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1、金相试样的制备通常情况下，金相试样的制备包括了取样、镶嵌、标号、磨光、显示等几个步骤。但并非每 个金相试样的制备都必须经历上述步骤。如果所选取的试样形状、大小合适，便于握持磨制， 则不必进行镶嵌；如果检验仅是材料中非金属夹杂物或铸铁中的石墨，则不必进行浸蚀。总 之，应根据检验目的来确定制样步骤。1取样和镶嵌1.1取样取样是金相试样制备的第一道工序，若取样不当，则达不到检验目的，因此，所取试样的部 位、数量、磨面方向等应严格按照相应的标准规定执行1）取样部位和磨面方向的选择取样部位必须与检验目的和要求相一致，使所切取的试样具有代表性。必要时应在检验报告 单中绘图说明取样部位、数量和磨面方向。例如
2、，检验裂纹产生的原因时，应在裂纹部位取 样，并且还应在远离裂纹处取样，以资比较；检验铸件时，应在垂直于模壁的横切面上取样， 对于大铸件，还应从表面之中心的横截面上取35个试样，磨制横断面，由表及里逐个进 行观察、比较；对于轧制材料，金相试样的切取，一般纵断面主要用于检验非金属夹杂物、 晶粒的变形程度、钢材的带状组织以及通过热处理对带状组织的消除程度。而横断面则主要 用于检验从表面到中心的金相组织变化情况、表层各种缺陷（如氧化、脱碳、过少、折叠等）、 表面热处理结果（如表面淬火的淬硬层、化学热处理的渗碳层、渗氮层、碳氮共渗曾以及表 面镀铬、镀铜层等）、非金属夹杂物在整个断面上的分布及晶粒度等。一
3、般说来，在进行非金属夹杂物评定时，应磨制纵横两个面；在观察铸件组织、表面缺陷以 及测定渗层厚度、镀层厚度、晶粒度等均需磨制横断面；在进行破断（失效）综合分析时， 往往需要切取几个试样，同时磨制纵横两个面进行观察分析。2）取样方法金相试样一般为12x12mm的圆柱体或12x12x12mm立方体。若太小则操作不便，太大 则磨制平面过大，增长了磨制时间且不易磨平。由于备件材料或零件的形状各异，也有用不 规则外形的试样。非检验表面缺陷、渗层、镀层的试样，应将棱边倒圆，防止在磨制时划破 砂纸和抛光织物，避免在抛光时试样被织物挂飞，造成事故。反之，检验表面的试样，严禁 倒角并保证磨面平整。切取试样时根据被
4、检验材料的软硬程度可采取锯、车、刨、铣、线切割等不同方法。目前广 泛使用的是国产Q-2型金相试样切割机。无论采用何种方式取样，都必须防止因温度升高 而引起组织变化或因受力而产生塑性变形。3）试样的热处理经取样而获得的金相试样，有的可直接进行磨制，有的尚需热处理后才能进行磨制，如检验 钢的本质晶粒度，非金属夹杂物，碳化物不均匀度等项目的试样，需经热处理，其处理方法 按相应标准规定执行。 本质晶粒度试样的热处理钢的本质晶粒度表示钢材在加热、保温过程中晶粒长大的倾向。它是将钢在93010C加热 并保温38h后，按奥氏体晶粒大小来衡量。由于钢种不同，热处理方法各异。渗碳法 用于低碳钢。它是将试样置于渗
5、碳介质中，加热至93010C加热至保温8h,得到 不小于1mm的渗碳层，缓冷至600C出炉空冷，形成沿晶界连续分布的网状渗碳体，表示 出奥氏体晶粒的大小。在实验室中常用固体渗碳法渗碳。网状铁素体法 常用于中碳钢。它是将试样加热至93010C加热至保温3h后，移入73010C 的盐浴炉或空气炉中，等温10min后淬火，再经600C左右回火。以期在晶界上形成铁素 体网，晶粒内部为回火索氏体组织，从而可反映出奥氏体晶粒大小。网状屈氏体法 常用于共析钢。它是将5x40mm的试样加热至奥氏体状态后保温，再将 其一端淬入水中。沿试样纵向剖面磨制，在金相显微镜下，能观察到过渡区的奥氏体晶界上 有黑色的网状屈
