金相实验得原理与方法
ca1214实验目得: 金属材料得使用通常遵循着“成分一组织一性能”得相互关系。
金相即金相学，就就是研究金属或合金内部结构得科学。不仅如此, 它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构得 影响。所谓内在因素主要指金属或合金得化学成分。所谓外部条件 就就是指温度、加工变形、铸造情况等。
— | 试验设备： |
lx | 金相试样切割机 |
2、 | 砂轮机 |
3、 | 镶嵌机 |
4、 | 预磨机 |
5、 | 抛光机 |
6、 | 腐蚀液 |
7、 | 金相显微镜 |
8、 | 摄影系统及电脑 |
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三试验原理:
金相试验就是将欲检验试片表而经研磨抛光（或化学抛光、电化学抛 光）至一定得要求光滑后，以特定得腐蚀液于以腐蚀，利用各相或同一 相中方向不同对腐蚀程度得不同而能表现出各相之特征，并利用显微 镜放大倍率观察判断之。 四试验方法:
Is试片准备:
为使试片能合乎观察得要求必须以如下之步骤处理之。
⑴取样（SAMPLING）: 取样必须考虑其整体或研究得主题得代表性,如材料属方向性者则 应依各方而皆取样观察:如品管检查则可随机取样破坏分析可取性质 较差得材料来凸显破坏原因以便观察。
⑵切割(sectioning)： 如材料硬度低则可直接用锯子予以切割,如硬度较高则可使用砂轮切 割，但必须慎选砂轮，且切割时须冷却以避免因切割过程所产生得热 对材料组织得影响。
⑶粗磨(Coarse gR I nding)：
用砂轮机去除试片得毛边，并用较粗得砂纸（#80左右）或沙袋机磨平 且可除去可能因切割所产生得变态层。
(4)镶嵌(mounting)：压力容器安全阀
镶嵌得目得为使试片握持方便或保持试片边缘之完整，如不考虑这两 种因素，则此步骤可省略，镶嵌得方法有两种，即热镶嵌（Hot Mol ding）及冷镶嵌（ColdMold ing）。热镶嵌也称为加压嵌模 （pression Molding）,方法为将试片表面朝下置于金属磨中（一般内
径为1 11/4及1 2/2等三种）再填以适量之树脂，如酚树脂（如电木
粉Bakelite）,预热至60~8CrC后即加压至4,200PSI左右之压力，并继
续加热至摄像头识别130-14 持续加热数分钟后，即可移去热源，并可取出试 片，如系使用热塑性塑M（The rmoplast i c s ）则应让温度降至5 OC
以下才可取出。冷镶嵌模法则将试片面朝下粘在胶纸带上，再将试片
H入直径(3 - 5cm),高约3~4 C m 之玻璃管或金属管之内，管壁需涂 上一层薄得凡士林，以利脱膜,在将树脂及硬化剂倒入管内，俟硬化后 及可取出。
(5)磨制(PoLishiNg):
在预磨机上放H水砂纸，在流动得水流中以ffl砂纸粗磨，逐次磨至
l.oOomesh左右，即完成此步骤磨制时应改变磨得方向，以去除
嵌入金属基地得砂粒。
⑹抛光(Lapp I nG)：
经以上打磨后得试片必须以清水洗净附着于表面得砂粒，方可至 于抛光机上抛光，否则砂粒将污染抛光用得绒布。抛光用得磨料通常 有氧化铝(AI2O3),氧化偌(6203)与金刚石制剂。由于氧化钻会造 成呼吸器官之病变,因此，目前已较少被采用。试片经抛光至镜面无 刮痕则完成此步骤。
(7)腐蚀(ETCH I Ng):
经抛光后得试片再以清水洗净，并速了吹干，注意从最后一次抛光后 得试片不可以手触摸，否则会因油脂而污染试片，清水冲刷时可使用 棉花轻轻拂试试片表而。腐蚀所需得时间并无一定得标准，通常宜采 用试片进入腐蚀液后，不断得取出观察其腐蚀程度，一旦镜面变为 毛玻璃之调或回火Martensite系列变为灰黑，则应立即以清水 冲洗之，然后以强热风吹去试片之水滴与吹干，即可做金相观察。
2、显微镜观察:
金相显微镜就是利用光之照射在金属经反射后加以观察得方法与 生物显微镜得穿透式不同，其放大倍率为目镜（Eye Pie ce）与物镜 （Objectiv e ）之乘积,如目镜得放大倍率为lOX,物镜为50X,则放
大倍率为5O0X,使用显微镜时必须先以较小得放大倍率观察，因其 焦距较长，才不致使物镜较易处碰到试片，到较小倍率得焦距后, 再选择观察得较大倍率观察。
3 . 金钢绳金相组织观察
（l）s奥氏体一碳与合金元素溶解在Y・Fe中得固溶体,仍保持y・Fe
得而心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形;淬火钢中残余奥氏体分 布在马氏体间得空隙处。
⑵.铁素体-碳与合金元素溶解在3-Fe中得固溶体。亚共析钢中得 冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体 沿晶粒边界析出。
