金相试样的制备1

金相显微试样的制备一、金相试样的取样和镶样一、试验目的•了解金相显微试样的制备原理，熟悉金相显微试样的制备过程•熟悉金相试样的主要切割方法•掌握金相试样的镶嵌方法二、试验仪器和药品金相试样切割机、镶嵌机、镶嵌料三、试验原理•显微分析的重要性•用光学显微镜观察和研究金属等材料内部组织的三个阶段•在什么情况下需要镶样实验五金相试样的取样和镶样四、试验内容•金相试样切割机的操作步骤及注意事项•金相试样镶嵌机的操作步骤及注意事项五、思考题•取样部位及检验面如何选择•试样的截取方法列举三种并说明什么情况下使用•为防止在磨抛的过程中发生试样划破砂纸或抛光布的情况，该如何对试样预处理•列举三种镶嵌料及特点一、金相试样的取样和镶样一、概述•金相显微分析是研究金属和合金组织的主要方法之一，在生产实际中，为了探索金属材料的性能，经常需要进行金相组织的检查和分析。金相显微分析是利用显微镜的光学理论借助于试样表面对光线的反射特点来进行的。为了对金相显微组织进行鉴别和研究，需要将所分析的金属材料制备成一定尺寸的试样，并经磨制抛光与腐蚀等工序，最后通过金相显微镜来观察和分析金属的显微组织状态及分布情况。•金相试样制备的质量好坏，直接影响到组织观察的结果。如果样品制备不符合特定要求，就有可能由于出现假象而产生错误的判断，致使整个分析得不到正确的结论。•因此，为了得到合乎理想的金相显微组织试样，需要经过一系列的制备过程。用光学显微镜观察和研究金属等材料内部组织，一般要分三个阶段来进行：•1)制备所截取试样的表面；•2)采用适当的腐蚀操作显示表面的组织；•3)用显微镜观察和研究试样表面的组织。•这三个阶段是一个有机的整体，无论哪一个阶段操作不当，都会影响最终效果，因此不应忽视任何一个阶段。1)制备所截取试样的表面•主要制备过程包括取样-镶嵌（不一定有）-磨制-抛光本次实验内容：金相试样的取样和镶样1、取样•选择合适的、有代表性的试样是进行金相显微分析极其重要的一步。金相试样的选择取样部位取样方法试样尺寸a）取样部位•取样部位及检验面的选择取决于被分析材料或零件的特点、加工工艺过程及热处理过程，应选择有代表性的部位。•生产中常规检验所用试样的取样部位、形状、尺寸都有明确的规定(详见有关标准)。•检验和分析零件失效的原因时，应该根据失效的原因，除了在材料失效的部位取样外，还需要在距离破坏处较远的部位截取试样，以便于对比分析；•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，同事取样进行观察；•对于轧制和锻造材料则应同时截取横向（垂直于轧制方向）及纵向（平行于轧制方向）的金相试样，以便于分析比较表层缺陷及非金属夹杂物的分布情况；•对于一般经热处理后的零件，由于金相组织比较均匀，试样截取可再任一截面进行。金相试样截取部位选取之后，就需要选择磨面：•横截面：试样从中心到边缘组织分布的渐变情况，像表面渗层、硬化层、镀层等表面处理的深度及其组织，表面缺陷以及非金属夹杂物在横截面上的分布情况。•纵截面：非金属夹杂物在纵截面上的分布情况、大小、数量及形状，金属的变形程度，如有无带状组织的存在•有时会选择两个互相垂直的磨面，研究立体形貌b）试样的截取方法•取样时，应该保证不使被观察的截面由于截取而产生组织变化，因此对不同的材料要采用不同的截取方法。