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第一章 金属学基础1

第一节 金属与合金的晶体结构1

一、纯金属的晶体结构1

二、合金的晶体结构6

第二节 纯金属及合金的结晶8

一、纯金属的结晶8

二、合金的凝固12

三、铸锭的组织与缺陷14

第三节 Fe-C(Fe-Fe3C)相图16

一、相图中的点、线、区的意义16

二、相图分析17

三、铁碳合金的平衡结晶过程及组织18

思考题22

第二章 钢的热处理基础23

第一节 钢在加热时的转变23

一、奥氏体的形成过程23

二、影响奥氏体形成速度的因素24

三、奥氏体晶粒的长大24

第二节 钢在冷却时的转变25

一、过冷奥氏体等温转变曲线26

二、过冷奥氏体连续转变曲线27

一、珠光体的组织形态与力学性能28

第三节 钢的珠光体转变28

第四节 钢的马氏体转变29

一、马氏体的组织形态与力学性能29

二、珠光体的形成过程29

二、马氏体转变的特点32

三、影响马氏体转变的因素32

第五节 钢的贝氏体转变33

一、贝氏体的组织形态与力学性能33

二、贝氏体转变的特点35

三、魏氏组织的形成35

一、完全退火36

第六节 钢的退火与正火36

二、不完全退火37

三、球化退火37

四、扩散退火37

五、去应力退火38

六、再结晶退火38

七、钢的正火40

第七节 钢的淬火与回火40

一、淬火应力40

二、淬火加热41

三、淬火冷却42

四、淬火方法43

五、钢的淬透性43

六、钢的回火43

七、钢的回火脆性44

思考题45

第三章 钢的宏观检验技术46

第一节 硫印试验46

一、硫在钢中的分布及影响46

二、硫印的基本原理46

三、硫印方法介绍46

第二节 酸蚀试验47

一、试样的选取48

二、试样的制备48

三、热酸蚀试验48

四、冷酸蚀试验49

五、电解腐蚀试验50

六、低倍组织缺陷的评定和标准贯彻51

第三节 断口检验52

一、纵向断口制备方法52

二、横向断口制备方法53

三、钢材断口的分类及各种缺陷形态的识别53

二、塔形试验介绍55

第四节 塔形试验55

一、发纹的形成原因及分布规律55

思考题56

第四章 金相检验技术及设备57

第一节 金相试样的制备57

一、金相试样的选取57

二、金相试样的镶嵌57

三、金相试样的磨制58

四、金相试样的侵蚀60

五、现场金相检验62

一、感光材料63

第二节 暗室技术63

二、感光胶片的显影和定影64

三、印相65

第三节 金相显微镜65

一、显微镜简述65

二、显微镜的光学原理66

三、新型金相显微镜简介70

四、金相显微镜的操作与维护71

第四节 显微硬度计71

一、显微硬度测试原理71

三、显微硬度试验的应用73

二、影响显微硬度值的因素73

四、新型显微硬度计简介74

五、显微硬度计的维护75

思考题75

第五章 结构钢的金相检验76

第一节 钢中非金属夹杂物的金相检验76

一、非金属夹杂物对钢性能的影响76

二、非金属夹杂物的金相检验77

第二节 碳素钢和低合金钢中的基本组织79

一、铁素体79

三、珠光体80

二、渗碳体80

四、魏氏组织81

五、贝氏体81

六、奥氏体82

七、马氏体82

第三节 冷变形钢的金相检验84

一、冷冲压用钢的金相检验84

二、冷拉结构钢的金相检验85

第四节 易切削结构钢的金相检验86

一、硫系易切削钢中夹杂物的形态特征86

二、铅系易切削钢中夹杂物的形态特征86

二、硅87

一、锰87

三、易切削结构钢的金相检验87

第五节 合金元素在结构钢中的作用87

三、硼88

四、铬88

五、钒、钛和钨88

六、钼88

七、镍88

第六节 低碳马氏体钢的金相检验88

一、低碳低合金钢的分类89

第七节 低碳低合金钢的金相检验89

二、低碳马氏体钢的金相检验89

一、低碳马氏体钢的热处理工艺89

二、低碳低合金钢的金相检验90

第八节 调质钢的金相检验90

一、调质钢的热处理90

二、调质钢的金相检验91

第九节 大截面用钢的金相检验92

