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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2018-07-26 15:33
材料的微觀組織決定了材料的性能，金相分析是研究材料微觀組織和成分的重要手段之一。通過(guò)金相照片可以直觀的表征材料的組織組成物、材料的相、晶粒、夾雜物等，同時(shí)金相分析也是評(píng)價(jià)材料工藝的優(yōu)良和查找失效及缺陷原因的有效手段。
一、金相實(shí)驗(yàn)技術(shù)
金相實(shí)驗(yàn)技術(shù)包括試驗(yàn)的制備技術(shù)、試樣顯示技術(shù)和圖像分析技術(shù)等。注試驗(yàn)的制備技術(shù)金相試樣變形層的產(chǎn)生原因及其消除方法，檢驗(yàn)表層組織結(jié)構(gòu)的金相樣品的鑲嵌技巧。
1 金相技術(shù)在PCB生產(chǎn)中的應(yīng)用
印制電路板質(zhì)量可靠與否必須通過(guò)過(guò)程中檢驗(yàn)和成品檢驗(yàn)。常用的檢驗(yàn)手段有用放大鏡目檢。作為檢驗(yàn)手段之一的金相制樣技術(shù)，因其投資小，應(yīng)用范圍廣，而被印制板生產(chǎn)廠家采用。金相制樣是一種破壞性測(cè)試可測(cè)試印制板的多項(xiàng)性能。
2 金相分析的基本技術(shù)與理論
鋼在加熱和冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生復(fù)雜的相變，合金元素對(duì)相變產(chǎn)生重要的影響。加熱時(shí)的相變主要是鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變；冷卻時(shí)的相變主要是奧氏體的分解，如珠光體轉(zhuǎn)變。貝式體轉(zhuǎn)變及馬氏體轉(zhuǎn)變等。
鋼的淬火后回火轉(zhuǎn)變則是馬氏體的分解。各種轉(zhuǎn)變將形成各種不同顯微組織。鋼的金相檢驗(yàn)主要內(nèi)容是非金屬夾雜物類(lèi)型及數(shù)量、晶粒度評(píng)定及各種顯微組織鑒別，以及在各生產(chǎn)工序中出現(xiàn)的缺陷組織等。
3 鑄鐵金相分析
鑄鐵金相檢驗(yàn)的主要內(nèi)容包括：1，對(duì)石墨形態(tài)、大小和分布的分析；2，對(duì)基體中各種組織組成物形態(tài)、分布和數(shù)量及其相互影響的分析；3，對(duì)鑄造、熱處理及其他工藝因素所引起的缺陷的判別和分析；4、對(duì)鑄鐵斷口的宏觀和微觀分析；5、對(duì)鑄鐵的成分、組織、性能和生產(chǎn)工藝的綜合分析。
4 表面處理金相分析
零件的表面處理方法比較多，廣泛采用的有碳氮共滲、滲硼、滲鋁和滲鉻等化學(xué)處理；此外，還有對(duì)零件表面直接火焰加熱、感應(yīng)加熱、激光加熱等淬火櫻硬化處理和表面電鍍和噴鍍等工藝。表面處理金相檢驗(yàn)主要是觀察表層顯微組織特征和滲層深度。
5 焊接金相分析
焊接過(guò)程是一個(gè)時(shí)間短、變化復(fù)雜而完整的物理冶金過(guò)程。它具有加熱溫度高，加熱速度快、高溫停留時(shí)間短、局部加熱及溫差大、冷卻條件復(fù)雜、偏析現(xiàn)象嚴(yán)重、組織差別大等特點(diǎn)。由此直接影響到焊縫基金蘇和熱影響區(qū)的宏觀組織和顯微組織，焊接缺陷及焊接接頭的性能。焊接接頭金相檢驗(yàn)則主要分析焊縫各區(qū)組織和焊接缺陷。
6 有色金屬及高溫合金金相分析
有色金屬和高溫合金的范圍很廣，包括鋁合金，鎂合金、軸承合金以及鎳基、鈷基高溫合金等。它們的金相檢驗(yàn)，無(wú)論是樣品制備、侵蝕試劑的選擇還是合金組織的鑒別，都有其各自的特點(diǎn)。在進(jìn)行有色金屬和高溫合金的金相分析時(shí)，要充分發(fā)揮相圖的作用，注意分析合金中的各種相。
7 粉末冶金與硬質(zhì)合金金相分析
粉末冶金是將金屬粉末或金屬粉末和非金屬粉末混合成經(jīng)成形和燒結(jié)，主要是粉末的物理、化學(xué)性能的測(cè)定，孔隙大小、數(shù)量和形態(tài)的測(cè)量，多孔態(tài)（包括近于致密的燒結(jié)體）物理、力學(xué)性能的測(cè)定等。
8 斷口及裂紋分析