6、氏体，晶粒内部为马氏体组织。网状渗碳体法 用于过共析钢。它是将含碳量大于0.9%钢的试样，经完全奥化后缓冷，使 渗碳体沿晶界析出而形成网状。氧化法 是将经磨制抛光后的试样，在无氧化条件下使其奥化，保温后使抛光面短时间氧化 后再淬火，因晶界易氧化，若用15%盐酸溶液浸蚀，或经4%苦味酸酒精溶液浸蚀，就可 显示出黑色晶界。氧化法有多种，如：木炭氧化法，真空氧化法，热浸氧化法等 直接浸蚀法将切取的试样加热至奥化温度后淬火，再制备成金相试样，采用强烈浸蚀剂， 使原奥氏体晶界浸蚀变黑，而基体组织仅受轻微浸蚀，在金相显微镜下显示出原奥氏体晶粒。 此种方法设备简单，操作方便，但钢种不同，浸蚀剂的成分、温度与
7、浸蚀时间各异，需经试 验后选择最佳浸蚀参数。 非金属夹杂物试样的热处理检验非金属夹杂物的试样，一般都经淬火处理，使其硬度增高便于磨制抛光。 碳化物不均匀度试样的热处理检验碳化物不均匀度的试样，须经淬火和高温回火,浸蚀后使基体呈黑色而碳化物呈白亮色， 有利于鉴别。1.2镶嵌当金相检验的材料为丝、带、片、管等尺寸过小或形状不规则的试样时，由于不便于握持， 可采用镶嵌的方法，得到尺寸适当，外形规则的试样。当检验试样的表层组织时，为防止在 磨制中产生倒角，也可采用镶嵌。一般取样后用锉刀或砂轮将磨面修平，便可进行镶嵌。常 用的镶嵌方法有机械夹持法，塑料镶嵌法和低熔点合金镶嵌法等。1) 机械夹持法机械夹持
8、法适用于表层检验的试样，不易产生倒角。夹具材料可用低碳钢、中碳钢，其硬度 略高于试样，以免磨制时产生倒角。夹持器与试样间的垫片多采用铜、铝等薄片 (0.500.80mm)，垫片的电极电位应高于试样，在浸蚀时才能不被浸湿。2) 塑料镶嵌法塑料镶嵌法常用的有以下两种：一种是利用环氧树脂等物质在室温进行镶嵌；另一种是在专 用的镶嵌机上进行镶嵌。环氧树脂镶嵌主要材料为环氧树脂加固化剂等组成，即：环氧树脂+固化剂=聚合+热。固 化剂主要是胺类化合物，其用量适当，用量过多树脂变脆，因放热反应会使镶样温度升高；反之，则不能充分固化。故一般固化剂的量占总量的10%。常用以下两种配方： 环氧树脂（6101*）
9、0.100Kg+乙二胺（固化剂）0.008kg+氧化铝（耐磨填料150300 目） 适量； 环氧树脂（6101*） 0.100kg+乙二胺（固化剂）0.020kg+氧化铝（耐磨填料150300 目） 适量。加入耐磨填料是为了提高其硬度，可用氧化铝、碳化硅以及铸铁屑、石灰、水泥粉等。镶嵌 时。首先将欲镶嵌的试样磨面磨平，置于光滑平板上，外部套以适当大小的套管。然后按配 方顺序准确称量，搅拌均匀成糊状后浇注，凝固后即成。镶嵌机镶嵌 这是在专用的金相试样镶嵌机上进行的。镶嵌机主要由加热、加压和压模装置 三部分组成。所用塑料有热固性和热塑性两大类。热固性塑料如胶木粉（电木粉），它是酚 醛树脂，不透明，
10、有多种颜色，镶嵌金相试样多用黑色或棕色。这种塑料质地较硬，但抗酸 碱浸蚀能力差。镶嵌时在压模内加热至130150 C,同时加压到17.021.0Mpa （170210kg/mm2），保温10min左右，然后冷却至70C脱模即成。热塑性塑料的种类较多，常用的有聚氯乙烯，它是透明或半透明的塑料，与有机玻璃类似， 质地较软，但但抗酸碱浸蚀能力较强。镶嵌操作同上，但加热温度为140170C，压力为 17.025Mpa。热塑性塑料在成型过程中无化学变化，如再次加热又能变软，故可回收再利 用。利用这一特点，可获得线材、薄片材料垂直切面的金相磨面。其方法是利用热塑性塑料 预压成型，再纵向锯开，最后镶嵌成型。
11、对用电解抛光试样的镶嵌，可以加入银、铜等金属填料，使之具有导电性。也可从镶料反面 到试样钻孔，插入导体使之导电。塑料镶嵌时还可以加入耐磨填料，如氧化铝、碳化硅等增 加硬度及耐磨性，防止试样在磨制过程中产生倒角。塑料镶嵌的温度、压力及保温时间应视所用塑料种类而定。对于具有淬火组织的试样不宜采 用，因加热时可能引起组织改变；对于性软的金属及合金，如铅、锡、轴承合金等，因加压 易引起塑性变形，也不宜采用。3）低熔点合金镶嵌低熔点合金镶嵌的优点是合金熔点低，对试样的组织影响较小，可预先配置好合金，待镶嵌 时熔化浇注即可。制备三个以上金相试样时，容易发生混乱，需在试样磨面的侧面或背面编号，编号时应力求
