金相组织(不銹钢腐蚀)
[机械仪表]金相组织
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铁素体铁素体(ferrite，缩写：FN，用F表示)即α-Fe和以它为基础的固溶体，具有体心立方点阵。
亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。
这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。
随形成条件不同，先共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。
铁素体还是珠光体组织的基体。
在碳钢和低合金钢的热轧（正火）和退火组织中，铁素体是主要组成相；铁素体的成分和组织对钢的工艺性能有重要影响，在某些场合下对钢的使用性能也有影响。
碳溶入δ-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方晶格结构，因存在的温度较高，故称高温铁素体或δ固溶体，用δ表示，存在的范围小，一般很少见到。
碳溶入α-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方晶格结构，称为铁素体或α固溶体，用α或F表示，α常用在相图标注中，F在行文中常用。
室温下的铁素体的机械性能和纯铁相近。
物理性质纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格（注1）的α-Fe。
碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。
由于α-Fe 是体心立方晶格结构，它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727℃时溶碳量最大，可达0.0218％,随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在600℃时溶碳量约为0.0057％，在室温时溶碳量几乎等于零。
因此其性能几乎和纯铁相同，其数值如下：抗拉强度 180—280MN/平方米屈服强度 100—170MN/平方米延伸率 30--50％断面收缩率 70--80％冲击韧性 160—200J/平方厘米硬度 HB 50—80由此可见，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。
铁素体的显微组织与纯铁相同，呈明亮的多边形晶粒组织，有时由于各晶粒位向不同，受腐蚀程度略有差异，因而稍显明暗不同。
铁素体在770℃以下具有铁磁性，在770℃以上则失去铁磁性。
（铁素体的居里点为770℃）备注1：体心立方晶格的晶胞是一个立方体，在体心立方晶胞的每个角上和晶胞中心都排列一个原子。
不锈钢金相 电解腐蚀 黑点
不锈钢金相电解腐蚀黑点
不锈钢金相中的电解腐蚀黑点问题涉及到材料科学和金相分析等领域。
首先，不锈钢是一种耐腐蚀的金属材料，但在特定条件下仍然可能发生腐蚀现象。
电解腐蚀是一种在外加电压作用下金属表面发生的腐蚀现象，通常表现为局部的黑点或黑斑。
这种现象可能会对不锈钢的性能和外观造成影响。
造成不锈钢金相中电解腐蚀黑点的原因可能有多种。
首先，不锈钢材料本身的质量和组织结构可能会影响其抗腐蚀性能，如果材料质量不合格或者加工工艺不当，都可能导致腐蚀问题。
其次，使用环境中的化学物质和温度等因素也会对不锈钢的腐蚀产生影响。
例如，在含氯离子的环境中，不锈钢容易发生腐蚀，形成黑点。
另外，不锈钢表面的缺陷或者受到机械损伤的区域也容易成为电解腐蚀的起点。
针对不锈钢金相中的电解腐蚀黑点问题，可以采取多种方法进行预防和解决。
首先，选择合适质量的不锈钢材料，并严格控制加工工艺，以确保材料的均匀性和完整性。
其次，在使用过程中，需要注意避免不锈钢与含有氯离子的介质接触，或者及时清洁不锈钢表面的污垢和杂质，以减少腐蚀的可能性。
此外，定期对不锈钢材
料进行表面检查和维护，及时修复表面缺陷，也是预防电解腐蚀的有效手段。