金屬破斷后獲得的一對(duì)相互匹配的斷裂表面及其外觀形貌，稱(chēng)斷口。斷口總是發(fā)生在金屬組織中最薄弱的地方，記錄著有關(guān)斷裂全過(guò)程的許多珍貴資料，所以在研究斷裂時(shí)，對(duì)斷口的觀察和研究一直受到重視。通過(guò)斷口的形態(tài)分析去研究一些斷裂的基本問(wèn)題：如斷裂起因、斷裂性質(zhì)、斷裂方式、斷裂機(jī)制、斷裂韌性、斷裂過(guò)程的應(yīng)力狀態(tài)以及裂紋擴(kuò)展速率等。
二、力學(xué)性能分析測(cè)試
常用的力學(xué)性能試驗(yàn)方法：包括拉伸，壓縮，沖擊，硬度，彎曲，扭轉(zhuǎn)，剪切，持久，蠕變，松弛，疲勞，斷裂，磨損和工藝性能等。
力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)體系有52個(gè)：
硬度、拉伸試驗(yàn)時(shí)常規(guī)檢測(cè)中最常用的分析手段。
硬度：HB、HRC、HV
拉伸試驗(yàn)：σb、σ0.2、σ
三、失效分析基礎(chǔ)
產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能稱(chēng)為失效。
判斷失效的模式，查找失效原因和機(jī)理，提出預(yù)防再失效的對(duì)策的技術(shù)活動(dòng)和管理活動(dòng)稱(chēng)為失效分析。
失效分析的分類(lèi)一般按分析的目的的不同可分為;
（1）狹義的失效分析主要目的在于找出引起產(chǎn)品失效的直接原因。
（2）廣義的失效分析不僅要找出引起產(chǎn)品失效的直接原因，而且要找出技術(shù)管理方面的薄弱環(huán)節(jié)。
（3）新品研制階段的失效分析對(duì)失效的腌制品進(jìn)行失效分析。
（4）產(chǎn)品適用階段的失效分析對(duì)失效的研制品進(jìn)行失效分析。
（5）定型產(chǎn)品使用階段的失效分析對(duì)失效的定型產(chǎn)品進(jìn)行失效分析。
（6）修理品使用階段的師兄啊分析對(duì)失效的修理品進(jìn)行失效分析。
四、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用
金相分析的最基本的依據(jù)就是標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)內(nèi)主要金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
（一 ）鋼材
（1）低倍檢驗(yàn)
1 GB/T 226-1991 鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗(yàn)法
2 GB/T 1979-2001 結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖
3 GB/T 4236-1984 鋼的硫印檢驗(yàn)方法
4 GB/T 1814-1979 鋼材斷口檢驗(yàn)法
5 YB/T 2971-1982 碳素鋼和低合金鋼斷口檢驗(yàn)方法
6 YB/T 4002-1992 連鑄鋼方抷低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖
7 YB/T 4003-1991 連鑄鋼板壞缺陷硫印評(píng)級(jí)圖
8 YB/T 153-1999低質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼連鑄方坯低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖
9 YB/T 3031-2002 鐵路用輾鋼整體車(chē)輪徑向全截面低倍組織缺陷的評(píng)定
10 CB/T 3380-1991 船用鋼材焊接頭宏觀組織缺陷酸蝕試驗(yàn)法
11 HB/Z 210-1991 渦噴型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪內(nèi)、外軸鍛件低倍組織標(biāo)準(zhǔn)
12 QJ 2541-1993 不銹鋼棒低倍錠形偏析檢驗(yàn)方法
（2）基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)
1 GB/T 13298-1991 金屬纖維組織檢驗(yàn)方法
2 GB/T 224-1987 鋼的脫碳層深度測(cè)定法
