低倍组织检验
第十章 低倍检验
第十章低倍检验第一节概述本章主要叙述钢的热酸蚀试验、冷酸蚀试验、电解腐蚀试验、塔形车削发纹缺陷检验。
在金属材料的宏观检验工作中，酸蚀法是检验金属材料缺陷，评定金属质量的最常用方法之一。
酸蚀试验简单易行，一般不需要特殊设备，也不需要严格的试样制备工序。
在钢材生产和机器制造工业中，酸蚀试验常列为按顺序检验项目中的第一位。
如果一批钢材在酸蚀检验中显示出不允许有的缺陷或超过标准允许存在的缺陷时，则其它试验可不必再进行。
因此，它亦是控制材料质量的一种有效方法。
对于在生产过程中取样进行酸蚀试验，如发现材料或零件有严重宏观缺陷时，可停止该批材料的加工与生产，避免造成更大的损失。
酸蚀和断口检验，都属钢的低倍宏观检验，虽然在很多情况下可以同时并用，相互补充，但是各有其适用的范围。
例如钢中发裂(白点)，在横截面酸蚀试样上能显示出发纹及其分布位置，而在纵截面进行断口检验时，则显示出清晰的白点形貌。
但显示枝晶、流线和疏松等，用酸蚀试验较为合适。
钢的过热和过烧则在断口检验上最易发现。
对于高碳工具钢一般要求进行断口检验。
对韧性较大的结构钢要求进行热酸蚀检验。
对于特殊用途或要求严格的钢材，如滚珠轴承钢及弹簧钢等则要求作酸蚀试验和断口检验。
对于在使用中经受高交变重载荷的机器零件来说，钢材内部的纯净度必须保持在较高水平，才能获得满意的疲劳寿命，因此用塔形试验检查发纹缺陷成了重要手段。
第二节试样的制取一、取样酸蚀试样必须取自最易发生各种缺陷的部位。
根据钢的化学成分、锭模设计、冶炼及浇注条件、加工方法、成品形状和尺寸的不同，一般宏观缺陷有不同的种类、大小和分布情况。
在钢锭的上部以及加工后相当于该部位的钢坯和钢材上，最容易有缩孔、疏松、气泡、偏析等缺馅。
一般在上小下大的钢锭轧制方坯中，发现小头部位的缺陷较为严重，中部次之，大头较轻。
因此国家标准(GB226-77)中钢的热蚀试验方法里规定，在接近于钢锭帽口部位取样。
对于新设计锭模，用新浇注方法及冶炼新钢种时，最好解剖钢锭进行酸蚀试验，以检验各种缺陷的分布情况，然后再确定取样部位。
低倍基础知识培训
低倍检验基础知识培训一、基本概念金相检验分为两部分：低倍检验和高倍检验1、低倍组织检验又称宏观检验是用肉眼和放大镜及体式显微镜来检查钢材的纵、横断面或断口上各种宏观缺陷的一种方法。
通过宏观检验在发现钢中缺陷同时还可以观察钢材组织的不均匀性。
2、高倍检验又叫微观检验，利用金相显微镜、X光、电子显微镜等手段，来观察各种金属不同状态的显微组织结构和各种缺馅，称为高倍检验。
钢材的宏观缺陷多数是在钢锭浇铸结晶过程中形成的，要掌握宏观组织检验，正确判定缺陷，首先对铸锭的结晶过程大致有一个了解。
二、钢锭的结晶过程钢液在钢锭模内由液态逐渐冷凝而结晶成固态时，整个结晶过程比较复杂，而且影响钢锭结晶的因素也很多，需要仔细分析。
1、合金钢铸锭的宏观组织钢材合金铸锭的典型宏观组织：外壳的细晶区、中间的柱状晶区和心部的等轴晶区。
在浇注过程中，当液态金属注入锭模时，钢液接触钢锭模受强烈冷却，结晶首先从靠近模壁开始，在很大过冷度的情况下，其成核率高，结晶非常迅速，晶核的生成速度大大超过了晶核的成长速度，迅速在模壁表面形成细小等轴区图中 1 部位。
随着铸锭细晶区的形成，钢锭由于冷凝而收缩，锭模由于受热而膨胀，使钢锭与模壁间产生了孔隙，锭模内的液态金属冷却速度和散热缓慢，结晶速度减慢，激冷层与钢液的界面上晶体沿着与散热方向相反的方向（向着锭心）成长，形成柱状晶。
如图中2部位是柱状晶区。
随着钢锭结晶的发展，钢液温度逐渐下降，锭模温度逐渐升高，散热速度更慢，柱状晶成长速度也逐渐变慢，最后停止向前伸长，中心部钢液温度继续降低，当达到熔点以下时，钢锭中心部未凝固的钢液中几乎同时产生晶核，但是由冷却速度减慢，过冷度减少，生核率低，散热方向也不明显，故最后形成粗大等轴晶区。
图中3 部位是无定向粗大等轴晶区。
2、合金钢铸锭的缺陷A缩孔上图中4部位B偏析宏观偏析包括：正偏析、反偏析和比重偏析显微偏析包括：胞晶偏析、枝晶偏析和晶界偏析连铸坯：白亮带。
铝锻件低倍组织检验方法
试样分类编制：审核：批准：①根据晶粒大小，在试样上画10mm×10mm或50mm×50mm的方格，也可以画出直径为10mm或50mm的圆。
②查出方格或圆内完整的晶粒数（p）及被方格边或圆周边所切割晶粒数（g）。