总的来说，不锈钢金相中的电解腐蚀黑点问题是一个复杂的材料科学和工程技术问题，需要综合考虑材料本身的性能、使用环境和加工工艺等多个因素。
通过科学的分析和有效的预防措施，可以有效降低不锈钢电解腐蚀黑点问题的发生率，保障不锈钢材料的使用性能和寿命。
不锈钢的金相组织
不锈钢的金相组织不锈钢的金相组织(一)（一）不同元素对不锈钢组织和相的影响对于马氏体型铬不锈钢来说，对组织产生主要影响的元素有铬、碳和钼；对马氏体型铬镍不锈钢来说，产生主要影响的元素有镍、钼、铝、钴、氮和钛等。
马氏体型铬镍不锈钢中由于所含的铬与碳发生交互的作用，使其在高温下形成稳定的r 相区和稳定的a+r相区。
碳量的增加可使r相区得到扩大，但是随着铬含量的增加碳的溶解极限下降。
马氏体型铬镍不锈钢中添加镍解决了马氏体型不锈钢为提高其耐蚀性以牺牲钢的硬度为代价的问题。
但是其中的镍含量不易过高，否则由于镍扩大奥氏体相区和降低Ms温度而使不锈钢变成奥氏体型不锈钢，从而完全丧失淬火能力。
影响铁素体型不锈钢组织的元素主要有铬、钼、碳、氮和镍，另外有一些铁素体型不锈钢中还添加有钛、铌和铜等元素，对组织也有一定的影响。
其中添加铬和钼的主要的目的是加速和促进α’相和α相的形成和沉淀，使铁素体晶粒更加粗大。
影响奥氏体型不锈钢组织的主要元素有碳、铬、镍、钼、氮、铜、硅和锰等，有时在生产易切削不锈钢时，也将硫作为添加元素。
碳在奥氏体型不锈钢中是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素。
碳在奥氏体型不锈钢中是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素，其形成奥氏体的能力远高于镍许多倍。
碳在奥氏体型不锈钢中是有用元素，但同时也是有害元素，一方面由于碳作为一种间隙元素可通过固溶强化显著提高奥氏体型不锈钢的强度，同时也可提高高浓度氯化物腐蚀介质中的耐蚀能力；但另一方面由于碳在某些条件下生成Cr23C6，使得耐腐蚀性能显著下降。
铬在奥氏体型不锈钢中的作用与其在铁素体型不锈钢中作用基本相同。
影响比相不锈钢组织的主要元素有镍、氮、锰、铬、钼、硅和钨等。
镍在α+r双相不锈钢中能扩大r相区。
有关资料指出，镍的添加还能促成形成σ（x）相，增加脆化敏感性并有使脆化敏感温度向高温方向移动的倾向，也将使马氏体相变温度降低，改善双相不锈钢的冷加工性能。
（二）相及相变热处理是不锈钢生产和加工过程中以及最终产品加工过程中重要的工序。
不銹钢的分类
不锈钢的分类不锈钢的分类方法有几种：按主要化学组成分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等；也可以以性能特点分成耐酸不锈钢和耐热不锈钢等；通常以金相组织进行分类。
按金相组织分类为：铁素体（F）型不锈钢、马氏体（M）型不锈钢、奥氏体（A）型不锈钢、奥氏体-铁素体（A-F）型双相不锈钢、奥氏体-马氏体（A-M）型双相不锈钢和沉淀硬化（PH）型不锈钢。
铁素体型不锈钢它的内部显微组织为铁素体，其铬的质量分数在11.5％~32.0%范围内。
随着铬含量的提高，其耐酸性能也提高，加入钼（Mo）后，则可提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能力。
这类不锈钢的国家标准牌号有00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo、00Cr30Mo2等。
马氏体型不锈钢它的显微组织为马氏体。
这类钢中铬的质量分数为11.5％~18.0％，但碳的质量分数最高可达0.6％。
碳含量的增高，提高了钢的强度和硬度。
在这类钢中加入的少量镍可以促使生成马氏体，同时又能提高其耐蚀性。
这类钢的焊接性较差。
列入国家标准牌号的钢板有1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni2等。
奥氏体型不锈钢其显微组织为奥氏体。
它是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8％~25%）而形成的，具在奥氏体组织的不锈钢。
