金相技术与材料组织显示分析共44页
金相显微组织分析(清晰)
图 3-13
Al-Si 合金系的伪共晶区
图 3-14
Al亚共晶和过共晶合金 成分位于共晶线上共晶点左侧和右侧的合金分别称为亚共晶和过共晶合金， 这些合金在 冷却时先结晶出初生晶体，当冷到共晶温度时，剩余液相的成分变到共晶点；即发生共晶反 应形成共晶体：故其凝固后的组织为初生晶体加共晶体。合金成分距共晶点愈近时，组织中 的初生晶体数量就愈少。凝固后继续冷却到室温的过程中，若有固溶度变化，则还将析出二 次相。如图 3-15 为 Pb-Sn 系中的亚共晶合金，其组织为初
第三章 金相显微组织分析
第一节 二元合金平衡（非平衡）显微组织分析
金相显微组织是在金相显微镜下能够看到的合金内部组成物的直观形貌， 它描述了各组 成物的本质、形态、大小、数量和分布特征。这些组成物由不同的相所组成。合金的显微组 织可以是一种相组成的单相组织，也可以是几种相组成的复合组织。 相：是具有同一聚集状态、同一结构、同一性质、并与其他部分在界面分开的均匀组成 部分。 相图：是研究不同成分合金相平衡关系的一种图形。 组织：用肉眼或显微镜所观察到的不同组成相的形状，分布及各相之间的组合状态。 平衡组织：合金经缓慢冷却后具有的显微组织。 非平衡组织：合金经快冷后具有的显微组织。 二元合金：由两种组元组成的合金称为二元合金。 固溶体：以合金某一组元为溶剂，其晶体点阵中溶入其它组元原子（溶质）所组成的异 类原子混合的结晶相，结构保持溶剂元素的点阵类型，其实质是固态溶液。 匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的过程。 共晶转变：具有 E 点成分的液相，在一定的温度下，同时结晶出一定成分的两个固相， 即 M 点成分的α相与 N 点成分的β相。 包晶转变：由一个固相与液相作用形成另一个固相的过程，称为包晶转变。 晶内偏析（枝晶偏析） ：在一个晶粒内部成分不均匀的现象，称晶内偏析。 离异共晶：当不平衡共晶体量很少时，其中与初生晶体相同的相，常与初生晶体连成一 片，不能分辩，而共晶体的另一相则留在枝晶间，这种形式的共晶组织称离异共晶。 伪共晶：亚共晶和过共晶合金在快冷时，初生晶体数量减少，共晶体的实际成分偏离原 共晶点，形成伪共晶，成分靠近共晶点的 合金，快冷时，甚至来不及析出初生晶体 即发生共晶反应，得全部共晶体。这种由 非共晶成分的合金而获得全部共晶体的组 织，称为伪共晶组织。 脱溶：由α固溶体中析出另一种固相 的过程，称脱溶，一般脱溶相称为次生相 或次生固溶体，以βⅡ表示。 观察二元合金显微组织，应根据该合 金系的相图，分析合金在平衡及非平衡冷 却条件下可能出现的相及组织组成物。典
金相技术与材料组织显示分析
（a）浸蚀法 （b）滴蚀法 （c）摖蚀法
样品 腐蚀剂 滴管
样品 沾腐蚀剂棉花
（a）浸蚀法 （b）滴蚀法 （c）摖蚀法
金相技术与材料组织显示 分析
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化学腐蚀操作
• 选定的腐蚀剂并配制。 • 选择腐蚀方法，浸蚀法。 • 腐蚀数秒，颜色适当。 • 冲水，酒精冲洗。 • 充分干燥。 • 显微镜观察分析。
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❖
浸 蚀 效 果
、
12
层 片
状
1—渗碳体 2—铁素体
珠
光
体
组
织
浸蚀效果 、层片状珠光体组织
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两 相 组 织 浸 蚀 示 意 图
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• 单相固溶体铁素体组织 • 两相组织珠光体组织
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• 检验面整平 • 倒角 • 粗砂纸磨制
粗磨
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细磨
❖ 在一套不同粒度的砂纸上磨制，由粗到细。 ❖ 更换砂纸时，磨痕方向与上道垂直，砂粒勿
带入下道。 ❖ 磨向要长、用力匀，样品与砂纸紧密接触。
