2021年, 第57卷, 第1期　
刊出日期：2021-01-08

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  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 0-0.

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专题报道（金相检验方法对比分析）
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  国标、ASTM标准及JIS标准对几种典型钢铁产品金相检验项目要求的对比分析

  李和平

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 1-4. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101001

  摘要 ( 420 ) PDF全文 ( 212 )   可视化   收藏

  以碳素结构钢、合金结构钢、轴承钢、弹簧钢和冷作模具钢为例，将国标与美国ASTM标准和日本JIS标准对金相检验项目的要求进行了对比和分析。结果表明：国标对于金相检验项目的要求是最多的；ASTM标准对金相检验项目的要求较少但是具有针对性；JIS标准对金相检验项目的要求弹性较大，主要由买方与制造方协议规定。对比国外标准对应钢种的金相检验项目，采用体视学方法分析金相检验项目的合理性和有效性，可以发现国内钢铁标准中的规定已落后于钢铁生产设备和工艺的技术进步，需要参照国外标准进行修改。
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  金相试样制备技巧及具体方法

  谷秀锐, 孙江欢, 罗扬, 张鹏, 王佩

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 5-7,14. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101002

  摘要 ( 433 ) PDF全文 ( 1683 )   可视化   收藏

  合理的金相试样制备方法是获得清晰、高质量显微组织图像的保障，是材料金相研究的基础。对高纯钨、高氮不锈钢、汽车钢板、涂层材料的金相制备技巧及具体方法进行了分析，解决了制样中切割、镶嵌、磨抛和浸蚀等过程遇到的问题。结果表明：高纯钨硬度高，要保证磨抛时间；高氮不锈钢采用三氯化铁盐酸甘油混合液浸蚀，可获得浸蚀均匀的显微组织形貌；汽车钢板制样时要保证试样直立，不倾斜，且要避免抛光过程产生划痕；涂层材料制样的切割、镶嵌和磨抛过程要做好防护工作，确保涂层完整。
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  2A02铝合金过烧组织特征及金相检验技术的改进

  张微, 谢善, 昝晓君, 李欣

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 8-14,18. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101003

  摘要 ( 502 ) PDF全文 ( 1062 )   可视化   收藏

  为了更精确地评定铝合金过烧组织，以2A02变形铝合金为例，通过过热淬火处理制取金相试样，对传统的金相检验方法进行了技术改进，并对过烧组织特征及力学性能进行了分析。结果表明：使用体积分数为0.5%的氢氟酸浸蚀试样有助于在光学显微镜下准确地判定临界过烧组织；扫描电镜和能谱分析可以帮助操作人员准确区分临界过烧状态组织的特征和相。2A02铝合金在510℃以下固溶的显微组织正常，硬度随固溶温度上升稍有增加；在510℃以上固溶时，会逐渐出现初熔小球，有轻微过烧现象；在520℃时出现断续网状复熔、晶界，为典型的过烧组织；在530℃时晶界复熔加粗，出现大尺寸复熔球，为严重过烧组织；在550℃时，局部复熔球变成空洞；铝合金在过烧后，其硬度和耐腐蚀性急剧下降。
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  对非金属夹杂物检验标准GB/T 10561—2005的探讨

  刘桂江, 程丽杰, 谷强, 冯长伟

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 15-18. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101004

  摘要 ( 395 ) PDF全文 ( 340 )   可视化   收藏

  非金属夹杂物检验的国家标准修订在即，为完善标准，对GB/T 10561—2005《钢中非金属夹杂物含量的测定——标准评级图显微检验法》进行了详细研读，并与旧版国家标准及相应的国际标准进行了对比。结果表明：GB/T 10561—2005较旧版GB/T 10561—1989更加完善，其规定了根据夹杂物的长度、厚度、直径、颗粒数及分布对夹杂物进行评级，方便试验人员的操作，有利于准确评价钢材的质量；GB/T 10561—2005在文本编辑、原理公式、实际检验规则、结果表示、图谱制作等方面存在需要进一步完善之处。
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  现场金相复型技术浅析

  肖冬飞, 王瑄, 韦中悬, 刘芝花

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 19-24,28. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101005

  摘要 ( 281 ) PDF全文 ( 346 )   可视化   收藏

  详细介绍了金相复型技术的原理和试验方法，分析总结了金相复型技术应用的技术要点、注意事项及优缺点，提出了金相复型技术的未来研究方向。结果表明：金相复型技术操作简单、快捷，能满足现场检验的需求，提高了工作效率，为特种设备检验和安全评估提供了详实的依据。
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  电站锅炉珠光体铁素体耐热钢薄壁管的现场金相检验方法

  陈思思

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 25-28. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101006

