金相试样的制备与技巧
摘要：本文简要叙述了金相试样的制备方法，通过对金相试样制备过程的试验研究，总结了取样、镶嵌、磨制、抛光、侵蚀、以及制样过程的各个步骤地操作方法，并指出了在金相样品制备过程的技巧。
关键词：金相试样、制备、技巧
1.制样常用的设备及材料
在金相试样制备过程中，粗磨常用质地较好的水砂纸，细磨则采用280号、320号、01–06号金相砂纸；机械抛光用p-2型金相试样抛光机，抛光织物多为海军呢，抛光粉为研磨糕和Cr2O3粉末。
2.1 取样原则
根据显微组织分析要求，分析样品材料的加工特点或零件的承载和失效特点以及相关的技术标准和技术协议
2.2 取样方法
（1）根据样品材料的加工特点
锻轧件、脱碳、显微组织、网状组织、炭素工具钢及弹簧钢中的石墨、发裂等检验项目在材料横截面上取样；非金属夹杂物、液析、带状组织、白点、碳化物不均匀度、铁素体相等检验项目在材料纵截面上取样；需经热处理进行检验的项目，如本质晶粒度、晶间腐蚀、带状组织、网状组织、碳化物不均匀度等项目，从材料纵向还是横向取样可按有关规定标准执行；铸件在材料中心或心部取样。
（2）根据零件承载和失效特点
切取失效部位和完好部位的样品，以便进行分析对比。
（3）根据特殊零件取样相关规定
例如，汽车齿轮渗碳零件的取样，通常马氏体及残留奥氏体检测取样部位在齿面的节圆出；心部特素体检测取样部位在齿高的1/3出的中心部位；碳化物检测取样部位在齿顶角处；表面脱碳层取样部位在齿根处。
样品尺寸边长为10-15cm，用砂轮切割或电火花切割；对于大件材料，火焰切割后，需将加热端截去至少20cm以上，把加热影响区去处，再用砂轮切割或电火花切割制得合格尺寸样品。
2.3 取样的标志
对已制备好的样品进行编号
3. 镶嵌
金相样品通常为10-15cm的块状样品。镶嵌一般适用于细小及形状不规则的工件或者需观察表层组织的工件。镶嵌的方法可满足高效自动化要求，根据磨抛机夹持头尺寸要求，制备镶嵌样品，可一次同时实现多个样品的，磨抛要求，获得质量良好的磨抛表面。常用的镶嵌材料是酚醛树脂。金相镶嵌机工作时，在130-150度的温度和适当压力下，酚醛树脂熔融固化，完成样品的镶嵌。低熔点合金的镶嵌温度
可低些。对于不能承受镶嵌温度影响的样品，则可采用树脂冷镶嵌的方法，通常以环氧树脂为主，固化时间长达7-8个小时。
4. 1试样的磨光
磨光过程是试样制备最重要的阶段，除使试样表面平整外，主要是使组织损伤层减少到最低程度甚至毫无损伤。对于手工制样来说，首先用砂轮机或粗砂纸磨平试样表面，然后用6-8级的金相砂纸磨光。磨光时施加的压力大小要合适，在更换下道细砂纸时不必减少压力，因为在合适的范围内施加的压力大，磨光速率也大，而对损伤层的影响并不大。但是用力不宜过大，时间也不宜过长，以免试样表面氧化产生新的损伤层，给抛光带来困难。磨样时要注意：在第一张砂纸上试样始终朝一个方向磨，换下一道砂纸的时候将试样旋转90°同样只朝一个方向磨，直到将在上一道砂纸上磨出的磨痕磨光为止。每换一次砂纸都必须将试样清洗干净，不允许把上道工序的残留磨料带到下道工序去，经过这样磨光的试样，肉眼观察非常光滑，置于显微镜下观察，有只呈现出一个方向的细磨痕。对于机械磨制来说，可以采用水砂纸机械抛光，水砂纸按粗细分为200-2000号，把水砂纸贴在抛光盘上，按顺序逐盘抛光。磨制时不断加水冷却，每更换一道砂纸，样品需用水清洗干净，不允许把上道工序的残留磨料带到下道工序去，并且转换磨制方向，与前道磨痕垂直，把上道工序的磨痕去除。
4.2 磨光时冷却水的大小
磨光过程中,由于砂纸对样品的摩擦比较剧烈,使样品产生很高的摩擦热,因此必须保
证有效的冷却措施。一般情况下,只要保持一个连续的、偏小的水流,从磨盘的中心注入即可保证冷却效果,也可利用其离心的作用甩出磨削产物。如果水流过大,会产生类似润滑的作用,不仅降低水砂纸的磨削效果,而且也浪费水资源。同时,大量的冷却水对操作者控制样品的手指冲击,会造成手指控制样品的稳定程度降低,手感失效,不利于
样品的磨光。有一个技巧,在800 号或更细的水砂纸上进行最后的磨光操作时,一般可以开大水流,减小压力,使试样利用自身的重力,近似于漂浮在砂纸上10～20s。这对于比较软的铝、铜样品特别有效,可以减少砂粒的嵌入,降低内部损伤层,非常有利于后续的抛光操作。
5. 1试样的抛光
常用的抛光方法主要有机械抛光、电解抛光和化学抛光。
（1）机械抛光
在机械抛光中抛光盘由电动机带动，上面铺以抛光布。粗抛采用帆布呢或粗呢，精抛用绒布、细呢或丝绸。抛光液为在水中加入粒度为0.3-1.0微米的AL2O3悬浮液，配比为5-10克/升。对于一些高硬度样品，采用金刚石石膏作为抛光剂。抛光时间不宜过长，以磨痕全部消除呈镜面即可停止，清洗干燥后备用。抛光样品可以进行如夹杂物、疏松等项目的观察，其余项目需进行腐蚀，以便观察相关的组织。
（2）电解抛光
电解抛光是把磨光的样品侵入电解液中，在样品和阴极间加上直流电流，当电流密度适当时，样品表面发生选择性溶解，磨制表面的微小突出部分通过的腐蚀电流大，溶解较快。最后，样品表面的微小凸出变平，形成镜面。
（3）化学抛光
化学抛光是将样品直接侵入某种合适的抛光液中，搅动几秒钟到几分钟，除去表面的不平整度，形成无变形的表面。化学抛光液大都含有硝酸、硫酸、铬酸或双氧水等氧化剂，由于化学抛光具有一定的局限性，在实践中应用不多。
抛光之后，将试样用清水洗净，滴上几滴酒精，然后用吹风机吹干。
5.2抛光时绒布表面的湿度控制
对绒布湿度的控制,一般认为,样品从绒布上提起后,样品抛光表面的水膜应在2～5s 内蒸发掉。实际上,对于多数操作者来讲,在抛光过程中根本无