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• 放置时间一般为数分钟，甚至几十小时，有的随用随配等， 注意具体的说明规定。
• 注意配制过程中，一定要等到一种约品完全溶解后，才能 放入另一种。
• 一般应戴防护耐酸手套配制，若不慎将化学约品粘上，应 用水充分冲洗。
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金相实验报告(成分组织观察分析)
金相综合实验报告实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程班级: 材料11（1）指导老师：席生岐高圆小组组长: 仇程希小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐二〇一四年四月三日一、实验目的1.了解碳钢热处理工艺操作；2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值；3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法；4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响；5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。
二、实验内容1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料；2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度；3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像；4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。
三、实验原理热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。
热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。
研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。
热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。
采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。
钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。
(一)碳钢热处理工艺1.加热温度亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。
淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、高温回火（500-650℃）。
金相实验报告
金相实验报告摘要：本实验主要通过金相技术对金属材料进行了微观组织分析，从而探究不同材料的性能差异。
通过制备、打磨、腐蚀和显微观察等步骤，我们成功地获取了金属样品的显微组织图像，并对其组织结构进行了分析和评价。
实验结果表明，金相技术是一种有效的材料分析方法，能够提供有关材料性能的重要信息。
引言：金相技术是一种通过显微观察和组织分析来研究金属材料的方法。
在工程实践中，金相技术广泛应用于金属材料的质量控制、疲劳寿命预测、失效分析等领域。
通过金相实验可以观察到材料的晶粒大小、晶界、相分布等微观结构，从而深入了解材料性能差异的原因。
本实验选取了几种常见金属材料进行分析，旨在探究不同材料的显微组织差异，为材料选择和工程设计提供依据。
实验方法：1. 材料制备：选取不同类型的金属材料，如铜、铁、铝等，并制备成试样。
2. 打磨处理：对试样进行打磨，以获得光滑的表面。
3. 腐蚀处理：将试样放入适当的腐蚀液中，根据不同材料的特性和目的选择合适的腐蚀液和腐蚀时间。
4. 清洗和烘干：将腐蚀后的试样进行清洗和烘干，以去除腐蚀液和表面沉积物。
5. 显微观察：将试样放入金相显微镜中，利用光学放大技术观察试样的显微组织。
实验结果与讨论：通过金相显微镜观察，我们成功地获取了不同金属材料的显微组织图像。