•对于软材料，可以用锯、车、刨等加工方法；•对于硬材料，可以用砂轮切片机切割或电火花切割、线切割等方法；•对于硬而脆的材料，如白口铸铁，可以用锤击方法；•在大工件上取样，可用氧气切割等方法。•在用砂轮切割或电火花切割时，应采取冷却措施，以减少由于受热而引起的试样组织变化。试样上由于截取而引起的变形层或烧损层必须在后续工序中去掉。c）试样尺寸•金相试样的大小以便于握持、易于磨制为准。通常显微试样为直径16~25mm、高16~20mm的圆柱体或边长为16～25mm的立方体。•对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，要进行镶嵌或机械夹持。注意事项•试样取下后一般先用砂轮磨平，对于很软的材料(如铝、铜等有色金属)可用锉刀锉平•在一般情况下，试样的周界要用砂轮或锉刀磨成圆角，以免在磨光及抛光时将砂纸和抛光织物划破。•对于需要观察表层组织(如渗碳层、脱碳层)的试样，则不能将边缘磨圆，这种试样最好进行镶嵌。2、镶嵌•一般情况下，如果试样大小合适，则不需要镶样。但试样尺寸过小或形状极不规则者，如带、丝、片、管，制备试样十分困难，就必须把试样镶嵌起来。•可以采用机械镶嵌法．即用夹具夹持试样。目前一般多采用塑料镶嵌。•镶嵌材料有热固性塑料(如胶木粉)、热塑性塑料(如聚氯乙烯)、冷凝性塑料(环氧树脂加固化剂)等。这些材料都各有其特点。•胶木粉不透明，有各种颜色，而且比较硬，试样不易倒角，但抗强酸强碱的耐腐蚀性能比较差。•聚氯乙烯为半透明或透明的，抗酸碱的耐腐蚀性能好，但较软。用这两种材料镶样均需用专门的镶样机，对加热温度和压力都有一定要求，并会引起淬火马氏体回火、软金属发生塑性变形。•环氧树脂镶样，浇注后可在室温下固化，因而不会引起试样组织发生变化，但这种材料比较软。二、操作步骤•1、金相试样切割机常用的薄片水冷砂轮切割机，砂轮片的厚度在1-2mm，由颗粒状碳化硅或者氧化铝与树脂、橡胶粘合而成。1）检查切割机是否异常，检查砂轮片是否完好，表面没有裂纹2）松开锁紧丝杆，将试样放入后紧固螺丝3）调整水管口对准工件切割位置水管是通冷却水的开启切割机前先试水管是否畅通，是否对准切割位置4）盖上防护罩，带上手套，开启电源注意：有一个搁置切割台的卡口，切割机开启后将卡口抬起，切割部位方能进给。5）开启水源，手握手柄，利用切割台自重向前进刀，速度控制较为匀速，直到手上无阻力表示切割完毕。•6）关闭电源，关闭水管，打开防护罩，松开螺丝后拿出试样，清理切割机，盖上防护罩。注意事项：•严禁使用已有裂纹的砂轮片•不能在没有冷却水或冷却不充分的情况下工作。•及时清理积聚切屑，使排水管道畅通2、镶嵌机常见XQ-2B镶嵌机。包括•加压•压模•加热装置•顶压螺杆•套筒•升降手轮•上模和下模计时器旋钮温控仪保压指示灯电源开关•1）将上下模取出擦净。•1）将上下模取出擦净。•2）先将准备好的试样磨面朝下放入下模•3）转动手轮降低下模，根据套筒大小和高度放入适量镶嵌料，放入上模。•4）固紧顶压螺杆，旋转八角顶丝，顶到上模5）开启电源，选择135度，将定时器旋至10min处6）转动加压手轮到压力指示灯亮•7）在加热过程中由于镶嵌料软化，压力会减小，压力灯如果熄灭需要继续转动手轮到灯亮。•8）时间到以后冷却至少5分钟•9）逆时针摇动手轮去除压力，旋转八角顶丝使其离开上模，旋转手轮升起上模，打开上盖板，取出镶好的样品•注意：升起压模过程中会发生上模跳出的现象，旋转八角顶丝时不要打开上盖板，防止上模蹦出造成危险。