一、大截面锻件热处理后的组织、性能特点92

二、大型铸、锻件的金相检验92

第十节 高强度马氏体钢的金相检验93

第十二节 非调质钢的金相检验94

第十一节 贝氏体钢的金相检验94

第十三节 弹簧钢的金相检验95

第十四节 双相钢的金相检验96

第十五节 轴承钢的金相检验97

一、铬轴承钢98

二、渗碳轴承钢100

三、特殊用途的轴承钢100

思考题101

一、成分特点103

三、不正常的退火显微组织103

二、显微组织特点103

第一节 碳素工具钢的金相检验103

第六章 工模具钢的金相检验103

四、不正常的淬火组织104

第二节 合金工具钢的金相检验104

一、合金工具钢的化学成分105

二、合金工具钢的退火组织及其评定105

三、合金工具钢的淬火组织及其评定106

四、合金工具钢的回火组织106

第三节 模具钢的金相检验106

一、冷作模具钢106

二、热作模具钢108

三、塑料专用模具钢109

一、高速工具钢的分类及其化学成分110

第四节 高速工具钢的金相检验110

二、高速工具钢的显微组织111

三、金相检验112

思考题113

第七章 不锈钢与耐热钢的金相检验115

第一节 不锈钢的金相检验115

一、概述115

二、不锈钢金相分析的金属学基础115

三、不锈钢的金相检验119

二、耐热钢的金相检验123

第二节 耐热钢的金相检验123

一、概述123

思考题125

第八章 铸钢和铸铁的金相检验126

第一节 铸钢的金相检验126

一、铸钢的分类及常用牌号126

二、铸钢组织特点127

三、铸造碳钢的金相检验129

四、铸造低合金结构钢的金相检验131

五、铸造高锰钢的金相检验132

第二节 铸铁的金相检验134

一、白口铸铁135

二、灰铸铁137

三、球墨铸铁142

四、可锻铸铁146

思考题149

一、主题内容与适用范围150

二、试样的选取与制备150

三、非金属夹杂物的显微评定方法150

第一节 钢中非金属夹杂物显微评定方法(GB/T 10561—1989)150

第九章 钢的显微组织评定150

第二节 金属平均晶粒度测定法(YB/T 5148—1993)152

一、主题内容与适用范围152

二、晶粒度级别指数152

三、试样的制备及晶粒度显示方法152

四、晶粒度的测定方法155

第三节 低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法(GB/T 4335—1984)159

一、试样制取159

二、晶粒度级数159

三、测定方法160

三、显微组织评定原则161

二、显微组织评定方法161

第四节 钢的显微组织评定方法(GB/T 13299—1991)161

一、试样制取161

第五节 钢的脱碳层深度测定法(GB/T 224—1987)164

一、金相法164

二、硬度法164

三、化学分析法165

第六节 中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级(JB/T 9211—1999)165

第七节 钢质模锻件金相组织评级图与评定方法(GB/T 13320—1991)165

三、金相组织评定166

第八节 钢的共晶碳化物不均匀度评级法(GB/T 14979—1994)166

二、评级图的分组与级别166

一、试样的选取与制备166

一、试样的选取与制备167

二、评定方法167

第九节 奥氏体不锈钢中 a-相面积含量金相测定法(GB/T 13305—1991)167

一、试样的选取与制备167

二、a-相面积含量的测定方法168

第十节 外科植入物用不锈钢(GB 4234—1994)168

一、非金属夹杂物测定168

二、晶粒度测定169

三、游离铁素体相测定169

思考题169

第一节 概述170

第十章 零件表面处理后的金相检验170

一、渗碳后缓冷状态组织171

第二节 钢的渗碳层检验171

二、渗碳后淬火、回火组织172

三、渗碳层深度的测定172

四、渗碳零件的应用173

第三节 钢的碳氮共渗层检验174

一、碳氮共渗后显微组织174

