服務(wù)熱線：橢圓形封頭的微觀組織檢驗(yàn)工藝詳解
2015年09月08日
滄州五森管道有限公司
利用金相顯微鏡將 制橢圓形封頭母材試樣放大到50~200倍來觀查金屬組織及其缺陷的方法稱為微觀組織檢驗(yàn)。它與宏觀組織檢驗(yàn)是一個(gè)承上啟下的關(guān)系，對于尺寸較大的缺陷和組織可用宏觀組織檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，反之則用微觀組織方法進(jìn)行檢驗(yàn)。工程上常用微觀組織檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)金屬材料的晶粒度和細(xì)微的非金屬夾雜物。
GB6394和GB10561標(biāo)準(zhǔn)分別給出了金屬平均晶粒度測定方法和鋼中非金屬夾雜物的顯微評定方法。下面分別對它們進(jìn)行介紹。
(一)晶粒度的測定及評定
在第三章中已經(jīng)講過，橢圓形封頭母材的晶粒度大小對其性能影響較大，晶粒度越小，材料的綜合機(jī)械性能越好，因此測量材料的晶粒大小對鋼材的內(nèi)在質(zhì)量評判具有重要的意義。
GB6394標(biāo)準(zhǔn)中給出的晶粒度測定方法有三種：即比較法、面積法和截點(diǎn)法。
比較法是采用100倍的金相顯微鏡對橢圓形封頭母材試樣進(jìn)行觀查或拍片，然后與標(biāo)準(zhǔn)評級圖相比較來評定晶粒度的大小。標(biāo)準(zhǔn)評級圖是按單位面積內(nèi)的平均晶粒數(shù)來分檔的，當(dāng)采用不同放大倍數(shù)的顯微鏡觀查時(shí)，應(yīng)進(jìn)行倍數(shù)換算，換算關(guān)系在標(biāo)準(zhǔn)中已給出。
比較法共給出了四個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)圖譜。
系列Ⅰ：無孿晶晶粒，100倍;
系列Ⅱ：有孿晶晶粒，100倍;
系列Ⅲ：有孿晶晶粒，75倍;
系列Ⅳ：奧氏體晶粒度，100倍。橢圓形封頭
其中，奧氏體鋼用系列Ⅱ或系列Ⅳ圖譜，鐵素體鋼用系列I圖譜，不銹鋼用系列Ⅱ圖譜。
各圖譜共將晶粒級別指數(shù)分為10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)級，超出這10級范圍的級別為倍數(shù)換算時(shí)派生出來的。晶粒度評級也允許評半級。一般情況下，1~3級為粗晶粒，4~6級為中等晶粒，7~10級為細(xì)晶粒。
晶粒度級別指數(shù)G是這樣定義的：橢圓形封頭母材在100倍放大鏡下，在645.16mm2面積內(nèi)包含的晶粒數(shù)N與G有如下關(guān)系：N=2G-1。
比較法是常用的一種方法，它適用于等軸晶粒等大晶粒，而且誤差較大。對于加工變形的金屬小晶粒度不能用比較法而只能用面積法或截點(diǎn)法。
面積法是直接計(jì)點(diǎn)單位面積內(nèi)的晶粒數(shù)，并根據(jù)晶粒數(shù)與晶粒級別指數(shù)的關(guān)系計(jì)算出晶粒度級別指數(shù)。
截點(diǎn)法是直接計(jì)算單位線段長度上的晶粒界面數(shù)，橢圓形封頭母材并根據(jù)相應(yīng)關(guān)系式求出其晶粒級別指數(shù)。
不同放大倍數(shù)下的晶粒度換算表見表9-4所示：
表9-4 不同放大倍數(shù)下晶粒度的關(guān)系
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圖象放 |
與標(biāo)準(zhǔn)評級圖編號相同圖象的晶粒度級別
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大倍數(shù)
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NO.2
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NO.3
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NO.4
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NO.5
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NO.6
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NO.7
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NO.8
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NO.9
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0
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25
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-3
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-2
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-1
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0
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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50
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-1
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0
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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100
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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10
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200
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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10