当方格边或圆周边所切割晶粒数（g）为偶数时，按照式（1）计算出方格或圆内的晶粒总数（n）；当方格或圆周边所切割晶粒数（g）为奇数时，按照式（2）计算出方格或圆内晶粒总数（n），依据式（3）计算出晶粒的平均面积。
（2）应按照表1的规定从试样坯料中制取试样。
式中：F ──晶粒平均面积，单位为平方毫米（mm²）； S ──方格或圆的面积，单位为平方毫米（mm²）； n ──方格或圆的晶粒总数，单位为个。
（2）粗晶环的测量:形状简单的粗晶环，应取粗晶环最大深度作为测量结果；形状复杂的粗晶环，环区内可画取得最大正方形的边长为粗晶环深度，如图2所示。
图2 形状复杂的粗晶环测量方法示意图（3）晶粒度检查：应按照规定的晶粒度照片或实物对比评定，具有等轴晶粒的试样，参考附件1晶粒度分级标准进行评定。
（4）晶粒实测尺寸采用晶粒平均面积（或直径）或单位面积晶粒数表示，测量步骤如下所述：组织检验：（1）一般原则：根据有关技术标准和技术协议规定的质量要求进行检查，并随时变换光线照射方向，详细观察各个部位。
必要时，可用10倍以下放大镜检查，或酌情进行显微组织或其他手段分析。
（4）其他试样（检查断口组织用试样除外）被检查面，应浸入氢氧化钠溶液（②号溶液）中进行碱蚀，碱蚀时间（室温20~25℃）15~25min。
试样碱蚀后，应迅速将试样转入流动的清水（自来水）中，对检查面进行认真冲洗后再转入硝酸溶液（④号溶液）中继续清洗，除去检查面的黑色碱蚀产物，之后再用流动的清水将检查面冲洗干净。
③每个试样至少选择三处进行测量，然后取平均值。
④当晶粒大小相差特别悬殊，分布极不均匀时，应选择最大晶粒区域。
低倍组织检验
放大镜：用肉眼或用不大于10X的放大镜分析缺陷性质
精品课件
GB/T226－1991钢的低倍组织及缺陷酸浸检验方法
酸浸方法： 试验方法有热酸和冷酸两种方法，热酸腐蚀溶液及方法见表1，冷酸 实验是检验宏观低倍组织的简易方法，对于不便于热酸的钢材或大 型试件用冷酸擦拭，酸液配比及方法见表2。冷酸特点是要求酸浸试 样粗糙度较高，一般连铸坯或者低倍组织粗大时用冷酸，酸蚀时根 据钢种不同而选择相适应的溶液。
钢的低倍检验
董孟宪
精品课件
概述
❖ 低倍检验的地位 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，低倍相对于高倍而言。 ❖ 低倍试验包括酸蚀低倍、塔形发纹、S印、P印、流线等方法。 ❖ 验收检验项目：
1、圆钢 （优质、高级优质、特级优质）
1）优钢：横截面酸浸低倍组织为合格级别： 一般疏松、中心疏松、锭型偏析，而低倍缺陷一 般要求不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点等。
模铸坯：第一支钢锭头部和最末支钢锭的头部截取。 连铸坯：应在连铸调整连铸拉速正常后的第一支上截取一个试样，另一支试样 在浇注中期进行截取。 YB/T4149-2006：单炉浇注时，连铸中期每流各取1个；
连续浇注时，连铸中期各流循环取1个。
精品课件
GB/T226－1991钢的低倍组织及缺陷酸浸检验方法
普钢、高强钢方坯参照YB/T153-1999进行评定。
精品课件
GB/T226－1991钢的低倍组织及缺陷酸浸检验方法
取样部位、取样数量：试样数量按相应产品标准进行截取，取样部位在缺陷最严 重部位抽取试样。
低倍组织检验
试样的保存： 为了将试样保存一定的时间，建议采用下列方法： a、中和法：用10％氨水酒精溶液浸泡后，再以热水冲洗刷净，并吹干； b、钝化法：短时间地浸入浓硝酸(大约5 s)；钝化后的试样用热水冲洗刷 净并干燥；
c、涂层保护法：涂清漆、塑料膜等
d、典型低倍组织用数码相机将图像拍照下来，供以后学习参考。
钢的低倍检验
董孟宪
概述
低倍检验的地位 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，低倍相对于高倍而言。 低倍试验包括酸蚀低倍、塔形发纹、S印、P印、流线等方法。 验收检验项目： 1、圆钢 （优质、高级优质、特级优质）
