03金相检验规范报告.docx
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03金相检验规范报告
1.目的
通过对锻件进行金相检验，使产品质量处于受控状态，确保产品的内在质量符合国家法规、标准和客户的要求。
2.适用范围
适用于本公司有金相试验要求的产品。
3.执行标准：
①ASTME381-01-2006棒材、锻坯、大方坯和锻件的宏观侵蚀试验标准
②ASTME45-2013测定钢材夹杂物含量的试验方法
③ASTME112-2013测定平均晶粒度的标准试验方法
4.检验人员必须经考核培训并取得相应岗位资格证书。
5.检验设备：
光学显微镜、放大镜
6.操作程序：
6.1试样的制备
a）试样截取方向、部位、数量应依据检验的目的、技术标准或双方技术合同进行；
b）试样的尺寸见附图；
c）试样的制备：
磨平磨光（粗磨、细磨）抛光浸蚀观察
6.2金相检验
6.2.1非金属夹杂物的检验：
6.2.1.1范围
本标准规定了用标准图谱评定压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材中的非金属夹杂物的显微评定方法。
这种方法广泛用于对给定用途钢适应性的评估。
但是，由于受试验人员的影响，即使采用大量试样也很难再现试验结果，因此，使用本方法时应十分慎重。
6.2.1.2原理
将所观察的视场与本标准图谱进行对比，并分别对每类夹杂物进行评级。
这些评级图片相当于100倍下纵向抛光平面上面积为0.50mm2的正方形视场。
根据夹杂物的形态和分布，标准图谱分为A、B、C、D和DS五大类。
这五大类夹杂物代表最常观察到的夹杂物的类型和形态：
——A类（硫化物类）：
具有高的延展性，有较宽范围形态比（长度/宽度）的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角；
——B类（氧化铝类）：
大多数没有变形，带角的，形态比小（一般<3），黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行（至少有3个颗粒）；
——C类（硅酸盐类）：
具有高的延展性，有较宽范围形态比（一般≥3）的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角；
——D类（球状氧化类）：
不变形，带角或圆形的，形态比小（一般<3），黑色或蓝色的，无规则分布的颗粒；
——DS类（单颗粒球状类）：
圆形或近似圆形的，直径≥13μm的单颗粒夹杂物。
非传统类型夹杂物的评定也可通过将其形状与上述五类夹杂物进行比较，并注明其化学特征。
例如：
球状硫化物可作为D类夹杂物评定，但是试验报告中应加注一个下标（如：
Dsulf表示；Dcas表示球状硫化钙；DRES表示球状稀土硫化物；DDup表示球状复相夹杂物，如硫化钙包裹着氧化铝。
沉淀相类如棚化物、碳化物、碳氮化合物或氮化物的评定，也可以根据它们的形态与上述五类夹杂物进行比较，并按上述的方法表示它们的化学特征。
注：
在进行试验之前，可采用大于100倍的放大倍率对非传统类型夹杂物进行检验，以确定其化学特征。
每类夹杂物又根据非金属夹杂物颗粒宽度的不同分成两个系列，每个系列由表示夹杂物含量递增的六级图片组成。
附录A列出了每类夹杂物的评级图谱。
评级图片级别i从0.5级到3级，这些级别随着夹杂物的长度或串（条）状夹杂物的长度（A，B，C类），或夹杂物的数量（D）类，或夹杂物的直径（DS类）的增加而递增，具体划分界限见表1。
各类夹杂物的宽度划分界限见表2。
例如：
图谱A类ｉ＝2表示在显微镜下观察的夹杂物的形态属于A类，而分布和数量属于第2级图片。
表1评级界限（最小值）
评级图级别i
夹杂物类别
A总长度μm
B总长度μm
C总长度μm
D数量个
DS直径μm
0.5
37
17
18
1
13
1
127
77
76
4
19
1.5
261
184
176
9
27
2
436
343