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11
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12
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400
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5
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6
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7
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8
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9
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10
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11
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12
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13
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14
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800
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7
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8
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9
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10
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11
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12
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13
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14
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15
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注：該表摘自GB6394標(biāo)準(zhǔn)。
在測量橢圓形封頭母材晶粒度時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：
a、如果被測橢圓形封頭母材試樣中的晶粒大小不均勻時(shí)，應(yīng)同時(shí)給出其中主要的幾個(gè)晶粒度。例如，如果某試樣中的主要晶粒有6、7、8三級，則標(biāo)記為該材料的晶粒度為6~8級。當(dāng)某試樣中的一種級別的晶粒數(shù)目能占總數(shù)的90%以上時(shí)，例如前面提到的試樣中6級晶粒度的晶粒數(shù)能占90%以上時(shí)，則標(biāo)記該材料為6級晶粒度。
b、金屬的實(shí)際晶粒度測定時(shí)，試樣應(yīng)從實(shí)際的加工狀態(tài)或熱處理狀態(tài)中制取，并按規(guī)定進(jìn)行拋光和浸蝕，然后拿到金相顯微鏡下觀查。
c、金屬的奧氏體晶粒度測定時(shí)，要采用滲碳法或氧化法等進(jìn)行 殊處理，以便在室溫下能顯示出奧氏體晶粒的大小。 殊處理后的試樣再進(jìn)行拋光和浸蝕，拿到金相顯微鏡下去觀查。檢查奧氏體晶粒度的目的主要是考評其奧氏體長大的傾向。
(二)非金屬夾雜物的測定及評定
橢圓形封頭母材中的非金屬夾雜物是指材料中不具有金屬性質(zhì)的氧化物、硫化物、硅酸鹽和氮化物等，它們與未熔化或澆注過程中落入的非金屬物相比，其尺寸較小(冶煉過程中未及時(shí)排出的熔渣除外)，但對材料的性能如疲勞極限、沖擊韌性、塑性、耐蝕性(尤其是應(yīng)力腐蝕)等影響較大。因此評審金屬材料中非金屬化合物的含量、存在形態(tài)和分布情況是評定金屬材料內(nèi)在質(zhì)量的又一重要指標(biāo)。
前面已經(jīng)講到，對于外來的大量夾雜物和由硫、磷偏析或化合形成的大尺寸夾雜物，可采用宏觀組織分析的方法(如酸浸和印痕法)進(jìn)行評定，但對于小尺寸、分散分布的非金屬夾雜物 須要借助于微觀顯微分析法了。有的橢圓形封頭母材可以 行宏觀組織分析，如果顯示太小，可進(jìn)一步進(jìn)行微觀分析。而有些材料，如電弧爐冶煉的材料只須進(jìn)行微觀分析 可以。
非金屬夾雜物的檢驗(yàn)一般是采用金相法并輔以一定的化學(xué)浸蝕進(jìn)行的。橢圓形封頭母材金相法是利用不同非金屬夾雜物所具有的不同機(jī)械性能、形態(tài)、光學(xué) 征和化學(xué) 征，借助于金相顯微鏡的明、暗場及偏振光來觀查甄別的。一些專著和標(biāo)準(zhǔn)中給出了不同非金屬夾雜物的存在形態(tài)及呈現(xiàn)的光學(xué) 征，有興趣的材料工程師可查閱相應(yīng)的專著或標(biāo)準(zhǔn)。
GB10561標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭母材對非金屬夾雜物的評級也是采用標(biāo)準(zhǔn)圖譜比較法進(jìn)行的。它按四類不同的非金屬夾雜物共給出了四套標(biāo)準(zhǔn)圖譜，每類又按材料的厚度和直徑不同分為粗、細(xì)兩個(gè)系列。這四類非金屬夾雜物分別是：A類——硫化物類型;B類——氧化鋁類型;C類——硅酸鹽類型;D類——球狀氧化物類型。標(biāo)準(zhǔn)共給出1、2、3、4、5共五個(gè)評定級別，當(dāng)實(shí)物缺陷介于兩標(biāo)準(zhǔn)圖譜之間時(shí)允許評半級。橢圓形封頭母材非金屬夾雜物的級別表示方法由三部分組成，即“類型字母(A、B、C或D)+評定級別號(例如2，3，5等)+粗系列代號e(細(xì)系列省略) ”。
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