法达到上述的理想状态。而且,单纯根据样品表面水膜的蒸发来考虑非常不严谨,必须限定一些条件才有实际意义。比如,样品与抛光绒布每次接触时间的长短、添加冷却剂的数量及位置等,都会影响绒布的实际湿度。笔者认为,抛光时使绒布达到一个湿度范围,即只要样品表面不出现黑膜,或者样品表面不是水汪汪的即可。具体讲,每次样品与绒布接触的时间应当控制在10～20s 内,在不断提起样品观察抛光效果的同时,检查绒布的湿度状态。过长的接触时间会造成最初过湿,最终过干的不良状态。向绒布上注水时,应当从中心以点滴的形式(3～5滴) 注入,不可大量地一次注入,即浪费水,也会造成大量有效磨粒一同流失。同时注意,不要在样品与绒布接触的同时注入水,不然会在样品的一端积聚一团水,这些水很快会裹着金刚石磨粒被甩出。实际操作中,添加冷却剂的工具采用日常生活中常见
的矿泉水空瓶,在塑料盖的居中位置上扎出3～4 个小眼即可。当绒布上的湿度过低时,由于抛光膏中有油性的黏合剂,在一定温度下会使抛光面氧化,在抛光面上产生一些黑膜,而黑膜覆盖的位置又无法继续抛光。实际操作中,只要恢复绒布上的正常湿度,即可消除黑膜。对于长期使用而不及时进行清洗的绒布更容易出现黑膜现象。如果绒布太干,即使不出现明显的黑膜现象,样品表面也会呈现灰暗。绒布湿度过大时,进行抛光时会在样品的一端积聚大量的溶液,然后会很快地被甩出绒布,其中会带走大量有用的金刚石磨料微粉,即浪费,也降低抛光效率。有一个技巧,如果只是想消除抛光面上的黑膜,可将样品移动到靠近磨盘中心的位置抛光2～3s 即
可。因为,由于此处的离心较小,绒布的湿度较其它位置处大。如果操作者工作结束时,手指甲缝中及手指头上比较脏、发黑,说明绒布在工作过程中过湿,且绒布太脏,会影响抛光的效果及效率。
5.3样品在砂纸上的位置及运动轨迹
(1) 粗砂纸在200 和400 号较粗的砂纸上应当保持样品位置的稳定,避免径向移动。不然,容易出现磨面的歪斜、边沿出现过大的圆角。
(2) 细砂纸在600 和800 号细砂纸上也尽量保持避免径向运动。在熟练的情况下,可以偶尔在径向上移动,以更换新的磨光位置。所处的位置也
应当保持在半径大小的中间区域,与粗砂纸的要求是一样的。
6.1 试样侵蚀的电化学原理
样品侵蚀属于电化学侵蚀，晶粒之间、晶粒与晶界之间、各相之间甚至同一晶粒的不同部位之间，在化学侵蚀液中具有不同的电势，组成众多的微电池。电势较低处形成电池的阳极，溶解较快；电势较高处形成阴极，溶解较慢。其原因是抛光镜面
在电化学侵蚀作用下，变得凹凸不平，从而对入射光线形成有选择的有规律的漫反射，显示出晶粒晶界、相和组织结构。对于单相合金来说，可以显示晶界和晶粒位相。同位相束中板条晶在金相侵蚀时以相同的方式受到侵蚀，在光学金相视场中形成均匀的块状结构。对于多相合金，相界具有类似的电化学效应，相界溶解较快。在相界与相，相邻的相之间产生不同的侵蚀速度，在抛光表面形成凹洼或着色，显示出相和组织。
6.2 侵蚀方法
抛光表面在侵蚀前应该保持清洁，无水迹和油污。不同的材料显示不同的组织，应该选择合适的侵蚀液。侵蚀方法有表面侵入法和表面擦拭法。操作时均应使侵蚀液均匀侵蚀样品表面，侵蚀时间的长短，依样品材料的不同而不同。一般而言，组织越弥散越易侵蚀，淬火钢、合金元素含量高的材料、不锈钢等组织侵蚀时间宜长些。侵蚀时间在相当程度上取决于制作经验，一般侵蚀到表面稍微发暗即可。侵蚀好的样品应立即用水冲洗干净，干燥后即可进行金相观察。
参考文献：
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实验金相试样的制备 一、实验目的 1.熟悉金相显微试样的制备过程 2.了解掌握金相显微试样的制备方法 二、概述 在利用金相显微镜作金相显微分析时，必须首先制备金相试样，我们在显微镜中所观察到的显微组织，是靠光线从试样观察面上的反射来实现的。若试样观察面上的反射光能进入物镜。我们就可以从目镜中观察到反射的象，否则就观察不到。 图2-1 光线在不同表面上的反射情况 由图2-1所示可见，未经制备的试样的表面相当于无数多个与镜筒不垂直的平滑表面，这是不能成象的。因此，我们要先把试样观察面制备成光滑平面。但是光滑平面在显微镜下只看到光亮一片，而不能看到显微组织结构特征，故还须用一定的浸蚀剂浸蚀试样观察面，使某些耐浸蚀弱的区域不同程度地受到浸蚀而呈现微观察的凸凹不平。这些区域的反射光线被散射而呈暗色。由于明暗相衬，在显微观察中就能表示试试样磨面组织结构的特征了。 金相试样的制备包括试样的切取、镶嵌、磨制抛光、锓蚀等五个步骤。 1. 取样 试样应根据分析目的和要求在有代表的位置上截取。一般地说，取横截面主要观察：1、试样边缘到中心部位显微组织的变化。2、表层缺陷的检验、氧化、过滤、折叠等。3、表面处理结果的研究，如表面淬火、硬化层、化学热处理层、镀层等。4、晶粒度测定等。通过纵截面可观察：1、非金属夹杂；2、测定晶粒变形程度；3、鉴定带状组织及通过热处理消除带状组织的效果等。试样一般可
用手工切割、机床切割、切片机切割等方法截取(试样大小为φ12×12mm圆柱体或12×12×12mm的立方体)。不论采用哪种方法，在切取过程中均不宜使试样的温度过高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。 2. 镶嵌 当试样的尺寸太小(如金属丝、薄片等)时，直接用手来磨制很困难，需要使用试样夹或利用样品镶嵌机，把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙烯及聚合树脂等)中，如图2-2所示。 图2-2 试样的镶嵌（见实验室挂图） 3. 磨制 试样的磨制一般分粗磨和细磨两道工序。 a. 粗磨：粗磨的目的是为了获得一个平整的表面，钢铁材料试样的粗磨可用锉刀锉平，也可在砂轮机上磨制。但应注意：试样对砂轮压力不宜过大。否则会在试样表面形成很深的磨良，增加精磨和抛光的困难，要随时用水冷却试样，以免受热引起组织交化；试样边缘的棱角若无保存必要，可先行磨圆(倒角)，以免在细磨及抛光时撕破砂纸或抛光布，甚至造成试样从抛光机上飞出伤人。 b. 细磨：经粗磨后试样表面虽较平整，但仍还存在有较深的痕(如图2-3)所示。细磨的目的就是为了消除这些磨痕，以得到平整而光滑的磨面，为下一步的抛光作好准备；将粗磨好的试样用水冲洗擦干后就开始进行细磨，细磨是在一套粗细程度不同的金相少纸上，由粗到细依次顺序进行的。细磨时将砂纸放在玻璃扳上，手指紧握试样，并使磨面朝下，均匀用力向前推行磨制。在回程时，应提起试样不与砂纸接触。以保证磨面平整面不产生弧度，每更换一号砂纸时，须将试样的研磨方向转90°，即与上道磨痕方向垂直。直到将上一号砂纸所产生的磨