320
16
38
2.5
649
555
510
25
53
3
898（<1181）
822（<1147）
746（<1029）
36（<49）
76（<107）
注：
以上A、B和C类夹杂物的总长度是按附录D给出的公式计算的，并取最接近的整数。
表2夹杂物宽度
类别
细系
粗系
最小宽度μm
最大宽度μm
最小宽度μm
最大宽度μm
A
2
4
>4
12
B
2
9
>9
15
C
2
5
>5
12
D
3
8
>8
13
注：
D类夹杂物的最大尺寸定义为直径。
6.2.1.3取样
夹杂物的形态在很大程度上取决于钢材压缩变形程度，因此，只有在经过相似程度变形的试样坯制备的截面上才可能进行测量结果的比较。
用于测量夹杂物含量试样的抛光面面积应约为200mm2（20mm×10mm），并平行于钢材纵轴，位于钢材外表面到中心的中间位置。
取样方法应在产品标准或专门协议中规定。
对于板材，检验面应近位于其宽度的四分之一处。
如果产品标准没有规定，取样方法如下：
——直径或边长大于40mm的钢棒或钢坯；检验面为钢材外表到中心的中间位置的部分径向截面；（见图1
——直径或边长大于25mm、小于或等于40mm钢棒或钢坯；检验面为通过直径的截面的一半（由试样中心到边缘）；（见图2）
——直径或边长小于或等于25mm的钢棒：
检验面为通过直径的整个截面，其长度应保证得到约200mm2的检验面积；（见图3）
——厚度小于或等于25mm的钢板：
检验面位于宽度1/4的全厚度截面；（见图4）
——厚度大于25mm、小于或等于50mm的钢板：
检验面为位于宽度的1/4和从钢板表面到中心的位置，检验面为钢板厚度的1/2截面。
（见图5）
——厚度大于50mm的钢板：
检验面为位于宽度的1/4和从钢板表面到中心之间的中间位置，检验面为钢板厚度的1/4截面（见图6）
6.2.1.4试样制备
试样应切割加工，以便获得检验面。
为了使检验面平整、避免抛光时试样边缘磨成圆角，试样可用夹具或镶嵌的方法加以固定。
试样抛光时，最重要是要避免夹杂物的剥落、变形或抛光表面被染污，以便检验面尽可能干净和夹杂物的形态不受影响。
当夹杂物细小时，上述操作要点尤其重要。
用金钢石磨料抛光是适宜的。
在某些情况下，为了使试样得到尽可能高的硬度，在抛光前试样可进行热处理。
6.2.1.5夹杂物含量的测定
6.2.1.5.1观察方法
在显微镜下可用下列两种方法之一检验：
——投影到毛玻璃上；
——用目镜直接观察。
在检验过程中应始终保持所选用的观察方法。
如果图像被投影到毛玻璃或类似装置上，必须保证放大100×±2×（在毛玻璃上）。
在毛玻璃投影屏上面或背后放一个清晰的边长为71mm的正方形（实际面积为0.50mm2）塑料轮廓线，然后用正方形内的图像与标准图片（附录A）进行比较；
如果用目镜检验夹杂物，则应在显微镜的适当位置上放置如图7所示试验网格，以使在图像上试验框内的面积是0.50mm2。
注：
在特殊情况下，可采用大于100倍的放大倍率，但对标准图谱应采用同一放大倍率，并在试验报告中注明。
6.2.1.5.2实际检验
可采用下列两种方法。
6.2.1.5.2.1A法
应检验整个抛光面。
对于每一类夹杂物，按细系和粗系记下与所检验面上最恶劣视场相符合的标准图片的级别数。
6.2.1.5.2.2B法
应检验整个抛光面。
试样每一视场同标准图片相对比，每类夹杂物按细系或粗系记下与检验视场最符合的级别数（标准图片旁边所示的级别数）。
为了使检验费用降到最低，可以通过研究，减少检验视场数，并使之分布符合一定的方案，然后对试样做局部检验。
但无法是视场数，还是这些视场的分布，均应事前协议商定。
6.2.1.5.2.3A法和B法的通则
将每一个观察的视场与标准评级图谱进行对比。
如果一个视场处于两相邻标准图片之间时，应记录较低的一级。
对于个别的夹杂物和串（条）状夹杂物，如果其长度超过视场的边长（0.710mm），或宽度或直径大于粗系最大值，则应当作超尺寸（长度、宽度或直径）夹杂物进行评定，并分别记录。
