第1章 金相检验设备及技术延伸 1
1.1 金相显微镜 2
1.1.1 金相显微镜的基本原理 2
1.1.2 金相显微镜的构造 3
1.1.3 金相显微镜的操作 4
1.1.4 金相试样的制备 4
1.1.5 视频照相技术 7
1.2 显微硬度计 8
1.2.1 显微硬度计的工作原理 8
1.2.2 显微硬度计的使用 8
1.3 图像分析仪（定量金相） 11
1.3.1 图像分析仪的原理及功能简介 11
1.3.2 图像分析仪在金相分析中的应用 12
1.4 扫描电镜 14
1.4.1 扫描电镜的工作原理 14
1.4.2 扫描电镜的特点 15
1.4.3 扫描电镜的主要结构 16
1.4.4 扫描电镜主要指标 16
1.4.5 样品的制备 16
1.4.6 扫描电镜图像衬度观察 17
1.5 透射电子显微镜 19
1.5.1 透射电子显微镜的结构和成像原理 19
1.5.2 透射电镜像的衬度 21
1.5.3 电子显微镜在金相学或材料学中的应用 22
1.6 金相检验技术延伸及探索 23
1.6.1 用定量金相法测定球墨铸铁中碳偏析 24
1.6.2 用图像仪演示球墨铸铁中铁素体生长动力学 26
1.6.3 用图像仪模拟结晶动力学 29
第2章 钢材的宏观检验技术 32
2.1 钢锭的结晶过程及缺陷的分布 32
2.2 酸浸试验 33
2.2.1 试样制备 34
2.2.2 试验方法 34
2.2.3 各种低倍缺陷的特征、评级原则、形成原因及消除方法 37
2.3 断口检验 44
2.3.1 对试样的要求 44
2.3.2 试验方法 44
2.3.3 断口组织和缺陷的分类及鉴别方法 45
2.4 塔形发纹检验 49
2.4.1 对试样的要求 49
2.4.2 试验方法 49
2.4.3 发纹的形成原因及消除方法 49
2.4.4 发纹的识别 50
2.5 硫印试验 51
2.5.1 硫在钢中的分布及影响 51
2.5.2 硫印检验方法 51
2.6 无损探伤法 52
2.6.1 磁粉探伤 52
2.6.2 超声波探伤 53
第3章 钢铁材料的金相检验 55
3.1 钢中常见的金相组织 55
3.1.1 铁素体 55
3.1.2 奥氏体 55
3.1.3 渗碳体 56
3.1.4 珠光体 56
3.1.5 莱氏体 58
3.1.6 贝氏体 59
3.1.7 马氏体 59
3.1.8 魏氏组织 61
3.2 合金元素在钢中的作用 61
3.3 金相试样的热处理 63
3.3.1 非金属夹杂物试样的热处理 63
3.3.2 网状碳化物试样的热处理 63
3.3.3 带状碳化物及带状组织试样的热处理 66
3.3.4 轴承钢碳化物液析试样的热处理 66
3.3.5 碳化物不均匀性试样的热处理 66
3.3.6 石墨碳试样的热处理 67
3.4 晶粒度的测定 67
3.4.1 金属平均晶粒度测定方法 67
3.4.2 低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法 74
3.5 脱碳层的测定 76
3.5.1 脱碳层的测定原则 77
3.5.2 脱碳层的测定方法 79
3.5.3 脱碳层测定注意事项 80
3.6 球化组织的检验 81
3.6.1 球化退火的原理 81
3.6.2 球化组织的检验方法 82
3.6.3 球化组织检验注意事项 82
3.7 钢中非金属夹杂物的检验 83
3.7.1 钢中常见非金属夹杂物类型 83
3.7.2 钢中非金属夹杂物的检验方法 84
3.7.3 钢中非金属夹杂物检验注意事项 84
3.7.4 钢中非金属夹杂物含量的测定——标准评级图显微检验法 84
3.8 显微裂纹的检验 87
3.9 碳化物液析的检验 88
3.10 滚动轴承钢带状碳化物的检验 89
3.11 结构钢带状组织的检验 90
3.12 网状碳化物的检验 92
3.13 碳化物不均匀度的检验 93
3.13.1 碳化物不均匀度的检验方法 93
3.13.2 碳化物不均匀度检验注意事项 94
3.13.3 钢的共晶碳化物不均匀度评级法 94
3.14 钢中石墨碳的检验 95
3.15 石墨钢石墨形状的检验 96
3.16 奥氏体钢中α相的测定 97
3.17 钢中马氏体的金相检验 100
3.17.1 低碳马氏体钢的金相检验 100
3.17.2 中碳钢与中碳合金结构钢马氏体的金相检验 100
3.18 医用不锈钢的金相检验 101
3.19 铸铁的金相检验 102
3.19.1 白口铸铁及其金相检验 102