金相试样制备流程 取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀。分别叙述如下： 1．取样 （1）选取原则 应根据研究目的选取有代表性的部位和磨面，例如，在研究铸件组织时，由于偏析现象的存在，必须从表层到中心，同时取样观察，而对于轧制及锻造材料则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情况，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，原则以便于手握为宜。 （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。无论采取哪种方法，都不能使样品的温度过于升高而使组织变化。备注：常用取样设备全自动金相切割机 QG-100Z、金相切割机 Q-2 2．机械夹持 当试样的尺寸太小或形状不规则时，如细小的金属丝、片、小块状或要进行边缘观察时，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。 3．粗磨
取好样后，为了获得一个平整的表面，同时去掉取样时有组织变化的部分，在不影响观察的前提下，可将棱角磨平，并将观察面磨平，一定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，操作时要当心，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，表面平整后，将样品及手用水冲洗干净。 4．细磨 以消除粗磨存在的磨痕，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行磨制，砂纸号数一般为180、280、400、600、800、1000，粒度由粗到细，对于一般的材料（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，用力要均匀，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失时才能更换砂纸。也可用水砂纸进行手工湿磨，即在序号为240、300、600、1000的水砂纸上边冲水边磨制。 （2）机械磨 在预磨机上铺上水砂纸进行磨制与手工湿磨方法相同。 5．抛光
金相试样得制备及金相组织观察 一、实验目得 1、了解金相显微镜得基本原理、构造,初步掌握显微镜得正确使用。? 2、掌握金相显微试样得制备过程与基本方法。 ３、了解浸蚀得基本原理,并熟悉其基本操作 ４、学习利用金相显微镜进行显微组织观察.通过在显微镜下观察到得金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备得机械性能等。 二、实验设备与用品 1、金相显微镜 2、不同粗细得金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精） 3、抛光机 4、待制备得金相试样 三、金相显微镜得基本原理、构造及使用 1、显微镜得放大倍数 利用透镜可将物体得象放大，但单个透镜或一组透镜得放大倍数就是有限得,为此，要考虑用另一组透镜将第一次放大得象再行放大,以得到更高放大倍数得象。金相显微镜就就是基于这一要求设计得。显微镜中装有两组放大透镜,靠近物体得一组透镜为物镜,靠近观 察得一组透镜为目镜. 金相显微镜得光学原理图1如图所示。 物体AB置于物镜得一倍焦距F1与二倍焦距 之间,它得一次象在物镜得另一侧二倍焦距 以外，形成一个倒立、放大得实象A′B′；当 实象Ａ′B′位于目镜得前一倍焦距Ｆ2以内时 则目镜复又使映象A′B′放大，而在目镜得前 二倍焦距 2 F２以外，得到A′B′得正立虚象 A″B″。因此最后得映象Ａ″B″就是经过物镜、 目镜两次放大后所得到得。其放大倍数应为 物镜放大倍数与目镜放大倍数得乘积。 物体AB经物镜第一次放大得倍数： M物＝A′B′/ AＢ=（Δ+ｆ1′）/ ｆ1 式中ｆ1、f１′—-物镜前焦距与后焦距 Δ—-显微镜得光学镜筒长 与Δ相比，物镜得焦距f1′很短,可略, 所以Ｍ物≈Δ/ f1 象A′B′经目镜第二次放大得倍数： M目= A″B″／A′B′≈D/ f2 式中f2——目镜得前焦距 Ｄ——人眼明视距离,D≈图1 显微镜光学原理图 250㎜。 所以显微镜得放大倍数应为： M＝M物·M目=（Δ/ f1)·(D/ f２） 当显微镜得机械镜筒长度等于光学镜筒长度时，M= M物·M目；而当这二者不等时,M= M物·Ｍ目·Ｃ，C就是与机械镜筒长、光学镜筒长有关得系数，一般为１,有时为0、63，其C
