服務熱線：橢圓形封頭的微觀組織檢驗工藝詳解
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。它與宏觀組織檢驗是一個承上啟下的關系，對于尺寸較大的缺陷和組織可用宏觀組織檢驗方法進行檢驗，反之則用微觀組織方法進行檢驗。工程上常用微觀組織檢驗方法檢驗金屬材料的晶粒度和細微的非金屬夾雜物。
GB6394和GB10561標準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。下面分別對它們進行介紹。
(一)晶粒度的測定及評定
在第三章中已經講過，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，材料的綜合機械性能越好，因此測量材料的晶粒大小對鋼材的內在質量評判具有重要的意義。
GB6394標準中給出的晶粒度測定方法有三種：即比較法、面積法和截點法。
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行觀查或拍片，然后與標準評級圖相比較來評定晶粒度的大小。標準評級圖是按單位面積內的平均晶粒數來分檔的，當采用不同放大倍數的顯微鏡觀查時，應進行倍數換算，換算關系在標準中已給出。
比較法共給出了四個系列標準圖譜。
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分為10個標準級，超出這10級范圍的級別為倍數換算時派生出來的。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級為細晶粒。
晶粒度級別指數G是這樣定義的：橢圓形封頭母材在100倍放大鏡下，在645.16mm2面積內包含的晶粒數N與G有如下關系：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法。
面積法是直接計點單位面積內的晶粒數，并根據晶粒數與晶粒級別指數的關系計算出晶粒度級別指數。
截點法是直接計算單位線段長度上的晶粒界面數，橢圓形封頭母材并根據相應關系式求出其晶粒級別指數。
不同放大倍數下的晶粒度換算表見表9-4所示：
表9-4 不同放大倍數下晶粒度的關系
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圖象放 |
與標準評級圖編號相同圖象的晶粒度級別
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大倍數
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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標準。
在測量橢圓形封頭母材晶粒度時應注意以下幾個問題：
a、如果被測橢圓形封頭母材試樣中的晶粒大小不均勻時，應同時給出其中主要的幾個晶粒度。例如，如果某試樣中的主要晶粒有6、7、8三級，則標記為該材料的晶粒度為6~8級。當某試樣中的一種級別的晶粒數目能占總數的90%以上時，例如前面提到的試樣中6級晶粒度的晶粒數能占90%以上時，則標記該材料為6級晶粒度。
b、金屬的實際晶粒度測定時，試樣應從實際的加工狀態或熱處理狀態中制取，并按規定進行拋光和浸蝕，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，要采用滲碳法或氧化法等進行 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、存在形態和分布情況是評定金屬材料內在質量的又一重要指標。
前面已經講到，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，可進一步進行微觀分析。而有些材料，如電弧爐冶煉的材料只須進行微觀分析 可以。
非金屬夾雜物的檢驗一般是采用金相法并輔以一定的化學浸蝕進行的。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械性能、形態、光學 征和化學 征，借助于金相顯微鏡的明、暗場及偏振光來觀查甄別的。一些專著和標準中給出了不同非金屬夾雜物的存在形態及呈現的光學 征，有興趣的材料工程師可查閱相應的專著或標準。
GB10561標準橢圓形封頭母材對非金屬夾雜物的評級也是采用標準圖譜比較法進行的。它按四類不同的非金屬夾雜物共給出了四套標準圖譜，每類又按材料的厚度和直徑不同分為粗、細兩個系列。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。標準共給出1、2、3、4、5共五個評定級別，當實物缺陷介于兩標準圖譜之間時允許評半級。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(細系列省略) ”。
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