鋼鐵及合金物理檢測技術

第一章鋼鐵及合金基礎知識1
第一節鋼鐵及合金的分類和編號1
一、分類1
二、編號2
三、鋼鐵及合金牌號統一數字代號體系5
第二節金屬學5
一、金屬和金屬鍵5
二、晶體結構5
三、配位數和致密度7
四、晶體缺陷7
五、合金的相7
第三節熱處理8
一、退火8
二、正火9
三、淬火10
四、回火11
第四節鐵碳相圖12
一、相圖中的點、線、區的意義12
二、包晶轉變(水平線HJB)13
三、共晶反應(水平線ECF)13
四、共析轉變(水平線PSK)14
五、固態轉變線14

第二章力學性能試驗15
第一節拉伸試驗15
一、概述15
二、拉伸的基本原理15
三、拉伸試驗方法16
第二節硬度試驗18
一、概述18
二、布氏硬度試驗19
三、洛氏硬度試驗23
四、維氏硬度試驗25
五、里氏硬度試驗29
第三節沖擊試驗33
一、概述33
二、夏比擺錘沖擊試驗原理及定義33
三、沖擊試驗設備34
四、試樣要求35
五、試驗程序35
第四節壓縮試驗36
一、概述36
二、壓縮設備36
三、壓縮試驗方法36
四、壓縮試樣36
五、試驗原理37
六、試驗程序38
第五節彎曲試驗39
一、基本原理39
二、彎曲設備39
三、彎曲試驗方法39
第六節蠕變試驗40
一、基本原理40
二、定義和計算公式41
三、蠕變試驗設備41
四、蠕變試驗方法41
五、試驗程序41
第七節疲勞試驗42
一、概述42
二、疲勞試驗設備43
三、疲勞試驗方法44
四、試樣的制備44
五、試驗步驟45
六、試驗結果處理46
第八節磨損試驗46
一、概述46
二、定義與計算公式46
三、磨損試驗設備47
四、磨損試驗方法48
五、試驗程序48
第九節扭轉試驗49
一、概述49
二、基本原理49
三、試驗設備49
四、試驗方法49
五、試樣49
六、試驗步驟50
七、扭轉試驗機檢測能力的拓展50
第十節通用設備的工裝輔具51
一、特殊樣品維氏硬度工裝51
二、汽車零部件檢測工裝51
三、螺栓抗拉強度檢測工裝51

第三章金相檢驗技術53
第一節金相檢驗基礎知識53
一、金相檢驗設備53
二、金相試樣制備55
第二節鋼的宏觀檢驗技術57
一、斷口檢驗57
二、硫印試驗59
三、酸蝕試驗60
四、塔形試驗60
第三節鋼的微觀檢驗方法63
一、鋼中非金屬夾雜物評定方法63
二、金屬平均晶粒度測定方法67
三、鋼的脫碳層深度測定方法69
四、鋼的滲層深度測定和金相組織評定方法70
五、鋼的共晶碳化物不均勻度評定方法73
六、鋼的顯微組織評定方法74
七、鋼質模鍛件金相組織評定方法75
第四節常用鋼鐵及合金及其檢驗76
一、結構鋼的檢驗77
二、工具鋼的檢驗79
三、鑄鐵的檢驗81
四、特殊用途鋼的檢驗84
五、高溫合金的檢驗86

第四章X射線衍射技術87
第一節概述87
一、X射線的產生87
二、X射線衍射88
三、X射線散射89
四、X射線強度89
第二節常用X射線衍射技術89
一、晶體點陣常數測定90
二、物相分析91
三、宏觀應力的測定92
四、織構測定94
五、熒光分析95

第五章電子顯微分析技術98
第一節電子顯微分析基礎知識98
一、電子與固體物質的作用98
二、顯微鏡的分辨率100
三、電子顯微鏡成像原理100
四、電子顯微鏡的特征101
第二節掃描電鏡分析技術104
一、掃描電鏡的結構原理104
二、掃描電鏡的主要性能106
三、樣品制備107
四、斷口分析108
五、表面成分分析110
六、電子背散射衍射分析111
第三節透射電鏡分析技術112
一、透射電鏡的結構原理113
二、透射電鏡的主要性能115
三、透射電鏡樣品制備技術116
四、材料晶體缺陷分析118
五、相分析119
第四節電子探針分析技術121
一、電子探針的結構原理122
二、電子探針的主要性能122
三、微區成分分析123
第五節俄歇電子能譜分析技術124
一、俄歇電子能譜儀的結構原理124
二、俄歇電子能譜儀的主要性能125
三、表面或界面成分分析126

