《金相试样的制备实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金相试样的制备实验指导书（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本文格式为Word版，下载可任意编辑金相试样的制备实验指导书 （三）金相试样制备 随着科学技术的进展，研究金属材料内部组织的手段也在不断增加。然而光学金相显微分析依旧是最根本的方法。 光学金相显微分析的第一步是制备试样，将待查看的试样外观磨制成光亮无痕的镜面，然后经过浸蚀才能分析组织形态。如因制备不当，在查看面上展现划痕、凹坑、水迹、变形层或浸蚀过深过浅都会影响正确的分析。因此制备出高质量的试样对组织分析是很重要的。 金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。 1.取样 从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为取样。取样的部位和磨面的选择务必根据分析要求而定。截取方法有多
2、种，对于软材料可以用锯、车、刨等方法；对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法，对于硬而脆的材料可以用锤击的方法。无论用哪种方法都应留神，尽量制止和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。试样的尺寸并无统一规定，从便于握持和磨制角度考虑，一般直径或边长为1520mm，高为1218mm对比适合。对那些尺寸过小、外形不规矩和需要养护边缘的试样，可以采取镶嵌或机械夹持的手段，如图2-l所示。 图1-17镶嵌及夹持试样 a)镶嵌试样b)夹持试样 金相试样的镶嵌，是利用热塑性塑料(如聚氯乙烯)，热凝性塑料(如胶木粉)以及冷凝性塑料(如环氧树脂+固化剂)作为填料举行的。前两种属于热镶填料，热镶务必
3、在专用设备一镶嵌机上举行。第三种属于冷镶填料，冷镶方法不需要专用设备，只将适合尺寸(约l520mm)的钢管、塑料管或纸壳管放在平滑的塑料(或玻璃)板上，试样置于管内待磨面朝下倒入填料，放置一段时间凝固硬化即可。 2.粗磨 粗磨的目的主要有以下三点： 1)修整 有些试样，例如用锤击法敲下来的试样，外形很不规矩，务必经过粗磨，修整为规矩外形的试样； 2)磨平 无论用什么方法取样，切口往往不特别平滑，为了将查看面磨平，同时去掉切 割时产生的变形层，务必举行粗磨； 3)倒角 在不影响查看目的的前提下，需将试样上的棱角磨掉，以免划破砂纸和抛光织物。 黑色金属材料的粗磨在砂轮机上举行，概括操作方法是将试样
4、牢牢地捏住，用砂轮的侧面磨制。在试样与砂轮接触的一瞬间，尽量使磨面与砂轮面平行，用力不成过大。由于磨削力的作用往往展现试样磨面的上半片面磨削量偏大，故需人为地举行调整，尽量加大试样下半片面的压力，以求整个磨面平匀受力。另外在磨制过程中，试样务必沿砂轮的径敬仰复缓慢移动，防止砂轮外观形成凹沟。务必指出的是，磨削过程会使试样外观温度猛然升高，只有不断地将试样浸水冷却，才能防止组织发生变化。 砂轮机转速对比快，一般2850r/min，工不应站在砂轮的正前方，以防被飞出物击伤。操作时严禁戴手套，以免手被卷入砂轮机。 关于砂轮的选择，一般是遵照磨硬材料选稍软些的，磨软材料选稍硬些的根本原那么，用于金相制
5、样方面的砂轮大片面是：磨料粒度为40号、46号、54号、60号(数字愈大愈细)；材料为白刚玉(为GB或WAK绿碳化硅(为TL或GC)、棕刚玉(为GZ或A)和黑碳化硅(为TH或C)等；硬度为中软1(为ZR1或K)的平砂轮，尺寸多为2502532mm(外径厚度孔径)。 有色金属，如铜、铝及其合金等，因材质很软，不成用砂轮而要用锉刀举行粗磨。以免磨屑填塞砂轮孔隙，且使试样产生较深的磨痕和严重的塑性变形层。 3.细磨 粗磨后的试样，磨面上仍有较粗较深的磨痕，为了消释这些磨痕务必举行细磨。细磨，可分为手工磨和机械磨两种。 （1）手工磨 手工磨是将砂纸铺在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样在砂纸上作单向
6、推磨。金相砂纸由粗到细分大量种，其规格可参考表2-1。 表1-1 常用金相砂纸的规格 金相砂纸编号 粒度序号 砂粒尺寸/ 用砂轮粗磨后的试样，要依次由01号磨至05号(或06号)。操作时务必留神： 1)加在试样上的力要平匀，使整个磨面都能磨到； 01 M28 2820 02 M20 2014 03 M14 1410 04 M10 107 05 M7 75 06 M5 53。5 表中为多数厂家所用编号，目前没有统一规格 2)在同一张砂纸上磨痕方向耍一致，并与前一道砂纸磨痕方向垂直。待前一道砂纸磨痕完全消散时才能换用下一道砂纸。 3)每次更换砂纸时，务必将试样、玻璃板清理明净，以防将租砂粒带到细砂
