1、123非非鐵鐵合合金金鋁合金鋁合金銅合金銅合金鎂合金鎂合金鈦合金鈦合金粉末冶金制品粉末冶金制品硬質合金等硬質合金等非鐵金屬的相與合金元素有很大關系，不同的合金元素組合所生成的強化相也各不相同。41、鋁合金的特點：密度小、優良的塑性、高導電性、導熱性、抗蝕性能、鑄造性、切削加工成型，高的比強度和比剛度。2、應用：飛機、機械、化工、電力、儀表、建筑等各領域。鋁及鋁合金的金相檢驗包括宏觀檢驗宏觀檢驗和微觀檢驗微觀檢驗兩大部分。5一、一、 鋁及鋁合金的分類（按照成型方法分類）鋁及鋁合金的分類（按照成型方法分類）1、鑄造鋁合金、鑄造鋁合金2、變形鋁合金、變形鋁合金在工業上常用的鑄造鋁合金為Al-Si系、

2、Al-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系四大類。根據合金化及其熱處理特點，分為：熱處理不可強化鋁合金： 純鋁，L系列； 防銹鋁，LF系列： Al-Mn，Al-Mg；熱處理可強化鋁合金： 硬鋁LY（Al-Cu-Mg-Mn）系列；鍛鋁LD（Al-Mg-Si-Mn）系列；超硬鋁LC（Al- Zn-Mg -Mn）系列；其他系列，Al-Li合金。二元鋁合金的典型相圖及鋁合金的分類示意圖最大溶解度D點6L+（Si）（Si）L+（Al）（Al）（Al）+（Si）二、鋁合金中形成的主要相二、鋁合金中形成的主要相1.亞共晶Al-Si合金在凝固過程中先形成樹枝狀的相鋁，剩下部分鋁液在鋁樹枝晶間生成（+Si）共晶體

3、。2.過共晶Al-Si合金首先析出多邊形的塊狀出生Si，然后再生成（+Si）共晶體。3.共晶體中的Si一般呈大針狀分布，會降低合金的力學性能。生產上多采用（鈉鹽和鍶鹽）變質處理的方法來提高鑄造Al-Si合金的綜合力學性能。經過良好變質處理的共晶Si得到了細化處理，呈點球狀。781、Si相相 2、Cu相相 初晶硅Si初，呈深灰色幾何多邊形；共晶硅Si共晶，呈灰色針狀、粒狀。3、Mg相相 4、Mn相相 5、Ni相相 6、Ti相相 CuAl2，相，帶粉紅色的白色結晶，輪廓圓滑。 Mg2Si，呈樹叉狀，骨骼狀；Mg2Al3，骨骼狀，浸蝕后淡黃色。 Al6Mn，呈亮白塊狀；Al4Mn，呈淺灰色塊狀。 A

4、l3Ni，呈黑色板塊狀。 Al3Ti，亮白色片狀。 97、主要雜質相、主要雜質相 FeAl3，呈灰色粗針狀； 初生Al12Fe3Si，呈灰色魚骨狀； Al9Fe3Si2，呈灰色細片狀； Al4Fe3Si2，呈灰色聚集分布的針狀。 Al9Fe2Si, 亮白色片狀、針狀。FeNiAl9，亮白色片狀、針狀。10三、三、 鋁合金的宏觀檢驗鋁合金的宏觀檢驗鋁合金及鋁合金鑄件、變形鋁及鋁合金鑄錠還是變形鋁合金加工材料、制品，都會在熔煉、凝固結晶、變形成形加工、熱處理等過程中產生缺陷。使用簡單的手段進行宏觀檢驗，可以在很大范圍內對鋁合金制品的內在缺陷進行檢驗，是一種行之有效的常規檢驗方法。11宏觀檢驗針孔度

