(1)本标准规定了用光学显微镜来评定球墨铸铁金相组织的方法,采用图像分析仪时,软件的开发应该依据本标准的规定。
本标准对球化分级、石墨大小、石墨球数、珠光体数量、分散分布的铁素体数量、磷共晶数量和碳化物数量的评定方法作了规定,列出了相应评级图。原标准中关于珠光体片间距的测试,在检测中极少使用,本次修订时予以删除。
本标准适用于评定普通和低合金球墨铸铁铸态、正火、退火态的金相组织。
(2)试样的制备:用于检测的金相试样应在与铸件同时浇注、同炉热处理的试块或铸件上截取。截取和制备金相试样的过程中应防止组织发生变化及石墨曳尾。试样表面应光洁,不允许有杂物干扰和粗大的划痕。
(3)球化率及球化分级:标准中球化分级的依据是按本标准附录A中石墨为球状(Ⅵ型)和团状(Ⅴ型)石墨个数占石墨总个数的百分比作为球化率。为方便习惯于应用球化等级的铸造企业,本标准将石墨的球化情况依据球化率的不同分为本标准中表1所示的六个等级,并制定了对应于本标准表1的从图1至图6的球化分级图。
球化率计算时,视场直径为70mm,被视场周界切割的石墨不计数,放大100倍时,少量小于2mm的石墨不计数。若石墨大多数小于2mm或大于12mm时,则可适当放大或缩小倍数。检测时,视场内的石墨个数一般不应该少于20个。原则上说,视场中石墨球数多时,球化率的评定准确度会提高。
在抛光态下检验石墨的球化率或球化等级,应首先观察整个受检面,选三个球化差的视场检测球化率或对照球化分级图目视评定球化等级,放大倍数为100倍。
采用图像分析仪进行评定时,分析软件应依据上述规定编制。
标准中规定,球化率和球化等级的评定是不容许跨级评定的。过去有些企业往往习惯于跨级评定,如用2~3级,或是更宽的表示法。按照新标准,只能确定一个级别。
标准关于石墨球化率的评定方法有较好的可操作性,但也存在一些不足之处。它对于球状(Ⅵ型)和团状(Ⅴ型)石墨在评定球化率时是同等看待的,而球状(Ⅵ型)和团状(Ⅴ型)石墨对于球墨铸铁的性能显然是有不同影响的。在球化率相同的情况下,团状(Ⅴ型)石墨多的球墨铸铁的力学性能显然会低于球状(Ⅵ型)石墨多的球墨铸铁。这方面的问题有待于今后的修订中进一步完善。
(4)石墨大小的评定:
抛光态下检验石墨大小,放大倍数100倍。首先观察整个受检面,选取有代表性的视场,计算直径大于最大石墨球半径的石墨球直径的平均值,并按石墨大小分为本标准中表2所示的从3级至8级的六个等级。本标准中还附有从图7至图12相应于表2中六个等级的石墨大小分级图。习惯于用图谱评定的人员可以使用。
石墨大小的评定方法用图像分析仪是很容易实现的。如果由检测人员自行测量直径和计算是一项十分费时和麻烦的工作,并不具有良好的可操作性。因为检测时视场中的石墨个数不能少,石墨个数少会影响石墨大小测定的准确性。因此如果不用图像分析仪,则一般只能对照图谱确定。按ISO 945-1:2008的规定,石墨大小可以跨级评定,如3/4级,如果某一级是主要的,可以在该级数字下面以下加线表示,如3/4。
(5)珠光体数量:
抛光态试样经2%~5%硝酸酒精溶液侵蚀后,检验珠光体数量(铁素体+珠光体=100%),放大倍数100倍。可以选取有代表性的视场对照标准提供的评级图评定。我们规定以金相视场中金属基体部分的珠光体数量的(铁素体+珠光体=100%)作为评定依据是很合适的。如果以铁素体或珠光体面积占视场面积的百分比来评定,则即使是全铁素体或全珠光体基体的球墨铸铁,其铁素体或珠光体的数量也不会超过90%,因为视场中除了铁素体和珠光体外,还有石墨存在。
