《金相分析及检测基础》由会员分享,可在线阅读,更多相关《金相分析及检测基础(8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分析及检测基础 绪论 金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一,它在金属材料研究领域中占有很重要的地位。利用金相显微镜在特意制备的试样上放大1001500倍来研究金属及合金组织的方法称为金相显微分析法,它是研究金属材料微观布局最根本的一种测验技术。显微分析可以研究金属及合金的组织与其化学成分的关系;可以确定各类合金材料经过不同的加工及热处理后的显微组织;可以判别金属材料的质量优劣,如各种非金属夹杂物氧化物、硫化物等在组织中的数量及分布处境以及金属晶粒度的大小等。 在现代金相显微分析中,使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。本书以常用
2、的光学金相显微镜为例举行介绍。 第一章 金相试样的制备 1.1取样和镶嵌 一、纯金属的晶体布局 一、取样 (一)取样部位和磨面方向的选择 取样部位务必与检验目的和要求相一致,使所切取的式样具有代表性。 例如: 上图中1用于检验非金属夹杂物的数量、大小、外形;2用于检验晶粒的变形程度;3用于检验钢材的带状组织消释程度。 (二)取样方法 1.金相式样的外形 1212mm的圆柱体。121212mm的立方体。其他不规矩的外形。 1 式样的棱边应倒圆,防止在磨制中划破砂纸和抛光织物。 2.取样方法 硬度较低的材料如低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、有色金属等。 用锯、车、刨、铣等机械加工。 硬度较高的材料如白口
3、铸铁、硬质合金、淬火后的零件等。 用锤击法,从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。 韧性较高的材料 用切割机切割。 大断面和高锰钢等 用氧乙炔焰气割。 二、试样的热处理 取下来的试样有的可直接举行磨制,有的尚需按照相应的标准经热处理后才能举行磨制,如检验钢的本质晶粒度、非金属夹杂物、碳化物不平匀等。 1.本质晶粒度试样的热处理 (1)渗碳法用于低碳钢。 (2)网状铁素体法用于中碳钢。 (3)网状屈氏体法用于共析钢。 (4)网状渗碳体法用于过共析钢。 (5)氧化法 1木炭氧化法 将抛光试样用木炭笼罩,加热至930,保温3h后再将木炭抖掉,在炉膛中氧化5min后水淬。 2真空氧化法 将抛光试样在真
4、空中或惰性气体中参与至930,保温3h后,再通入空气,经3060s短时间氧化,结果水淬。 3热浸氧化法 将试样在预先脱氧良好的盐浴中加热至930,保温3h,再将试样移入具有弱氧化作用的盐浴中浸蚀。浸蚀温度仍为930,浸蚀时间为25min,取出后油淬,结果用水清洗、吹干,置于金相显微镜下查看。 (6)直接浸蚀法 2 2、非金属夹杂物试样的热处理 3、碳化物不平匀度试样的热处理 二、镶嵌 1.机械夹持法 适用于表层检验,不易产生倒角。 要求:夹具的硬度略高于试样(低、中碳钢均可);垫片多用铜或铝质;垫片的电极电位略高于试样。 2.塑料镶嵌法 一种是用环氧树脂在室温镶嵌;一种是在专用的镶嵌机上举行。
5、 (1)环氧树脂镶嵌 要求:材料为环氧树脂+固化剂+磨料;用于较硬且热敏感性不高的材料。 (2)镶嵌机镶嵌 是在专用的镶嵌机上举行镶嵌。镶嵌机由加热、加压、压模装置组成。 (3)低熔点合金镶嵌 配制合金熔化浇注即可。 1-2 磨光与抛光 一、磨光 目的是得到光滑平整的外观。 1.粗磨 目的:将取样形成的粗糙外观和不规矩形状休整成形。 要点: (1)根据检验目确实定磨面方向。 (2)可手工或机械磨制。手工磨制常用于较软的有色金属及其合金,采用的工具为锉刀或粗砂纸。机械磨制常用于钢铁材料,采用的工具为砂轮。机械磨制时,应留神冷却试样,否那么发热易导致金属内部组织变化。 2.手工细磨 手工细磨是在由
