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金相分析操作指导书 - 图文 金相检验 -低碳钢和铸铁的组织的视察与分析 试验指导书 〔一〕金相样品的制备方法概述 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必须尺寸的试样，并经磨制、抛光与腐蚀工序，才能进展材料的组织视察和探究工作一．金相样品的制备过程一般包括如下步骤：取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀分别表达如下：1．取样〔1〕选取原那么应依据探究目的选取有代表性的部位和磨面，例如，在探究铸件组织时，由于偏析现象的存在，必需从表层到中心，同时取样视察，而对于轧制及锻造材料那么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状况，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，原那么以便于手握为宜 〔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，极硬的可用砂轮片或电脉冲切割无论采纳哪种方法，都不能使样品的温度过于提升而使组织改变2．镶嵌当试样的尺寸太小或形态不规那么时，如细小的金属丝、片、小块状或要进展边缘视察时，可将其镶嵌或夹持。

见图1所示 〔1〕热镶嵌用热凝树脂〔如胶木粉等〕，在镶嵌机上进展适应于在低温及不大的压力下组织不产生改变的材料 〔2〕冷镶嵌用树脂加固化剂〔如环氧树脂和胺类固化剂等〕进展，不须要设备，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 1 〔a〕 模子 浇铸液 样品 〔b〕 树脂 垫片 〔c〕 〔d〕 图1 金相样品的镶嵌方法 〔a〕〔b〕机械夹持 〔c〕冷镶嵌 〔d〕热镶嵌 3．粗磨取好样后，为了获得一个平整的外表，同时去掉取样时有组织改变的部分，在不影响视察的前提下，可将棱角磨平，并将视察面磨平，必须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，操作时要留神，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，外表平整后，将样品及手用水冲洗干净。

4．细磨以消退粗磨存在的磨痕，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展磨制，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 2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，用力要匀称，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逝时才能更换砂纸，见图2所示也可用水砂纸进展手工湿磨，即在序号为240、300、600、1010的水砂纸上边冲水边磨制 轻压样品 轻压样品 砂纸 玻璃板 图2 砂纸上磨制方法〔2〕机械磨在预磨机上铺上水砂纸进展磨制与手工湿磨方法一样5．抛光目的是消退细磨留下的磨痕，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展抛光，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退磨痕的，分为粗抛光和细抛光两种如图3所示 3 轻压样品 抛光盘中心 半径 图3 样品在抛光盘中心与边缘之间抛光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Cr2O3、Al2O3等粒度为1-5μ的粉末制成水的悬浮液，一般一升水参加5-10克，手握样品在专用的抛光机上进展。

边抛光边加抛光液，一般的钢铁材料粗抛光可获得光亮的外表 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，与粗抛光的方法一样样品磨面上磨痕改变见图4所示切割痕 粗磨痕 细磨痕 粗磨 细磨 抛光图4 样品磨面上磨痕改变示意图4〔2〕电解抛光是利用阳极腐蚀法使样品外表光滑平整的方法，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，由于样品外表凹凸不平，在外表形成一层厚度不同的薄膜，凸起的局部膜薄，因而电阻小，电流密度大，金属溶解的速度快，而下凹的局部形成的膜厚，溶解的速度慢，使样品外表渐渐平坦，最终形成光滑外表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，特殊适应于有色金属及其它的硬度低、塑性大的金属如铝合金、不锈钢等，缺点是对非金属夹杂物及偏析组织、塑料镶嵌的样品等不适应 〔3〕化学抛光是靠化学试剂对样品外表凹凸不平区域的选择性溶解作用消退磨痕的一种方法化学抛光液，多数由酸或混合酸、过氧化氢、及蒸馏水组成，酸主要起化学溶解作用，过氧化氢提高金属外表的活性，蒸馏水为稀释剂。

化学抛光优点是操作简洁，本钱低，不需特地设备，抛光同时还兼有化学浸蚀作用可干脆视察缺点是样品的平整度差，夹杂物易蚀掉，抛光液易失效，只适应于低、中倍视察对于软金属如锌、铅等化学抛光比机械抛光、电解抛光效果更好6．腐蚀〔浸蚀〕经过抛光的样品，在显微镜下视察时，除非金属夹杂物、石墨、裂纹及磨痕等能看到外，只能看到光亮的磨面要看到组织必需进展腐蚀腐蚀的方法有多种，如化学腐蚀、电解腐蚀、恒电位腐蚀等，最常用的是化学腐蚀法下面分析化学腐蚀显示组织的根本过程 〔1〕化学腐蚀法的原理化学腐蚀的主要原理是利用浸蚀剂对样品外表引起的化学溶解作用或电化学作用〔微电池作用〕来显示组织 〔2〕化学腐蚀的方式化学腐蚀的方式取决于组织中组成相的性质和数量纯粹的化学溶解是很少的一般把纯金属和匀称的单相合金的腐蚀主要看作是化学溶解过程，两相或多相合金的腐蚀，主要是电化学溶解过程 1〕纯金属或单相合金的化学腐蚀它是一个纯化学溶解过程，由于其晶界上原子排列紊乱，具有较高的能量，故易被腐蚀形成凹沟同时由于每个晶粒排列位向不同，被腐蚀程度也不同，所以在明场下显示出明暗不同的晶粒 52〕两相合金的侵蚀主要是一个电化学的的腐蚀过程。