5、檢驗宏觀缺陷檢驗宏觀晶粒度檢驗氧化膜缺陷檢驗粗晶環檢驗鑄造鋁合金針孔度檢驗可參照JB/T7946.3-1999鑄造鋁合金針孔。標準將針孔度分為5級，并給出了5級針孔度等級，一般控制在三級以下。 鋁合金的宏觀缺陷的種類及特征的檢驗標準為GB/T 3246.2-2012變形鋁及鋁合金制品低倍組織檢驗標準 包括斷口檢驗和低倍檢驗。規定疏松、非金屬夾雜、氣孔、冷隔、粗晶環、鑄造裂紋等22中缺陷 。還規定了晶粒度的檢驗標準。宏觀缺陷檢驗13宏觀晶粒度檢驗檢驗方法參照檢驗方法參照GB/T3246.2-2012晶粒度的評定可以通過實物與晶粒度標準照片相比較確定，其中等軸晶粒度分為8級，（連）鑄（連）軋板（帶

6、）晶粒度分為5級。注意：注意：與常用的晶粒度評定方法相反，所執行標準中晶粒度級別越高、晶粒越細。氧化膜缺陷檢驗檢驗方法參照檢驗方法參照GB/T3246.2-2012鋁合金在熔鑄過程中，由于一些工藝原因會使一些液面氧化膜卷入鑄錠內形成錠內氧化膜，這些卷入物在合金變形過程中使變形不均勻，并在材料內部形成由若干微裂紋和氧化膜組成的缺陷，經低倍侵蝕后即成小分層。氧化膜在低倍試樣上呈斷線狀裂縫，多集中于最大變形部位，并沿金屬流線方向分布。斷口呈白色、灰色或金黃色、黃褐色的小平臺，對稱或對偶地分布在斷裂面上。粗晶環：淬火處理后的擠壓制品橫向低倍試樣上，沿制品周邊出現的粗大再粗晶環：淬火處理后的擠壓制品橫向

7、低倍試樣上，沿制品周邊出現的粗大再結晶區。結晶區。單孔擠壓呈環形，多孔擠壓呈月牙形。單孔擠壓呈環形，多孔擠壓呈月牙形。根據鋁合金的性能特點，制樣過程通過手工完成。根據鋁合金的性能特點，制樣過程通過手工完成。用 手 鋸 在用 手 鋸 在需 要 分 析需 要 分 析的 部 位 截的 部 位 截取試樣取試樣用銼刀銼平用銼刀銼平斷面較平齊斷面較平齊時也可用粗時也可用粗砂紙逐漸整砂紙逐漸整平，但不能平，但不能用力過大，用力過大，以免形成較以免形成較厚的金屬損厚的金屬損傷層。傷層。磨光時注意切勿將磨光時注意切勿將上道砂紙的粗砂粒上道砂紙的粗砂粒帶到下一道砂紙上帶到下一道砂紙上，防止產生很深的，防止產生很深

8、的劃痕而增加拋光的劃痕而增加拋光的難度。選用難度。選用1000 砂紙。砂紙。用較濃的氧化鋁懸浮液進行拋光。（注意：拋光織物的濕度以提起樣品時，表面的水用較濃的氧化鋁懸浮液進行拋光。（注意：拋光織物的濕度以提起樣品時，表面的水膜在膜在3-5s內自動揮發為宜。鋁合金拋光時，試樣表面易氧化，實驗證明，用細粒度的內自動揮發為宜。鋁合金拋光時，試樣表面易氧化，實驗證明，用細粒度的金剛石研磨膏拋光效果較好。當試樣表面劃痕較深且拋光難以消除時，可以采用浸蝕金剛石研磨膏拋光效果較好。當試樣表面劃痕較深且拋光難以消除時，可以采用浸蝕、拋光交替的方法，也可以用電解拋光的方法制樣。）、拋光交替的方法，也可以用電解拋

9、光的方法制樣。）15四、鑄造鋁合金的微觀檢驗四、鑄造鋁合金的微觀檢驗1、鑄造鋁硅合金的變質檢驗鑄造鋁硅合金的平衡組織為鋁基體上分布著粗大的共晶硅，經過正常變質鑄造鋁硅合金的平衡組織為鋁基體上分布著粗大的共晶硅，經過正常變質處理后其顯微組織為均勻分布的樹枝狀處理后其顯微組織為均勻分布的樹枝狀鋁初晶及細粒狀的硅與鋁基體組成鋁初晶及細粒狀的硅與鋁基體組成的（的（+Si）共晶體。）共晶體。變質檢驗可按照變質檢驗可按照JB/T7946.1999鑄造鋁硅合金變質鑄造鋁硅合金變質進行評定。進行評定。標準將變質情況分為未變質、變質不足、變質正常、變質衰退、輕度過變質標準將變質情況分為未變質、變質不足、變質正常

