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分析钢的显微组织识别程序及要点

发布日期:2022-04-28

钢的显微组织识别是一个系统工程。从事金属材料研究、应用及检测的工作者,因经验不一、生疏不同,从而对显微组织的正确识别所造成的挑战难易不等。但不管难易,都有一个基本的显微组织识别程序,本文简单介绍钢的显微组织识别程序及要点:

1、了解测试钢的牌号及成分

对于微观组织的黑白图像,不论是珠光体、马氏体、贝氏体等组织,都以不同程度的灰度表现出来,或是灰、白线条,或是灰、白区域,明确金属材料的成分、钢号,是判断组织的基础数据,“成分-组织-性能”相互联系的框架才完整,如下图,两种成分完全不同的金属材料显微镜下表现出类似的梯田状、层片状组织,而仅仅就图片而言容易产生错误的判断。

2、了解钢的加工状态

在钢产品成型前,为了获得良好的原材加工及使用性能,对所用钢材往往会有一个加工的过程,如铸造、锻压、焊接、热处理等,不同加工工艺及加工参数使得钢的显微组织呈现出不同的特征,如轧制纵向长条纹路。

显微组织

3、选择良好的检测设备

依据检测要求,预测试样的组织类型,选择合适的检测设备,根据组织大小放大合适倍数,如光学显微镜(OM)下,一般珠光体组织大小(0.25μm-1.9μm),在光学显微镜下各倍数都可观察到层片状组织;屈氏体也称托氏体,片层间距平均小于0.1μm,即使在高倍光学显微镜下也无法分辨出片层,只有在电子显微镜下才能分辨出层片;而索氏体侧片间距在两者之间,是在光学金相显微镜下放大600倍以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T 7232标准),与珠光体、屈(托)氏体只有粗细之分,并无本质之分。

此外,如需观察晶体内部亚结构、对金属做断口形貌观察等,则需要选择扫描显微镜(SEM)或透射显微镜(TEM),而如需观察试样表面浮凸及尺寸,则需使用扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等。

4、系统综合的知识储备及资料

金属显微组织是相变的产物,因此洞悉金属固态相变理论,掌握钢的五大转变规律,熟悉在不同试验条件下发生的组织转变类型、相变过程以及组织形貌的变化规律至关重要。需要明了钢的临界点、相图、动力学曲线(TTT图、CCT图)等参数。将这些理论和数据整合后“安装”在脑海里,形成一个系统“软件”,随时取用,对于分析判断、识别组织是不可或缺的。如结合CCT曲线的分析(以45钢为例)。

首先了解金属材料化学成分,45钢为亚共析碳素结构钢,钢的热处理工艺为:加热至840℃正火,由CCT曲线可知,正火后应得到的组织为铁素体+珠光体组织,实际组织为铁素体+珠光体+少量三次碳化物。