金相检验与分析

序

前言

**章 基础知识1

**节 金相学概论1

一、金相学定义1

二、光学金相学所包括的内容1

三、电子金相学所包括的内容1

第二节 金属与合金1

一、材料的分类1

二、金属与合金的基本概念2

三、金属的结晶2

四、晶体结构3

五、晶体缺陷5

第三节 合金相图与组织7

一、相与相图7

二、铁-碳相图9

三、钢的组织转变12

第四节 钢的热处理原理16

一、奥氏体转变16

二、铁素体的同素异构转变18

三、珠光体转变18

四、马氏体转变20

五、贝氏体转变23

六、魏氏组织的形成25

七、钢的过冷奥氏体转变25

第五节 钢的热处理工艺28

一、整体热处理28

二、钢的表面热处理32

三、热处理新技术简介38

第六节 热处理常用设备39

一、热处理电阻炉40

二、热处理燃料炉41

三、热处理浴炉42

四、真空热处理炉42

五、热处理炉的使用与维护要点43

第七节 合金元素在钢铁材料中的作用44

一、钢中加入合金元素的目的44

二、合金元素在结构钢中的作用44

第八节 金属材料的性能46

第九节 常见钢铁材料的缺陷及其危害47

一、铸造缺陷47

二、锻造与轧制缺陷49

三、加热过程中的缺陷51

四、淬火冷却时的缺陷52

五、其他缺陷54

思考题54

第二章 金相检验技术概论56

**节 金相试样的制备56

一、金相试样的选取56

二、金相试样的镶嵌56

三、金相试样的磨制57

第二节 金相组织的显示58

一、化学浸蚀法58

二、电解浸蚀法59

第三节 金相分析常用仪器及其应用59

一、金相显微镜59

二、透射电子显微镜（TEM）64

三、扫描电子显微镜（SEM）65

四、X射线显微分析仪66

五、俄歇电子能谱仪67

六、X射线应力测定仪67

七、共聚焦显微镜67

八、体视显微镜68

第四节 显微硬度计及其应用68

一、显微硬度计的工作原理68

二、试验操作要点69

三、实验结果表示及处理70

四、显微硬度计的日常检查方法70

五、显微硬度计的维护70

思考题70

第三章 钢的宏观检验71

**节 低倍组织检验71

一、试样的选取71

二、试样的制备72

三、试验方法72

四、热酸腐蚀试验73

五、冷酸腐蚀试验74

六、电解腐蚀试验75

七、常见低倍组织缺陷76

第二节 断口检验79

一、断口试样的选取79

二、热处理状态对断口试样的影响79

三、断口试样的制备79

四、断口试验80

五、钢材断口分类及常见缺陷形态80

第三节 塔形试验83

一、试样的选取和制备84

二、试验操作方法84

第四节 硫印试验85

一、硫在钢中的分布与影响85

二、硫印试验的基本原理85

三、硫印试验方法85

四、硫印试样的选取和制备86

五、硫印试验的材料和操作步骤86

第五节 钢的淬透性试验87

一、临界直径法87

二、端淬法87

思考题91

第四章 钢的微观检验92

**节 钢中非金属夹杂物检验92

一、非金属夹杂物对钢性能的影响92

二、钢中非金属夹杂物的分类93

三、非金属夹杂物检验94

第二节 晶粒度检验96

一、晶粒大小对钢性能的影响96

二、晶粒分类97

三、晶粒度检验97

第三节 钢的脱碳层检验100

一、脱碳对钢性能的影响101

二、脱碳层组织定义及识别101

三、脱碳层检验101

第四节 钢铁材料渗层深度测定及组织检验103

一、渗碳层检测103

二、碳氮共渗层检测105

三、渗氮层检测106

思考题108

第五章 常用钢种及其检验109

**节 钢的分类与编号109

一、钢的分类109

二、合金钢的编号方法109

第二节 结构钢113

一、结构钢的分类113

二、结构钢的金相检验113

三、冷变形钢113

四、易切削钢116

五、低合金钢117

六、调质钢119

七、贝氏体钢120

八、渗碳钢120

九、渗氮钢121

十、弹簧钢121

第三节 轴承钢122

一、轴承钢的分类123

二、铬轴承钢的热处理123

三、铬轴承零件的代表工艺及显微组织124

四、轴承钢的基本检测项目125

第四节 工具钢126

一、工具钢的分类126

二、碳素工具钢127

三、合金工具钢129

