服务热线：椭圆形封头的微观组织检验工艺详解
2015年09月08日
沧州五森管道有限公司
利用金相显微镜将 制椭圆形封头母材试样放大到50~200倍来观查金属组织及其缺陷的方法称为微观组织检验。它与宏观组织检验是一个承上启下的关系，对于尺寸较大的缺陷和组织可用宏观组织检验方法进行检验，反之则用微观组织方法进行检验。工程上常用微观组织检验方法检验金属材料的晶粒度和细微的非金属夹杂物。
GB6394和GB10561标准分别给出了金属平均晶粒度测定方法和钢中非金属夹杂物的显微评定方法。下面分别对它们进行介绍。
(一)晶粒度的测定及评定
在第三章中已经讲过，椭圆形封头母材的晶粒度大小对其性能影响较大，晶粒度越小，材料的综合机械性能越好，因此测量材料的晶粒大小对钢材的内在质量评判具有重要的意义。
GB6394标准中给出的晶粒度测定方法有三种：即比较法、面积法和截点法。
比较法是采用100倍的金相显微镜对椭圆形封头母材试样进行观查或拍片，然后与标准评级图相比较来评定晶粒度的大小。标准评级图是按单位面积内的平均晶粒数来分档的，当采用不同放大倍数的显微镜观查时，应进行倍数换算，换算关系在标准中已给出。
比较法共给出了四个系列标准图谱。
系列Ⅰ：无孪晶晶粒，100倍;
系列Ⅱ：有孪晶晶粒，100倍;
系列Ⅲ：有孪晶晶粒，75倍;
系列Ⅳ：奥氏体晶粒度，100倍。椭圆形封头
其中，奥氏体钢用系列Ⅱ或系列Ⅳ图谱，铁素体钢用系列I图谱，不锈钢用系列Ⅱ图谱。
各图谱共将晶粒级别指数分为10个标准级，超出这10级范围的级别为倍数换算时派生出来的。晶粒度评级也允许评半级。一般情况下，1~3级为粗晶粒，4~6级为中等晶粒，7~10级为细晶粒。
晶粒度级别指数G是这样定义的：椭圆形封头母材在100倍放大镜下，在645.16mm2面积内包含的晶粒数N与G有如下关系：N=2G-1。
比较法是常用的一种方法，它适用于等轴晶粒等大晶粒，而且误差较大。对于加工变形的金属小晶粒度不能用比较法而只能用面积法或截点法。
面积法是直接计点单位面积内的晶粒数，并根据晶粒数与晶粒级别指数的关系计算出晶粒度级别指数。
截点法是直接计算单位线段长度上的晶粒界面数，椭圆形封头母材并根据相应关系式求出其晶粒级别指数。
不同放大倍数下的晶粒度换算表见表9-4所示：
表9-4 不同放大倍数下晶粒度的关系
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图象放 |
与标准评级图编号相同图象的晶粒度级别
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|||||||||
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大倍数
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NO.2
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NO.3
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NO.4
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NO.5
|
NO.6
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NO.7
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NO.8
|
NO.9
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0
|
|
25
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-3
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-2
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-1
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0
|
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
|
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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16
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注：该表摘自GB6394标准。
在测量椭圆形封头母材晶粒度时应注意以下几个问题：
a、如果被测椭圆形封头母材试样中的晶粒大小不均匀时，应同时给出其中主要的几个晶粒度。例如，如果某试样中的主要晶粒有6、7、8三级，则标记为该材料的晶粒度为6~8级。当某试样中的一种级别的晶粒数目能占总数的90%以上时，例如前面提到的试样中6级晶粒度的晶粒数能占90%以上时，则标记该材料为6级晶粒度。
b、金属的实际晶粒度测定时，试样应从实际的加工状态或热处理状态中制取，并按规定进行抛光和浸蚀，然后拿到金相显微镜下观查。
c、金属的奥氏体晶粒度测定时，要采用渗碳法或氧化法等进行 殊处理，以便在室温下能显示出奥氏体晶粒的大小。 殊处理后的试样再进行抛光和浸蚀，拿到金相显微镜下去观查。检查奥氏体晶粒度的目的主要是考评其奥氏体长大的倾向。
(二)非金属夹杂物的测定及评定
椭圆形封头母材中的非金属夹杂物是指材料中不具有金属性质的氧化物、硫化物、硅酸盐和氮化物等，它们与未熔化或浇注过程中落入的非金属物相比，其尺寸较小(冶炼过程中未及时排出的熔渣除外)，但对材料的性能如疲劳极限、冲击韧性、塑性、耐蚀性(尤其是应力腐蚀)等影响较大。因此评审金属材料中非金属化合物的含量、存在形态和分布情况是评定金属材料内在质量的又一重要指标。
前面已经讲到，对于外来的大量夹杂物和由硫、磷偏析或化合形成的大尺寸夹杂物，可采用宏观组织分析的方法(如酸浸和印痕法)进行评定，但对于小尺寸、分散分布的非金属夹杂物 须要借助于微观显微分析法了。有的椭圆形封头母材可以 行宏观组织分析，如果显示太小，可进一步进行微观分析。而有些材料，如电弧炉冶炼的材料只须进行微观分析 可以。
非金属夹杂物的检验一般是采用金相法并辅以一定的化学浸蚀进行的。椭圆形封头母材金相法是利用不同非金属夹杂物所具有的不同机械性能、形态、光学 征和化学 征，借助于金相显微镜的明、暗场及偏振光来观查甄别的。一些专著和标准中给出了不同非金属夹杂物的存在形态及呈现的光学 征，有兴趣的材料工程师可查阅相应的专著或标准。
GB10561标准椭圆形封头母材对非金属夹杂物的评级也是采用标准图谱比较法进行的。它按四类不同的非金属夹杂物共给出了四套标准图谱，每类又按材料的厚度和直径不同分为粗、细两个系列。这四类非金属夹杂物分别是：A类——硫化物类型;B类——氧化铝类型;C类——硅酸盐类型;D类——球状氧化物类型。标准共给出1、2、3、4、5共五个评定级别，当实物缺陷介于两标准图谱之间时允许评半级。椭圆形封头母材非金属夹杂物的级别表示方法由三部分组成，即“类型字母(A、B、C或D)+评定级别号(例如2，3，5等)+粗系列代号e(细系列省略) ”。
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