12、简单，能与其它试样相区别即可。试样在标号后应装入试样袋，试样袋应记录试样名称、材料、工艺、送检单位、检验目的、 编号以及检验结果等项目。当试样无法编号时，则可在试样袋上按其形状特征勾画简图，以 示区别。2磨光与抛光金相试样经过切取、镶嵌后，还需进行磨光、抛光等工序，才能获得表面平整光滑的磨面。 试样切取后形成的粗糙表面，经粗磨、细磨、抛光后，磨痕逐渐消除，得到平整光滑的磨面。2.1磨光磨光的目的是得到平整光滑的磨面。磨面上允许有极细而均匀的磨痕，此磨痕在以后的抛光 中消除。磨光分粗磨和细磨。1）粗磨粗磨是将取样所形成的粗糙表面和不规则外形的试样修整成形;再根据检验目的确定磨面方 向（纵、横断面
13、），并将其修整平坦。粗磨可采用手工操作或机械操作，前者适宜于较软的 有色金属及其合金，一般用锉刀或粗砂纸修整外形和磨面；后者适宜于一般钢铁材料，在砂 轮机上进行修整。砂轮机应有专用的砂轮，不能用于工具的磨削，否则砂轮侧面不平，粗磨 后，试样磨面也不平整。一般在砂轮圆周上修整外形，在砂轮侧面修整磨面。用砂轮机粗磨时，必须注意接触压力不可过大，试样要冷却，防止受热而引起组织变化。若 压力过大，可能使砂轮碎裂造成人身和设备事故；另外使磨面温度升高影响组织并使磨痕极 深，金属扰乱层增厚，给细磨和抛光造成困难。应严禁戴手套或用尖嘴钳等物夹持试样在砂 轮上粗磨。粗磨后将试样和双手清洗干净，以防将粗砂粒带到
14、细磨的砂纸上，造成深磨痕。2）细磨细磨是消除粗磨留下的较深磨痕，为抛光工序作准备。可分为手工细磨和机械细磨两种。手工细磨手工细磨是在由粗到细的各号金相砂纸上进行。砂纸上的磨料一般是碳化硅或氧化铝微粉。 砂纸平铺在玻璃、金属、塑料或木板上，一手紧压砂纸，另一手平稳地拿住试样，将磨面轻 压砂纸，向前平推，然后提起、拉回，拉回时试样勿与砂纸接触，不可来回磨削，否则磨面 易成弧形，得不到平整的磨面。手工细磨时应注意： 经粗磨的试样必须清洗，吹干后再依次在砂纸上细磨，磨面上磨痕一致时，更换细一号砂 纸，并转90。与旧磨痕垂直，继续细磨，直至旧磨痕消失、新磨痕均匀一致时再更换砂纸， 每次更换砂纸时须将试样
15、和双手洗净、擦干。 磨制时压力不可太大，以免产生过深的磨痕，或使磨面温度升高引起组织变化。 磨制较软材料时，应在砂纸上加几滴润滑剂，以免砂粒嵌入软的金属表面，并减少表面撕 裂现象。常用的润滑剂有煤油、汽油、机油或石蜡汽油溶液，以及肥皂水、甘油水溶液等。 当砂粒变钝后，磨削作用大减，要更换新砂纸，否则砂粒与磨面产生滚压作用，使变形层 增厚，故过旧的砂纸虽未撕破，也不宜继续使用。 凡磨制过硬材料的砂纸，不能再磨软材料，以免硬颗粒嵌在软材料上，造成很深的划痕， 抛光时难以消除。机械细磨机械细磨常用预磨机，蜡盘和磨光膏以加速细磨过程。 预磨机细磨是把由粗到细的各号水砂纸置于旋转圆盘上，加水润滑兼冷却，
16、试样磨面轻 压在水砂纸上，沿径向移动并与旋转方向相反作轻微转动，待粗磨痕完全消失，新磨痕一致 即可。由于通水湿磨，水流可冲洗砂纸，及时将大部分磨屑及脱落的磨粒冲走，这样可保证 在整个细磨过程中，磨粒的尖锐棱角始终与试样磨面接触，保持良好的切削作用。而脱落的 磨粒被水冲走，可防止磨粒嵌入试样表面造成假象，还可提高细磨效率和质量。水砂纸的粘结剂和金相砂纸不同，它不溶入水，故不会使磨粒脱落。砂纸使用后要刷洗干 净、晾干，下次使用前浸入水中，待平整后再用。水砂纸的规格与金相砂纸不完全相同，常 用的水砂纸有 180#、240#、320#、400#、500#、600#、800#、1000#号等，磨制时应选 择粒度不同的砂纸，以保证试样的磨制质量。预磨机国产的有M-2型，它有两个直径
