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透过现象看本质!金相分析在材料性能检测分析中的应用详解!

2018-09-29  浏览量:295
金属材料的微观组织决定了材料的性能,金相分析是研究金属材料微观组织和成分的重要手段之一。通过金相照片可以直观的表征材料的组织组成物、材料的相、晶粒、夹杂物等,同时金相分析也是评价材料工艺的优劣和查找失效及缺陷原因的有效手段。
 
今天我们就着重来讲讲金相分析在材料性能检测分析中的应用,首先我们来了解一下什么是金相分析技术!
 
金相分析概念
金相分析是金属材料试验研究的重要手段之一,采用定量金相学原理,由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌,从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。
 
计算机定量金相分析正逐渐成为人们分析研究各种材料,建立材料的显微组织与各种性能间定量关系,研究材料组织转变动力学等的有力工具。采用计算机图像分析系统可以很方便地测出特征物的面积百分数、平均尺寸、平均间距、长宽比等各种参数,然后根据这些参数来确定特征物的三维空间形态、数量、大小及分布,并与材料的机械性能建立内在联系,为更科学地评价材料、合理地使用材料提供可靠的数据。
 
金相分析原理
 
1.金相显微镜结构原理图
金相显微镜最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成。下方是立式金相显微镜结构图:
 
 
1.载物台  2.双目镜  3.调节螺钉  4.视场光栏圈  5.孔径光栏圈   6.底座
7.物镜   8.纵动手轮   9.横动手轮   10.粗调焦手轮  11.微调焦手轮  12.偏心螺钉
 
2.光学显微镜放大成像原理
(本图片来源于互联网)
 
显微镜的成像放大部分主要由物镜和目镜组成。通过物镜和目镜的两次放大,就能将物体放大到较高的倍数。物体AB置于物镜前,离其焦点略远处,物体的反射光线穿过物镜折射后,得到了一个放大的实象A1B1,若此象处于目镜的焦距之内,通过目镜观察到的图象是目镜放大了的虚象A2B2。
 
金相分析试验过程
 
简单来说就是:取样→清洗→镶嵌→研磨→抛光→微蚀→观察
 
金相分析通用标准
 1.GB/T6394-2002金属平均晶粒度测定法;
 2.ASTM E112-2013测定平均粒径的标准试验方法;
 3.GB/T 15749-2008定量金相测定方法;
 4.GB/T 13298-2015金属显微组织检验方法;
 5.GB/T 11354-2005钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验;
 6.JB/T 2798-1999铁基粉末冶金烧结制品金相标准;
 
金相分析的标准有很多,特别是针对不同的金属材料不同的测试条件和要求,有不同的标准,如钢材、铸铁、铝及铝合金等等都有许多的标准要求。以上是较为常见的几个通用标准,其他的标准就不一一赘述,在注册送金检测实验室的官网上可以了解到。
 
常用金属材料金相图谱(部分)
 
(本图片来源于互联网)
 
金相分析检测技术的应用
 
(1)焊接金相检验
常见的焊缝缺陷主要包括未焊透、裂纹、疏松、夹杂及气孔等几种。不允许组织指马氏体和屈氏体两种。因此需要对焊缝进行必要的金相检验来检出特定的焊接缺陷,确认焊接产品的质量是否存在问题。
 
(2)铸铁金相检验
检验铸铁金相组织及组织评级。专用于评价铸铁的石墨形态,包括石墨的大小和形态,珠光体的数量,球化率等级等等;基体组织,如铁素体,伽马体等。
 
(3)热处理质量检验
热处理是机械制造中的重要环节之一,热处理质量的好坏,直接关系产品或零部件的内在质量和性能。在生产中影响热处理质量的因素很多,为了确保产品质量达到国家标准或行业标准规定的要求,必须要进行严格的检验。在金相分析中常对产品进行如钢热处理后的纤维组织鉴别、显微缺陷检验、化学热处理的层深测定等等。
 
(4)各种金属制品及原材料显微组织检验及评定
为研究新材料、新工艺,探讨组织与性能之间的关系,提供依据。金相分析检测技术是冶金和机械制造工厂鉴定金属材料的质量、判断生产工艺是否完善的常规手段。

(5)铸铁、铸钢、有色金属、原材低倍缺陷检验
在产品验收、新品试制、工艺调整与控制方面占有十分重要的地位。低倍检验为金相检验的一部分,低倍相对高倍而言,包括酸蚀低倍、塔形发纹、S印、P印、流线等方法。

(6)晶粒度评级、金属硬度(HV、HRC、HB、HL)测定
单位面积中晶粒的数量与晶粒的尺寸有关,晶粒的大小对金属的拉伸强度、韧性、塑性等机械性质有重大影响。检查材料晶粒尺寸大小,可以评估材料性能。
 
(7)非金属夹杂物含量测定
钢中非金属夹杂物会降低钢的机械性能,特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时,还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织,使材料具有各向异性。严重时,横向塑性仅为纵向的一半,并使冲击韧性大为降低。因此,对重要用途的钢(如滚动轴承钢、弹簧钢等)要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况。
 
(8)脱碳层/渗碳硬化层深度测定等
检查构件经过表面渗碳、渗氮或硬化处理后,渗透深度及组织变化情况。常应用于渗碳、渗氮、脱碳、碳氮共渗等表面处理钢件,经感应淬火的钢件。
 
典型金相分析案例图示
 
 
 
 
 
 
金相分析检测技术能考查如合金元素、成分变化及其与显微组织变化的关系:冷热加工过程对组织引入的变化规律;还可对产品进行质量控制和产品检验以及注册送体验金的平台等;是材料质量管控的关键环节之一。注册送金检测作为专业的第三方检测实验室,专注于金属材料领域的金相分析检测技术,欢迎您的咨询!
 
本次的科普知识到此结束,为了更好的给广大客户朋友们带来更多的技术知识分享和我们的前沿案例解析,我们将持续为大家更新材料与零部件检测分析相关领域的技术知识文章,与企业共探产品的质量检验技术!
 
 
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