奥氏体型不锈钢以Cr18Ni19铁基合金为基础，在此基础上随着不同的用途，发展成图1-2所示的铬镍奥氏体不锈钢系列。
奥氏体型不锈钢一般属于耐蚀钢，是应用最广泛的一类钢，其中以18-8型不锈钢最有代表性，它是有较好的力学性能，便于进行机械加工、冲压和焊接。
在氧化性环境中具有优良的耐腐蚀性能和良好的耐热性能。
但对溶液中含有氯离子（CL-）的介质特别敏感，易于发生应力腐蚀。
18-8型不锈钢按其化学成分中碳含量的不同又分为三个等级：一般含碳量（Wc≤0.15%）低碳级（Wc≤0.08％）和超低碳级（Wc≤0.03%）。
例如我国国家标准中的1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14M02三种钢板分属上面三个等级。
腐蚀金相常用方法
常见金相化学浸蚀剂与电解浸蚀剂序号浸蚀剂名称成分使用要点适用范围1 硝酸酒精溶液硝酸1-5mL酒精100mL 硝酸浓度增加浸蚀作用增加。
用蒸馏水代替部分酒精加速浸蚀。
用甘油代替酒精延缓浸蚀。
一般适用于碳钢及低合金钢经各种热处理后的组织.（1) 使珠光体发黑，并增加珠光体区域的衬度。
(2）显示低碳钢中铁素体的晶界。
（3）识别马氏体与铁素体。
（4）显示矽钢片（4％Si）的晶粒2 苦味酸酒精溶液苦味酸 4g酒精100mL 腐蚀性较弱，不能显示铁素体晶界. 一般适用于碳钢及低合金钢经各种热处理后的组织。
（1）能清晰显示珠光体、马氏体、回火马氏体。
（2）显出淬火钢中的碳化物。
(3）利用浸蚀后色彩的差别识别铁素体，马氏体及大块碳化物。
(4）显示低碳钢铁素体晶界上的三次渗碳体.3 盐酸苦味酸酒精溶液盐酸5mL苦味酸 1g酒精100mL 晶粒度，1min以下；显示回火组织，15min左右。
（1) 显示淬火及淬火回火后钢的奥氏体晶粒.(2) 显示回火马氏体组织（205-245℃回火）4 铬酸水溶液Cr2O3 10g水 100mL 电解浸蚀，试料为正极，不锈钢为负极，相距18—25mm，电压6V，20—90s 除铁素体晶界晶粒外，多数组织均能显示。
渗碳体最易腐蚀，奥氏体次之，铁素体最慢。
5 氯化铁盐酸水溶液FeCl3 5gHCl 50mLH2O 100mL 显示奥氏体镍钢及不锈钢的显微组织.6 硝酸酒精溶液硝酸5—10mL酒精 90—95mL 高速钢组织显示7 盐酸硝酸溶液盐酸10mL硝酸3mL酒精100mL 高速钢回火后晶粒、氮化层、碳氮化层8 铬酸盐酸水溶液盐酸25mL10％Cr2O3水溶液5—50mL 腐蚀性由铬酸的多少而定适用于热处理后18—8不锈钢,8％镍不锈钢9 氯化铁盐酸硝酸氯化铁盐酸饱和溶液中加入少许硝酸不锈钢组织显示10 硝酸盐酸甘油硝酸10mL盐酸10-30mL甘油30—20mL 浸蚀前先用温水预热样品，腐蚀与抛光相结合显示铁铬基合金,高速钢，高锰钢，镍铬合金组织。
不锈钢316L的金相组织特性
不锈钢316L的金相组织特性简介不锈钢316L是一种常用的不锈钢材料，具有良好的耐腐蚀性能和机械性能。
金相组织特性是评价材料性能的重要指标之一，下面将介绍不锈钢316L的金相组织特性。
金相组织特性不锈钢316L的金相组织主要由奥氏体和少量的铁素体组成。
奥氏体是一种具有良好耐腐蚀性能和塑性的晶体结构，对不锈钢的强度和耐蚀性有重要影响。
铁素体是一种磁性晶体结构，其含量对不锈钢的磁性和机械性能有一定影响。
影响金相组织的因素不锈钢316L的金相组织受到多种因素的影响，包括化学成分、加热处理和冷加工等。
化学成分中主要元素的含量和比例会直接影响奥氏体和铁素体的形成。
加热处理可以改变晶体结构和组织形貌，从而调整金相组织特性。
冷加工过程中的形变会引起组织相变和晶体畸变，进一步影响金相组织。
应用领域由于不锈钢316L具有良好的耐腐蚀性能和机械性能，其金相组织特性使其在许多领域得到广泛应用。
不锈钢316L常用于化工、医疗器械、食品加工等领域，因其金相组织特性能够满足这些领域对材料性能的要求。
结论不锈钢316L的金相组织特性是评价其性能的重要指标之一。
了解金相组织的形成过程和影响因素，可以帮助我们更好地理解不锈钢316L的性能，并在实际应用中选择合适的材料。
以上为不锈钢316L的金相组织特性的简要介绍。