第六章常用物理性能檢驗127
第一節熱性能127
一、熱容127
二、熱膨脹129
三、熱傳導131
第二節電和磁性能136
一、電阻和電阻率136
二、磁導率和磁滯回線139

第七章無損檢測技術144
第一節超聲波檢測145
一、概述145
二、超聲波檢測物理基礎145
三、超聲波檢測設備148
四、縱波檢測法150
五、橫波檢測法152
六、超聲波檢測新技術153
第二節射線檢測155
一、概述155
二、射線檢測物理基礎156
三、射線檢測設備與器材158
四、射線照相檢測方法160
五、數字射線檢測技術162
第三節磁粉檢測164
一、概述164
二、磁粉檢測物理基礎165
三、磁粉檢測設備與器材168
四、磁化方法171
五、磁粉檢測的應用173
第四節滲透檢測174
一、概述174
二、滲透檢測物理化學基礎174
三、滲透檢測設備與器材177
四、滲透檢測工藝操作180
五、滲透檢測方法及應用181
第五節渦流檢測182
一、概述182
二、渦流檢測物理基礎183
三、渦流檢測設備與器材188
四、渦流檢測的基本技術189
第六節工業CT檢測190
一、概述190
二、工業CT檢測物理基礎192
三、工業CT設備194
四、工業CT缺陷檢測196
五、工業CT結構檢測及尺寸測量199
六、工業CT逆向設計200
七、工業CT密度測量201
第七節非常規無損檢測201
一、聲發射檢測技術201
二、泄漏檢測技術202
三、激光全息照相檢測技術202
四、目視檢測技術203

第八章失效分析204
第一節概述204
一、失效分析的幾個定義204
二、失效分析的一般程序205
三、失效模式分析206
四、失效原因分析206
五、失效分析所涉及的檢測技術207
六、失效分析需要具備的條件209
七、失效分析的作用210
第二節斷裂失效分析212
一、概述212
二、裂紋失效分析216
三、斷裂失效分析217
四、案例222
第三節腐蝕失效分析224
一、概述224
二、幾種常見的腐蝕失效分析225
三、案例227
第四節磨損失效分析229
一、概述229
二、幾種常見的磨損失效分析229
三、案例230

參考文獻231

目前我國正在由制造大國向制造強國轉變，實施「質量強國」戰略是實現這一轉變的必然選擇。質量分析、試驗、檢測服務作為高技術產業類的一項重要內容在國家《產業結構調整指導目錄（2011年本）》中被重點提出。

鋼鐵及合金材料是國民經濟建設最重要的物質基礎之一，加強鋼鐵材料及其產品的質量控制勢在必行。質量控制是為使檢測結果具有一定水平的代表性、可靠性和可比性所采取的科學管理方法，鋼鐵及合金材料的物理檢測技術是質量控制工作中重要的組成部分。

本書針對鋼鐵及合金材料及其產品的物理檢測技術，打破常規的物理檢測范疇，內容涵蓋了金相檢測、電子光學檢測、物理性能檢測、力學性能檢測、無損檢測，還包括了綜合運用上述檢測方法的失效分析技術。

本書結合作者的實際工作經驗深入淺出地講述了檢測方法、檢測儀器設備，分析了鋼鐵材料和相關產品的檢測特點。

書中不乏作者的工作體會和檢測分析技巧，不少內容是首次公開，例如通用設備的工裝輔具、部分工業CT應用實例、部分金相組織和微觀組織照片等。

本書着重於鋼鐵及合金物理檢測技術知識的歸納和總結，意在使准備步入和已在該行業工作的檢測人員對鋼鐵及合金物理檢測技術有一個更宏觀、更直接的認識和了解，以便更好地進行工作和研究。

本書可作為從事鋼鐵及合金物理檢測技術等技術人員的用書，還可作為鋼鐵及合金物理檢測技術領域的大中專學生的學習用書，也可作為本行業從業人員職業技術考試培訓用書。

由於編者水平所限，書中疏漏和不妥之處在所難免，敬請各位同行專家和廣大讀者批評指正，以便不斷完善。

編者