  摘要 ( 214 ) PDF全文 ( 167 )   可视化   收藏

  对于一般的电站锅炉主蒸汽管道，管壁厚且直径大，现场金相检验易于操作。但是对于薄壁管，尤其是高温、高压受热面，壁厚一般为3.0~4.0 mm，外径一般为30~50 mm，现场金相检验制样的难度极大。如果割管取样，不仅恢复难度大，也影响设备的使用性能。因此在现场金相检验的基础上，研究了一种针对电站锅炉高温受热面（珠光体铁素体耐热钢薄壁）管的金相检验方法。结果表明：使用便携式金相显微镜，利用该方法得到的显微组织形貌较清晰，分析结果准确、可靠。该方法不仅优化了检验环节，而且缩短了检验时间、提高了企业的经济效益，同时也避免了割管的损伤，解决了薄壁管焊接恢复难的问题。
试验与研究
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  加热温度与保温时间对铝-硅镀层组织演变的影响

  郭健, 魏焕军, 杨丽娜, 赵江林

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 29-31,34. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101007

  摘要 ( 195 ) PDF全文 ( 603 )   可视化   收藏

  采用扫描电镜观察了钢板表面铝-硅镀层的微观组织，利用热模拟机研究了铝-硅镀层在不同加热温度和保温时间下镀层中合金层厚度的变化规律，利用辉光光谱仪测定了铁元素向合金层中的扩散规律。结果表明：热处理前镀层合金层组织由Fe₂Al₅二元金属间化合物和Fe₂SiAl₇三元金属间化合物组成，热处理后镀层合金层组织由Fe₂SiAl₂，Fe₂Si₂Al₅等金属间化合物组成，镀层表面生成致密的Al₂O₃膜；硅元素在合金层与镀层的交界处富集，抑制了铁元素由钢基体向镀层表面的扩散，可以有效阻止合金层厚度的进一步增加；随着加热温度升高、保温时间延长，铁元素溶出量增多，镀层表面铁质量分数达到45%~55%，导致合金层的厚度逐渐增大。
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  影响铝合金弹性模量测量精度的因素

  张先锋, 杨晓, 王真钟, 张欣耀, 高灵清, 刘辉

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 32-34. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101008

  摘要 ( 493 ) PDF全文 ( 130 )   可视化   收藏

  金属材料弹性模量的测量精度受很多试验因素的影响，将挤压成型的7N21铝合金加工成圆棒试样，采用静态拉伸试验方法测量了其弹性模量，并对控制模式、引伸计的使用及预拉伸对弹性模量测量的影响进行了分析。结果表明：弹性模量测量精度受控制模式与试样预拉伸的影响较小，主要由引伸计的选择与使用决定。采用单个引伸计测量同一试样多个方向上的弹性模量值并取平均值的方法可以有效消除偏心拉伸的影响，能够提高测量结果的准确性和稳定性。
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  低活化铁素体/马氏体钢原奥氏体晶界显示技术探讨

  郑勇, 田大容, 何琨, 王朋飞, 潘钱付, 李丹

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 35-39. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101009

  摘要 ( 365 ) PDF全文 ( 481 )   可视化   收藏

  基于原奥氏体晶界浸蚀机理，通过评价低活化铁素体/马氏体钢原奥氏体晶界的显示效果，对浸蚀剂的配方、缓蚀剂含量及浸蚀时间进行了研究。结果表明：该钢在氯化铁+硝酸水溶液中可以浸蚀出马氏体板条及板条界面处弥散分布着的形貌与尺寸不同的细小析出相，而原奥氏体晶界显示效果不佳；饱和苦味酸水溶液+缓蚀剂能浸蚀出清晰的晶界。缓蚀剂过少，浸蚀速率过高，控制难度较大，达不到抑制晶内组织显像的效果；缓蚀剂过多，易在金属表面吸附成膜，浸蚀速率过低，晶界和晶内组织的浸蚀显像同时受到抑制。在100 mL饱和苦味酸水溶液+0.8 g缓蚀剂中微沸热浸蚀4 min，该钢的晶界清晰可辨。对比能谱分析结果可知，最优浸蚀配方的金相图能更直观地辨识出晶界和晶粒大小，对制样要求较低，图片采集过程更加简单、高效。
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  巨型水轮发电机剪断销研发与质量控制

  石国发, 邵海波, 王学鹏, 李春川

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 40-45. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101010

  摘要 ( 202 ) PDF全文 ( 104 )   可视化   收藏

  为获得设计需要的巨型水轮发电机剪断销的剪切力，得到剪切力波动受控的批量剪断销，通过拉伸试验、冲击试验、硬度试验和剪断销剪切试验等讨论了全尺寸剪断销剪切试验的可行性，分析了剪切试验时正常剪断和非正常剪断的剪断销材料性能差异，探究了剪断销的剪切力质量稳定性控制方法。结果表明：控制剪断销料坯的布氏硬度波动，可实现间接控制剪断销剪切强度的波动；通过试验总结的六步法可达到控制批量剪断销质量和剪切力波动的目的。
质量控制与失效分析
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  火箭发动机壳体开裂原因