1）优钢：横截面酸浸低倍组织为合格级别： 一般疏松、中心疏松、锭型偏析，而低倍缺陷一 般要求不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点等。 2）合结钢：横截面酸浸低倍组织为合格级别： 一般疏松、中心疏松、锭型偏析、一般点状偏 析、边缘点状偏析，而低倍缺陷一般要求不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮 、白点、晶间裂纹等。 3）轴承钢：产品标准自带评级标准，横截面酸浸低倍组织为合格级别： 一般疏松、中心疏松 、锭型偏析、一般点状偏析、边缘点状偏析，而低倍缺陷一般要求不得有目视可见的缩孔、 皮下气泡、裂纹、夹杂、白点、过烧等 2、圆坯、方坯 1） 管坯横截面酸浸低倍组织试片上的中心疏松、 缩孔、 中心裂纹、 中间裂纹、 皮下裂纹、 皮下气泡应按附录A评定， 其合格级别应分别不大于2 级。结晶组织。 2）优钢及合结钢按YB/T153-1999,评定项目：中心疏松、中心偏析、缩孔、内部裂纹（角部 裂纹、皮下裂纹、中间裂纹、中心裂纹） 、皮下气泡、非金属夹杂物、白亮带、夹渣、异金 属夹杂、翻皮等。 优质非合金钢、 特殊质量非合金钢、 合金钢连铸坯应按 Y B / T1 5 3 进行低倍组织评定， 其合格级别由供需双方协商确定， 如供方能保证低倍合格， 可不作检验 普钢、高强钢方坯参照YB/T153-1999进行评定。
微观金相检测低倍组织检验
微观金相检测低倍组织检验
石敏1-7-7-1-5-8-2-8-7-0-7欢迎咨询
金相显微镜主要由光学系统、照明系统、机械系统、附件装置(包括摄影或其它如显微硬度等装置)组成。
根据金属样品表面上不同组织组成物的光反射特征，用显微镜在可见光范围内对这些组织组成物进行光学研究并定性和定量描述。
对钢（铁）水包、混铁车、行车、各种压力容器管道以及特种设备等的非破坏性的组织检测，检测结果精确，对所检设备无任何破坏。
1.常规金相检测
焊接金相检验、铸铁金相检验、热处理质量检验、各种金属制品及原材料显微组织检验及评定、铸铁、铸钢、有色金属、原材低倍缺陷检验、金属硬度（HV、HRC、HB、HL）测定、晶粒度评级、非金属夹杂物含量测定、脱碳层/渗碳硬化层深度测定等。
2.现场复膜检测。
低倍组织
光谱低倍组织工作流程一、试样接收检查员送来的切片厚度为20mm~30mm,表面必须用车床或铣床加工成光洁的表面，仔细核对料单与切片的号、时间、个数是否一致，确认无误后可接收。
二、试样检验1.处理试样前穿戴好劳保用品，尤其是佩戴好防酸碱的手套、口罩。
2侵蚀液的配制2.1取铜片100g加入600ml浓硝酸溶液中，搅拌使之反应充分溶解（必须在通风橱进行）2.2取一个2000ml的烧杯，加入600ml蒸馏水，再加入800ml浓盐酸。
2.3将配制号的硝酸铜溶液，加入盐酸溶液中，即为2000ml侵蚀液。
3.试样侵蚀3.1打开通风，去一定量的侵蚀液均匀的倒在试片表面，待反应1~2分钟后，迅速的转入流动的清水（自来水）中冲洗，除去黑色的腐蚀产物，若腐蚀效果无法满足检验要求可再次进行腐蚀，然后冲洗干净，即可进行检查。
全部完成后，关闭通风、水管等。
4.低倍组织检查4.1根据产品的技术标准或技术协议规定的质量要求对试样进行检查，并随时变换光线照射方向，详细观察部位，遇到可疑之处，用目视有困难时，可用10倍以下放大镜检查。
4.2低倍组织缺陷分类：铸造裂纹（合金在结晶过程中或完全凝固后发生开裂称铸造裂纹，前者为热裂，后者为冷裂，多数不经侵蚀即可发现）、气孔（试样表面未经侵蚀即可显现的表面光滑的圆形或椭圆形孔洞称气孔，气孔在铸锭中分布没有规律，常与疏松相伴）、羽毛状晶（又称环状组织，时择优取向的孪晶，该低倍组织为许多平行的细条组成，类似羽毛）夹渣（分为金属夹渣和金属夹渣及白斑）、光亮晶粒（光亮晶粒在试片表面上为色泽光亮，对光线无选择性，并有树枝状结晶特征的组织）、疏松。
4.3晶粒度检查：一般按照规定的晶粒度照片或实物对比评定。
晶粒度分级标准进行评定（1060不判晶粒度，只判缺陷、气孔、夹渣、裂纹、羽毛状晶，6063晶粒度≤四级，疏松≤二级）。
三、数据处理1、报告签发打开电脑桌面，找到低倍组织报告文件夹→找到日期→打开一个工作表，将表中的内容清除掉，填入当班数据的内容，将文件另存为（修改文件名，几班就修改为几班）点击保存→找到合适的打印机，进行报告打印。
低倍组织金相检验标准(一)
低倍组织金相检验标准(一)
低倍组织金相检验标准
1. 引言
•金相检验是材料科学中的一种常用分析方法，用于研究材料的组织结构和性质。
•低倍组织金相检验是金相检验的一种常见技术手段，主要用于对材料的宏观结构进行观察和分析。
2. 检验前准备