7、纸上。 4)磨制时不成用力过大，否那么一方面因磨痕过深增加下一道磨制的困难，另一方面因外观变形严重影响组织真实性。 5)砂纸的砂粒变钝磨削作用明显下降时，不宜持续使用，否那么砂粒在金属外观产生的滚压会增加外观变形。 6)磨制铜、铝及其合金等软材料时，用力更要轻，可同时在砂纸上滴些煤油，以防脱落砂粒嵌入金属外观。 用金相砂纸手工磨制时是不能加水的，由于金相砂纸所用粘接剂溶于水。但是在干磨过程中，脱落的砂粒和金属磨屑留在砂纸上，随着移动的试样来回滚动，砂粒间的相互挤压以及金属屑粘在砂粒缝隙中，都会使砂纸磨削寿命减短，试样外观变形层严重，摩擦生热还可能引起组织变化。为抑制干磨的弊端，目前多采用手工湿
8、磨的方法，所用砂纸是水砂纸，其规格可参考表2-2。 表1-2常用水砂纸的规格 水砂纸序号 240 160 300 200 1000 400 500 600 800 1200 粒度 280 320 400 600 800 1000 表中为多数厂家所用编号，日前没有统一规格 用水砂纸手工磨制的操作方法和步骤与用金相砂纸磨制完全一样，只是将水砂纸置于滚动水下边冲边磨，由粗到细依次更换数次，结果磨到1000或1200号砂纸。由于水流不断地将脱落砂粒、磨屑冲掉，故砂纸的磨削寿命较长。实践证明试样磨制的速度快、质量高，有效地弥补了干磨的缺乏。 （2）机械磨 目前普遍使用的机械磨设备是预磨机。电动机带动铺着
9、水砂纸的圆盘转动，磨制时，将试样沿盘的径向来回移动，用力要平匀，边磨边用水冲。水流既起到冷却试样的作用，又可以借助离心力将脱落砂粒、磨屑等不断地冲到转盘边缘。机械磨的磨削速度比手工磨制快得多，但平整度不够好，外观变形层也对比严重。因此要求较高的或材质较软的试样理应采用手工磨制。机械磨所用水砂纸规格与手工湿磨一致，可参考表2-2。 4.抛光 抛光的目的是去除细磨后遗留在磨面上的轻微磨痕，得到光亮无痕的镜面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中最常用的是机械抛光。 （1）机械抛光 机械抛光在抛光机上举行，将抛光织物(粗抛常用帆布，精抛常用毛呢)用水浸湿、铺平、绷紧并固定在抛光盘上。启
10、动开关使抛光盘逆时针转动，将适量的抛光液(氧化铝、氧化铬或氧化铁抛光粉加水的悬浮液)滴洒在盘上即可举行抛光，抛光时应留神： 1)试样沿盘的径敬仰返缓慢移动，同时逆抛光盘转向自转，待抛光快终止时作短时定位轻抛。 2)在抛光过程中，要经常滴加适量的抛光液或清水，以保持抛光盘的湿度，如察觉抛光盘过脏或带有粗大颗粒时，务必将其冲刷明净后再持续使用。 3)抛光时间应尽量缩短，不成过长，为得志这一要求可分粗抛和精抛两步举行。 4抛有色金属(如铜、铝及其合金等)时，最好在抛光盘上涂少许肥皂或滴加适量的肥皂水。 机械抛光与细磨本质上都是借助磨料尖角犀利的刃部，切去试样外观隆起的片面。抛光时，抛光织物纤维带动稀
11、疏分布的极微细的磨料颗粒产生磨削作用，将试样抛光。 目前，人造金刚石研磨膏(最常用的有W0。5 W1。0 W15 W25 W3。5五种规格的溶水性研磨膏)代替抛光液，正得到日益广泛的应用。用极少的研磨膏平匀涂在抛光织物上举行抛光，抛光速度快，质量也好。 （2）电解抛光 电解抛光装置示意图如图2-2所示。阴极用不锈钢板制成，试样本身为阳极，二者同处于电解抛光液中，接通回路后在试样外观形成一层高电阻膜。由于试样外观上下不平，膜的厚薄也不同。试样外观凸起片面膜薄，电阻小、电流密度大，金属溶解速度快。相对而言，凹下片面溶解速度慢，这种选择性溶解结果，使试样外观逐步平整，结果形成光滑平面。 电解抛光纯系
12、化学溶解过程，因此它消释了机械抛光难以制止的弊病，不会引起试样外观变形。与机械抛光对比既省时间又操作简便。然而电解抛光也有其局限性，因其对材料化学成分不平匀的偏析组织以及非金属夹杂物等对比敏感，会造成局部猛烈浸蚀而形成斑坑。另外镶嵌在塑料内的试样，因不导电也不适用。故目前依旧以机械抛光为主。 图118 电解抛光装置示意图 1一阴极 2一试样阳极 3觉拌器 4一温度计 5一阴极 6一电解槽 7一冷却槽 8一电解液 9冷却液 电解抛光时，先按要求配制好电解抛光液。关于抛光液的成分以及抛光模范等均可参考附录1。将待抛试样磨面浸入抛光液中，接通电源，按模范调整到所需电压、电流，一般只需十几秒至几十秒钟
13、即可取出。取出后立刻用滚动水冲洗明净，而后吹干即可。如抛光过程中已同时具有浸蚀作用，可省去抛光后的浸蚀步骤。铜合金、铝合金、奥氏体不锈钢及高钢等材料常用电解抛光。 （3）化学抛光 化学抛光是依靠化学试剂对试样外观凹凸不平区域的选择性溶解作用将磨痕去除的一种方法。化学抛光不需要专用设备，本金低，操作便当。在抛光的同时还兼有化学浸蚀作用，省掉了抛光后的浸蚀步骤。但化学抛光的试样平整度略差些，仅适于低、中倍查看。 对于一些软金属，如锌、铅、锡、铜等。实践证明，利用化学抛光要比机械抛光和电解抛光效果好。目前，其应用范围在逐步扩大。 化学抛光液，大多数是由酸或者混合酸(如草酸、磷酸、醋酸、硝酸、硫酸，氢氟酸等)过氧化氢及蒸馏水组成。混合酸主要起化学溶解作用，过氧化氢能增进金属外观的活化性，有助于化学抛光的举行，而蒸镏水为稀释剂(概括配方可参考附录) 9
