热加工行业论坛：金相检测——了解金属材料微观结构和性能的重要方法

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金属材料检测||金属材料金相组织检测的目的、检测项目及相关方法标准概述

金相检验是通过显微镜观察金属组织的方法，目的是了解金属材料的显微组织和性能。该检测方法广泛应用于材料科学与工程领域，对于研究金属材料的物理化学性能及其加工制造过程具有重要意义。

通过金相检验，研究人员可以了解金属材料的晶体结构、合金成分、热处理状态、力学性能等方面的信息。这些信息有助于揭示金属材料的性能和缺陷，为改进材料性能和制造工艺提供基础。

1、金相检验对象

金相检测的主要对象是金属材料，包括钢、不锈钢、铝合金、铜合金等。这些金属材料在制造过程中经历各种变形和热处理，导致其组织和性能的变化。这些变化可以通过金相检验观察到，并可以评价材料的性能和质量。

此外，金相测试还可应用于金属表面涂层和电镀层的研究。例如，通过金相检测，可以观察金属表面镀层的显微组织和附着力，评价其耐腐蚀性、耐磨性等方面的性能。

2、金相检测的目的和检测项目

金相检验必须根据冶金、热处理知识和技术标准来判断和确定金属材料的显微组织相，并观察材料的显微组织，如晶粒尺寸和相分布。评估微观结构对强度、韧性和耐腐蚀性等材料性能的影响

3、金相检测步骤

通常分为取样、制样和观察鉴定三个步骤。

样品必须具有代表性，并根据不同的研究目的和检验项目选择合适的切割位置、尺寸、数量和方向。切割时，确保检查面的结构不受热变形的影响。

通常，样品测试面的边长或直径为15～25mm的正方形或圆形。对于薄的、小的样品（如丝、带、片等）或不方便研磨和抛光的不规则形状样品，应使用夹具夹紧或用低熔点合金、塑料等安装。安装时不应改变检查面的结构。样品的研磨、抛光、蚀刻是样品制备过程中的主要操作，直接关系到显微结构显示的真实性。

磨削可以依次在不同粒度的砂轮和金相砂纸上进行，也可以在撒有金刚砂粉的蜡盘上进行机械磨削。磨削时不应加热试样，并避免磨削表层产生较大的塑性变形。

抛光消除细小的磨损痕迹并获得光滑的镜面。一般采用机械抛光方法，根据样品材质选择合适的氧化铝粉或三氧化铬粉等磨料在铺有羊毛、天鹅绒、丝绸等织物的抛光盘上进行抛光。小心避免在操作过程中产生金属干扰层。电解抛光还可用于易产生金属扰动层且强度低、塑性高、易加工硬化的金属。电解质取决于样品材料和结构。电解抛光方法需要严格的电解液配制和操作控制，成本较高。

除夹杂物、石墨和一些表面缺陷可以在抛光表面直接观察到外，其他微观结构必须通过化学蚀刻或物理方法显露出来。根据材料和微观结构，使用适当的腐蚀方法和腐蚀剂。常用的化学蚀刻试剂有硝酸酒精溶液（4%硝酸酒精）和苦味酸酒精溶液（4g苦味酸，100ml酒精），可以显示碳钢、合金钢、铸铁等。对于奥氏体不锈钢，可采用硫酸铜溶液（20ml水、20ml盐酸、4g硫酸铜）或电解腐蚀法。对于铝及铝合金等一些有色金属，常用氢氟酸溶液（10mlHF、5mlHCl、5mlHNO、380mlH2O）进行蚀刻，然后用清洗剂（25-30%HNO水溶液）清洗。如果磨削面上有较厚的金属扰动层，必须通过反复蚀刻和抛光来消除。如果有特殊需要，还可以采用热染色、高温挥发、磁场方法等物理方法来显示某些特殊的相结构。

4、金相检测仪器设备

最常用、最重要的仪器是光学金相显微镜，它采用波长为0.4～0.8m的可见光，相应的分辨距离约为0.2m。金属显微组织检查的项目根据金属材料的性质和检查目的而有所不同。除非金属夹杂物检查外，一般碳钢、合金钢等常规金相组织检查项目主要包括以下项目；对于有色金属，金相组织检查项目较多，如铝及铝合金的过烧、铜的扩散、铝熔覆检查等。

5、金相检测相关标准

GB/T13298-2015金属显微组织检验方法

GB/T13299-1991钢的显微组织评定方法

GB/T6394-2002金属平均晶粒尺寸的测定方法

ASTM E112-2012 平均粒径测定的测试方法

GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物显微评定方法

ASTM E45-2013 测定钢中夹杂物含量的测试方法

GB/T 226-1991 钢材低倍组织及缺陷酸蚀检验方法

GB/T 1979-2001 结构钢低倍结构缺陷等级表

ASTM E381-2001(2006) 棒材、方坯、大方坯和锻钢件的宏观侵蚀试验方法

GB/T6462-2005金属及氧化物镀层厚度显微测量方法

GB/T 14979-1994 钢的共晶碳化物不均匀度

GB/T 13302-1991 钢中石墨碳的显微评价方法

GB/T 13305-2008 不锈钢中α相区含量的金相测定

GB/T 15711-1995 钢塔形发纹酸浸试验方法

ASTM E407-2007 金属和合金微观侵蚀测试方法

GB/T 224-2008 钢脱碳层深度的测定

ISO 3887-2003 钢脱碳层深度的测定

GB/T 9450-2005 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定与验证

GB/T 5617-2005 钢材感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定

GB/T 11354-2005 钢件渗氮层深度测定及金相组织检验

ISO 643:2012 钢—表观晶粒尺寸的显微金相测定

ISO 4967:1998 钢 非金属夹杂物含量测定的标准图解显微镜法（中文版）

GB/T 13320-2007 钢模锻件金相组织评级图及评定方法

JB/T 9211-2008 中碳钢和中碳合金结构钢马氏体牌号

GB/T 15749-2008 定量金相测定方法

GB/T 14999.1-2012 高温合金试验方法 第1部分：纵向低倍组织及缺陷酸浸检验

GB/T 14999.2-2012 高温合金试验方法 第2部分:横向低倍组织及缺陷酸浸检验

GB/T 14999.3-2012 高温合金试验方法 第3部分：棒材纵向断裂检验

GB/T 14999.4-2012 高温合金试验方法 第4部分:轧制高温合金带材晶粒组织和一次碳化物分布的测定

GBT 14999.5-1994 高温合金低倍和高倍组织标准评级表

GB/T 14999.6-2010 锻造高温合金双晶组织和一次碳化物分布的测定方法

GB/T 14999.7-2010 高温合金铸件晶粒尺寸、初生枝晶间距和微孔率的测定方法