金相試樣制備檢測(cè) 金相顯微鏡

金相試樣的截取

金相試樣截取的原則：選擇有代表性的金相試樣是金相研究的步，不重視取樣的重要性常常會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的成敗。

截取試樣的部位，必須能表征材料或部件的特點(diǎn)及檢驗(yàn)的目的。①對(duì)機(jī)件破裂的原因進(jìn)行金相分析時(shí)，試樣應(yīng)在部件破裂部位截取。為了得到更多的資料，還需要在離開破裂源較遠(yuǎn)的部位截取參考試樣，進(jìn)行對(duì)照研究。②對(duì)于工藝過(guò)程或熱處理不同的材料或部件，試樣的截取部位也要相應(yīng)地改變。③研究分析鑄件的金相組織，必須從鑄件的表層到中心同時(shí)觀察．根據(jù)各部位組織的差異，從而了解鑄件的偏析程度。小機(jī)件可直接截取垂直于模壁的橫斷面，大機(jī)件應(yīng)在垂直于模壁的橫斷面上，從表層到中心截取幾個(gè)試樣。④軋制型材或鍛件取樣應(yīng)考慮表層有無(wú)脫碳、折迭等缺陷，以及非金屬夾雜物的鑒定，所以要在橫向和縱向上截取試樣。橫向試樣主要研究表層缺陷及非金屬夾雜物的分布，對(duì)于很長(zhǎng)的型材應(yīng)在兩端分別截取試樣，以便比較夾雜物的偏析情況;縱向試樣主要研究夾雜物的形狀,鑒別夾雜物的類型，觀察晶粒粒長(zhǎng)的程度，估計(jì)逆性形變過(guò)程中冷變形的程度。⑤經(jīng)過(guò)各種熱處理的零件，顯微組織是比較均勻的，因而只在任一截面上截取試樣即可，同時(shí)要考慮到表層情況，如脫碳、滲碳、表面鍍膜、氧化等。

金相試樣的鑲嵌

通過(guò)鑲嵌機(jī)的鑲嵌作用將金相試樣制作成適合手持拋光的標(biāo)本：

適用于對(duì)不是整形、不易于拿的微小金相試樣進(jìn)行熱固性塑料壓制，如線材、細(xì)小管材、薄板、錘擊碎塊等。在磨光時(shí)不易握持，用鑲嵌方法鑲成標(biāo)準(zhǔn)大小的試塊，然后進(jìn)行切割、拋光等。常用的鑲嵌法有低熔點(diǎn)合金鑲嵌法、塑料鑲嵌法。

實(shí)驗(yàn)室金相試樣制備過(guò)程大概如下：

正確地檢驗(yàn)和分析金屬的顯微組織必須具備優(yōu)良的金相樣品。制備好的試樣應(yīng)能觀察到真實(shí)組織、無(wú)磨痕、麻點(diǎn)與水跡，并使金屬組織中的夾物、石墨等不脫落。否則將會(huì)嚴(yán)重影響顯微分析的正確性。金相樣品的制備分取樣、磨制、拋光、組織顯示（浸蝕）等幾個(gè)步驟。

選擇合適的、有代表性的試樣是進(jìn)行金相顯微分析的極其重要的一步，包括選擇取樣部位、檢驗(yàn)面及確定截取方法、試樣尺寸等。

磨制

分粗磨和細(xì)磨兩步。試樣取下后，首*行粗磨。如是鋼鐵材料試樣可先用砂輪粗磨平，如是很軟的材料（如鋁、銅等有色金屬）可用銼刀銼平。在砂輪上磨制時(shí)，應(yīng)握緊試樣，使試樣受力均勻，壓力不要太大，并隨時(shí)用水冷卻，以防受熱引起金屬組織變化。此外，在一般情況下，試樣的周界要用砂輪或銼刀磨成圓角，以免在磨光及當(dāng)拋光時(shí)將砂紙和拋光織物劃破。但是，對(duì)于需要觀察表層組織（如滲碳層，脫碳層）的試樣，則不能將邊緣磨圓，這種試樣進(jìn)行鑲嵌。

