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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