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不锈钢和耐热钢的金相组织及检验课件
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• 奥氏体耐热钢 • 4Cr14Ni14W2Mo钢中的铬镍含量较多，在
室温就可得到奥氏体组织，该钢组织为奥 氏体＋碳化物，在800℃下能耐热不起皮
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不锈钢和耐热钢的金相 组织及检验
中级班
1
不锈钢及其金相检验
. 不锈钢——在空气和弱腐蚀介质中抵抗腐 蚀的钢
. 耐酸钢——在酸、盐溶液等强腐蚀介质中 抵抗腐蚀的钢
统称不锈耐酸钢，简称不锈钢
2
. 金属腐蚀概念 化学腐蚀：金属和周围介质发生化学反映而
使金属损坏的现象。(不产生电流)
铸铁在高 温下氧化
3
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12
13
• 2Cr13钢，淬火温度： 980~1000 ℃，经 1050 ℃油淬后，组织为马氏体＋少量残余 奥氏体，经650 ℃回火后，组织为索氏体
14
15
. 3Cr13、4Cr13，淬火温度一般为1050℃~ 1100 ℃ ，淬火组织为马氏体＋未溶碳化物， 回火后组织为索氏体＋碳化物
. 电化学腐蚀：金属与电解质溶液构成微电 池而引起的腐蚀。
4
5
. 提高金属抗蚀性的途径： • 加入Cr、Ni、Si等合金元素，使钢在室温下
得到单相的固溶体 • 加入的Cr、Ni等合金元素使钢表面形成致
密的氧化物防护膜 • 减少或消除钢中存在的应力、组织和成分
不均匀现象
6
. 不锈耐酸钢的分类 铁素体钢、马氏体钢、奥氏体钢、沉淀硬 化钢
31
. δ铁素体和σ相 . δ铁素体是在高温区域形成的相，形成原因
是加热温度过高，停留时间过久，化学成 分波动或形成铁素体与奥氏体的元素达不 到平衡等原因而形成。
(参考课件)金相组织
组钢织中常见金相组织
铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体 莱氏体 贝氏体 马氏体 魏氏组织
2
钢中常见金相组织--铁素体
铁素体是碳在а-Fe中的固溶体。它仍保持а-Fe的体心 立方晶格。碳在铁素体中的溶解度以723 ℃时为最大， 为0.02%，而在室温下溶解度仅为0.008%。铁素体的 性能接近于纯铁，硬度低，塑性好。在合金钢中溶有 合金元素的铁素体，能提高钢的强度和硬度。
奥氏体在金相组织中呈现为规则的多边形，晶界比较 直，并有孪晶现象。
淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体针间的空隙处 奥氏体用硝酸酒精腐蚀后的颜色也为白色。 注意 ：铁素体、渗碳体、奥氏体经硝酸酒精腐蚀后都
呈现白色，主要通过组织形态区分。
9
钢中常见金相组织—奥氏体
图中可见晶界 平直。明暗晶 粒是因为晶粒 取向不同，腐 蚀程度不同的一次渗碳体34来自钢中常见金相组织-莱氏体
由于合金元素使铁碳合金相图的E和S点左移，因此许 多高合金钢（如W18Cr4V和Cr12MoV）都属于莱氏体钢。
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钢中常见金相组织—贝氏体
钢在奥氏体化后被过冷到珠光体转变温度区间以下， 马氏体转变温度区间以上这一中温度区间(所谓“贝氏 体转变温度区间”，温度在550~240 ℃)转变而成的由 铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织， 即贝氏体转变的产物。其金相组织和550 ℃以上共析 分解的珠光体有明显不同。
无碳化物贝氏体：板条状铁素体单相组成的组织，也称为 铁素体贝氏体。形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。 板条铁素体之间为富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却 过程中也有类似上面的转变。无碳化物贝氏体一般出现在 低碳钢中，在硅、铝含量高的钢中也容易形成。