細(xì)磨是消除粗磨時(shí)產(chǎn)生的磨痕，為試樣磨面的拋光做好準(zhǔn)備。粗磨平的試樣經(jīng)清水沖洗并吹干后，隨即把磨面依次在由粗到細(xì)的各號(hào)金相砂紙上磨光。常用的砂紙?zhí)枖?shù)有01、02、03、04號(hào)4種，號(hào)小者磨粒較粗，號(hào)大者較細(xì)。磨制時(shí)砂紙應(yīng)平鋪于厚玻璃板上，左手按住砂紙，右手握住試樣，使磨面朝下并與砂紙接觸，在輕微壓力作用下把試樣向前推磨，用力要均勻，務(wù)求平穩(wěn)，否則會(huì)使磨痕過(guò)深，且造成試樣磨面的變形。試樣退回時(shí)不能與砂紙接觸，這樣“單程單向”地反復(fù)進(jìn)行，直至磨面上舊的磨痕被去掉，新的磨痕均勻一致為止。在調(diào)換下一號(hào)更細(xì)的砂紙時(shí)，應(yīng)將試樣上磨屑和砂粒清除干凈，并轉(zhuǎn)動(dòng)90°角，使新、舊磨痕垂直。

金相試樣的磨光除了要使表面光滑平整外，更重要的是應(yīng)盡可能減少表層損傷。每一道磨光工序必須除去前一道工序造成的變形層（至少應(yīng)使前一道工序產(chǎn)生的變形層減少到本道工序生產(chǎn)的變形層深度），而不是僅僅把前一道工序的磨痕除去；同時(shí)，該道工序本身應(yīng)盡可能減少損傷，以便進(jìn)行下一道工序。道磨光工序產(chǎn)生的變形層深度應(yīng)非常淺，應(yīng)保證能在下一道拋光工序中除去。

磨制鑄鐵試樣時(shí)，為了防止石墨脫落或產(chǎn)生曳尾現(xiàn)象，可在砂紙上涂一薄層石墨或肥皂作為潤(rùn)滑劑。磨制軟軟的有色金屬試樣時(shí)，為了防止磨粒嵌入軟金屬內(nèi)和減少磨面的劃損，可在砂紙上涂一層機(jī)油、汽油、肥皂水溶液或甘油水溶液作潤(rùn)滑劑。

金相試樣還可以用機(jī)械磨制來(lái)提高磨制效率。機(jī)械磨制是將磨粒粗細(xì)不同的水砂紙裝在預(yù)磨機(jī)的各磨盤上，一邊沖水，一邊在轉(zhuǎn)動(dòng)的磨盤上磨制試樣磨面。配有微型計(jì)算機(jī)的自動(dòng)磨光機(jī)可以對(duì)磨光過(guò)程進(jìn)行程序控制，整個(gè)磨光過(guò)程可以在數(shù)分鐘內(nèi)完成。

拋光

經(jīng)過(guò)磨拋機(jī)進(jìn)行粗磨，細(xì)磨，拋光之后使得試樣待觀測(cè)面如鏡面：

目的為去除金相磨面上因細(xì)磨而留下的磨痕，使之成為光滑、的鏡面。金相試樣的拋光可分為機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光三類。機(jī)械拋光簡(jiǎn)便易行，應(yīng)用較廣。

機(jī)械拋光是在專用的拋光機(jī)上進(jìn)行的，拋光機(jī)主要是由電動(dòng)機(jī)和拋光圓盤（Ф200～300mm）組成，拋光盤轉(zhuǎn)速為200～600r/min以上。拋光盤上鋪以細(xì)帆布、呢絨、絲綢等。拋光時(shí)在拋光盤上不斷滴注拋光液。拋光液通常采用Al2O3、MgO或Cr2O3等細(xì)粉末（粒度約為0.3～1μm）在水中的懸浮液。機(jī)械拋光就是靠極細(xì)的拋光粉末與磨面間產(chǎn)生相對(duì)磨削和液壓作用來(lái)消除磨痕的。 操作時(shí)將試樣磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。拋光時(shí)間一般為3～5min。拋光后的試樣，其磨面應(yīng)光亮，且石墨或夾雜物等不應(yīng)拋掉或有曳尾現(xiàn)象。這時(shí)，試樣先用清水沖詵 ，再用*清洗磨面，最后用吹風(fēng)機(jī)吹干。

組織顯示：

由于金屬中合金成分和組織的不同，造成腐蝕能力的差異，腐蝕后使各組織間、晶界和晶內(nèi)產(chǎn)生一定的襯度，金屬組織得以顯示。常用的金相組織顯示方法有：(1)化學(xué)浸蝕法；(2)電解浸蝕法；(3)金相組織特殊顯示法，其中化學(xué)浸蝕法常用。

經(jīng)拋光后的試樣若直接放在顯微鏡下觀察，只能看到一片亮光，除某些非金屬夾雜物（如MnS及石墨等）外，無(wú)法辨別出各種組成物及其形態(tài)特征，必須使用浸蝕劑對(duì)試樣表面進(jìn)行“浸蝕”，才能清楚地看到顯微組織的真實(shí)情況。

經(jīng)過(guò)顯微鏡數(shù)碼成像后的金相試樣組織圖片：

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