實驗六材料試樣的制備

一、實驗?zāi)康?/p>

初步掌握金相試樣制備的基本方法。二、實驗原理

金相制樣，也稱磨金相，就是將金屬粗樣品經(jīng)過粗磨、細磨、拋光、腐蝕等數(shù)道專業(yè)工序制成樣品,從而可以在顯微鏡下觀察到金屬相圖的樣品的過程。磨金相是材料研究中的一種重要方法。將材料表面的不平整、氧化現(xiàn)象或是其它的雜質(zhì)予以去除。當試樣表面達光滑平整后，再以特殊腐蝕液給予腐蝕，利用各組織對腐蝕程度不同所表現(xiàn)出來的不同特征，來了解材料內(nèi)部缺陷及微結(jié)構(gòu)。三、實驗方法金相樣品制備的基本方法

取樣、鑲嵌

粗磨、細磨

拋光、腐蝕

觀察、分析

取樣

車、刨、砂輪切割

錘擊法等

線切割機

在要檢測的材料或零件上截取樣品，取樣部位和磨面根據(jù)分析要求而定，截取方法視材料硬度選擇，尺寸以適宜手握為宜。常用取樣方法

對軟金屬，可用手鋸或鋸床切割；對硬而脆的材料(如白口鑄鐵)，可用錘擊方法；對極硬材料(如淬火鋼)，則可采用砂輪切片機或電火花線切割機；在大工件上取樣，可用氧氣切割，等等。截取的試樣大小以便于握持、易于磨制為準，一般為直徑ф(12—15)mm、高度(或邊長)12～15mm的圓柱體或正方體，如圖所示。金相試樣的尺寸

鑲嵌

夾持

熱鑲嵌

冷鑲嵌

金相試樣鑲嵌機粗磨檢驗面整平倒角粗砂紙磨制細磨

在一套不同粒度的砂紙上磨制，由粗到細。更換砂紙時，磨痕方向與上道垂直，砂粒勿帶入下道。磨向要長、用力勻，樣品與砂紙緊密接觸。金相砂紙的規(guī)格金相砂紙編號001020304050607粒度序號M40M28M20M14M10M7M5M3.5砂粒尺寸/μm40-2828-2020-1414-1010-77-55-3.53.5-3.0常用水砂紙的規(guī)格水砂紙序號24030040050060080010001200粒度1602002803204006008001000拋光拋光的目的是去除細磨后留下的細微磨痕，使磨面呈光亮鏡面。電解拋光化學(xué)拋光機械拋光復(fù)合拋光等

常用機械拋光機械拋光拋光時需向拋光盤上不斷滴注拋光液，以產(chǎn)生磨削和潤滑作用。拋光液通常采用Al2O3；，MgO或Cr2O3等細拋光粉(粒度約為0.3～1μm)在水中的懸浮液(每升水中加A12O35～l0g)。白色A12O3又稱剛玉，可用于粗拋和精拋；白色MgO硬度較低，適用于鋁、鎂及其合金等軟材料的最后精拋；Cr2O3為綠色，具有很高硬度，適用于淬火合金鋼。機械拋光在拋光機上進行，可分為粗拋和精拋兩個步驟。由電動機帶動的水平拋光盤轉(zhuǎn)速一般為300～500轉(zhuǎn)／分。粗拋時，轉(zhuǎn)速高一些，精拋或拋軟材料時，轉(zhuǎn)速要低些。拋光盤上鋪以不同材料的拋光布。粗拋時常用帆布或粗呢，精拋時常用絨布、細呢或絲綢等。拋光機使用方法與

注意事項開機前，檢查并放好拋光布，壓布圈、環(huán)形蓋。按拋光機開關(guān)面版上的指示方向，打開開關(guān)或按鈕，拋光盤轉(zhuǎn)動平穩(wěn)后進行拋光拋光時，頭要抬高，以防樣品飛出傷人。注意安全。拋光試樣的磨面應(yīng)均勻、平正地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并沿盤的半徑方向從中心到邊緣作往復(fù)移動。壓力不宜過大，拋光時間也不宜過長，一般約3～5分鐘。當磨痕全部消除而呈現(xiàn)鏡面時，停止拋光。拋光方法選擇拋光粉配制拋光溶液，比例大約為10—15%。打開拋光機開關(guān)或按鈕，手握緊樣品放在盤半徑約一般處拋光。邊拋光邊加入少量的拋光液。注意若拋光液濃度不均勻，振動瓶子，數(shù)秒后加入。一般的材料用Cr203綠粉、帆布粗拋光即可。特殊樣品要用Fe2O3紅粉、絲絨細拋光。樣品表面拋好后，光亮如鏡，干凈干燥可腐蝕。否則重拋光或用水沖洗，用酒精沖洗，吹干腐蝕。

