今天是

实验指导书

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  • 实验一 金相试样的制备与观察

      金相显微试样的制备包括:取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等五个步骤。

      1、取样

      取样是进行金相显微分析中很重要的一个步骤,显微试样的选取应根据研究的目的,取其具有代表性的部位。例如:对失效零件,应在零件的破损部位及完好部位同时取样,以便对比。在研究铸件组织时,由于偏析现象的存在,必须从表面层到中心,同时取样进行观察;对锻、轧及冷变形的工件一般进行由表面到中心有代表性的纵向检验,以观察组织和夹杂物等的变形情况;横向截面的检验可用于检验脱碳层、化学热处理的渗层、淬火层、表面缺陷、碳化物网、晶粒度测定等等;对于一般经热处理后的零件,由于金相组织比较均匀,试样截取可在任一截面进行。

      试样的截取方法视材料的性质不同而异,软的金属可用手锯或锯床切割;对硬而脆的材料(如白口铸铁),则可用锤击打下;对极硬的材料(如淬火钢),则可采用砂轮切片机或脉冲加工等切割。但是不论采用哪种方法,在切取过程中均不宜使试样温度过于升高,以免引起金属组织的变化,影响分析结果。试样的尺寸试样不宜过大或过小,形状要便于手持,通常采用直径为Ф12~15mm,高度(或边长)为12~15mm圆柱或方形试样。磨面要倒角。

      2、锒嵌

      对于尺寸过于细小,如丝、片、带、管等形状不规则,以及有特殊需要(观察表层组织)的试样可以进行锒嵌,锒嵌方法很多,如低熔点合金的锒嵌、塑料锒嵌、环氧树脂锒嵌、夹具夹持法等。

      3、磨制

      试样的磨制是为了得到平整的磨面,消除取样时产生的变形层,为抛光做准备。先是粗磨,在砂轮机上进行,试样发热要用水冷却,以免温度升高使试样组织改变。试样要倒角,以防后道工序划破砂纸及抛光布。用砂轮磨平后再用砂纸细磨。细磨在金相砂纸上进行。现有的金相砂纸有两类,一类是干砂纸,磨料多是混合刚玉。另一类是水砂纸,磨料为碳化硅,适合在有水冲刷的情况下使用。砂纸由粗到细依次使用。将砂纸平铺在玻璃板上,一只手将砂纸按住,一只手将试样磨面轻压在砂纸上,直线向前推,不可来回运动,磨面与砂纸要完全接触,试样上的压力要均衡。直到磨面上仅剩下一个方向的均匀磨痕为止。然后更换细一级的砂纸。每换一道砂纸,须将试样用水冲洗一下,并且要将试样磨制方向调转90°,以便观察上一道磨痕是否被磨去。

      4、抛光

      金相试样磨光后,有细微磨痕,通过抛光除去,使磨面呈光亮镜面。抛光的方法有机械抛光、化学抛光和电解抛光。应用最多的是机械抛光。这里仅介绍机械抛光。

      机械抛光在抛光机上进行,由电动机带动的水平抛光盘转速一般为300~500转/分。粗抛时,转速高一些;精抛或抛软材料时,转速要低一些。抛光盘上要铺上不同材料的抛光布。粗抛时用呢子,精抛时用金丝绒、丝绸等。抛光时要不断向抛光盘上加抛光液,以产生磨削和润滑作用。抛光液通常采用抛光粉与水形成的悬浮液,抛光粉有Al2O3、MgO或Cr2O3等,粒度约为0.3~1µm。抛光试样的磨面应均匀、平整地压在旋转的抛光盘上,试样要拿牢,与抛光布紧密接触,压力适当。抛光时要将试样逆着抛光盘的转动方向而自身转动,同时由盘的边缘到中心往复运动。抛光时间不可太长,试样表面磨痕消除,呈光亮的镜面,即可停止抛光。将试样用水冲洗干净,用电吹风吹干。

      5、浸蚀

      抛光后的试样在显微镜下只能看到一片亮光及孔洞、裂纹、石墨、非金属夹杂物等,要观察金属的组织,必须用适当的浸蚀剂进行浸蚀。常用的是化学浸蚀法。不同材料、显示不同的组织,要用不同的浸蚀剂。常见浸蚀剂如洗表1

      表1常用浸蚀剂表

      浸蚀时可将试样磨面进入浸蚀剂中,也可用棉花沾浸蚀剂擦拭磨面。浸蚀的深浅根据组织的特点和观察时的放大倍数来确定。高倍观察时,浸蚀要浅一些,低倍略深一些;单相组织浸蚀重一些,双相组织浸蚀轻一些。一般浸蚀到试样磨面发暗时即可。浸蚀后先用水冲洗,再滴几滴酒精,用滤纸吸干,最后用吹风机吹干。