10、、變質衰退、輕度過變質和嚴重過變質和嚴重過變質6級。級。16屬二元鋁-硅合金，又名硅鋁明，含Si%=1013%。 圖11-1 ZL102合金為未變質的顯微組織圖11-2 ZL102合金為變質的顯微組織初晶硅 共晶硅 固溶體 （+Si）共晶體（1）ZL10217（2）ZL109 屬共晶型鋁合金。成分為Si%=1113%，Cu%=0.51.5%，Mg%=0.81.3%，Ni%=0.81.5%，Fe%=0.7%，余量為鋁。 圖 11-3 ZL109合金為變質的顯微組織 固溶體Si Al3Ni Mg2Si 18 （3）ZL203 屬Al-Cu系合金，該合金的成分為Wcu=4.0-5.0%，余量為鋁。

11、圖 11-4 ZL203合金的顯微組織 （Al） Al2Cu+N(Al2Cu2Fe)相 192.2.鑄造鋁合金的過燒檢驗鑄造鋁合金的過燒檢驗過燒：鑄造鋁合金在凝固過程中存在偏析和低熔點共晶物，在隨后的固過燒：鑄造鋁合金在凝固過程中存在偏析和低熔點共晶物，在隨后的固溶處理溫度下，會在合金中出現過燒三角或晶界熔化、復熔球及復熔共溶處理溫度下，會在合金中出現過燒三角或晶界熔化、復熔球及復熔共晶體等金相組織。晶體等金相組織。過燒三角：晶粒交叉處最后凝固的低熔點共晶物在熱處理過程中過燒復過燒三角：晶粒交叉處最后凝固的低熔點共晶物在熱處理過程中過燒復熔，并在表面張力作用下形成銳菱三角。熔，并在表面張力作用

12、下形成銳菱三角。復熔球：枝晶內低熔點共晶物熔化后液相球化。復熔球：枝晶內低熔點共晶物熔化后液相球化。若熱處理保溫溫度過高，則上述區域內的低熔點物質熔化、冷卻后形成若熱處理保溫溫度過高，則上述區域內的低熔點物質熔化、冷卻后形成二元、三元等復熔共晶。二元、三元等復熔共晶。JB/T7946.2-1999鑄造鋁硅合金過燒鑄造鋁硅合金過燒標準將過燒分為正常組織、過熱組織、輕微過燒組織、過燒組織、嚴重標準將過燒分為正常組織、過熱組織、輕微過燒組織、過燒組織、嚴重過燒組織過燒組織5級。級。1.變形強化鋁合金的相鑒別變形強化鋁合金的相鑒別部分變形強化鋁合金只能采用加工硬化的方法提高強度，主要有純鋁合金。部分變

13、形強化鋁合金只能采用加工硬化的方法提高強度，主要有純鋁合金。純鋁的雜質主要為硅、鐵，以雜質相的形態存在。純鋁的雜質主要為硅、鐵，以雜質相的形態存在。Fe3Al相：針狀或片狀；相：針狀或片狀；初生初生Al12Fe3Si:枝條狀；枝條狀；共晶共晶Al12Fe3Si:骨骼狀。骨骼狀。經變形加工后，雜質相被破碎沿壓延方向呈不連續的條帶狀排列，組織呈變形纖維經變形加工后，雜質相被破碎沿壓延方向呈不連續的條帶狀排列，組織呈變形纖維狀，雜質相分布其中不易發現。狀，雜質相分布其中不易發現。21一、銅合金的宏觀檢驗一、銅合金的宏觀檢驗1 1、鑄造銅合金的鑄造缺陷、鑄造銅合金的鑄造缺陷疏松、氣孔、外來非金屬夾雜、