  赵杨, 邹骏

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 46-49,57. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101011

  摘要 ( 318 ) PDF全文 ( 415 )   可视化   收藏

  某火箭发动机壳体在进行静力试验时发生开裂，通过化学成分分析、力学性能测试、金相检验、断口分析等方法，对壳体的开裂原因进行了分析。结果表明，成分偏析导致壳体在旋压过程中产生微观缺陷；在水压试验过程中，水中的活性离子会加速裂纹的扩展，导致壳体在静力试验时发生氢脆和应力腐蚀开裂。
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  长北气田某气井油管腐蚀速率增大原因

  刘磊, 何亚宁, 张孝栋, 杨乐, 王定峰, 杨萍

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 50-57. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101012

  摘要 ( 200 ) PDF全文 ( 321 )   可视化   收藏

  长北气田油管整体腐蚀速率缓慢，但某气井在多臂井径检测中发现，该油管局部腐蚀速率增大，远远大于整个气田的油管腐蚀速率和该井前期的腐蚀速率。进行了水质、气质组分分析、多臂井径检测和腐蚀挂片等试验，分别对腐蚀挂片的宏观形貌及腐蚀产物进行了分析，并结合油管的腐蚀程度和腐蚀情况，对该井油管腐蚀速率突然加快的原因及腐蚀机理进行了分析。结果表明：该井油管腐蚀主要原因是CO₂导致的电化学腐蚀，整体腐蚀速率不高。油管局部腐蚀速率加快的原因是后期地层产水量增加，矿化度升高，促进了局部点蚀成型后的“深挖”效应，使得腐蚀速率呈非线性增加；水中Cl^-浓度较高，进一步提高了腐蚀速率。
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  镍基单晶合金涡轮叶片开裂原因

  石凤仙, 孙智君, 滕跃飞, 曹玮

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 58-60,65. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101013

  摘要 ( 345 ) PDF全文 ( 711 )   可视化   收藏

  某发动机高压涡轮叶片为镍基单晶合金叶片，在室温下进行振动疲劳试验后发现叶片开裂，通过宏观观察、金相检验和扫描电镜分析等方法对叶片开裂的原因进行了分析。结果表明：进气边叶根和榫头伸根的开裂形式均为疲劳开裂；进气边叶根气膜孔内壁存在多处小缺口及榫头伸根亚表面存在疏松缺陷，这些缺陷部位容易形成裂纹源，促进了裂纹的萌生，裂纹扩展后最终导致开裂失效。
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  某输油管道腐蚀穿孔原因

  吉楠, 廖臻, 朱辉, 李丽锋

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 61-65. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101014

  摘要 ( 210 ) PDF全文 ( 292 )   可视化   收藏

  某油田在巡线过程中发现输油管道有泄漏现象，通过宏观分析、化学成分分析、金相检验和腐蚀产物分析等方法，结合服役工况，对输油管道腐蚀穿孔的原因进行了分析。结果表明：环焊缝防腐补口的密封失效而导致的外层腐蚀是输油管道腐蚀穿孔的主要原因，同时土壤中的Cl^-加速了腐蚀穿孔的发生。
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  电网设备线夹开裂原因

  许宏伟, 虞鸿江, 杨迎春, 周静波, 陈国坤

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 66-69,73. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101015

  摘要 ( 305 ) PDF全文 ( 376 )   可视化   收藏

  某电力公司变电站用铝合金设备线夹在运行过程发生批次开裂事故，通过宏观观察、断口分析、化学成分分析、力学性能测试、冷冻模拟试验等方法，对设备线夹的开裂原因和开裂机理进行了分析。结果表明：设备线夹焊缝存在焊接缺陷，导致焊缝强度下降；设备线夹接线管底部存在积水空间，寒冷天气下积水结冰，体积膨胀，使焊缝承受设计工况外的负载而过载开裂，造成了线夹开裂。
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  3 044 t/h超超临界锅炉磨煤机拉杆断裂原因

  刘叙笔, 岳贤强, 杨超, 万瑜

  理化检验—物理分册. 2021, 57(1): 70-73. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202101016

  摘要 ( 181 ) PDF全文 ( 16 )   可视化   收藏

  某电厂3 044 t/h超超临界锅炉磨煤机拉杆发生断裂，通过化学成分分析、断口分析、力学性能测试和金相检验等方法对拉杆断裂原因进行了分析。结果表明：该拉杆供货态热处理质量较差，导致强度和冲击韧性指标不合格，且磨损补焊处因热处理不到位而产生冷裂纹，长期在往复拉应力及弯曲应力的作用下，裂纹疲劳扩展，最终导致拉杆疲劳断裂。