腐蝕化學(xué)腐蝕電解腐蝕恒電位腐蝕等最常用的是化學(xué)腐蝕法除觀察試祥中某些非金屬夾雜物或鑄鐵中的石墨等情況外，經(jīng)拋光后(化學(xué)拋光除外)的試樣磨面，必須用浸蝕劑進行“浸蝕”，以清楚地顯示其顯微組織。

化學(xué)腐蝕的原理

純金屬或單相均勻的固溶體化學(xué)腐蝕方式

兩相組織化學(xué)腐蝕方式浸蝕效果、鐵素體之晶界組織觀察腐蝕后平面腐蝕后傾斜浸蝕效果、鐵素體之晶界組織觀察單相均勻固溶體浸蝕示意圖純金屬或單相金屬的浸蝕是一個化學(xué)溶解過程。晶界處由于原子排列混亂，且能量較高，所以易受浸蝕而呈現(xiàn)凹溝。各個晶粒由于原子排列位向不同，受浸蝕程度也不同。因此，在垂直光線照射下，各部位反射進入物鏡的光線不同，從而顯示出晶界及明暗不同的晶粒。浸蝕效果、層片狀珠光體組織

浸蝕效果、層片狀珠光體組織1—滲碳體2—鐵素體21兩相組織浸蝕示意圖兩相或兩相以上合金的浸蝕則是一個電化學(xué)腐蝕過程。由于各組成相的成分不同，其電極電位亦不同，當表面覆蓋一層具有電解液作用的浸蝕劑時，兩相之間就形成了許多“微電池”，具有負電位的一相成為陽極，被迅速溶解而凹下；具有正電位的另一相為陰極，保持原來的光滑平面。試樣表面的這種微觀凹凸不平對光線的反射程度不同，在顯微鏡下就能觀察別各種不同的組織及組成相。單相固溶體鐵素體組織兩相組織珠光體組織

常用化學(xué)腐蝕方法

（a）浸蝕法（b）滴蝕法（c）摖蝕法（a）浸蝕法（b）滴蝕法（c）摖蝕法樣品

腐蝕劑滴管樣品沾腐蝕劑棉花化學(xué)腐蝕操作選定的腐蝕劑并配制。選擇腐蝕方法，浸蝕法。腐蝕數(shù)秒，顏色適當。沖水，酒精沖洗。充分干燥。顯微鏡觀察分析。

常用腐蝕劑序號腐蝕劑名稱成分ml（g）腐蝕條件適應(yīng)范圍1硝酸酒精溶液硝酸1—5酒精100室溫腐蝕數(shù)秒碳鋼及低合金鋼，能清晰的顯示鐵素體晶界2苦味酸酒精溶液苦味酸4酒精100室溫腐蝕數(shù)秒碳鋼及低合金鋼，能清晰的顯示珠光體和碳化物3苦味酸鈉溶液苦味酸2—5苛性鈉20—25蒸餾水100加熱到60oC腐蝕5到30分鐘滲碳體呈暗黑色，鐵素體不著色4混合酸酒精溶液鹽酸10硝酸3酒精100腐蝕2—10分鐘高速鋼淬火及淬火回火后晶粒大小5王水溶液鹽酸3硝酸1腐蝕數(shù)秒各類高合金鋼及不銹鋼組織6氯化鐵、鹽酸水溶液三氯化鐵5鹽酸10水100腐蝕1—2分鐘黃銅及青銅的組織顯示7氫氟酸水溶液氫氟酸0.5水100腐蝕數(shù)秒鋁及鋁合金的組織顯示序號步驟注意事項1取樣盡量避免和減少塑性變形、熱所引起的組織變化，截取可加水等冷卻。2鑲嵌熱鑲嵌在專用設(shè)備上進行，只適應(yīng)于加熱對組織不影響的材料。3粗磨若有滲層等表面處理時，不要倒角，且要磨掉約1.5mm，如滲碳。4細磨用力要均勻，