金相试样的制备 一、实验目的 （1）了解金相显微试样制备原理，熟悉金相显微试样的制备过程。 （2）初步掌握金相显微试样的制备方法。 二、实验原理 金相试样制备 金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。 1.取样 从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为"取样"。取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。截取方法有多种，对于软材料可以用锯、车、刨等方法；对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法，对于硬而脆的材料可以用锤击的方法。无论用哪种方法都应注意，尽量避免和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。试样的尺寸并无统一规定，从便于握持和磨制角度考虑，一般直径或边长为15~20mm，高为12~18mm比较适宜。对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘的试样，可以采取镶嵌或机械夹持的办法。 金相试样的镶嵌，是利用热塑性塑料(如聚氯乙烯)，热凝性塑料(如胶木粉)以及冷凝性塑料(如环氧树脂+固化剂)作为填料进行的。前两种属于热镶填料，热镶必须在专用设备一镶嵌机上进行。第三种属于冷镶填料，冷镶方法不需要专用设备，只将适宜尺寸(约φl5~20mm)
的钢管、塑料管或纸壳管放在平滑的塑料(或玻璃)板上，试样置于管内待磨面朝下倒入填料，放置一段时间凝固硬化即可。 2.粗磨 粗磨的目的主要有以下三点： 1)修整有些试样，例如用锤击法敲下来的试样，形状很不规则，必须经过粗磨，修整为规则形状的试样； 2)磨平无论用什么方法取样，切口往往不十分平滑，为了将观察面磨平，同时去掉切割时产生的变形层，必须进行粗磨； 3)倒角在不影响观察目的的前提下，需将试样上的棱角磨掉，以免划破砂纸和抛光织物。 黑色金属材料的粗磨在砂轮机上进行，具体操作方法是将试样牢牢地捏住，用砂轮的侧面磨制。在试样与砂轮接触的一瞬间，尽量使磨面与砂轮面平行，用力不可过大。由于磨削力的作用往往出现试样磨面的上半部分磨削量偏大，故需人为地进行调整，尽量加大试样下半部分的压力，以求整个磨面均匀受力。另外在磨制过程中，试样必须沿砂轮的径向往复缓慢移动，防止砂轮表面形成凹沟。必须指出的是，磨削过程会使试样表面温度骤然升高，只有不断地将试样浸水冷却，才能防止组织发生变化。 砂轮机转速比较快，一般2850r/min，工作者不应站在砂轮的正前方，以防被飞出物击伤。操作时严禁戴手套，以免手被卷入砂轮机。 3.细磨 粗磨后的试样，磨面上仍有较粗较深的磨痕，为了消除这些磨痕必须进行细磨。细磨，可分为手工磨和机械磨两种。 （1）手工磨 手工磨是将砂纸铺在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样在砂纸上作单向推磨。金相砂纸由粗到细分许多种，其规格可参考表2-1。 表2-1 常用金相砂纸的规格
金相试样制备方法 1次点击::时间:2010-01-08 22:05:48来源:作者 金相检验是研究金属及合金内部组织的重要方法之一，为了在金相显微镜下正确有效地观察到内部显微组织，就需制备能用于微观检验的样品――金相试样，也可称之为磨片。 金相试样制备的主要程序为：取样—嵌样(对于小样品)—磨光—抛光一浸蚀等。 一、取样原则 用金相显微镜对金属的一小部分进行金相研究，其成功与否，可以说首先取决所取试样有无代表性。在一般情况下，研究金属及合金显微组织的金相试样应从材料或零件在使用中最重要的部位截取；或是偏析、夹杂等缺陷最严重的部位截取。在分析失效原因时，则应在失效的地方与完整的部位分别截取试样，以探究其失效的原因。对于生长较长裂纹的部件，则应在裂纹发源处、扩展处、裂纹尾部分别取样，以分析裂纹产生的原因。研究热处理后的零件时，因组织较均匀，可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳、表面处理(如渗碳)的情况，则应在横断面上观察。有些零部件的“重要部位”的选择要通过对具体服役条件的分析才能确定。 二、试样截取 无论采取何种截取方法截取试样，都必须保证不使试样观察面的金相组织发生变化。软材料可用锯、车、刨等方法切取；硬材料可用水冷砂轮切片机、电火花切割等方法切取；硬而脆的材料(如白口铸铁)，也可用锤击法获取。 对于要测量表面处理层深的试样，要注意切割面与渗层面垂直。研究轧制材料时，如研究夹杂物的形状、类型、材料的变形程度、晶粒拉长的程度、带状组织等，应在平行于轧制方向上截取纵向试样；如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布，应在垂直轧制方向上截取横向试样。金相试样较理想的形状是圆柱形和正方柱体。以具体情况而定。一般可取高为10～15mm，直径Φ1O～15mm；方形试样边长为10～15mm为宜。在实际工作中，由于被检材料和零件的品种极多，要在材料和零件上截取理想的形状与尺寸有一定的困难，一般可按实际情况决定。但是以试样的高度为其直径或边长的一半为宜，形状与大小以便于握在手中磨制为原则。 三、试样镶嵌 当试样尺寸过小、形状特殊（如金属碎片、丝材、薄片、细管、钢皮等）不易握持，或要保护试样边缘（如表面处理的检验、表面缺陷的检验等）则要对试样进行夹持或镶嵌。 镶嵌可分为冷镶嵌和热镶嵌。冷镶嵌指在室温下使镶嵌料固化，一般适用于不宜受压的软材1 料及组织结构对温度变化敏感或溶点较低的材料。热镶法是把试样和镶嵌料一起放入钢模内加热加压，冷却后脱模。后者的使用较为广泛。实验室使用的上海日用电机厂生产的XQ-2型金相试样镶嵌机，这种镶嵌机操作简单，温度自动控制的范围的选择便利。主要缺点是模套不能变更，对试样的尺寸适应性较差，其次是不能强制冷却。 嵌料常用的有酚-甲醛树脂、酚-糠醛树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯前两种主要为呈热凝性的材料，后两种为热塑性材料，并呈透明和半透明性。在酚-甲醛树脂内加入木粉，即常用的所谓“电木粉”，它可以染成不同颜色。常用热镶嵌工艺见表1-1，热镶嵌中会碰到一些缺陷，这些缺陷的成因、补救办法见表1-2。 表1-1常用热镶嵌工艺
