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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