⑶.渗碳体-碳与铁得一种化合物。在液态碳铁合金中,首先单 独结晶得渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼 状。过共析钢冷却时沿A Cl线析出得碳化物（二次渗碳体）呈网结状, 共析渗碳体呈片状。碳铁合金冷却到Ari以下时，由铁素体中析出 渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。
⑷.珠光体一碳铁合金中共析反应所形成得铁素体与渗碳体得机械混 合物。珠光体得片间距离取决于奥氏体分解时得过冷度。过冷度越大, 所形成得珠光体间距离越小。在al~65（rc形成得珠光体片层较厚，在 金相显微镜下放大4 00倍以上可分辨出平行得宽条铁素体与细条渗
碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在6 50-6 0 OC形
成得珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体得渗碳体上仅瞧到一 条黑线，只有放大1000倍才能分辨得片层,称为索氏体。在600-5 5 0 C形成得珠光体用金相显微镜放大5 00倍，不能分辨珠光体片层,
仅瞧到黑得球团状组织，只有用电子显微镜放大WOO 0倍才能分辨
甲醇控制器得片层称为屈氏体。
⑸.上贝氏体一过饱与针状铁素体与渗碳体得混合物，渗碳体在铁素 体针间。过冷奥氏体在中温(约35O~55O°C)得相变产物，其典型形 态就是一束大致平行位向差为6~ 8 Od铁素体板条，并在各板条间
分布着沿板条长轴方向排列得碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽 毛状,晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽 毛可呈针状.点状、块状。若就是高碳高合金钢，瞧不清针状羽毛;
中碳中合金钢，针状羽毛较清楚;低碳低合金钢，羽毛很清楚,针粗。
转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内方向长大，不穿晶。
⑹.下贝氏体一同上，但渗碳体在铁素体针内。过冷奥氏体在3 5 OC -m S得转变产物。其典型形态就是双凸透镜状含过饱与碳得铁素体,
并在其内分布着单方向排列得碳化物小薄片;在晶内呈针状，针叶不 交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体 则颜一致，下贝氏体得碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑, 回火马氏体颜较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢得碳化物分散度比 低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。自控温伴热带
⑺.粒状贝氏体一大块状或条状得铁素体内分布着众多小岛得复相组 织。过冷奥氏体在贝氏体转变温度区得最上部得转变产物。刚形成时 就是由条状铁素体合并而成得块状铁素体与小岛状富碳奥氏体组成, 富碳奥氏体在随后得冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体;也 可能部分或全部分解为铁素体与渗碳体得混合物（珠光体或贝氏体）;
最可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形成两相混合物，称为m
⑻.无碳化物贝氏体-板条状铁素体单相组成得组织，也称为铁素体 贝氏体。形成温度在贝
氏体转变温度区得最上部。板条铁素体之间为 富碳奥氏体,富碳奥氏体在随后得冷却过程中也有类似上而得转变。
无碳化物贝氏体一般岀现在低碳钢中，在硅、铝含量高得钢中也容易 形成。
（9）.马氏体-碳在a - F e中得过饱与固溶体。板条马氏体:在低、
中碳钢及不锈钢中形成，由许多相互平行得板条组成一个板条束，一 个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）。片状马氏体（针状 马氏体）：常见于高、中碳钢及高镖得铁镖合金中，针叶中有一条缝线 将马氏体分为两半，由于方位不同可呈针状或块状，针与针呈120度角 排列,高碳马氏体得针叶晶界清楚，细针状马氏体呈布纹状，称为隐晶 马氏体。
（10） S回火马氏体一马氏体分解得到极细得过渡型碳化物与过饱与（含
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