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混酸
430、409
步驟1：試片準備與鑲埋
1.使用手動砂輪切割機或精密砂輪切割機，將試片切割至 適當尺寸。 2.觀察試片內部的組織，分成鑲埋或治具夾持方式，若觀 察試片橫切面之表面，則以治具較佳(防止液態之樹脂侵 入試片表面)。
步驟2 ：金相研磨&拋光
1. 研磨：使用碳化矽砂紙研磨試片，砂紙號數更換步驟：#120（美規） → # 320（美規） → # 600（美規） → # 2500（歐規）= # 800（美規） → # 4000（歐規）= # 1200（美規）；更換不同號數砂紙，需將試片旋 轉45°~ 90°再行研磨，砂紙研磨號數更換準則，將前一號砂紙研磨刮 痕消除。 2. 拋光：拋光劑是氧化鋁(Al2O3)粉末，其顆粒大小約0.05m。將適
430 NO.1金相觀察(OM 100X ) BLACK經BAF 830℃ /12hr退火，麻田散鐵完全轉變成 肥粒鐵，而原肥粒鐵帶則成長穿越麻田散鐵帶形成晶粒。
各金相觀察電解方式
腐蝕 類型 腐蝕液 草酸(H2C2O4): 10% 電解 蝕刻 過硫酸銨10% (含鉬成份) 硝酸(HNO3): 70%稀釋至65% NaOH 20% 苦味酸 浸蝕 1g苦味酸 + 5ml HCl + 100ml酒精 HNO3 : HCl : H2O = 1 :10:10(須加 熱) 成分 適合鋼種 與組織 碳化物析出 碳化物析出 (316) 晶粒大小 殘留應力 420
肥粒鐵系(系)不銹鋼金相觀察:
觀察方向:0度(平行方向) 腐蝕液:混酸(HNO3:HCl:H2O=1:10:10)
腐蝕條件:混酸加熱沸騰浸置5~6sec
適用鋼種:430
430 BLACK金相觀察(OM 400X ) 肥粒鐵與麻田散鐵組成之帶狀組織 肥粒鐵受熱軋應變牽引成長條狀
肥粒鐵
麻田散鐵
適用鋼種:316
304 NO.1 敏化觀察(OM 400X ) 無敏化現象-等軸晶組織
304 NO.1 敏化觀察(OM 400X )
敏化處理(800℃/30min)-碳化鉻析出於晶界
-肥粒鐵觀察: 觀察方向:0度(平行軋延方向) 腐蝕液:20% NaOH 電解腐蝕條件:0.6A/300sec
金相組織研磨電解步驟
摘要
沃斯田鐵系不銹鋼(系)
金相觀察
肥粒鐵系不銹鋼(系)
金相觀察
試片製作步驟
鑲埋 研磨
電解
沃斯田鐵系(系)不銹鋼金相觀察:
Grain Size觀察: 觀察方向:90度(垂直軋延方向)
腐蝕液:65%硝酸
電解腐蝕條件:0.1A/40~50sec 適用鋼種:304、202、316
量的氧化鋁粉加入適量的水調配成拋光液，並使之均勻地分佈於絨布
上，將試片輕置於絨布上進行拋光，切勿造成試片表面氧化鋁粉傷 。
步驟3 ：金相腐蝕 浸蝕與電蝕刻： 為觀察基材金相變化，試片需經酸液浸蝕來顯現
金相 。由於晶界屬於較高的應變能區域，因此經浸
蝕後，晶界處易受到酸液腐蝕產生凹陷，經光反射試 片表面晶界凹陷處會呈現較暗的顏色。 不銹鋼因材料成分特殊，必須利用電化學反應， 使酸液腐蝕試片晶界，基材中的晶界方可看出，附件
304 NO.1 -肥粒鐵觀察(OM 200X )
麻田散鐵觀察: 觀察方向:0度(平行軋延方向) 腐蝕液:10%草酸 電解腐蝕條件:0.6A/300sec
30401 Redu 13% C/R硬片麻田散鐵觀察(OM 400X ) 針狀麻田散鐵組織
20201 Redu 70% C/R硬片麻田散鐵觀察(OM 400X ) 板狀麻田散鐵組織
304 NO.1 Grain Size金相觀察(OM 400X )
晶粒號數:7、硬度:80.1
敏化觀察: 觀察方向:0度(平行軋延方向) 腐蝕液:10%草酸 電解腐蝕條件:8.0~8.1V/90sec 適用鋼種:304、202 腐蝕液:10%過硫酸銨(含鉬成電蝕機的示意圖。
附件一、電蝕機示意圖 電源供應器
陽極
陰極
試片
References:
鋼鐵材料設計與應用，第十章 不銹鋼。
~ END ~