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金相试样的制备
来源:东莞中瑞金属 | 发布日期:2021-06-17

金相试样截取的方向、部位及数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定选择有代表性的部位进行切取。金相试样的制备、研磨及浸蚀参照 GB/T 13298《金属显微组织检验方法》的有关规定进行。


一、金相试样的选取
(一)纵向取样
纵向取样是指沿着钢材的锻轧方向进行取样,主要检验内容为:非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、变形后的各种组织形貌、热处理组织的全面情况等。
(二)横向取样
横向取样是指在垂直于钢材锻轧方向取样,主要检验内容为:金属材料从表层到中心的组织、显微组织状态、晶粒度级别、碳化物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度、腐蚀层深度、表面化学热处理及镀层厚度等。
(三)缺陷或失效分析取样
截取缺陷分析的试样,应包括零件的缺陷部分在内。如:包括零件断裂时的断口,或者是取裂纹的横截面,以观察裂纹的深度及周围组织变化情况,取样时应注意不能使缺陷处被损伤。试样尺寸以磨面面积﹤400mm2,高度 15~20mm 为宜试样可用手锯、砂轮切割机、显微切片机、化学切割装置、电火花切割机、剪切、锯、铇、车、铣等截取,必要时也可用气割法截取。硬而脆的金属可用锤击法取样。不论用哪种方法切割,均应注意不能使试样由于变形或受热导致组织发生变化。对于使用高温切割的试样,必须除去热影响部分。
二、金相试样的镶嵌
在金相试样的制备过程中,有许多试样直接磨抛有困难,所以应进行镶嵌。经过镶嵌的样品,不但抛磨方便,而且可提高工件效率及试验结果准确性。通常进行镶嵌的试样有:形状不规则的试样、线材及板材,细小工件;表面处理及渗层、镀层;表面脱碳的材料等。样品镶嵌的常用方法有机械镶嵌法和树脂镶嵌法。
(一)机械镶嵌法
将试样放在钢圈或小钢板中,然后用螺钉和垫块加以固定。该方法操作简便,适合于镶嵌形状规则的试样。
(二)树脂镶嵌法

是利用树脂来镶嵌细小的金相试样,可将任何形状的试样镶嵌成一定尺寸的试样。树脂镶嵌法可分为热压镶嵌法和浇注镶嵌法两类。 


三、金相试样的磨制
金相试样经切割或镶嵌后,需进行一系列的研磨工作,才能得到光亮的磨面。研磨的过程包括粗磨、细磨、抛光三个步骤。
(一) 粗磨即磨平
试样截取后,第一步进行粗磨,粗磨一般在落地砂轮上进行。磨料粒度的粗细,对试样表面粗糙度和磨削效率有一定影响。粗磨时,还应注意蘸水冷却,防止组织变化。
(二) 细磨即磨光
试样经粗磨后表面虽已平整,但还存在较深的磨痕及表面加工变形层,需通过从粗到细的不同金相砂纸的磨制,把磨痕等逐渐减轻,为进一步抛光做好准备。金相砂纸是磨光金相试样的重要材料,一般采用的磨料为碳化硅和氧化铝。手工磨光试样时,砂纸应放在玻璃板上,依
次用 280 号、500 号水砂纸,0 、01、02、03 号金相砂纸磨光,每更换一道砂纸,试样应转动90°,并使前一道的磨痕彻底去除。除了手工细磨外,还可用金相试样预磨机机械细磨,但磨光时需注意用水冷却,避免磨面过热。
(三) 抛光
抛光的目的在于去除金相磨面上因细磨所留下的细微磨痕及表面变形层,使磨面成为无划痕的光滑镜面。
金相试样的抛光方法如下:
1. 机械抛光

