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金相试样的制备步骤

日期: 2015-04-02
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金相试样的制备步骤

  由于研究材料各异,金相显微制样的方法也多种多样,其程序一般可分为取样、 镶样、 磨光、 机械抛光(或电解抛光、化学抛光)、 浸蚀等几个主要工序,无论哪一个工序操作不当,都会影响最终效果,导致错误的分析。

1. 取样

  金相研究是用金相显微镜对金属的一小部分进行观察和分析,其成功与否可以说首先取决于所取试样是否具有代表性。对于要测量表面处理层深的试样,注意切割面要与渗层面垂直。研究轧制材料的夹杂物的形状、 类型、 材料的变形程度、 晶粒拉长的程度、 带状组织等,应在平行于轧制方向上截取纵向试样。研究材料表层的缺陷、 非金属夹杂物的分布,则应在垂直轧制方向上截取横向试样。

金相试样较理想的形状是圆柱形和正方柱体(视具体情况而定)。圆柱试样一般可取高 10mm~15mm,直径 Φ10~15mm;方形试样取边长为 10~15mm。在实际操作过程中,被检材料和零件的品种极多,各种各样的情况都有,要截取理想的形状与尺寸不是那么容易,所以一般可按实际情况稍加改动,但还是要遵循一定的原则。试样的高度大致为其直径或边长的一半,形状与大小要便于握在手中磨制为宜。

2. 镶样

  一般情况下,如果试样大小合适,则不需要镶样;如果试样尺寸过小、 形状特殊不易握持(如金属碎片、 丝材、 薄片、 细管、 钢皮等),或需要保护试样边缘(如表面处理的检验、 表面缺陷的检验等),就要对试样进行镶嵌。镶嵌可分为冷镶嵌和热镶嵌。冷镶嵌是指在室温下使镶嵌料固化,一般适用于不宜受压的软材料、 组织结构对温度变化比较敏感的或溶点较低的材料。热镶嵌是把试样和镶嵌料一起放入钢模内加热加压,冷却后脱模。

3. 磨光

  试样表面处理的第一步是磨光。磨光的目的是要能得到一个平整的磨面,这种磨面上还留有极细的磨痕(将在以后的抛光过程中消除)。磨光可分为粗磨和细磨两步工序。

粗磨除软材料可用锉刀锉平,一般材料均用砂轮机磨平。 操作时利用砂轮侧面,以保证试样磨平。 要注意接触压力不宜过大,同时要不断用水冷却,防止温度升高造成材料内部的组织发生变化。粗磨完成后,凡不做表面层金相检验的棱边都应倒成小圆弧,以免在以后的工序过程中将砂纸或抛光物拉裂,甚至还可能会被抛光物钩住而被抛飞造成事故。对需要观察脱碳、 渗碳等表面层情况的试样不能倒角,有时还需要采用电镀敷盖来防止这些试样的边缘倒角。

细磨的目的是消除粗磨留下的深而粗的磨痕,为抛光做准备。细磨包括多道操作方式,要在各号砂纸上从粗到细顺序磨制。细磨操作方式有手工磨光和机械磨光两种。在磨光过程中如果用水或汽油等做润滑冷却液则称之为“湿式磨光” ,其余的都称之为 “干式磨光”。就磨光效率和质量而言,“湿式磨光” 显然要比 “干式磨光” 好。所以从总体趋势来看,“湿式”、“机械磨光” 将逐步替代“干式”、“手工磨光”。

细磨的磨削工具是砂纸。手工磨光主要使用干砂纸,机械磨光要求使用水砂纸。这两种砂纸的主要区别在于纸基和粘结剂。水砂纸要求纸基和粘结剂都能防水。

手工磨光法是把试样放在垫有平玻璃板或平铁板的金相砂纸上推磨。为了保证试样表面平整而不产生弧形,在磨面上所施力应力求均衡,磨面与砂纸完全接触。磨削应循单方向进行,向前推行时磨削,回程时把试样提离砂纸。细磨时一般依次从 0 号( W40)开始,逐一换细一号的砂纸推磨,一般钢铁试样磨到 04 号砂纸,软材料如铝、 镁等合金可磨到 05号砂纸。每换下一号细砂纸时,应将试样和手冲洗干净,并将下面垫的玻璃板擦干净,谨防粗砂粒掉入细砂纸上,同时磨面方向应旋转 90°,以便观察上次磨痕是否磨掉。在细磨较软的金相试样,如铝、 镁、 铜等有色金属时,应该在砂纸上涂一层润滑剂,可防止砂粒嵌入软金属材料内,同时减少表面撕损现象。常用的润滑剂有机油、 石蜡、 汽油溶液、 汽油、 皂化水溶液、 甘油水溶液等。随着生产技术的发展,费时的手工细磨操作逐步被便捷的机械细磨取代。机械细磨的主要优点是效率高,由于在磨光过程中用水不断冷却润滑,使得产生的热量及磨粒不断被带走,因此不易产生变形层,质量容易控制机械细磨的主要设备是预磨机。机械细磨要用水砂纸,根据安装方法的不同水砂纸可分为两种形式,一种背面光滑,安置时要用卡圈把它固定在转盘上,或用少许牛油粘合。另一种是外形和工作盘一致、 背面涂有压敏胶的水砂纸,使用时可直接粘贴在转盘上,十分方便。

机械细磨的注意事项同手工细磨差不多。尤其要注意金相试样不能发热。若使用可调预磨机时,随着水砂纸的粒度号增加,转盘速度应相应减慢。

4. 抛光

  金相试样磨面上由细磨留下的磨痕经抛光成为平整无疵的镜面。尽管抛光是金相试样制备中最后一道工序,但抛光的作用仅能去除表面很薄一层金属,所以抛光结果在很大程度上取决于前几道工序的质量,尤其在金相试样磨光过程中要多下功夫。有时抛光之前磨面上留有少量几条较深的磨痕,即使增加抛光时间也难去除,一般必须重新磨光。因此抛光前应仔细


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