但是，这些夹杂物仍应纳入该视场的评级。
为了提高实际测量（A、B、C类夹杂物的长度，DS类夹杂物的直径）的再现性，可采用图7所示的透明网格或轮廓线，并使用表1和表2规定的评级界限以及第2章有关评级图夹杂物形态的描述作为评级图片的说明。
非传统类型夹杂物按与其形态最接近的A、B、C、D、DS类夹杂物评定。
将非传统类别夹杂物的长度、数量、宽度或直径与评级图片上每类夹杂物进行对比，或测量非传统类型夹杂物的总长度、数量、宽度或直径，使用表1和表2选择与夹杂物含量相应的级别或宽度系列（细、粗或超尺寸），然后在表示该类夹杂物的符号后加注下标，以表示非传统类型夹杂物的特征，并在试验报告中注明下标的含义。
对于A、B和C类夹杂物，用L1和L2分别表示两个在或者不在一条直线上的夹杂物或串（条）状夹杂物的长度，如果两夹杂物之间的纵向距离d小于或等于40mm且沿轧制方向的横向距离s（夹杂物中心之间的距离）小于或等于10mm时，则应视为一条夹杂物或串（条）状夹杂物。
如果一个串（条）状夹杂物内夹杂物的宽度不同，则应将该夹杂物的最大宽度视频为该串（条）状夹杂物的宽度。
6.2.1.5.3结果表示
6.2.1.5.3.1通则
除非在产品标准中已指明，检验结果可按下述方法表示。
用每个试样的级别以及在此基础上所得的每炉钢每类和每个宽度系列夹杂物的级别算术平均值来表示结果。
这种方法与5.2.1所述的方法结合使用。
6.2.1.5.3.2A法
表示与每类夹杂物和每个宽度系列夹杂物最恶劣视场符合的级别。
在每类夹杂物代号后再加上最恶劣视场的级别，用字母e表示出现粗系的夹杂物，s表示出现超尺寸夹杂物。
例如：
A2，Ble,C3,D1,B2,5s,DS0.5。
用于表示非传统类型的夹杂物下标应注明其含义。
6.2.1.5.3.3B法
表示给定观察视场数（N）中每类夹杂物及每个宽度系列夹杂物在给定级别上的视场总数。
对于所给定的各类夹杂物的级别，可用所有视场的全套数据，按专门的方法来表示其结果，如根据双方协议规定总级别（itot）或平均级别（imoy）。
例如：
A类夹杂物
级别为0.5的视场数为n1；
级别为1的视场数为n2；
级别为1.5的视场数为n3；
级别为2的视场数为n4；
级别为2.5的视场数为n5；
级别为3的视场数为n6；
则
itot=（n1×0.5）+（n2×1）+（n3×1.5）+（n4×2）+（n5×2.5）+（n6×3）
imoy=itot/N
式中：
N为所观察视场的总数。
典型夹杂物结果列于附录C。
6.2.1.5.4试验报告
试验报告应包括如下各项：
a）本标准号；
b）钢的牌号和炉号；
c）产品类型和尺寸；
d）取样方法及检验面位置；
e）选用的方法（观察方法、检验方法、结果表示方法）；
f）放大倍率（如果大于100倍时）；
g）观察的视场数或总检验面积；
h）各项检验结果（夹杂物或串（条）状夹杂物的尺寸超过标准评级图者应予以注明）；
i）对非传统类型夹杂物所采用的下标的说明；
j）试验报告编号和日期；
k）试验员姓名。
依据ASTME45-2013钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法，观察整个受检面，选取有代表性的视场，按夹杂物的形态、大小、数量进行评级；评级图见标准。
6.2.2钢质模锻件金相组织检验：
6.2.2.1范围
本标准规定了钢质模锻件的金相组织评级图（以下简称评级图）及评定方法。
本标准适用于经过调质处理、正火处理、等温正火处理、锻后控冷处理的结构钢模锻件。
本标准不适用于对锻件脱碳、过热、过烧等组织的评定。
6.2.2.2术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
6.2.2.2.1等温正火isothermalnormalization
将锻件加热到高于AC3（或AC1）的某一温度，保温一段时间后，控制冷却到珠光体相变区某一温度并等温保持一段时间，使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的热处理工艺。
