金相试样的制作方法
在用金相显微镜来检验和分析材料的显微组织时,需将所分析的材料制备成一定尺寸的试样,并经磨制、抛光与腐蚀工序,才能进行材料的组织观察和研究工作。 凌阳大学计划取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀。分别叙述如下:
3.1.1取样
(1)选取原则
应根据研究目的选取有代表性的部位和磨面,例如,在研究铸件组织时,由于偏析现象的存在,必须从表层到中心,同时取样观察,而对于轧制
及锻造材料则应同时截取横向和纵向试样,以便分析表层的缺陷和非金
属夹杂物的分布情况,对于一般的热处理零件,可取任一截面。
(2)取样尺寸
截取的试样尺寸,通常直径为12—15mm,高度和边长为12—15mm的圆
柱形和方形,原则以便于手握为宜。
(3)截取方法
视材料性质而定,软的可用手锯或锯床切割,硬而脆的可用锤击,极硬 战与决
的可用砂轮片或电脉冲切割。无论采取哪种方法,都不能使样品的温度
过于升高而使组织变化。
3.1.2镶嵌
当试样的尺寸太小或形状不规则时,如细小的金属丝、片、小块状或要进行边缘观察时,可将其镶嵌或夹持。见图9所示。
(1)热镶嵌
用热凝树脂(如胶木粉等),在镶嵌机上进行。适应于在低温及不大的
压力下组织不产生变化的材料。
白刚玉(2)冷镶嵌
扭力用树脂加固化剂(如环氧树脂和胺类固化剂等)进行,不需要设备,在
模子里浇铸镶嵌。适应于不能加热及加压的材料。
(3)机械夹持
通常用螺丝将样品与钢板固定,样品之间可用金属垫片隔开,也适应于
不能加热的材料。
(2)机械磨
在预磨机上铺上水砂纸进行磨制与手工湿磨方法相同。
3.1.3粗磨
取好样后,为了获得一个平整的表面,同时去掉取样时有组织变化的部分,在不影响观察的前提下,可将棱角磨平,并将观察面磨平,一定要将切割时的变形层磨掉。一般的钢铁材料常在砂轮机上磨制,压力不要过大,同时用水冷却,操作时要当心,防止手指等损伤。而较软的材料可用挫刀磨平。砂轮的选择,磨料粒度为40、46、54、60等号,数值越大越细,材料为白刚玉,棕刚玉、绿碳化硅、黑碳化硅等,代号分别为GB、GZ、GC、TH、或WA、A、TL、C,尺寸一般为外径×厚度×孔径=250×25×32,表面平整后,将样品及手用水冲洗干净。
3.1.4细磨
以消除粗磨存在的磨痕,获得更为平整光滑的磨面,是在一套粒度不同的金相砂纸上由粗到细依次进行磨制,砂纸号数一般为120、280、01、03、05、或120、280、02、04、06号,粒度由粗到细,对于一般的材料(如碳钢样品)磨制方式为:
(1)手工磨制,
将砂纸铺在玻璃板上,一手按住砂纸,一手拿样品在砂纸上单向推磨,
用力要均匀,使整个磨面都磨到,更换砂纸时,要把手、样品、玻璃板
等清理干净,并与上道磨痕方向垂直磨制,磨到前道磨痕完全消失时才
能更换砂纸,见图10所示。也可用水砂纸进行手工湿磨,即在序号为2
40、300、600、1000的水砂纸上边冲水边磨制。
3.1.5抛光
目的是消除细磨留下的磨痕,获得光亮无痕的镜面。方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光和复合抛光等,最常用的是机械抛光。
(1)机械抛光
是在专用的抛光机上进行抛光,靠极细的抛光粉和磨面间产生的相对磨
削和滚压作用来消除磨痕的,分为粗抛光和细抛光两种
1)粗抛光
粗抛光一般是在抛光盘上铺以细帆布,抛光液通常为Cr
O3、Al2O3等粒度
2
为1-5μ的粉末制成水的悬浮液,一般一升水加入5-10克,手握样品在专 2019十大经济年度人物
用的抛光机上进行。边抛光边加抛光液,一般的钢铁材料粗抛光可获得
光亮的表面。
2)细抛光
是在抛光盘上铺以丝绒,丝绸等,用更细的Al2O3、Fe2O3粉制成水的悬浮液,与粗抛光的方法相同。
(2)电解抛光
是利用阳极腐蚀法使样品表面光滑平整的方法,把磨光的样品浸入电解
液中,样品作为阳极,阴极可用铝片或不锈钢片制成,接通电源,一般
用直流电源,由于样品表面高低不平,在表面形成一层厚度不同的薄膜,
凸起的部分膜薄,因而电阻小,电流密度大,金属溶解的速度快,而下
大功率半导体激光器凹的部分形成的膜厚,溶解的速度慢,使样品表面逐渐平坦,最后形成
光滑表面。
电解抛光优点是只产生纯化学的溶解作用,无机械力的影响,所以能够显示金相组织的真实性,特别适应于有金属及其它的硬度低、塑
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