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第一章 金相检验基础 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、合金相的晶体结构 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 15

一、相图中的点、线、区的意义 15

二、相图分析 16

三、铁碳合金的平衡结晶过程及其组织 17

第四节 钢中的基本组织和合金元素在钢中的作用 20

一、碳钢和低合金钢中的基本组织 20

二、合金元素在钢中的作用 24

第五节 钢的热处理基础 26

一、钢在加热时的转变 26

二、钢在冷却时的转变 28

三、珠光体转变 30

四、钢的马氏体转变 31

五、钢的贝氏体转变 34

六、钢的退火与正火 36

七、钢的淬火与回火 40

第六节 金相组织相分析方法简介 43

一、X射线衍射相分析 43

二、彩色金相 46

三、金相检验中的显微硬度分析 46

四、能谱分析 47

思考题 48

第二章 钢的宏观检验技术 49

第一节 钢的低倍组织检验 49

一、硫印试验 49

二、酸蚀试验 50

三、塔形试验 57

第二节 钢材断口检验 58

一、纵向断口制备方法 58

二、横向断口制备方法 58

三、钢材断口的分类及各种缺陷形态的识别 58

思考题 61

第三章 金相检验技术及设备 62

第一节 金相试样的制备 62

一、金相试样的选取 62

二、金相试样的镶嵌 62

三、金相试样的磨制 63

四、金相试样的侵蚀 65

五、现场金相检验 67

第二节 金相显微镜 68

一、显微镜简述 68

二、金相显微镜的放大原理 68

三、金相显微镜的光线系统 69

四、偏光和相衬在金相检验中的应用 71

五、金相显微镜的操作与维护 74

第三节 定量金相 74

一、定量金相试样的选取和制备 75

二、自动图像分析仪的应用 76

第四节 显微硬度计 78

一、显微硬度测试原理 78

二、影响显微硬度值的因素 79

三、显微硬度试验的应用及标准概述 80

四、显微硬度计的维护保养 82

思考题 82

第四章 钢的显微组织评定 83

第一节 钢中非金属夹杂物含量的测定（GB/T10561—2005） 83

一、内容与适用范围 83

二、试样的选取与制备 83

三、非金属夹杂物的显微评定方法 84

第二节 金属平均晶粒度测定法（GB/T6394—2002） 89

一、内容与适用范围 89

二、晶粒度级别指数 89

三、试样制备及晶粒度的显示方法 89

四、晶粒度的测定方法 91

第三节 钢的显微组织评定方法（GB/T13299—1991） 97

一、试样制取 97

二、显微组织评定方法 97

三、显微组织评定原则 97

第四节 钢的脱碳层深度测定法（GB/T224—1987） 100

一、金相法 100

二、硬度法 100

三、化学分析法 101

第五节 中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级（JB/T9211—1999） 101

第六节 钢质模锻件金相组织评级图与评定方法（GB/T13320—2007） 101

一、试样的选取与制备 102

二、评级图的分组与分级 102

三、金相组织的评定 102

思考题 102

第五章 结构钢的金相检验 103

第一节 冷变形钢的金相检验 103

一、冷冲压用钢的组织检验 104

二、冷拉结构钢的组织检验 105

三、冷变形钢热处理后的组织 105

第二节 易切削结构钢的金相检验 106

一、硫系易切削钢中夹杂物的形态特征 106

二、铅系易切削钢中夹杂物的形态特征 106

三、易切削结构钢的组织检验 106

第三节 低碳低合金钢的组织检验 107

第四节 调质钢的金相检验 109

一、原材料组织检验 109

二、脱碳层检验 109

三、调质钢的淬回火组织 109

第五节 大截面用钢的金相检验 110

一、大截面锻件热处理后的组织及特点 110

二、大型铸锻件的金相检验 110

第六节 低合金超高强度马氏体钢的金相检验 110

第七节 低合金超高强度贝氏体钢的金相检验 111

第八节 非调质钢的金相检验 112

第九节 双相钢 112

一、冷轧连续退火双相钢 112

二、热轧双相钢 112

三、热处理双相钢 112

四、双相钢的组织检验 113

第十节 弹簧钢的金相检验 113

一、弹簧钢原材料的非金属夹杂物检验 113

二、弹簧钢的游离石墨化检验 114

三、弹簧钢表面脱碳层检验 116

四、Si-Mn系弹簧钢组织检验 117

五、Si-Mn系弹簧钢淬火时出现的非马氏体组织检验 118

六、Cr-V弹簧钢的组织检验 119

七、淬铅弹簧钢丝的组织检验 119

八、特殊弹簧钢丝的组织检验 120

思考题 122

第六章 工模具钢的金相检验 124

第一节 碳素工具钢的金相检验 124

一、成分特点 124

二、显微组织特点 124

三、不正常的退火显微组织 125

四、不正常的淬火组织 126

第二节 合金工具钢的金相检验 126

一、合金工具钢的化学成分 126

二、合金工具钢的退火组织及其评定 127

三、共晶碳化物不均匀度评定 128

四、合金工具钢的淬火组织及其评定 129