珠光体数量由检测人员按面积评定是有困难的,在金相图片上用人工难以测定铁素体和珠光体的面积。所以由检测人员测定时,珠光体数量只能采用对照图谱的方法。标准中所列的从图13至图24分为A、B两组,共有24个图。图中的A组用于石墨球较大的金相试样,B组用于石墨球较小的试样。从两组图对照可以明显看出,在同样数量珠光体的情况下,石墨大小不同,视觉效果是不一样的,珠光体数量看起来是有明显差别的。但是标准只可能提供两组照片,如果石墨的大小与图谱中的两组不同,评定结果则肯定会产生偏差。对照图谱评定本身就是近似的,再加上石墨大小与图谱差别的因素,人工评定的准确度显然不高。不同的人检测同一视场可能会有不同的结果,同一个人在不同时间检测同一个视场也可能会有不同的结果。但是通常这样的检测结果还是可以被接受的。(www.xing528.com)
用图像分析仪进行珠光体数量的检测,可以获得定量的检测结果。但是在检测软件的编制方面是需要加以注意的。金相检测时看到的经腐蚀的视场中,一般有铁素体、珠光体和石墨。应该检测的是珠光体面积/(珠光体面积+铁素体面积)的百分数,而不是珠光体面积/视场面积。(珠光体面积+铁素体面积)=(视场面积-石墨的面积)。视场面积应该扣除石墨所占的面积才是珠光体+铁素体的面积。因为本标准规定以金属基体中的珠光体数量(铁素体+珠光体=100%),而不是珠光体占视场面积的百分比。这是软件编制中必须考虑的问题,否则检测的定量结果是不符合我国的国家标准的。
用图像分析仪检测时,应该注意的另外一个问题是图像分析一般是检测铁素体的数量,这比较方便,因为石墨和珠光体的灰度相近,很难区分。铁素体数量有了,珠光体数量也就知道了。但是从本标准图13B可以看出,铁素体和部分珠光体的灰度也相近,此时图像分析仪就难以区分了,很可能会得到不准确的定量结果。这是应用图像分析仪进行检测时应该注意的问题。
(6)分散分布的铁素体数量:
分散分布的铁素体数量是用抛光态试样经2%~5%硝酸酒精溶液侵蚀后进行检验的,放大倍数100倍。选取有代表性的视场,对照标准中提供的评级图谱评定。
本标准中保留了原标准中分散分布的铁素体数量检测部分,提供了分散分布铁素体数量分级标准及评级图,按分散分布铁素体形态的不同分为块状和网状两组图片。这部分内容是我国标准中特有的。分散分布铁素体是在热处理过程中形成的,一般应用不多。近年来,在等温淬火球墨铸铁中研究了具有分散分布铁素体的等温淬火球墨铸铁。
(7)磷共晶数量:
抛光态试样经2%~5%硝酸酒精溶液侵蚀后,检验磷共晶数量,放大倍数100倍。首先观察整个受检面,以数量最多的视场对照相应的评级图评定。球墨铸铁中的磷含量是受到限制的,一般没有或仅有少量磷共晶,标准中规定了0.5%,1%,1.5%,2%及3%五个数量分级。
(8)碳化物数量:
抛光态试样经2%~5%硝酸酒精溶液侵蚀后,检验碳化物数量,放大倍数100倍。首先观察整个受检面,以数量最多的视场对照相应的评级图评定。标准中规定了碳化物数量为1%,2%,3%,5%及10%五个分级。
用标准中所定的腐蚀剂,碳化物和磷共晶是难以区分的,但是在磷含量受到较好控制的情况下,金相试样中这样的组织主要是碳化物。标准中也说明了“如果碳化物和磷共晶总含量不超过5%时,二者可以合并评定”。
对磷共晶及碳化物的评定都推荐采用评级图,这样能获得近似的结果。当然也可以采用图像分析仪。但是采用图像分析仪时,这些相与铁素体是很难区分的,反而会引起误判,而且边界越多的细薄析出相,往往容易影响检测的准确度。这是具有分析软件的企业在使用时应该注意的问题。
(9)石墨球数:
在抛光态下检验石墨球数,首先观察整个受检面,选取有代表性视场进行石墨球数的统计与计算。通过计算一定面积内的石墨球数n来测定试样中单位平方毫米内的石墨球数。本标准中提供了统计与计算的方法。
石墨球数会影响球墨铸铁的基体组织及力学性能,对石墨球数的控制引起了人们的广泛关注。在等温淬火球墨铸铁生产中,石墨球数也是一个重要的控制参数。
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