金相试样制备操作规程 1、金相试样的选取。 ①对机件破裂的原因进行金相分析时，试样应在部件破裂部位截取。为了得到更多的资料，还需要在离开破裂源较远的部位截取参考试样，进行对照研究。 ②对于工艺过程或热处理不同的材料或部件，试样的截取部位也要相应地改变。 ③研究分析铸件的金相组织，必须从铸件的表层到中心同时观察．根据各部位组织的差异，从而了解铸件的偏析程度。小机件可直接截取垂直于模壁的横断面，大机件应在垂直于模壁的横断面上，从表层到中心截取几个试样。 ⑤经过各种热处理的零件，显微组织是比较均匀的，因而只在任一截面上截取试样即可，同时要考虑到表层情况，如脱碳、渗碳、表面镀膜、氧化等。 2、确定金相磨面。 ①横截面主要研究内容： a．试样外层边缘到中心部位金相显微组织的变化。 b．表层缺陷的检验，如、氧化、脱碳、过烧、折迭等。 c．表面处理结果观察，如表面镀膜、表面淬火、化学热处理等。 d．非金属夹杂物在截面上的分布情况。 e．晶粒度的测定。 ②纵截面主要研究内容： a．非金属夹杂物的数量、形状、大小，夹杂物的情况与取样部位关系非常大，因而必须注意取样部位能代表整块材料。 b．测定晶粒拉长的程度，了解材料冷变形的程度。 c．鉴定钢的带状组织以及热处理消除带状组织的效果。 3、金相的截取方法。 a、试样的截取方法可根据金属材料的性能不同而异。 b、对于软材料，可以用锯、车、刨等方法； c、对于硬材料，可以用砂轮切片机切割或电火花切割等方法； d、对于硬而脆的材料，如白口铸铁，可以用锤击方法； e、在大工件上取样，可用氧气切割等方法。 f、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。 g、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。 4、金相的尺寸和形状 金相试样的大小和形状以便于握持、易于磨制为准，通常采用直径ф15～20mm、高15～20mm的圆柱体或边长15～20mm的立方体。 5、金相的磨制 ①粗磨。钢铁材料试样可先用砂轮粗磨平，如是很软的材料（如铝、铜等有色金属）可用锉刀锉平。在砂轮上磨制时，应握紧试样，使试样受力均匀，压力不要太大，并随时用水冷却，以防受热引起金属组织变化。此外，在一般情况下，试样的周
铅合金金相试样制备方法 铅及铅合金很软，在低压力下就会发生变形，研磨和抛光过程中会发生相当大的表面流动和变形，如不彻底去除该变形层就会掩盖真实组织，容易造成假象。由于其熔点低，尤其是纯铅，低于0℃ 即发生再结晶，金相制样过程中的变形、摩擦就足以引起发热、氧化和 再结晶，大量使用润滑液和冷却液必不可少。在磨光和抛光过程中，还要尽量避免磨粒嵌入样品表面，以便能得到真实的金相组织。基于以上的特点，用常规的机械抛光方法制备金相样品很难获得满意的结果，人们进行过电解抛光方法及电解抛光溶液配方的探索。经反复对比试验，匡同春等采用机械—化学抛光方法制备铅锑合金试样，大大提高了制样效率和组织 显示的真实性，并优选出一种HCl-H202-H20系列的化学抛光侵蚀剂。 l 化学抛光试剂配方 化学抛光侵蚀剂的选取和配方的优化原则是：冰醋酸虽然较适合用作化学抛光侵蚀剂的主要组元，但它有强烈的刺鼻气味；硝酸对铅合金腐蚀很快，且腐蚀产物硝酸铅等沉积在表面上难以除去，阻碍腐蚀过程的继续进行。故在新的侵蚀剂中不用冰醋酸和硝酸。经反复试验，选择抛光侵蚀剂为：30mlHCl+10mlH202+60mlH2O，室温使用，即配即用。 2 制样方法与注意事项 1.1 粗磨 试样先经380#→500#→600#碳化硅水砂纸磨光。操作时，用力要轻，润滑冷却充分，否则易产生较厚的变形损伤层和较深划痕等缺陷。 1.2 机械抛光 机械抛光选用金刚石微粉，先粗抛后细抛。粗抛采用W5或W3.5高效金相抛光剂，海 军呢抛光布；细抛采用Wl或W0.5高效金相抛光剂，平绒布。抛光时用力轻，抛光时间不 宜长，抛光盘转速要低且湿度要适中，因为湿度不够会引起样品发热、氧化甚至再结晶；过量加蒸馏水亦会引起金刚石微粉的流失。 1.3 化学抛光 将经上述细抛后的试样用30mlHCl+10mlH202+60mlH2O进行化学抛光3～5m in， 用水冲洗，吹干。这时试样面以银灰色为最佳。 化学抛光时禁止用棉签擦试样品表面。抛光时间根据不同成分样品而定，过长易出现 浮凸，组织失真；过短则变形损伤层未能彻底除去，真实组织显示不出。 图1、2为经上述机械-化学抛光后的金相组织。