3 GB/T 10561-2005 鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法
4 GB/T 6394-2002 金屬平均粒度測(cè)定方法
5 GB/T 13299-1991 鋼的顯微組織（游離滲碳體、帶狀組織及魏式組織）評(píng)定方法
6 GB/T 13302-1991 鋼中石黑碳顯微評(píng)定方法
7 GB/T 低碳鋼冷軋薄板鐵素體晶粒度測(cè)定法
8 JB/T 5074-1991 低、中碳鋼球化體評(píng)級(jí)
9 JB/T 9211-1999 中碳鋼與中碳合金結(jié)構(gòu)鋼馬氏體等級(jí)
10 DL/T 652-1998 金相復(fù)型技術(shù)工藝導(dǎo)則
（三）不銹鋼
1 GB/T 6401-1986 鐵素體奧式體型雙相不銹鋼σ—相面積含量金相測(cè)定法
2 GB/T 1954-1980 鉻鎳奧氏體不銹鋼焊縫鐵素體含量測(cè)定方法
3 GB/T 13305-1991 奧氏體不銹鋼中σ—相面積含量金相測(cè)定方法
4 CB/T 1209-1992 0Cr17Ni4Nb（17-4PH）+馬氏體沉淀硬化不銹鋼金相檢驗(yàn)
（三 ）化學(xué)熱處理及感應(yīng)淬火
1 GB/T 11354-2005 鋼鐵零件 滲碳層深度測(cè)定及金相組織檢驗(yàn)
2 GB/T 9450-2005 鋼間滲碳共滲或薄層碳鋼件顯微組織檢測(cè)
3 JB/T 7710-1995 薄層滲碳共滲或薄層滲碳鋼件顯微組織檢測(cè)
4 QCn 29018-1991 汽車(chē)滲碳共滲齒輪金相檢驗(yàn)
5 QC-T 262-1999 汽車(chē)滲碳齒輪金相檢驗(yàn)
6 TB/T 2254-1991 機(jī)車(chē)牽引用滲碳淬硬齒輪金相檢驗(yàn)
7 JB/T 6141.1-1992 重載齒輪 滲碳層球化處理后金相檢驗(yàn)
8 JB/T 6141.2-1992重載齒輪 滲碳質(zhì)量檢驗(yàn)
9 JB/T 6141.3-1992重載齒輪 滲碳金相檢驗(yàn)
10 JB/T 6141.2-1992重載齒輪 滲碳表面碳含量金相判別法
11 GB/T 5617-2005 鋼的感應(yīng)淬火或火焰有效硬度層深度的測(cè)定
12 GB/T 9451-2005 鋼的感應(yīng)淬火或火焰淬火有效硬度層深度的測(cè)定
13 JB/T 9204-1999 鋼件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn)
14 JB/T 9205-1999珠光體球墨鑄鐵零件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn)
15 NJ 305-1983 滲碳齒輪感應(yīng)加熱淬火金相檢驗(yàn)
16 QC/T 502-1999 汽車(chē)感應(yīng)淬火零件金相檢驗(yàn)
17 CB/T 3385-1991 鋼鐵零件滲氮層深度測(cè)定方法
（四）軸承鋼
1 GB/T 18254-2002 高碳鉻軸承鋼
2 GB/T 2086-1982 高碳個(gè)不銹鋼承鋼技術(shù)條件
3 JB/T 1255-2001高碳鉻軸承鋼滾動(dòng)軸承零件熱處理技術(shù)條件
4 JB/T 1460-1992高碳鉻不銹滾動(dòng)軸承零件熱處理技術(shù)條件
（五）工具鋼
1 GB/T 1298-1986 碳素工具鋼
2 GB/T 1299-2000 合金工具鋼
3 GB/T 14979-1994鋼的共晶碳化物不均勻評(píng)定法
4 GB/T 4462-1984高速工具鋼大塊碳化物評(píng)級(jí)圖
5 GB/T 9943-1988高速工具鋼棒技術(shù)條件
（六）鑄鐵
（1）基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)
1 GB/T 7216-1987灰鑄鐵金相
2 GB/T 9441-1988球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)
3 JB/T 3892-1999蠕墨鑄鐵金相標(biāo)準(zhǔn)
4 JB/T 2212-1977鐵素體可鍛鑄鐵金相標(biāo)準(zhǔn)
（2）表面處理
1 GB/T 4677.6-1984 金屬和氧化覆蓋厚度測(cè)試方法—截面金相法
2 GB/T 5929-1986 輕工產(chǎn)品金屬鍍層和化學(xué)處理層的厚度測(cè)試