6.2.2.2.2锻后控冷controlcoolingafterforging
锻件在锻造成型后，利用余热通过控制锻件的冷却速度，使其得到珠光体加铁素体组织或贝氏体组织的工艺方法。
6.2.2.2.3有效厚度efectivethickness
锻件各部位的壁厚不相同时，如果按照某处壁厚确定加热时间可以保证热处理质量，则该处壁厚即称为锻件的有效厚度。
6.2.2.3评级图的分组与分级
评级图分为以下三组，每组分为8级。
第一组评级图见图1，适用于中碳结构钢正火处理的锻件以及中
碳低合金非调质钢锻后控冷处理的锻件。
第二组评级图见图2，适用于渗碳钢正火、等温正火及锻后控冷处理的锻件。
第三组评级图见图3，适用于调质钢调质处理的锻件。
6.2.2.4评级图的应用
6.2.2.4.1评级图中各类金相组织的合格级别由供需双方协商确定。
没有
约定的以1-4级为合格。
6.2.2.4.2如果在评级时有争议，可以参考力学性能检验结果进行判定。
6.2.2.5试样的选取与制备
6.2.2.5.1取样部位的确定
应由供需双方协商确定，没有约定的以锻件有效厚度处作为取样部位。
表明取样部位的示例参见附录A（资料性附录）。
6.2.2.5.2试样的制取
一般应根据供需双方的技术协议，没有协议的根据以下原则确定。
6.2.2.5.2.1不锻件取样部位有效厚度≤20mm时，以二分之一处作为检验部位制取。
6.2.2.5.2.2当锻件取样部位有效厚度>20mm时，以距表面10mm处作为检验部位制取。
6.2.2.5.3制取试样的方法
6.2.2.5.3.1试样应在冷态下用机械方法制取。
若用热切等方法切取时，必须将热影响区完全去除。
6.2.2.5.3.2在制取样品过程中，不能出现因受热而导致组织改变的现象。
6.2.2.5.3.3试样抛光后用含有体积百分数为2%-5%的硝酸酒精溶液浸蚀。
6.2.2.6金相组织的评定
6.2.2.6.1金相组织按1-8级评定。
当被评定的金相组织介于两个级别之间时，以下一级为判定级别，例如大于3级小于4级则判为4级。
6.2.2.6.2正火锻件、等温正火处理锻件、锻后控冷锻件的金相组织在金相显微镜下用100倍观察，但必须结合高倍观察以确定相结构，参照评级图1或评级图2评定。
6.2.2.6.3调质锻件的金相组织在金相显微镜下用500倍观察，参照评级图3评定。
试样制好后，依据ASTME112-2013测定平均晶粒度的标准试验方法，根据不同的材料，不同的热处理工艺，对照相应的图谱进行评级；
6.2.3金属平均晶粒度的测定方法：
6.2.3.1本标准规定了测定平均晶粒度的基本方法：
比较法、面积法和截点法。
6.2.3.2取样
6.2.3.2.1测定晶粒度用的试样应在交货状态材料上切取。
试样的数量及取样部位按相应的标准或技术条件规定。
6.2.3.2.2切取试样应避开剪切、加热影响的区域。
不能使用有改变晶粒结构的方法切取试样。
6.2.3.2.3推荐试样尺寸为：
圆形（直径）：
10～12mmX10mm:
方形（边长）：
10mmX10mmx20mm
6.2.3.2.4晶粒度试样不允许重复热处理。
6.2.3.2.5渗碳处理用的钢材试样应去除脱碳层和氧化层。
6.2.3.3晶粒度测定方法
6.2.3.3.1比较法
比较法是通过与标准系列评级图对比来评定平均晶粒度
6.2.3.3.1.1比较法适用评定具有等轴晶粒的再结晶材料或铸态材料。
6.2.3.3.1.2使用比较法评定晶粒度时，当晶粒形貌与标准评级图的形貌完全相同时，评级误差最小，因此，本标准有下列四个系列标准评级图
A系列图片1，无孪晶晶粒（浅腐蚀）100倍。
B系列图片Ⅱ，有孪晶晶粒（浅腐蚀）100倍。
C系列图片Ⅲ，有孪晶晶粒（深腐蚀）75倍。
D系列图片Ⅳ，钢中奥氏体晶粒（渗碳法）100倍。
6.2.3.3.2面积法
面积法是通过计算给定面积网格内的晶粒数N来测定晶粒度。
6.2.3.3.2.1晶粒数N的计算