6、粗到细的砂纸上举行。 要点:砂纸平铺在玻璃板、金属、塑料或木板上,一手紧压砂纸,另一手平稳拿住试样,将磨面轻压砂纸,向前推移,然后提起、拉回。拉回时试样不得根基砂纸,不成来回磨削,否那么易磨成弧形,得不到平整的磨面。 3 金相砂纸规格见教材。 手工细磨时应留神: (1)粗磨后的试样须清洗、吹干后举行细磨,直到得到方向一致的磨痕,再更换更细的砂纸,并转90后持续磨制。 (2)磨制时压力不能过大,否那么磨痕过深、发热严重。 (3)磨制软材料时,应在砂纸上滴润滑剂。 (4)磨过硬材料的砂纸不得用于软材料的磨制。 3.机械细磨 常用装置有预磨机、蜡盘、预磨膏。 (1)预磨机细磨 把由粗到细的水砂纸置于
7、旋转盘上,加水润滑兼冷却,试样磨面轻压在砂纸上,沿径向移动试样并与旋转方向相反转动,待粗磨痕消散,新磨痕一致即可。 水砂纸与金相砂纸的规格不同。 (2)蜡盘细磨 把石蜡、磨料加热搅拌平匀,使成糊状,浇注到预磨机或抛光机上,约510mm厚,待冷却后刮平后即可使用。 二、抛光 金相试样磨制的结果一道工序。抛光方式有机械抛光、电解抛光、化学抛光、综合抛光等。 (一)机械抛光 目前应用最为广泛,分为粗抛和精抛(抛光粉颗粒大小不同)。较软的金属务必粗磨和精磨,对钢铁材料仅粗磨即可。 1.机械抛光设备 国产抛光机有单盘P-1和双盘P-2型,都是由电动机(0.18KW)带动旋转盘,转速为1350r/min。
8、旋转盘由铜或铝制成,直径200250mm。 2.抛光原理 (1)磨削作用:图1-15。 (2)滚压作用:甩出抛光微粉在织物与磨面间滚动,实现滚压作用。 3.抛光微粉 4.抛光织物(抛光布) 作用: 4 1)织物纤维能嵌存抛光粉,能防止磨粉不因离心力而散失。 2)能贮存片面润滑剂。 3)织物纤维与磨面间磨削,能使磨面更加光亮。 5.抛光操作 1)在抛光时,试样和操双手及抛光用具务必洗净,以免将粗砂粒带入抛光盘。 2)抛光微粉悬浮液的浓度一般为515%的抛光粉蒸馏水悬浮液,装在瓶中,使用时摇动,滴入抛光盘中心。 3)抛光盘湿度是以提起试样,磨面上的水膜在23s自行蒸发干为宜。 4)抛光时试样磨面应
9、平稳轻压于抛光盘中心邻近,沿径向缓慢往复移动,并逆抛光旋转转方向微弱转动,以防磨面产生曳尾。 5)极软极硬金属的磨制特点 对于铜、铝、铅等金属及其合金,试样制备时易引起金属形变层,使金属扰乱层加厚。常采用手工取样,手工粗磨,使用新砂纸手工细磨,并在砂纸上滴以润滑剂。 对于硬质合金试样,常采用60目软质碳化硅砂轮粗磨;在主贴盘上洒以200目碳化硼或金刚石粉细磨试样,并滴入机油润滑,约23min即可;结果在特制的塑料抛光盘上抛光23min,抛光时涂以金刚石研磨膏,也可在金属抛光盘上蒙上尼龙布,再涂金刚石研磨膏举行抛光。 6)铸铁及非金属夹杂物试样的抛光 铸铁中的石墨及金属中的非金属夹杂物,在抛光时易拖尾、扩大、剥落,因此多用手工细磨,用肥皂作润滑剂;也可用蜡盘代替手工细磨,但是务必选用短纤维抛光布。 (二)电解抛光 利用电解方法,以试样外观作为阳极,逐步使凹凸不平的磨面溶解成光滑平整的外观。适用于硬度较低的单相合金、轻易产生塑性变形而引起加工硬化的金属材料,如奥氏体不锈钢、高锰钢、有色金属和易剥落硬质点的合金等的试样抛光。 1.电解抛光装置 包括阳极(试样)、阴极、搅拌器、电解槽、电解液、电流计等部件。 2.电解抛光原理 电解抛光是电化学过程,是一个繁杂的物理化学过程,其理论尚不完善。常用薄膜理论来解释。 电解抛光的举行须凭借于稳定的薄膜,这就需要弄领会电解抛光特性曲线。 5 8