•样品制备：首先需要将待检材料切割成适当尺寸的试样，通常使用金相切割机完成。
•打磨与腐蚀：将试样进行打磨，以去除切割过程中产生的痕迹，并且使样品表面光滑。
之后，可以使用适当的腐蚀剂对试样进行腐蚀处理，以突出组织结构。
3. 低倍金相显微镜观察
•准备显微镜：选择一台合适的低倍金相显微镜，并安装适当的目镜和物镜。
•调节光源：确保显微镜的光源调节合适，以获得清晰的样品观察效果。
•观察样品：将经过打磨和腐蚀处理的样品放置在显微镜上，通过调节焦距和聚焦方式，观察样品的宏观结构。
4. 结果分析
•观察样品：细致观察样品的表面形貌、晶粒分布、非金属夹杂物等特征。
•鉴定组织类型：根据观察到的组织特征，判断样品的组织类型，如奥氏体、铁素体等。
•记录和分析：将观察到的结果记录下来，并进行数据分析，以得出样品的结论。
5. 结论
•低倍组织金相检验是一种重要的材料分析方法，能够提供有关材料宏观结构的信息。
•正确执行低倍组织金相检验标准，能够确保检验结果的准确性和可靠性，为材料科学研究提供宝贵支持。
以上是对低倍组织金相检验标准的简要介绍，包括检验前准备、
显微镜观察、结果分析和结论等内容。
通过遵守标准的操作程序，以
及准确记录和分析观察到的结构特征，可以获得可靠的金相检验结果。
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不均匀现象。
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偏析
方框偏析 局部偏析
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偏析
主要危害：造成钢材中化学成分的不均匀性 ； 将导致钢材的机械性能、物理性能的降低。
硫偏析：能 破坏金属 的连续性， 锻造和轧 制时会引起 热脆而开裂。
磷偏析：会造 成冷脆，并促 进钢的回火
脆性。
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危害
发纹
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发纹
如何检 验
根据 GB/T10121-2008《钢材塔形发纹磁粉检验方 法》，将钢材车制成塔形试样，经磁力探伤或热 酸洗后计算发纹数量和长度。
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发纹
酸蚀检验法优点：真实地反应表面缺陷，不会 把皮下缺陷也显示出来，缺点是侵蚀过深会使缺 陷扩大，或把流线误判为发纹。
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主要缺陷评定原则
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注意事项
1、试样粗糙度要保证，不得有油污和加工伤痕； 2、酸洗时温度和时间要适宜； 3、清洗时试样表面的腐蚀产物要刷干净，用热水喷淋后立
即吸干或吹干； 4、酸洗之后样品尽可能立即评定； 5、对于酸洗不合格样品在重新酸洗之前，须重新进行磨加
工，磨去腐蚀层。
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检测结果描述
发纹的最大长度
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实用文档
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样品制备
取样部位：检验目的不同，选取部位不同。
检验钢材表面缺陷：选取钢材和零件的外表面； 检验钢材质量：钢材的两端，钢锭的头部； 失效分析：缺陷处取样。 横向试样厚度：20mm 表面粗糙度：不大于1.6um。
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热酸蚀试剂和试验规范
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主要操作步骤
样品制备
加热酸洗
冲洗吹干
缺陷评定
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残余缩孔