根据观察结果，我们对每种材料的组织结构进行了详细分析和评价。
1. 铜材料：铜材料的显微组织呈现出均匀的晶粒分布，晶界清晰且细小。
这说明铜具有良好的热导性和电导性能，并且具有较高的塑性和延展性。
2. 铁材料：铁材料的显微组织呈现出聚集的莱昂纳德结构和奥氏体组织。
莱昂纳德结构的形成使得铁材料具有较高的硬度和强度，在应用中常用于制造耐磨件。
3. 铝材料：铝材料的显微组织呈现出等轴晶粒结构，晶界清晰但显得较粗。
这表明铝材料具有较好的延展性和可锻性，常用于制造航空器等领域。
结论：通过金相实验的显微观察和组织分析，我们深入了解了不同金属材料的显微组织差异。
金属材料金相微观组织分析
实验三：金属材料金相显微组织分析指导老师：曾迎地点：机械馆2331 时间：2019.5.28 1、取样与制作1.1全相试样的选取准则金相检验是研究金属及合金内部组织的重要方法之一，是骓热处理质量好坏的重要手段，要进行金相检验，首先要选择合适的有代表性的金相试样。
常规检验可按相关技术标准规定要求取样，失效件的检验可在损坏的地方与完事的部位分别截取试样以作比较，结合其他检测手段探究其失效的大摇大摆。
金相试样截取部位确定以后，还必须确定检验面的方向，常取横向截面或纵向截面，横向试样即试样磨面为与轧(锻)制方向垂直的截面；纵向试样即试样磨面为与轧(锻)制方向平等的截面。
1.2 金相试样的截取方法金相试样的大小应便于握持及磨制，较理想的形状尺寸是磨面面积小于400mm2，高度15～20mm的圆柱体或长方体。
从被检测的金属材料和零件上截取金相试样可用手锯、砂轮切割机、电火花切割机、剪切、锯、鉋、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。
金相实验室里最常用的是手锯和薄片砂轮切割。
未经热处理的钢材、普通铸铁以及有色金属可用手锯切取，也可用薄片砂轮切割机切取；淬火处理后的钢材，常用切割砂轮机切取。
切割时，要注意冷却，特别是用砂轮切割机时，需要有充分的冷却液进行冷却。
硬而脆的可以用锤击法取样，拣出合适的形状和尺寸的试样，或者进行镶嵌。
无论采用何种方法截取试样，都就避免试样因截割加工不当而引起的显微组织变化，如淬火马氏体组织试样，若切割时冷却不当，过热发生回火形成回火马氏体组织；低碳钢、有色金属中晶粒因受力而拉长、压缩、扭曲；奥氏体类钢在外力作用下晶粒内部滑移线增加出现形变孪晶等。
这就要求在截取试样过程中试样受热、受外力作用尽量小。
1.3 夹持与镶样当选取好的试样过小或过薄(金属碎片、钢丝、钢带、钢针、小钢球等)不易握持，或要对表面处理、表面缺陷等边缘组织试样进行检验，因此要保护试样边缘，或者试样要在自动磨光和自动抛光机上进行自动研磨、抛光时，要对试样进行夹持或镶嵌，所选用的夹持与镶嵌方法均不得改变原始组织。
金相组织试验与分析课件
4.4.3.2扫描电子显微镜• 3、应用 •组织观察：可显示光镜难以分辨的微细组织 •对特殊样品观察：微粉、细丝、薄膜表面形态、 断口观察•可微区成分分析•可进行动态分析：受载时组织变化观察
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4.4.4金相试验中 特殊分析技术• 4.4.4.1彩色金相- '丄1、 使金相组织中各相显示出不同色彩，用颜色衬度弥补常规金相仅用灰度区分组织的不 足，从而提高显微分析的鉴别能力。•组织的彩色显不：__① 形成表面膜（氧化等），由于各晶粒取向不同， 形膜后显示不同色彩，各组织上覆盖膜厚度不同, 干涉后形成不同色彩。② 复合材料经浸蚀后形成不同色彩。
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I纹分析技术 一般概念裂纹的宏观检查与观察 裂纹的微观检测分析 裂纹产生原因分析
4.4.5• 4. 4. 5. 1• 4. 4.5.2 ・4. 4.5.3 •4. 4.5.4
4.4.5裂纹分析技术4.4.5.1 一般概念・1、金属内表的连续性受到局部破坏一裂纹•2、裂纹的基本特征：•两侧具有耦合特性•大多数裂纹尾端尖锐•具有一定深度，〉宽度•各种形状：直线、分枝、龟裂、辐射、环形、弧形
把最小分辨距离d放大到人眼在明视距离处的分辨率 (约o.i5~o・3omm)的倍数，最大可达1000-150o倍。
4.4.2.2 光
分彭
:能分辨开的两点间最小距离，mm d —-7VM
4.42.2 光