金相样品制备的一般方法 1 实验目的 1.掌握金相样品制备的一般方法（机械抛光和化学侵蚀）。 2.了解金相样品制备的其他方法。 2 实验设备及材料 1.金相显微镜一台 2.碳钢试样一块 3.金相砂纸一套 4.抛光机及抛光液 5.侵蚀液，酒精，玻璃器皿，镊子，脱脂棉，滤纸等。 3 实验过程 3.1预磨机磨样 取得样品，用食指抵住样品顶端，大拇指和中指夹紧样品。打开预磨机，将水龙头的水量调到合适的大小，将样品放置于砂纸的中间位置附近，轻压下样品，让砂纸充分研磨样品表面。等样品表面上的划痕都朝一个方向时，将样品旋转九十度重新磨样，直到新划痕覆盖上一次的划痕，这样重复3~4次，最后一次划痕都朝一个方向时，磨样完成，关闭水龙头和预磨机，准备抛光。 3.2样品抛光 在样品表面抹上一点抛光膏，打开抛光机，将水龙头水量调到合适大小，为防止抛光膏被抛光布打飞，倾斜将样品慢慢抵至抛光布上，然后轻压样品是其和抛光布充分接触，，期间将样品旋转90°2~3次，使抛光更均匀，抛光至样品表面光亮如镜，看不到细小的划痕即可。关闭抛光机和水龙头，完成抛光。 3.3样品侵蚀 将抛光完成的样品置于水流下冲洗几秒，将抛光过程中的杂质冲洗干净，准备侵蚀。用镊子将蘸满侵蚀液（4%硝酸酒精）的棉团均匀擦拭样品表面，重复擦拭5~8次，直至样品表面变成均匀的浅灰色，然后立即将样品表面用水流冲洗，将侵蚀液清洗干净，防止过度侵蚀。 清洗完成后用蘸满酒精的棉团擦拭样品表面，然后用吹风机将样品表面吹干，至此样品侵蚀完成，准备样品的观察。 3.4样品观察 将样品置于载物台上，打开显微镜光源，切换低倍物镜，将样品调高至与物镜相距2~3毫米，然后观察目镜，同时用粗调旋钮向下调节样品位置，直至在视野中观察到样品组织，然后用细调旋钮调节使视场更加清晰。 视场找到后，将物镜切换至高倍镜，调节细调旋钮，直至能清晰观察到样品组织即可。
实验一金相样品的制备 一、实验目的 1、初步掌握金相样品的制备过程； 2、了解显微组织的显露方法。 二、实验原理 利用金相显微镜来研究金属和合金组织的方法叫光学显微分析法。它可以解决金属组织方面的很多问题，如非金属夹杂物，金属与合金的组织，晶粒的大小和形状，偏析、裂纹以及热处理工艺是否合理等。 金相样品是用来在显微镜下进行分析、研究的试样，金相样品的制备过程包括取样、磨光、抛光、腐蚀等步骤。 1、取样 显微试样的选取应根据研究目的，取其具有代表性的部位。例如，在检验和分析失效零件的损坏原因时，除了在损坏部位取样外，还需要在距破坏较远的部位截取试样，以便比较；在研究金属铸件组织时，由于存在偏析现象，必须从表层到中心同时取样进行观察；对轧制和锻造材料，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；对于一般热处理后的零件，由于金相组织比较均匀，试样的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，硬而脆的材料（如白口铸铁）则可用锤击取下，对极硬的材料（如淬火钢），则可采用砂轮片切割或电火花线切割加工。但不论用哪种方法取样，都应避免试样受热或变形而引起金属组织变化。为防止受热，必要时应随时用水冷却试样。试样尺寸一般不要过大，应便于握持和易于磨制。其尺寸常采用直径为12～15mm的圆柱体或边长为12～15mm的方形试样。对形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，或为了试样不发生倒角，可采用图1.1所示的镶嵌法或机械装夹法。 图1.1 金相试样的镶嵌方法图 镶嵌法是将试样镶嵌在镶嵌材料中，目前使用的镶嵌材料有热固性塑料（如胶木粉）及热塑性材料（聚乙烯、聚合树脂）等。此外还可将试样放在金属圈内，然后注入低熔点物质，如低熔点合金等。 2、磨制 试样的磨制一般分为粗磨和细磨两道工序。 粗磨的目的是为了获得一个平整的表面。试样截取后，将试样的磨面用砂轮或锉刀制成平面，同时尖角倒圆。在砂轮上磨制时，应握紧试样，压力不宜过大，并随时用水冷却，以防受热引起金属组织变化。经粗磨后试样表面虽较平整，但仍存在有较深的磨痕。
金相试样制备方法 时间:2010-01-08 22:05:48来源:作者:点击:1次 金相检验是研究金属及合金内部组织的重要方法之一，为了在金相显微镜下正确有效地观察到内部显微组织，就需制备能用于微观检验的样品――金相试样，也可称之为磨片。金相试样制备的主要程序为：取样—嵌样(对于小样品)—磨光—抛光一浸蚀等。 一、取样原则 用金相显微镜对金属的一小部分进行金相研究，其成功与否，可以说首先取决所取试样有无代表性。在一般情况下，研究金属及合金显微组织的金相试样应从材料或零件在使用中最重要的部位截取；或是偏析、夹杂等缺陷最严重的部位截取。在分析失效原因时，则应在失效的地方与完整的部位分别截取试样，以探究其失效的原因。对于生长较长裂纹的部件，则应在裂纹发源处、扩展处、裂纹尾部分别取样，以分析裂纹产生的原因。研究热处理后的零件时，因组织较均匀，可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳、表面处理(如渗碳)的情况，则应在横断面上观察。有些零部件的“重要部位”的选择要通过对具体服役条件的分析才能确定。 二、试样截取 无论采取何种截取方法截取试样，都必须保证不使试样观察面的金相组织发生变化。软材料可用锯、车、刨等方法切取；硬材料可用水冷砂轮切片机、电火花切割等方法切取；硬而脆的材料(如白口铸铁)，也可用锤击法获取。 对于要测量表面处理层深的试样，要注意切割面与渗层面垂直。研究轧制材料时，如研究夹杂物的形状、类型、材料的变形程度、晶粒拉长的程度、带状组织等，应在平行于轧制方向上截取纵向试样；如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布，应在垂直轧制方向上截取横向试样。 金相试样较理想的形状是圆柱形和正方柱体。以具体情况而定。一般可取高为10～15mm，直径Φ1O～15mm；方形试样边长为10～15mm为宜。在实际工作中，由于被检材料和零件的品种极多，要在材料和零件上截取理想的形状与尺寸有一定的困难，一般可按实际情况决定。但是以试样的高度为其直径或边长的一半为宜，形状与大小以便于握在手中磨制为原则。 三、试样镶嵌 当试样尺寸过小、形状特殊（如金属碎片、丝材、薄片、细管、钢皮等）不易握持，或要保护试样边缘（如表面处理的检验、表面缺陷的检验等）则要对试样进行夹持或镶嵌。 镶嵌可分为冷镶嵌和热镶嵌。冷镶嵌指在室温下使镶嵌料固化，一般适用于不宜受压的软材