四、模具钢131

五、高速工具钢134

第五节 不锈钢139

一、不锈钢工作条件下的性能要求139

二、不锈钢的分类139

三、不锈钢的化学成分特点140

四、不锈钢中的组织和相140

五、各类不锈钢的热处理及金相组织141

六、不锈钢的金相检验147

第六节 耐热钢148

一、耐热钢的化学成分148

二、耐热钢的性能要求148

三、耐热钢的类型及特性149

四、耐热钢高温运行时组织及性能的变化150

五、金相检验项目150

思考题150

第六章 铸钢和铸铁的金相检验与分析152

**节 铸钢152

一、概述152

二、铸钢的组织特点153

三、铸钢件的热处理153

四、铸造高锰钢154

第二节 铸铁155

一、概述155

二、铸铁的石墨化及其影响因素156

三、灰口铸铁156

四、可锻铸铁162

五、球墨铸铁170

六、蠕墨铸铁182

七、白口铸铁187

八、铸铁热处理188

思考题189

第七章 有色金属的金相检验与分析190

**节 铝及铝合金190

一、铝及铝合金基本知识190

二、组织检验及分析195

三、铝合金常见缺陷200

第二节 铜及铜合金202

一、分类203

二、铜合金的热处理208

三、铜及铜合金常见疵病209

四、铜合金的宏观检验210

五、铜及铜合金的显微组织检验211

第三节 镁合金212

一、镁合金的分类及牌号212

二、变形镁合金的检验214

第四节 钛合金215

一、钛合金的分类及牌号216

二、钛的合金化217

三、钛合金的热处理217

四、钛合金的特性218

五、常用合金元素对钛的性能的影响219

六、钛合金中的介稳定相220

七、钛合金在军事方面的应用221

八、金相组织检验221

思考题223

第八章 焊件的金相检验与分析225

**节 概述225

第二节 焊接的热过程226

一、焊接热循环226

二、焊接加热和冷却过程的特点227

第三节 焊接缺陷228

一、焊接缺陷的种类228

二、焊接裂纹的划分229

第四节 焊件的宏观金相检验233

一、外观检验233

二、宏观组织检验234

三、宏观金相检验的浸蚀剂235

四、焊接接头的断口检验236

第五节 焊件的微观组织分析与检验236

一、试样制取236

二、焊接时组织转变的特点236

三、焊缝的组织与偏析237

四、焊接热影响区的组织238

五、焊接热影响区的硬度分布240

思考题242

第九章 高温合金及粉末冶金的检验与分析243

**节 高温合金243

一、高温合金的主要特点243

二、高温合金分类及表示方法244

第二节 粉末冶金263

一、粉末冶金分类263

二、粉末冶金样品制备及检验264

思考题265

第十章 失效分析266

**节 概述266

一、金属构件失效及分析266

二、失效分析在质量和效益方面的作用266

三、失效分析与相关学科的关系267

第二节 失效分析的一般步骤268

一、现场调查和收集资料268

二、失效件的观察、检测和试验269

三、失效原因分析和提出改进措施269

第三节 机械构件失效的常见类型269

一、按失效形式分类269

二、按失效原因分类271

第四节 断口分析技术275

一、断裂275

二、断口278

三、断口的分析279

四、常见断口分析284

第五节 金属的腐蚀失效291

一、金属腐蚀失效的类型291

二、常见金属腐蚀失效的特征及形成条件292

三、金属腐蚀的防护296

四、金属腐蚀的测试方法297

思考题298

第十一章 相关专业基础知识299

**节 金属熔炼与压力加工工艺299

一、熔炼299

二、铸造300

三、锻压301

第二节 金属冷加工工艺302

一、金属切削加工的工艺特点302

二、冷冲压加工的工艺特点304

三、冷旋压加工的工艺特点304

第三节 无损检测基础知识305

一、定义305

二、无损检测的目的305

三、无损检测常用方法306

四、无损检测的特点308

第四节 复合材料制造工艺308

一、复合材料的分类及特点309

二、复合材料的增强机制309

三、复合材料的界面309

四、复合材料制备方法310

思考题312

参考文献313