1、引言
钢材产品质量的好与坏关系到钢铁企业的生存与发展，而产品的质量又与材料性能有着密切的联系。因为金属和合金的显微组织不同，材料的性能也不同，只有通过控制组织，才能达到控制性能的目的。在钢铁企业中，金相检验是钢材产品质量的重要依据之一，同时也是解决生产实际问题的重要依据之一。同样，金相检验对钢厂而言，是必不可少的检验手段，是找出不合格产品的重要原因，以及指导生产并解决生产实际问题的重要手段之一。
2、金相检验的概念及目的
金相检验是指在金相显微镜下观察、辨认和分析金属材料的微观组织状态和分布情况，借以判定金属材料质量的一种检验方法。它的目的，一方面是常规检验，根据已有的知识，判断或确定金属材料的质量和生产工艺及过程是否完善，如有缺陷时，借以发现产生缺陷的原因；另一方面则是更深入地了解金属材料微观组织和各种性能的内在联系，以及各种微观组织形成的规律等，为研制新材料和新工艺提供依据。
3、金相显微镜的基本原理
金相检验所使用的仪器最常见的是光学显微镜，而观察显微组织用的主要设备是金相显微镜，其类型分为台式、立式和卧式等。它们都是由物镜、目镜和照明系统三大主要部分所组成，而一台金相显微镜质量的好坏主要取决于物镜的质量，其次是目镜的质量。
金相显微镜一般是利用灯光作为照明源，借助透镜、棱镜等作用，使光线投射到试样表面上，靠试样表面微区不同的反射能力，使光线不同程度地进入物镜，经放大后呈现出反映金属组织形貌的图像，然后通过目镜直接观察或利用照相装置摄取照片。
金相显微镜是进行金相检验必不可少的工具，借助它可以对钢中肉眼不能直接观察到的显微组织进行观察和分析，以检查和评定钢的质量，以及查找引起产品不合格的重要原因。
徐州博悦检测公司生产的BOY-C1多用途数码显微镜具有以下特点：
1、高清工业摄像机，标配300万像素，
2、金相物镜系统独立无限平场设计，每只物镜组加上目镜都可单独使用，体积小巧携，
3、配备宏观检查镜头，可对断口外貌，表面微细裂纹宏观分析，
4、360度旋转磁性支架，160KG吸附力，永磁无需加电，适用于各种现场环境，
5、主机自带冷光源照明，另配置便携照明系统，
6、金相组织分析软件（配有三百多种模块近四百个国家标准，高精度的测量，面积，角度，直径，长度等。适应于各个行业），
7、光学放大25X---1000X，
8、可手持检测任意被测部位
9、静态采集图像1200万像素。定倍打印报告
4、金相检验实例分析
4.1 无屈服点20MnSiNb热轧带肋钢筋金相检验分析
某钢厂2004年1～6月份生产的20MnSiNb热轧带肋钢筋共有134批出现无屈服现象,占总数的9％。无屈服的钢筋抗拉强度及伸长率都能满足标准要求。而钢筋无屈服点的现象通常是化学成分、组织不正常等因素引起。为了解决这一影响产品质量的实际问题，该钢厂进行了大量的检验和分析，重点做了金相组织的检验和分析。
4.1.1 化学成分检验
对有屈服和无屈服的钢筋分别做了化学成分检验。从分析上看，有、无屈服的钢筋C、Si、Mn、S、P、Nb的含量都在控制范围内，并没有出现严重的成分不均或偏析现象。
4.1.2 金相组织检验
有、无屈服钢筋的金相组织对比情况见表1。
表1有、无屈服钢筋金相组织对比
项 目 样本量 组 织 铁素体晶粒度级 贝氏体占百分比/%
有屈服 11 铁素体+珠光体+贝氏体 9.77 9.18
无屈服 13 铁素体+珠光体+贝氏体 9.50 24.38
从表1中可以看出，有屈服和无屈服的热轧带肋钢筋相比较，无屈服的热轧带肋钢筋在组织中贝氏体所占的比例较高，有屈服和无屈服钢筋的显微组织如图1、图2所示。
图1 有屈服钢筋的正常组织
图2 无屈服钢筋的组织
由此不难看出，造成20MnSiNb热轧带肋钢筋无屈服现象的主要原因是贝氏体含量过多，当贝氏体含量超过15％时，就容易造成无屈服的情况发生。因此，必须降低贝氏体在钢中的含量。降低贝氏体含量的方法有两种：一是调整化学成分；二是调整生产工艺。由于在生产过程中对钢筋的冷却速度很难控制，因此该钢厂采用的是调整化学成分，即降低Mn含量，并控制好Nb含量。通过这一系列的调整，使该钢厂生产的20MnSiNb热轧带肋钢筋无屈服现象大幅降低。
4.2 穿水钢筋强化机理探讨
高强度钢筋在降低重量和节约成本方面具有显著的优越性。该钢厂生产的HRB400 热轧带肋钢筋，其化学成分基本与HRB335 相同，只是在生产工艺中增加了穿水冷却工艺，以达到强化组织、提高钢筋性能的目的。通过这一工艺使钢筋的强度提高了几十MPa，为昆钢争取了更大的利润。为弄清穿水钢筋强度提高的原因，对穿水钢筋做了相关的金相检验及分析。图3为穿水钢筋的低倍检验照片，从图上可以清楚地看出钢筋的边部与心部在颜色上有着明显的差异。
图3 低倍检验照片
通过金相检验观察，发现边部与心部并非同一组织，其中边部为索氏体（见图4），心部为铁素体＋珠光体（见图5）。而索氏体的形成是由于钢筋在穿水冷却过程中冷却速度较快，珠光体形成温度低，形成了细片状珠光体即索氏体。索氏体具有较高的强度和塑性。其原因主要是由于铁素体与渗碳体片较薄时，相界面增多，在外力作用下，抗塑性变形能力增高。而且由于铁素体、渗碳体片很薄，会使钢的塑性变形能力增大，从而提高了钢筋的强度。
图4 边部组织（索氏体）
图5 心部组织（铁素体＋珠光体）
5、结束语
金相检验在钢铁企业中占有很重要的地位，它是同生产密切相关的重要检验手段。随着钢铁厂金相检验的建立，对钢铁厂产品质量的监督以及不合格产品产生的原因分析将起到十分重要的作用，同时也会为钢铁厂新产品的开发提供一些重要的实验依据。
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