3 GB/T 6462-2005 金屬和氧化物覆蓋層—橫斷面厚度顯微鏡測(cè)量方法
4 GB/T 6463-1988 金屬和其他無(wú)機(jī)覆蓋層—厚度測(cè)量方法評(píng)定
5 GB/T 9790-1988 金屬覆蓋層及其有關(guān)覆蓋層維氏和努氏顯微硬度試驗(yàn)
6 GB/T 11250.1-1989 復(fù)合金屬覆蓋層度測(cè)—金相法
（七）鋁合金及銅合金
1 GB/T 3246-1982 鋁及鋁合金加工制品顯微組織檢驗(yàn)方法
2 GB/T 3247-1982 鋁及鋁合金加工制品低倍組織檢驗(yàn)方法
3 GB/T 7998-1987 鋁合金晶間腐蝕測(cè)定法
4 GB/T 8014-1987 鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化陽(yáng)極氧化膜厚度的定義和有關(guān)測(cè)量厚度的規(guī)定
5 GB/T 3508-1983 內(nèi)燃機(jī)鑄造鋁活塞金相檢驗(yàn)
6 JB/T 5108-1991 鑄造黃銅金相
7 QJ 2337-1992 鈹青銅的金相檢驗(yàn)方法
8 YS/T 247-2004 銅及銅合金 平均晶粒度測(cè)定方法
9 YB/T 731-1970 電真空器件用無(wú)氧銅含氧量金相檢驗(yàn)法
國(guó)外部分金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
ASTM E3-2001金相試樣制備規(guī)程
ASTM E7-2003有關(guān)金相學(xué)的術(shù)語(yǔ)
ASTM E1558-1999（2004）金相實(shí)驗(yàn)電解拋光指南
ASTM E 2014-1999（2005）金相實(shí)驗(yàn)室安全指南
ASTM E 340—2000e1金屬和合金宏觀浸蝕的試驗(yàn)方法
ASTM E 407-1999微觀浸蝕合金和金屬的試驗(yàn)方法
ASTM E45-1997（2002）測(cè)定鋼中夾雜物含量的規(guī)程
ASTM E768-1999（2005）鋼夾雜物自動(dòng)檢驗(yàn)用試樣的制備及評(píng)定規(guī)程
ASTM E2142-2001用掃描電子顯微鏡評(píng)定和分類(lèi)鋼中夾雜物的試驗(yàn)方法
ASTM E2283-2003鋼和其他大結(jié)構(gòu)零件中非金屬夾雜物的試驗(yàn)方法
ASTM E 112-1996（2004）測(cè)定平均粒徑的試驗(yàn)方法
ASTM E 930-1999評(píng)估冶金相學(xué)部分重觀測(cè)到最大粒徑的試樣方法
ASTM E 1382-1997用半自動(dòng)和自動(dòng)成像分析法測(cè)定平均粒度的試驗(yàn)方法
ASTM E1077-2001（2005）評(píng)估鋼樣品脫碳層深度的試驗(yàn)方法
五、小結(jié)
金相樣品的制備成功與否是分析測(cè)試的基礎(chǔ)
補(bǔ)充金相標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)注意及時(shí)查新
通用標(biāo)準(zhǔn)
1.GB/T6394-2002 金屬平均晶粒度測(cè)定法
2.ASTM E112-2013 測(cè)定平均粒徑的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法
3.GB/T 15749-2008 定量金相測(cè)定方法
4.GB/T 13298-2015 金屬顯微組織檢驗(yàn)方法
5.GB/T 11354-2005 鋼鐵零件 滲氮層深度測(cè)定和金相組織檢驗(yàn)
6.JB/T 2798-1999 鐵基粉末冶金燒結(jié)制品金相標(biāo)準(zhǔn)
鋼材
7.GB/T 10561-2005 鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定 標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法
8.GB/T 224-2008 鋼的脫碳層深度測(cè)定法
9.GB/T 13299-1991 鋼的顯微組織評(píng)定方法
10.GB/T 1814-1979 鋼材斷口檢驗(yàn)法