由于各组成相具有不同的电极电位，样品浸入腐蚀剂中，就在两相之间形成多数对微电池具有负电位的一相成为阳极，被快速溶入浸蚀剂中形成低凹，具有正电位的另一相成为阴极，在正常的电化学作用下不受浸蚀而保持原有平面当光线照到凹凸不平的样品外表上时，由于各处对光线的反射程度不同，在显微镜下就看到各种的组织和组成相 3〕多相合金的腐蚀一般而言，多相合金的腐蚀，同样也是一个电化学溶解的过程，其腐蚀原理与两相合金一样但多相合金的组成相比拟困难，用一种腐蚀剂来显示多种相难于到达，只有采纳选择腐蚀法等特地的方法才行〔3〕化学腐蚀剂是用于显示材料组织而配制的特定的化学试剂，多数腐蚀剂是在实际的试验中总结归纳出来的一般腐蚀剂是由酸、碱、盐以及酒精和水配制而成，钢铁材料最常用的化学腐蚀试剂是3—5%硝酸酒精溶液，各种材料的腐蚀剂可查阅有关手册 〔4〕化学腐蚀方法一般有浸蚀法、滴蚀法和摖蚀法见图5所示 样品 腐蚀剂 滴管 样品 沾腐蚀剂棉花 图5 化学腐蚀方法 〔a〕浸蚀法 〔b〕滴蚀法 〔c〕摖蚀法 61〕浸蚀法：将抛光好的样品放入腐蚀剂中，抛光面对上，或抛光面对下，浸入腐蚀剂中，不断视察外表颜色的改变，当样品外表略显灰暗时，即可取出，充分冲水冲酒精，再快速用吹风机充分吹干。

2〕滴蚀法：是一手拿样品，外表向上，用滴管吸入腐蚀剂滴在样品外表，视察外表颜色的改变状况，当外表颜色变灰时，再过2—3秒即可充分冲水冲酒精，再快速用吹风机充分吹干3〕摖蚀法：用沾有腐蚀剂的棉花轻轻地摖拭抛光面，同时视察外表颜色的改变，当样品外表略显灰暗时，即可取出，充分冲水冲酒精，再快速用吹风机充分吹干经过上述操作后，腐蚀完成，金相样品的制备即告完毕，这时候要将手和样品的全部外表都完全枯燥后，方可在显微镜下视察和分析金相样品的组织 7〔二〕 金相样品的制备一．试验目的1．初步学会金相样品制备的根本方法2．分析样品制备过程中产生的缺陷及防止措施二．金相样品制备的根本方法金相样品的制备过程一般包括取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀步骤虽然随着科学的不断开展，样品制备的设备越来越先进，自动化的程度越来越高，有预磨机、自动抛光机等，但目前在我国手工制备金相样品的方法，由于有很多优点仍在广泛运用 〔1〕常用金相样品制备的要点如下：1〕取样时，按检验目确实定其截取部位和检验面，尺寸要适合手拿磨制，假设无法做到，可进展镶嵌并要严防过热与变形，引起组织变更2〕对尺寸太小，或形态不规那么和要检验边缘的样品，可进展镶嵌或机械夹持。

依据材料的特点选择热镶嵌或冷镶嵌与机械夹持3〕粗磨时，主要要磨平检验面，去掉切割时的变形及过热局部同时，要防止又产生过热并留意平安4〕细磨时，要用力大小适宜匀称，且使样品整个磨面全部与砂纸接触，单方向磨制距离要尽量的长，更换砂纸时，不要将砂粒带入下道工序5〕抛光时，要将手与整个样品清洗干净，在抛光盘边缘和中心之间进展抛光用力要匀称适中，少量屡次地参加抛光液并要留意平安 6〕腐蚀前，样品抛光面要干净枯燥，腐蚀操作过程连接要快速7〕腐蚀后，要将整个样品与手完全冲洗干净，并充分枯燥后，才能在显微镜下进展视察与分析工作 〔2〕金属材料常用腐蚀剂见表1—1，其它材料的腐蚀剂可查阅有关手册 〔3〕金相样品制备方法见表1—2 8表1—1 金属材料常用腐蚀剂序号 腐蚀剂名称 成分ml〔g〕 腐蚀条件 适应范围 1 硝酸酒精溶硝酸 1—5 室温腐蚀数碳钢及低合金钢，液 酒精 101 秒 能清楚的显示铁素体晶界 2 苦味酸酒精苦味酸4 室温腐蚀数碳钢及低合金钢，溶液 酒精 101 秒 能清楚的显示珠光体和碳化物 3 苦味酸钠溶苦味酸2—5 加热到60oC渗碳体呈暗黑色，液 苛性钠20—25 腐蚀5到30铁素体不着色 蒸馏水101 分钟 4 混合酸酒精盐酸 10 腐蚀2—10高速钢淬火及淬溶液 硝酸 3 分钟 火回火后晶粒大酒精 101 小 5 王水溶液 盐酸 3 腐蚀数秒 各类高合金钢及硝酸 1 不锈钢组织 6 氯化铁、盐酸三氯化铁5 腐蚀1—2黄铜及青铜的组水溶液 盐酸 10 分钟 织显示 水 101 7 氢氟酸水溶氢氟酸0.5 腐蚀数秒 铝及铝合金的组液 水 101 织显示 9 序步号 骤 1 取在要检测的材料或零件上截取样品，取样 样部位和磨面依据分析要求而定，截取方法视材料硬度选择，有车、刨、砂轮切割机，线切割机及锤击法等，尺寸以相宜手握为宜。

2 镶假设由于零件尺寸及形态的限制，使取样嵌 后的尺寸太小、不规那么，或须要检验边缘的样品，应将分析面整平后进展镶嵌有热镶嵌和冷镶嵌及机械夹持法应依据材料的性能选择 3 粗用砂轮机或挫刀等磨平检验面，假设不需磨 要视察边缘时可将边缘倒角粗磨的同时去掉了切割时产生的变形层 4 细按金相砂纸号依次：120、280、01、03、磨 05或120、280、02、04、06将砂纸平铺在玻璃板上，一手拿样品，。