将已知面积（通常使用5000m㎡）的圆形测量网格置于晶粒图形上，选用网格内至多能截获并不超过100个晶粒（建议50个晶粒为最佳）的放大倍数M，然后计算完全落在测量格内的晶粒数N内，和被网格所切割的晶粒数N交，于是该面积范围内的晶粒计算N为：
N=N内+1/2N交-1
6.2.3.3.3截点法
截点法是通过计数给定长度的测量线段（或网络）与晶粒边界相交截点数P来测定晶粒度。
截点法较面积法简捷，此方法建议使用手动计数器，以防止计数的正常误差和消除预先估计过高或过低的偏见。
对于非均匀等轴晶粒的各种组织应使用截点法，对于非等轴晶粒度，截点法既可用于分别测定三个相互垂直方向的晶粒度，也可计算总体平均晶粒度。
截点法有直线点法和圆截点法，圆截点法可不必过多的附加视场数，便能自动补偿偏离等轴晶面引起的误差，圆截点法克服了试验线段端部截点法不明显的毛病，圆截点法作为质量检测评估晶粒度的方法是比较安全合适的。
6.2.3.4晶粒度报告
6.2.3.4.1铁素体钢
除用渗碳法显示奥氏体晶粒度外，其他方法应报告如下内容：
①试样热处理的温度及保温时间
②显示晶粒边界的方法。
③晶粒度级别数。
6.2.3.4.2奥氏体钢
①显示晶粒边界的方法。
②晶粒度级别数。
对调质热处理件的晶粒度的检验，依据不同的热处理工艺，选择不同的浸蚀方法，显示晶粒边界，依据GB/T6394-2002金属平均晶粒度测定方法对照图谱，用比较法进行评级；
6.2.4钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法
6.2.4.1热酸浸蚀法
根据不同钢种选择相应的酸液，其浸蚀时间及温度参照表1。
试样浸蚀时，试面不得与溶器或其他试样接触，腐蚀产物可选用3%-5%碳酸钠水溶液或10%-15%（容积比）硝酸水溶液刷除，然后用水洗净吹干，也可用热水直接洗刷炊干。
若浸蚀过深，必须将试面重新加工，除去1mm以上再进行浸蚀.
表1.浸蚀时间及温度表
分类
钢种
酸蚀时间min
酸液成分
温度℃
1
易切削钢
5-10
1：
1（容积比）工业盐酸水溶液
60-80
2
碳素结构钢，碳素工具钢，硅锰弹簧钢，铁素体型，马氏体型，复相不锈耐酸，耐热钢
5-20
3
合金结构钢，合金工具金，轴承钢，高速工具钢
15-20
4
奥氏体型不锈钢，耐热钢
20-40
5-25
盐酸10份，硝酸1份，水10份（容积比）
60-70
5
碳素结构钢，合金钢，高速工具钢，
15-25
盐酸38份，硫酸12分，水50份（容积比）
60-80
6.2.4.2冷酸浸蚀法
本方法有浸蚀和擦蚀两种，一般手于大试件的低倍检验，常用冷蚀液成份及其适用范围参照表2
表2.常用冷蚀液成份及其适用范围
编号
冷蚀液成份
适用范围
1
2
3
盐酸500ml,硫酸35ml，硫酸铜150g
氯化高铁100g，硝酸300ml,水100ml
盐酸300ml,氯化高铁500g，加水至1000ml
钢与合金
4
5
6
10%-20%过硫酸铵水溶液
10-40%（容积比）硝酸水溶液
氯化高铁饱和水溶液加少量硝酸（每500ml加10ml硝酸
碳素结构钢，合金钢
7
8
硝酸1份，盐酸3份
硫酸铜100g，盐酸和水各500ml
合金钢
9
硝酸60ml，盐酸200ml，氯化高铁50g，过硫酸铵20g，水50ml
精密合金，高温合金
10
100-350g工业氯化铜氨，水1000ml
碳素结构钢，合金钢
注：
选用第1-8号冷蚀液时，可用第4号冷蚀液作为冲刷液。
6.2.4.3结果评定
钢的低倍组织及缺陷的评定，ASTME381-01-2006棒材、锻坯、大方坯和锻件的宏观侵蚀试验标准或
双方的技术协议进行。
6.2.4.4检验报告
检验报告应包括下列内容。
A委托单位、B材质、C冶炼炉号、D试样号、E检验表面的位向、F检验结果、缺陷类型及级别情况、G检验者及检验日期。
附金相试样要求
圆试块θ20mmX12mm
矩形试块要求：
12mmX12mmx20mm
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