二、碳氮共渗层深度的测定175

第四节 钢的渗氮层检验175

一、气体渗氮层显微组织175

三、渗氮层组织评定和深度测定176

二、低温氮碳共渗显微组织176

第五节 钢的渗硼层检验177

一、渗硼层显微组织177

二、渗硼层深度的测定177

第六节 钢的渗金属层检验178

一、渗金属层相组成178

二、渗金属层金相检验180

第七节 表面热处理检验180

一、感应加热表面淬火180

三、硬化层深度测定法181

二、金相检验181

一、激光加热表面淬火过程182

二、组织特征182

第八节 激光加热表面淬火检验182

第九节 火焰加热表面淬火检验183

一、火焰加热表面淬火工艺183

二、硬化层深度检验183

第十节 热喷涂与喷焊金相检验184

一、喷焊层184

二、喷涂层186

思考题187

三、热喷涂层的缺陷187

第十一章 焊接件的金相检验189

第一节 焊接接头的宏观检验189

一、焊接接头外观质量检验190

二、焊接接头的低倍组织检验190

第二节 焊接区域显微组织特征191

一、焊缝金属的组织191

二、熔合线组织特征193

三、焊缝热影响区组织特征193

一、低碳钢电焊后的显微组织196

二、低碳合金钢焊接组织196

第三节 几种典型焊接组织识别196

三、调质钢焊接组织197

四、1Cr18Ni9Ti 不锈钢的焊接组织198

五、异种钢对接焊198

第四节 焊接组织侵蚀方法198

一、侵蚀剂198

二、不锈钢对接焊198

三、异种钢焊接198

第五节 焊接接头常见缺陷199

一、裂纹199

四、焊接试样宏观检验侵蚀剂199

二、孔穴201

三、固体夹杂201

四、未熔合和未焊透202

五、形状缺陷202

六、其他缺陷203

思考题203

第十二章 非铁金属和粉末冶金制品的金相检验204

第一节 概述204

第二节 铝及铝合金的金相检验204

一、概述204

二、铝合金的宏观检验205

三、铝合金的微观检验207

四、变形铝合金的金相检验210

五、铝合金中主要相的侵蚀特征214

第三节 铜及铜合金的金相检验214

一、概述214

二、铜合金的宏观检验214

三、铜合金的微观组织检验218

第四节 镁合金的金相检验225

一、概述225

二、镁合金的宏观检验226

三、镁合金显微组织检验227

第五节 钛合金的金相检验228

一、概述228

二、金相样品制备与侵蚀229

三、钛合金的金相组织230

四、钛合金金相检验标准230

第六节 硬质合金的金相检验230

一、概述230

二、金相样品制备与侵蚀231

三、显微组织的鉴别232

第七节 铁基、铜基粉末冶金制品的金相检验234

一、概述234

四、硬质合金金相检验标准234

二、金相样品制备与侵蚀235

三、显微组织的鉴别236

四、粉末冶金制品的金相标准238

第八节 轴瓦合金的金相检验238

一、概述238

二、金相样品制备与侵蚀238

三、金相组织239

四、金相检验标准240

思考题241

一、气孔243

第一节 铸造缺陷243

第十三章 缺陷分析243

二、疏松244

三、缩孔245

四、夹杂246

五、偏析246

六、金相组织缺陷246

第二节 锻造缺陷247

一、原材料缺陷造成锻件缺陷247

二、落料不当造成的锻件缺陷248

三、锻造工艺不当造成的缺陷248

一、淬火裂纹249

第三节 热处理缺陷249

二、回火脆性251

三、淬火变形251

四、其他缺陷252

思考题253

第十四章 失效分析254

第一节 失效分析的目的及意义254

一、失效分析的目的254

二、失效分析的意义254

第二节 机械构件失效的主要形式及其分析255

一、变形失效255

二、断裂失效256

三、腐蚀失效259

四、磨损失效263

第三节 失效分析思路及方法265

一、失效树分析方法265

二、失效分析思路265

三、失效分析程序265

四、加强失效事故的预防措施268

思考题268

附录1 金相检验标准应用270

附录2 常用金相检验标准目录273

参考文献276