法
作方式
要
2
暗场
2
偏光
3
24
明场：组织观察
然光一偏振光，显示各相异性特征
有利细节、夹杂物、第二相观察
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4.4.5裂纹分析技术 •3、裂纹种类：
表4.4-4钢铁材料主要的裂纹种类
发生过ft
金相实验报告——晶粒度测定
西安交通大学实验报告课程：金相技术与材料组织显示分析实验日期：年月日专业班级：组别交报告日期：年月日姓名：学号报告退发：（订正、重做）同组者：教师审批签字：实验名称：晶粒度样品的显示方法与晶粒度测定实验目的：1.学习奥氏体晶粒度的显示方法2.熟悉奥氏体晶粒度的测定方法实验设备：XJP—6A金相显微镜一台，T12钢试样，浸蚀剂实验概述：晶粒度是影响材料性能的重要指标，是评定材料内在质量的主要依据之一。
对工程中的钢铁材料，在热处理加热和保温过程中获得奥氏体，其晶粒的大小影响着随后的冷却组织粗细。
1.起始晶粒度是指钢铁完成奥氏体化后的晶粒度。
2.实际晶粒度是指供应状态的材料和实际中使用零部件所具有某种热处理条件下的奥氏体晶粒度。
3.本质晶粒度是指将钢加热到一定的温度下并保温足够的时间后具有的晶粒度。
实验内容：1.按实验指导书中表5-1中的配方配制好腐蚀剂。
2.把样品轻度抛光，冲洗后用苦味酸腐蚀30s左右，再用镊子取出样品冲洗。
3.上述第二步骤重复两到三次，再到金相显微镜下进行观察，拍照。
T12（780℃淬火）试样腐蚀后的组织示意图：T12（780℃淬火）腐蚀剂：2%苦味酸经比较法，样品的晶粒度级别为4级简述晶粒度样品的制备方法：1.配置腐蚀剂，即2%苦味酸和4%硝酸溶液。
2.将已制备好的金相样品进行细磨、抛光处理，使其观察表面光亮，无划痕。
3.将抛光后的样品清洗后，观察面向上置在苦味酸中进行腐蚀。
腐蚀时间约为30s左右。
4.观察样品腐蚀情况，当表面局部颜色变黑时取出样品在清水中清洗干净。
5.重复上述抛光腐蚀操作两到三次，之后拿到金相显微镜下进行观察。
简述晶粒度的测定方法及在本次实验中的应用：晶粒度的测定方法有比较法、截点法、面积法，最常用的是比较法。
比较法：比较法是通过与标准评级图对比来评定的级别，方法是将制备好的金相试样在100倍的显微镜下，全面观察，选择有代表性的视场与标准评级图比较，当他们之间的大小相同或接近时，即样品上的级别就是标准评级图的级别。
深入解剖金相学和材料显微组织定量分析技术(一)
深入解剖金相学和材料显微组织定量分析技术（一）金相技术作为材料研究和检验手段，要追溯到索拜（Sorby）1860 年开始运用光学显微镜研究金属内部组织并于1864 年在历史上最早发表金属显微组织的论文。
此后，光学显微镜逐渐成为研究和检验金属材料组织的有效手段。
正因如此，金相学被认为是金属学的先导，是金属学赖以形成与发展的基础，亦曾被用作早期金属学的代名词；金属材料与热处理专业在过去相当一段时期内则被简称为“金相专业”。
同样，光学显微镜技术对于无机非金属材料学和其它材料分支学科的重要作用亦类同于其对于金属学；国际上亦有建议采用材相学(materialography)取代金相学之称，以反映其研究对象已从金属材料拓展到无机非金属材料和高分子材料、复合材料这一现实。
目前，金相技术仍是材料科学与工程领域最广泛应用的、易行有效的研究和检验方法，金相检验则是各国和ISO国际材料检验标准中的重要物理检验项目类别。
但随着材料研究与检验方法的不断丰富，为与其它实验手段区分，目前金相学习惯上已只取其狭义，主要指借助光学（金相）显微镜、放大镜和体视显微镜等对材料显微组织、低倍组织和断口组织等进行分析研究和表征的材料学科分支，既包含材料三维显微组织的成像（imaging）及其定性、定量表征，亦包含必要的样品制备、准备和取样方法。
其观测研究的材料组织结构的代表性尺度范围为10-9-10-2m 数量级，主要反映和表征构成材料的相和组织组成物、晶粒（亦包括可能存在的亚晶）、非金属夹杂物乃至某些晶体缺陷（例如位错）的数量、形貌、大小、分布、取向、空间排布状态等。
当需要对不透明材料的三维显微组织进行无偏定量表征时，基于几何概率学、定量金相学和图像分析技术等发展起来的材料体视学测试技术则成为必不可少的工具。
本文将主要扼要介绍材料显微组织几何形态的定量表征与分析技术及其标准化、显微组织仿真模型、以及金相研究时应注意的材料显微组织的若干特性等内容。