金相显微摄像 一、实验目的: (一了解普通金相显微镜的构造与使用方法。 (二了解金相试样的制备方法。 (三学习使用金相显微镜观察金相组织。 二、实验设备及材料: 实验设备:金相显微镜、砂轮机、抛光机、吹风机、玻璃板、培养皿、镊子。材料:金相试样、砂纸一套(800,1000,1200 、抛光液(Al2O3、腐蚀剂(4% 硝酸酒精溶液、药棉、酒精 三、实验内容及步骤: 实验内容:(1用机械抛光和化学侵蚀的方法制备金相样品 (2观察试样的显微组织,并绘制组织图。 试验步骤:(1金相样品的截取及镶嵌 (2金相样品磨光 (3金相样品的抛光 (4金相样品的化学侵蚀 (5显微组织的观察与记录 四、简述金相显微镜的放大原理:显微镜的成象放大部分主要由两组透镜组成。靠近观察物体的透镜叫物镜,而靠近眼睛的透镜叫目镜。通过物镜和目镜的两次放大,就能将物体放大到较高的倍数
五、简述金相显微镜的基本构造 金相显微镜通常由光学系统,照明系统和机械系统三大部分组成,有的显微镜还附有摄影装置 (一金相显微镜机械装置 显微镜的机械装置要由镜座、镜臂、载物台、镜简、物镜转换器及调焦装置等。它是支持放大、照明部分的支架、具固定与调解光学镜头,固定和移动标本作用。 二金相显微镜放大部分 放大部分包括接物镜和接目镜。 (三金相显微镜照明部分 照明部分包括反光镜、滤光镜、虹彩光圈和聚光镜等 六、金相制样的基本过程包括几个方面?这几个方面各是哪些? 制备显微试样包括取样、磨光、抛光及浸蚀四个步骤 1、取样 取样时应根据被分析材料或零件的特点。选择有代表性的部分。试样最适合的尺寸是直径为12mm,高为10mm的圆柱体或面积为12*12㎜2,高10mm的长方体。根据材料性质不同,可用手锯、用车床切削、用锤子击碎以及用砂轮切割等方法截取试样。在取样过程中应注意防止试样受热组织发生变化。取得试样后,应将试样表面制成平面,同时边缘要倒成圆角(如分析化学热处理表面组织时则不能倒角。 2、磨光
实验三金相试样制备 一、实验目的 金相试样的正确取样和制备是进行正确金相分析的基础，本实验的主要目的就是掌握金相试样制备的基本方法。 二、原理概述 光学金相显微分析的第一步是制备试样，将待观察的试样表面磨制成光亮无痕的镜面，然后经过浸蚀分析组织形态。如因制备不当，在观察上出现划痕、凹坑、水迹、变形层或浸蚀过深过浅都会影响正确的形貌观察。因此制备出高质量的试样对组织分析是很重要的。 金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。 （一）取样 从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为“取样”。 （二）粗磨 粗磨的目的主要有以下三点： 1）修整 有些试样，例如用锤击法敲下来的试样，形状很不规则，必须经过粗磨，修整为规则形状的试样。 2）磨平 无论用什么方法取样，切口往往不十分平滑，为将观察面磨平，同时去掉切割时产生的变形层，必须进行粗磨。 （三）细磨 粗磨后的试样，磨面上仍有较深的磨痕，为了消除这些磨痕必须进行细磨。 （四）抛光 抛光的目的是去除细磨后遗留在磨面上的细微磨痕，得到光亮无痕的镜面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中最常用的是机械抛光。机械抛光在抛光机上进行，将抛光织物（粗抛常用帆布，精抛常用毛呢）用水浸湿、铺平、绷紧、固定在抛光盘上。启动开关使抛光盘逆时针转动，将适量的抛光液（氧化铝、氧化铬或氧化铁抛光粉加水的悬浮液）滴洒在盘上即可进行抛光，抛光时就注意： （1）试样沿盘的径向往返缓慢移动，同时逆抛光盘转向自转，待抛光快结束时作短时定位轻抛。 （2）在抛光过程中，要经常滴加适量的抛光液或清水，以保持抛光盘的湿度，如发现抛光盘过脏或带有粗大颗粒时，必须将其冲刷干净后再继续使用。 （3）抛光时间应尽量缩短，不可过长，为满足这一要求可分粗抛和精抛两步进行。 （五）浸蚀 抛光后的试样在金相显微镜下观察，只能看到光亮的磨面，如果有划痕、水迹或材料中的非金属夹杂物、石墨以及裂纹等也可以看出来，但是要分析金相组织还必须进行浸蚀。
步骤：取样、镶样、磨制、抛光、侵蚀等工序。 取样：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。用切割机把试样截下，采用直径20mm，高15mm的圆柱体。切取过程中不宜使试样 的温度过于升高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。 镶样：当试样尺寸太小时，直接用手磨制很困难，用试样镶嵌机把试样镶嵌在胶木粉中。 磨制：分为粗磨和细磨两道工序。 粗磨：粗磨的目的是为了获得一个平整的表面。通常在砂轮机上进行，但 在磨制时应主意：试样对砂轮的压力不宜过大，否则会在试样表面 形成很深的磨痕，增加精磨和抛光的难度；要随时用水冷却试样， 以免受热引起组织变化；试样边缘的棱角若无保存表要，可先行磨 圆（倒角），以免在细磨及抛光时撕破砂纸或抛光布，甚至造成试样 从抛光机上飞出伤人。 细磨：经粗磨后试样表面虽较平整，但仍还存在有较深的磨痕。细磨的目 的就是为了消除这些磨痕，以得到平整而光滑的磨面，为下一步的 抛光做好准备。细磨是在一套粗细程度不同的金相砂纸上，由粗到 细一次顺序进行的。细磨时将砂纸贴在带有旋转圆盘的预磨机上， 手指紧握试样，并使磨面朝下，均匀用力向下压在砂纸上。每更换 一号砂纸时，须将试样的研磨方向调转90度。 抛光：抛光的目的是去除细磨时遗留下来的细微磨痕而获得光亮的镜面，制备时采用机械抛光，在专用的抛光机上进行。抛光机主要由电动机和抛光圆盘 组成，抛光圆盘转速为300~500转/分。