粒和均匀分布的颗粒状碳化物；而热轧钢板为等轴铁素体和片状或粒状珠光体，但以粒状珠光体更有利于冲压变形(见图1、图2)。 图1 08钢显微组织（500×） 图2 10钢的显微组织（200×） 冷变形钢的铁素体晶粒度评级标准是GB/T4335—2013 《低碳钢冷乳薄板铁素体晶粒度测定法》。该标准适用于含碳量的质量分数小于0.2%的低碳冷轧薄板。对于低碳低合金钢薄板亦可参照使用。 铁素体晶粒的形态、大小对冲压性能是有影响的。铁素体晶粒呈薄饼时，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，则冲压变形时易加工硬化，故冲压性能差，使冲模的寿命下降。晶粒粗大的钢板塑性较差，冲压时在变形较大的部位易产生裂纹。当铁素体晶粒大小不均匀时，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，同时使冲压表面显得粗糙不平呈橘皮状。所以在生产中对钢材的晶粒度常作出限制。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—2008标准规定。 游离渗碳体评定按GB/T13299—1991《钢的显微组织评定法》进行。评级图由0~5共分为6级。根据游离渗碳体的形态又分为A系列、B系列、C系列。A系列是根据形成晶界渗碳体网的原则确定的，它以个别铁素体晶粒外围被渗碳体网包围部分的比率作为评定原则。B系列是根据游离渗碳体颗粒构成单层、双层及多层不同长度链状和颗粒尺寸的增大原则来确定的。C系列是根据均匀分布的点状渗碳体向不均匀的带状结构过渡原则确定的。交货状态的碳素结构钢薄板及钢带中游离渗碳体允许范围应符合GB/T710-2008的规定。由于游离渗碳体的硬度很高，冲压时几乎不变形，所以低碳钢的冲压性能与游离渗碳体的形状、分布有密切关系。若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。若呈长链状或网状分布，则钢的冲压性能极坏，网状分布愈完整影晌愈严重，甚至造成大量钢材报废。对于不良分布的游离渗碳体可用正火来改善或消除。 低碳钢板经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以发生塑性变形而致开裂。检验带状组织可按GB/T13299—1991标准进行评级。试样磨面应为纵向，放大倍数为100×，评定