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残余缩孔
滚子心部的残余缩孔
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目录
一、低倍缺陷分类及产生原因 二、低倍组织分析及注意事
项 三、发纹及塔形试验
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主要应用标准
GB/T226-91«钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法» GB/T1979-2001«结构钢低倍组织缺陷评级图» ASTME381-2006«圆钢、钢坯、钢锭和锻钢的低倍检验方法 »
一般疏松
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形成原因
钢液 中的杂 质和气 体聚积 所引起。
与钢锭的冷 凝速度有着 很大的关系
疏松
一般疏松
冷凝较快，分散分布
中心疏松
冷凝较慢，中心分布
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疏松
危害
容易引起锈蚀
降低致密性
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偏析
偏析是指在钢中化学成分的不均匀性
钢锭在凝固过程中，由于钢中的 合金元素(如碳、氮、镍、铬) 和杂质元素(如硫、磷等)的
适用于16-150mm的试样； 取3个试样； 操作方法：试样表面按GB/T226-1991规定，用肉 眼观察并记录每个阶梯的整个表面上发纹的数量、 长度和分布。
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塔形试样尺寸
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检测结果描述
材质、编号 发纹显示方法（酸蚀或磁力探伤）
要点
每个阶梯发纹条数和总长度
每个试样发纹总条数和总长度
要点：材质、炉号（编号），酸洗温度，试验方法， 评定标准，缺陷名称，评定级别，不允许缺陷等。
实用文档
目录
一、低倍缺陷分类及产生原因 二、低倍组织分析及注意事
项 三、发纹及塔形试验
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发纹
定 义：发纹是一种存在于钢材表面或表皮下层看似 细小裂纹状的缺陷 。主要存在偏析区。
形成原因：是在钢锭中的皮下气泡和非金属夹杂物， 经轧制变形后存在于材料的表层或表皮下层，沿轧制方 向呈断续的分布，有的单独一条，有的数条。
钢的低倍组织检验
实用文档
目录
一、低倍缺陷分类及产生原因 二、低倍组织分析及注意事项 三、发纹及塔形试验
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钢中常见的低倍缺陷
翻皮
疏松
气泡
低倍缺陷
缩孔残余
白点
显微孔隙
偏析
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疏松
钢锭在冷凝过程中由于体积收缩或其它原因所引起的细 小孔隙被称为疏松。
疏松
一般疏松
中心疏松
实用文档
疏松
中心疏松
实用文档
白点
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白点
大型套圈中的白点裂纹（横截面及其纵截面）
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残余缩孔
定义:钢锭在浇铸后的冷凝过程中，由于体积的收缩 而在钢锭的中心上部形成管状、喇叭状或分散孔洞， 称为缩孔 。
钢材的横向截面，在低倍试样上可以观察到有不规则的裂口 或孔洞,沿孔洞纵向制备金相试样,可以看到在孔洞的周围有 大量的非金属夹杂物及氧化脱碳现象 。
碳和合金元素偏析： 会使钢的淬透性下 降，造成零件热处理 后的组织和硬度 不均匀，而且容易 产生淬火裂纹。
白点
在含镍、铬、锰等合金元素的钢材或零件的纵向断口上出现 的表面光滑的、形状近似圆形或椭圆形的银白色斑点，同 时在经酸洗后的横向截面中心和其附近区域呈现短小的、 不连续的，一般呈辐射状分布的发丝状裂纹被称为白点。