3.19.2 灰铸铁及其金相检验 104
3.19.3 球墨铸铁及其金相检验 108
第4章 非铁金属材料的金相检验 112
4.1 铝及铝合金的金相检验 113
4.1.1 概述 113
4.1.2 铝及铝合金的金相组织 113
4.1.3 铝合金的金相检验方法 122
4.2 铜及铜合金的金相检验 124
4.2.1 概述 124
4.2.2 铜及铜合金的金相组织 125
4.2.3 铜及铜合金的金相检验方法 132
4.3 镁合金的金相检验 133
4.3.1 概述 133
4.3.2 镁合金的金相组织 134
4.3.3 镁合金的金相检验方法 135
4.4 钛及钛合金的金相检验 136
4.4.1 概述 136
4.4.2 钛合金的金相组织 136
4.4.3 钛合金的金相检验方法 139
4.5 硬质合金的金相检验 139
4.5.1 概述 139
4.5.2 硬质合金的金相组织 139
4.5.3 硬质合金的金相检验方法 142
4.6 粉末冶金制品的金相检验 142
4.6.1 概述 142
4.6.2 粉末冶金制品的金相组织 143
4.6.3 粉末冶金制品的金相检验方法 145
4.7 轴承合金的金相检验 146
4.7.1 概述 146
4.7.2 轴承合金的金相组织 147
4.7.3 轴承合金的金相检验方法 150
第5章 金属热加工过程的缺陷分析 151
5.1 铸造缺陷 151
5.1.1 气孔 151
5.1.2 疏松 152
5.1.3 缩孔 153
5.1.4 夹杂 154
5.1.5 偏析 155
5.1.6 金相组织缺陷 155
5.2 锻造缺陷 155
5.2.1 原材料缺陷造成的锻件缺陷 155
5.2.2 落料不当造成的锻件缺陷 156
5.2.3 锻造工艺不当造成的缺陷 156
5.3 热处理缺陷 157
5.3.1 热处理裂纹 157
5.3.2 热处理变形 204
5.4 焊接接头缺陷 207
5.4.1 裂纹 207
5.4.2 孔穴 209
5.4.3 固体夹杂 210
5.4.4 未熔合和未焊透 210
5.4.5 形状缺陷 211
5.4.6 其他缺陷 212
第6章 失效分析基础 213
6.1 失效分析的思路及方法 213
6.1.1 失效分析的思路 213
6.1.2 失效分析的方法 213
6.2 机械构件失效的主要形式及其分析 215
6.2.1 断裂特征及其分析 215
6.2.2 表面损伤失效 233
第7章 失效分析案例 240
7.1 由“痕迹”分析追查失效原因 240
7.1.1 2942kW（4000马力）柴油机主轴瓦剥落碎粒分析 240
7.1.2 汽车发动机三元催化器网眼堵塞残留物分析 241
7.1.3 汽车柴油机滤清器网上残留物分析 244
7.1.4 推力瓦发热预报分析 248
7.2 材料缺陷引起的失效 253
7.2.1 转子滤脆断分析 253
7.2.2 活塞销断裂分析 254
7.2.3 弹簧座原材料裂纹分析 255
7.2.4 车钩焊补引起裂纹 257
7.3 热加工工艺不当引起的失效 259
7.3.1 38CrMoAl齿轮掉渣 259
7.3.2 叉车方向联轴器断裂分析 260
7.3.3 发电机转子爪断裂分析 262
7.3.4 齿轮两端齿根未淬硬引起断裂 262
7.4 刀痕及零件设计结构不合理造成应力集中引起的失效 263
7.4.1 连杆螺栓螺纹根部刀痕引起的断裂 263
7.4.2 结构设计不当造成连杆盖断裂 266
7.4.3 结构设计不当造成齿轮断裂 269
7.4.4 气缸套冷加工失误引起断裂 272
7.5 装配及运用中过载造成的失效 274
7.5.1 高速钢刀过载二次淬火开裂 274
7.5.2 连杆螺栓装配过程中过载断裂 275
7.5.3 叉车扭锁销切断分析 278
7.5.4 橡塑机齿轮轴失效分析 280
7.6 磨损及环境引起的失效 286
7.6.1 从动齿轮剥落及下凹失效分析 286
7.6.2 凸轮轴磨裂 289
7.6.3 铝活塞应力腐蚀开裂 290
7.6.4 柴油机高压油管应力腐蚀 291
7.6.5 弹簧垫氢脆断裂 293
7.6.6 油泵油嘴氢脆断裂 294
7.7 2942kW（4000马力）内燃机车球墨铸铁曲轴综合失效分析及质量改进 295
7.7.1 抱轴引起的失效 296
7.7.2 水锤引起的断裂 297
7.7.3 球化不良引起的失效 298
7.7.4 疲劳断裂及质量改进 301
参考文献 306