金相顯微試樣的制備

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1、實驗二金相顯微試樣的制備一．實驗?zāi)康模?）初步掌握金相試樣的制備原理。（2）學(xué)習(xí)金相試樣的制備過程。（3）了解目前常用的金相顯微組織顯示方法。（4）了解目前制備金相試樣的先進技術(shù)。二．實驗原理在生產(chǎn)與科研中，金相顯微分析是研究材料內(nèi)部組織的重要手段。其原理為，通過金相顯微鏡，利用材料表面不同凹凸面對光線反射程度的差別來顯示顯微組織狀態(tài)。因此，為了清楚顯示出組織細(xì)節(jié)，要求磨面無變形層，曳尾和劃痕等，還要保護好試樣的邊緣。制樣程序通常包括取樣、鑲樣、磨光、拋光、腐蝕等幾道工序。為了避免出現(xiàn)“偽組織”而導(dǎo)致錯誤的判斷，需要掌握正確的制樣方法。三．金屬試樣

2、的制備3.1取樣顯微試樣的選取應(yīng)根據(jù)研究、檢測目的，取其最具有代表性的部位。此外，還應(yīng)考慮被測材料或零件的特點、工藝過程及熱處理過程。例如：對于鑄件，由于存在偏析現(xiàn)象，應(yīng)從表面層到中心等典型區(qū)域分別取樣，以便分析缺陷及非金屬夾雜物由表及里的分布情況；對軋制和鍛造材料，應(yīng)同時截取橫向及縱向檢驗面，以便分析材料在沿加工方向和垂直加工方向截面上顯微組織的差別；而對熱處理后的顯微組織，一般采用橫向截面。對于不同性質(zhì)的材料，試樣截取的方法各有所異（圖2-1），但應(yīng)遵循一個共同的原則，即應(yīng)保證被觀察的截面不產(chǎn)生組織變化。對軟材料，可以用鋸、車、刨等方法。對硬而

3、脆的材料，可用錘擊的方法；對極硬的材料，可用砂輪切片機或電火花機和線切割機；在大工件上取樣，可用氧氣切割等等。試樣切取方法圖2-1試樣的切取方法試樣的尺寸以便于握持、易于磨制為準(zhǔn)，一般為直徑Ф12—15×15mm的圓柱體，或高度（或邊長）15×15×15mm的正方體，如圖2-2所示。對形狀特殊或尺寸細(xì)小的試樣，應(yīng)進行鑲嵌或機械夾持。3.2鑲樣鑲樣的方法有很多，如低熔點合金鑲嵌、電木粉或塑料鑲嵌和機械夾持等，如圖2-3和圖2-4所示。目前一般是采用塑料鑲嵌。先前材料有熱固性塑料（如膠木粉）、熱塑性塑料（如聚氯乙烯）、冷凝性塑料（環(huán)氧樹脂加固化劑）等（

4、表2-1）。圖2-2金相試樣的尺寸圖2-3金相試樣的鑲嵌方法圖2-4常用鑲嵌方法與材料表2-1常用環(huán)氧樹脂鑲嵌料配方序號原料名稱用量/g固化時間/h用途1618環(huán)氧樹脂磷苯二甲酸二丁脂二乙醇胺（或乙二胺）1001510室溫，2460℃，4~6較軟及中等硬度的金屬材料2618環(huán)氧樹脂磷苯二甲酸二丁脂二乙醇胺1001513室溫，24120℃，10150℃，4~6固化溫度較高，收縮小，適用于鑲嵌形狀復(fù)雜的小孔和裂紋的試樣36101環(huán)氧樹脂磷苯二甲酸二丁脂間苯二胺氧化鋁或碳化硅粉（40μm）1001515適量室溫，2480℃，6~8高硬度試樣或氮化層試樣采

5、用塑料作鑲嵌材料時，一般在金相試樣鑲嵌機上進行鑲樣。金相試樣鑲嵌機主要包括加壓設(shè)備、加熱設(shè)備及壓模三部分（圖2-5）。使用時將試樣放在下模上，選擇較平整的一面向下，在套筒空隙間加入塑料，然后將上模放入壓模（套模）內(nèi)，通電加熱至額定溫度后再加壓，待數(shù)分鐘后除去壓力，冷卻后取出試樣。當(dāng)同時制備多個金相試樣時，容易發(fā)生混淆，需在試樣磨面的側(cè)面或背面標(biāo)號，標(biāo)號時力求簡單，能互相區(qū)別即可。一般使用鋼字碼打號﹑刻號，或在采用熱塑性透明塑料鑲嵌時，放入標(biāo)簽。無論用何種方法標(biāo)記，都不能使試樣表面組織發(fā)生任何變化。試樣標(biāo)號后裝入試樣袋，試樣袋應(yīng)記錄試樣名稱﹑材料標(biāo)號

6、﹑工藝﹑送驗單位﹑檢驗?zāi)康末p內(nèi)容以及檢驗結(jié)果等項目。當(dāng)試樣無法標(biāo)號時，則可在試樣袋上按其形狀特征畫出簡圖，以示區(qū)別。a)外形示意圖b)鑲嵌示意圖1旋鈕2上摸3套摸4加熱器5試樣6下摸7加壓機構(gòu)圖2-5XQ2型鑲樣機3.3磨制磨制是為了得到平整的磨面，為拋光作準(zhǔn)備。一般分為粗磨和細(xì)磨兩步。圖2-6表示切取試樣后形成的粗糙表面，經(jīng)粗磨﹑細(xì)磨﹑拋光后磨痕逐漸消除，得到平整光滑磨面的示意圖。圖2-6試樣表面磨痕變化示意圖3.3.1粗磨粗磨的目的是為了整平試樣，并磨成合適的外形。粗磨一般在砂輪機上進行。對很軟的材料，可用銼刀銼平。使用砂輪機粗磨時，必須注意接

7、觸壓力不可過大，若壓力過大，可能使砂輪碎裂造成人身和設(shè)備事故，同時極易使磨面溫度升高引起組織變化，并且使磨痕加深，金屬擾亂層增厚，給細(xì)磨拋光帶來困難。粗磨時需冷卻試樣，防止受熱而引起組織變化。粗磨后需將試樣和雙手清洗干凈，以防將粗砂粒帶到細(xì)磨用的砂紙上，造成難以消除的深磨痕。3.3.2常規(guī)細(xì)磨方法細(xì)磨的目的是消除粗磨時留下的較深的磨痕，為下一個工序——拋光做準(zhǔn)備。常規(guī)的細(xì)磨有手工磨光和機械磨光兩種方法。手工磨光是用手握持試樣，在金相砂紙上單方向推移磨制，拉回時提起試樣，使之脫離砂紙。細(xì)磨時可以用水作為潤滑劑。我國金相砂紙按粗細(xì)分為01號、02號、0

8、3號、04號、05號等幾種(表2-2)。細(xì)磨時，依次從粗到細(xì)研磨，即從01號磨至05號；每次換下一道砂紙之前，必須先用水洗