五、合金工具钢的回火组织 130

第三节 模具钢的金相检验 130

一、冷作模具钢 130

二、热作模具钢 132

三、塑料专用模具钢 133

第四节 高速工具钢的金相检验 134

一、高速工具钢的分类及其化学成分 134

二、高速工具钢的显微组织 135

三、高速工具钢金相检验 136

第五节 轴承钢的金相检验 138

一、铬轴承钢 139

二、渗碳轴承钢 140

三、特殊用途的轴承钢 141

思考题 142

第七章 不锈钢与耐热钢的金相检验 143

第一节 不锈钢的金相检验 143

一、概述 143

二、不锈钢金相分析的金属学基础 143

三、不锈钢的金相检验 147

第二节 耐热钢的金相检验 154

一、概述 154

二、耐热钢金相检验 154

思考题 158

第八章 铸钢和铸铁的金相检验 159

第一节 铸钢的金相检验 159

一、铸钢的分类及常用牌号 159

二、铸造碳素和低合金钢的组织特点 160

三、铸造碳钢的金相检验 161

四、铸造低合金结构钢的金相检验 163

五、铸造高锰钢的金相检验 164

第二节 铸铁的金相检验 168

一、白口铸铁 168

二、灰铸铁 170

三、球墨铸铁 175

思考题 180

第九章 零件表面处理后的金相检验 181

第一节 概述 181

第二节 钢的渗碳层检验 182

一、渗碳后缓冷状态组织 182

二、渗碳后淬火、回火组织 182

三、渗碳层深度的测定 183

四、渗碳零件的有关金相标准 184

第三节 钢的碳氮共渗层检验 185

一、碳氮共渗后显微组织 186

二、碳氮共渗层深度的测定 186

第四节 钢的渗氮层检验 187

一、气体渗氮层显微组织 187

二、低温碳氮共渗显微组织 188

三、渗氮层组织评定和深度测定 189

第五节 钢的渗硼层检验 189

一、渗硼层显微组织 190

二、渗硼层深度的测定 190

第六节 钢的渗金属层检验 190

一、渗金属层组成 190

二、渗金属层金相检验 192

第七节 表面热处理检验 193

一、感应加热表面淬火 193

二、激光加热表面淬火 194

三、火焰加热表面淬火 195

思考题 196

第十章 焊接件的金相检验 198

第一节 焊接接头的宏观检验与常见缺欠 198

一、焊接接头的外观质量检验 199

二、焊接接头的低倍组织检验 199

三、焊接接头裂纹 200

四、孔穴 202

五、固体夹杂 203

六、未熔合和未焊透 203

七、形状缺欠 203

八、其他缺欠 204

第二节 焊接区域显微组织特征 204

一、焊接组织侵蚀方法 204

二、焊缝金属的组织 205

三、熔合线组织特征 207

四、焊缝热影响区组织特征 207

第三节 几种典型焊接组织识别 210

一、低碳钢电焊后的显微组织 210

二、低碳合金钢焊接组织 210

三、调质钢焊接组织 210

四、06Cr18Ni11Ti不锈钢的焊接组织 212

五、异种钢对接焊 212

思考题 212

第十一章 非铁金属和粉末冶金的金相检验 213

第一节 概述 213

第二节 铝及铝合金的金相检验 213

一、概述 213

二、铝合金的宏观检验 214

三、铝合金的微观检验 216

四、变形铝合金的金相检验 219

五、铝合金中主要相的侵蚀特征 226

第三节 铜及其铜合金的金相检验 226

一、概述 226

二、铜合金的宏观检验 226

三、铜合金的微观组织检验 227

第四节 镁合金的金相检验 234

一、概述 234

二、镁合金的宏观检验 235

三、镁合金显微组织金相检验 236

第五节 钛合金的金相检验 238

一、概述 238

二、金相样品制备与侵蚀 238

三、钛合金的金相组织 239

四、钛合金金相检验标准 239

第六节 硬质合金的金相检验 240

一、概述 240

二、金相样品制备与侵蚀 240

三、显微组织的鉴别 241

四、相关标准 243

第七节 铁基、铜基粉末冶金制品的金相检验 244

一、概述 244

二、金相样品制备与侵蚀 244

三、显微组织的鉴别 246

四、粉末冶金制品的金相标准 247

思考题 247

第十二章 缺陷分析及失效分析 249

第一节 铸造缺陷 249

一、气泡 249

二、疏松 250

三、缩孔 250

四、夹杂 251

五、偏析 251

六、铸造裂纹 252

七、金相组织缺陷 252

第二节 锻造缺陷 252

一、原材料缺陷造成的锻件缺陷 252

二、落料不当造成的锻件缺陷 253

三、锻造工艺不当造成的缺陷 253

第三节 热处理缺陷 254

一、淬火裂纹 254

二、回火脆性 256

三、淬火变形 256

四、其他缺陷 257

第四节 机械产品失效分析的目的意义 258

一、失效分析的目的 258

二、失效分析的意义 259

第五节 机械构件失效的主要形式及其特征 260

一、变形失效 260

二、断裂失效 261

三、腐蚀失效 265

四、磨损失效 268

第六节 失效分析思路及方法 271

一、失效分析思路 271

二、失效分析程序 272

三、失效分析的预防预测 274

第七节 机械产品失效案例分析 275

思考题 278

附录 常用金相检验标准目录 280

参考文献 284

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