11.HB 5022-1994 航空鋼制件滲氮、氮碳共滲金相組織檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
12.GB/T 5617-2005 鋼的感應(yīng)淬火或火焰淬火后有效硬化層深度的測(cè)定
13.JB/T 9204-2008 鋼件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn)
14.GB/T 13320-2007 鋼質(zhì)模鍛件 金相組織評(píng)級(jí)圖及評(píng)定方法
15.JB/T 5074-2007 低、中碳鋼球化體評(píng)級(jí)
16.JB/T 9211-2008 中碳鋼與中碳合金結(jié)構(gòu)鋼馬氏體等級(jí)
17.GB/T 14979-1994 鋼的共晶碳化物不均勻度評(píng)定法
18.GB/T 1299-2014 工模具鋼
19.GB/T 4335-2013 低碳鋼冷軋薄板鐵素體晶粒度測(cè)定法
20.GB/T 1979-2001 結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖
21.GBT 10516-2005 鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定方法
不銹鋼
22.GB/T 13305-2008 不銹鋼中α-相面積含量金相測(cè)定法
鋁及鋁合金
23.JB/T 7946.1-2017 鑄造鋁合金金相 第1部分：鑄造鋁硅合金變質(zhì)
24.JB/T 7946.2-2017 鑄造鋁合金金相 第2部分：鑄造鋁硅合金過(guò)燒
25.JB/T 7946.4-2017 鑄造鋁合金金相 第4部分：鑄造鋁銅合金晶粒度
26.GB/T 3246.1-2012 變形鋁及鋁合金制品組織檢驗(yàn)方法 第1部分:顯微組織檢驗(yàn)方法
27.GB/T 3246.2-2012 變形鋁及鋁合金制品組織檢驗(yàn)方法 第2部分:低倍組織檢驗(yàn)方法
28.QJ 1675-1989 變形鋁合金過(guò)燒金相試驗(yàn)方法
29.QJ 1676-1989 鑄造鋁合金過(guò)燒金相試驗(yàn)方法
30.JB/T 6289-2005 內(nèi)燃機(jī) 鑄造鋁活塞 金相檢驗(yàn)
鑄鐵
31.GB/T 7216-2009 灰鑄鐵金相檢驗(yàn)
32.GB/T 9441-2009 球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)
33.JB/T 9205-2008 珠光體球墨鑄鐵零件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn)
34.ISO 945-1-2008 鑄鐵的顯微結(jié)構(gòu) 第1部分:用目視分析進(jìn)行石墨分類(lèi)
銅及銅合金
35.YS/T 347-2004 銅及銅合金 平均晶粒度測(cè)定方法
36.GB 3490-1983 含銅貴金屬材料氧化銅金相檢驗(yàn)方法
37.QJ 2337-1992 鈹青銅的金相試驗(yàn)方法
鎂及鎂合金
38.GB/T 4296-2004 變形鎂合金顯微組織檢驗(yàn)方法
39.GB/T 4297-2004 變形鎂合金低倍組織檢驗(yàn)方法
鈦及鈦合金
40.GB/T 5168-2008 α-β鈦合金高低倍組織檢驗(yàn)方法
41.GB/T 6611-2008 鈦及鈦合金術(shù)語(yǔ)和金相圖譜
42.GB/T 13810-2007 外科植入物用鈦及鈦合金加工材
43.QJ 2917-1997 鈦及鈦合金金相檢驗(yàn)方法
其他有色金屬材料
44.GB/T 4197-1984 鎢,鉬及其合金的燒結(jié)坯條,棒材晶粒度測(cè)試方法
其他
45.QC/T 262-1999 汽車(chē)滲碳齒輪金相檢驗(yàn)
46.JB/T 8118.2-2011 內(nèi)燃機(jī) 活塞銷(xiāo) 第2部分:金相檢驗(yàn)
47.JB/T 1255-2014 滾動(dòng)軸承 高碳鉻軸承鋼零件 熱處理技術(shù)條件
48.JB/T 5175-2006 柴油機(jī)噴油泵 噴油器總成 主要零件 金相試驗(yàn)
49.JB/T 6141.1-1992 重載齒輪 滲碳層球化處理后金相檢驗(yàn)
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