14、鑄造粗晶、冷隔等 浸蝕：將試樣在10%的硝酸水溶液（或50%的硝酸水溶液）中浸泡數分鐘后，取出，用稀鹽酸將表面的黑色氧化膜去除，即可觀察到銅合金的結晶狀態和宏觀缺陷。 經過變形加工的試樣根據檢驗的目的分為縱向取樣和橫向截面取樣。鑄件或鑄錠可以從指定部位取樣。2 2、宏觀檢驗試樣的制備、宏觀檢驗試樣的制備也可采用以下浸蝕劑：a）30ml HCl + 10g FeCl3 + 120ml H20； b）50ml HNO3 + 5g AgNO3 + 50ml H20。 22二、銅合金的微觀檢驗二、銅合金的微觀檢驗1 1、浸蝕劑、浸蝕劑10ml HCl + 5g FeCl3 + 80ml H201g F

15、eNO3 + 100ml H20，主要用于顯示純銅的晶界。2 2、非金屬夾雜物、非金屬夾雜物種類特征Cu2O明場下為點狀或球狀，呈灰藍色CuS點狀、塊狀，呈青灰色MnS長條形，暗場不透明Cu3P不規則形狀，呈深灰褐色Fe星狀或點狀，呈藍灰色Pb點狀或網狀，呈深灰色23二、銅合金的微觀檢驗二、銅合金的微觀檢驗3 3、氫脆、氫脆 當銅含氧量較高時，在氫氣等氣氛中退火時，會形成高壓水蒸汽，導致銅開裂；未逸出的水蒸汽形成氣泡成為裂紋源，導致在以后的加工中開裂。這成為氫脆病。 4 4、銅及銅合金的晶粒度評定、銅及銅合金的晶粒度評定檢驗標準為YS/T 347-2004銅及銅合金平均晶粒度測定方法或YB/T

16、 5148-1993金屬平均晶粒度測定法中的第三系列評級圖。24三、典型金相組織三、典型金相組織1 1、純銅、純銅 具有孿晶的等軸晶粒具有孿晶的等軸晶粒 圖11-5 純銅的顯微組織25三、典型金相組織三、典型金相組織2 2、黃銅、黃銅 常用的黃銅中含鋅為常用的黃銅中含鋅為393945%45%的黃銅，具有的黃銅，具有+兩相組織，稱為雙兩相組織，稱為雙相黃銅。含鋅量相黃銅。含鋅量39%39%的黃銅的黃銅又稱單相黃銅。又稱單相黃銅。 未變形 相 相 變形處理相 相 圖11-6 二相黃銅的顯微組織 26三、典型金相組織三、典型金相組織3 3、錳黃銅、錳黃銅 在黃銅中加入錳元素，其目的是提高合金強度和對

17、海水的抗蝕性能，但在黃銅中加入錳元素，其目的是提高合金強度和對海水的抗蝕性能，但使韌性有所下降，在其加入錳的同時使韌性有所下降，在其加入錳的同時 再加入鐵能明顯提高黃銅的再結晶溫再加入鐵能明顯提高黃銅的再結晶溫度和細化晶粒度和細化晶粒。 圖 11-7 鑄態 錳黃銅的顯微組織 相 相 27三、典型金相組織三、典型金相組織4 4、鑄造青銅、鑄造青銅 錫青銅：含錫青銅：含SnSn6%6%的錫青銅，其鑄態組織為樹枝晶外形的單相固溶體。的錫青銅，其鑄態組織為樹枝晶外形的單相固溶體。這種合金經變形及退火后的組織為具有孿晶的這種合金經變形及退火后的組織為具有孿晶的等軸晶粒。含等軸晶粒。含SnSn6%6%時，

18、時，其鑄態組織為其鑄態組織為+（+）共析體。）共析體。 圖11-8 鑄態 錫青銅的顯微組織 （+）相 相 28三、典型金相組織三、典型金相組織4 4、鑄造青銅、鑄造青銅 鋁青銅：鋁青銅是以鋁青銅：鋁青銅是以Cu-AlCu-Al為基體的合金，為基體的合金，WAl11%，常用的鋁青銅的，常用的鋁青銅的平衡組織有兩種：平衡組織有兩種： 一種是含一種是含W WAlAl9.4%9.4%的，組織為單一的樹枝狀的，組織為單一的樹枝狀相用于壓力加工。一種是相用于壓力加工。一種是WAl=9.4-11.8%的，組織為樹枝狀的的，組織為樹枝狀的固溶體與層片狀的（固溶體與層片狀的（+r2）共析體）共析體 。圖11-9 鑄態 鋁青銅的顯微組織 （+r2 ）共析體固溶體