机械抛光是靠抛光微粉的磨削和滚压作用,把金相试样抛成光滑的镜面。抛光时抛光微粉嵌入抛光织物的间隙内,起着相当于磨光砂纸的切削作用。

机械抛光所使用的设备主要是抛光机,抛光机由电动机带动抛光盘构成,结构比较简单。良好的抛光机不允许有能感觉到的径向和轴向跳动,使用时抛光盘应平稳,噪音小。机械抛光常用的磨料有氧化铬、氧化铝、氧化铁和氧化镁,将抛光磨料制成水悬浮液后使用。现在比较常用的抛光磨料是金刚石研磨膏,它的特点是抛光效率高,抛光后表面质量好。

抛光织物对金相试样的抛光具有重要作用,依靠织物与磨面间的磨擦使磨面光亮。在抛光过程中,织物的纤维间隙能储存抛光粉,从而产生磨削的作用。通常粗糙抛光织物用帆布,细抛和精抛织物用海军呢、丝绒和丝绸等。抛光操作时,对试样所施加的压力要均衡,应先重后轻。在抛光初期,试样上的磨痕方向应与抛光盘转动的方向垂直,以利于较快地抛除磨痕。在抛光后期,需将试样缓缓转动,这样有利于获得光亮平整的磨面,同时能防止夹杂物及硬性的相产生拽尾现象。

2. 电解抛光
电解抛光采用电化学溶解作用,使试样达到抛光的目的。电解抛光速度快,一般试样经过0 号或 00 号砂纸磨光后即可进行电解抛光。经电解抛光的金相试样能显示材料的真实组织,尤其是硬度较低的金属或单相合金,对于极易加工变形的合金,如奥氏体不锈钢、高锰钢等采用

电解抛光更为合适。但不适用于偏析严重的金属材料,铸铁以及夹杂物检验的试样。


用不锈钢作为阴极,被抛光的试样作为阳极,容器中盛放电解液,当接通电流后试样的金属原子在溶液中发生溶解,在一定电解条件下,试样表面微凸部分的溶解比凹陷处来得快,从而逐渐使试样表面由粗糙变成平坦光亮。电解抛光使用直流电源,一般采用低压蓄电池充电器即已足够,电路中应装有电流表和电压表。抛光时应先接通电源,然后夹住试样,将试样放入电解液中,此时应立即正确地调整至额定抛光电流,并给予电解液以充分的搅拌与冷却或加热。抛光完毕后,必须先将试样从电解液内取出,然后切断电源,并将试样迅速移入水中冲洗、吹干。
(四) 自动制样设备和简介
传统手工的金相试样制备过程工序繁琐,如遇到大批量的试样,应提高工作效率及减少人力成本。目前比较先进的设备是半自动或全自动的金相制样设备。该种设备的特点是集粗磨、细磨、抛光等制样工序为一体。半自动制样设备的工作程序是先将镶嵌好的试样用固定器固定(可选择夹单个试样的固定器和夹多个试样的固定器),然后选择相应粒度的研磨纸(由粗到细),将其贴在转盘上,设定研磨时间、压力及转盘转速等工作参数,完成机械粗磨到机械细磨,抛光时只需选择适合的抛光织物贴在转盘上,并添加适合的抛光液(可选用人工添加或自动添加),即可轻松完成机械抛光程序。
全自动制样设备的操作更简便,将试样用固定器固定,并将制样所需的各种粒度研磨纸及抛光用的抛光织物全部贴在转盘上(该设备装有多个转盘),预先设定磨抛程序及各项参数,设备将在电脑控制下完成从粗磨、细磨、抛光直至最后将试样干燥的所有工序。自动化金相制样设备由于操作简便,并能大大提高工作效率等优点,已越来越受到金相检验工作者的青睐,它是未来金相试样制备的趋势。
今天的内容大致到这,明天再一起讨论金相试样的浸饰。

东莞中瑞金属有专门的金相研究室,亦有经验丰富的研究人员,欢迎大家前来参观咨询。东莞中瑞金属不仅销售特殊钢,还能做金相检测,配套服务为您保驾护航。


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