抛光盘上铺以细帆布、呢绒、丝绸 等。抛光时在抛光盘上不断滴注抛光液。抛光液通常采用A1203、Mg0或 Cr203等细粉末（粒度约为0.3~1um）在水中的悬浮液。机械抛光就是靠 极细的抛光粉与磨面间产生相对磨削和滚压作用来消除磨痕的。操作时将 试样磨面均匀地在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断作径向往复 运动。抛光时间一般为3~5分钟。抛光结束后，试样表面看不出任何磨痕 而呈光亮的镜面。 浸蚀：经抛光后的试样若直接放在显微镜下观察，只能看到一片亮光，除某些非金属夹杂物（如MnS及石墨等）外，无法辨别出各种组成物及其形态特征。 必须使用浸蚀剂对试样表面进行“浸蚀”，才能清楚地显示出显微组织的真 是情况。钢铁材料最常用的浸蚀剂为3~4%硝酸酒精溶液。浸蚀的方法是将 试样磨面浸入浸蚀剂中，活用棉花沾上浸蚀剂擦拭表面。浸蚀时间要适当， 一般试样磨面发暗时就可停止，如果浸蚀不足可重复浸蚀。浸蚀完毕后立 即用清水冲洗，接着用酒精冲洗，最后用吹风机吹干。这样制的金相试样 即可在显微镜下进行观察和分析研究。 设备：金相切割机、砂轮机、镶嵌机、预磨机、抛光机。
金相试样的制作方法 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一定尺寸的试样，并经磨制、抛光与腐蚀工序，才能进行材料的组织观察和研究工作。 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。分别叙述如下： 3.1.1取样 （1）选取原则 应根据研究目的选取有代表性的部位和磨面，例如，在研究铸件组织时，由于偏析现象的存在，必须从表层到中心，同时取样观察，而对于轧制 及锻造材料则应同时截取横向和纵向试样，以便分析表层的缺陷和非金 属夹杂物的分布情况，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，原则以便于手握为宜。 （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。无论采取哪种方法，都不能使样品的温度 过于升高而使组织变化。 3.1.2镶嵌 当试样的尺寸太小或形状不规则时，如细小的金属丝、片、小块状或要进行边缘观察时，可将其镶嵌或夹持。见图9所示。 （1）热镶嵌 用热凝树脂（如胶木粉等），在镶嵌机上进行。适应于在低温及不大的 压力下组织不产生变化的材料。 （2）冷镶嵌 用树脂加固化剂（如环氧树脂和胺类固化剂等）进行，不需要设备，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。 （2）机械磨 在预磨机上铺上水砂纸进行磨制与手工湿磨方法相同。 3.1.3粗磨 取好样后，为了获得一个平整的表面，同时去掉取样时有组织变化的部分，在不影响观察的前提下，可将棱角磨平，并将观察面磨平，一定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，操作时要当心，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，表面平整后，将样品及手用水冲洗干净。 3.1.4细磨 以消除粗磨存在的磨痕，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行磨制，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， 用力要均匀，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失时才 能更换砂纸，见图10所示。也可用水砂纸进行手工湿磨，即在序号为2 40、300、600、1000的水砂纸上边冲水边磨制。 3.1.5抛光 目的是消除细磨留下的磨痕，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行抛光，靠极细的抛光粉和磨面间产生的相对磨 削和滚压作用来消除磨痕的，分为粗抛光和细抛光两种
金相试样的制备与技巧 摘要：本文简要叙述了金相试样的制备方法，通过对金相试样制备过程的试验研究，总结了取样、镶嵌、磨制、抛光、侵蚀、以及制样过程的各个步骤地操作方法，并指出了在金相样品制备过程的技巧。 关键词：金相试样、制备、技巧 1.制样常用的设备及材料 在金相试样制备过程中，粗磨常用质地较好的水砂纸，细磨则采用280号、320号、01–06号金相砂纸；机械抛光用p-2型金相试样抛光机，抛光织物多为海军呢，抛光粉为研磨糕和Cr2O3粉末。 2.1 取样原则 根据显微组织分析要求，分析样品材料的加工特点或零件的承载和失效特点以及相关的技术标准和技术协议 2.2 取样方法 （1）根据样品材料的加工特点 锻轧件、脱碳、显微组织、网状组织、炭素工具钢及弹簧钢中的石墨、发裂等检验项目在材料横截面上取样；非金属夹杂物、液析、带状组织、白点、碳化物不均匀度、铁素体相等检验项目在材料纵截面上取样；需经热处理进行检验的项目，如本质晶粒度、晶间腐蚀、带状组织、网状组织、碳化物不均匀度等项目，从材料纵向还是横向取样可按有关规定标准执行；铸件在材料中心或心部取样。 （2）根据零件承载和失效特点 切取失效部位和完好部位的样品，以便进行分析对比。 （3）根据特殊零件取样相关规定 例如，汽车齿轮渗碳零件的取样，通常马氏体及残留奥氏体检测取样部位在齿面的节圆出；心部特素体检测取样部位在齿高的1/3出的中心部位；碳化物检测取样部位在齿顶角处；表面脱碳层取样部位在齿根处。 样品尺寸边长为10-15cm，用砂轮切割或电火花切割；对于大件材料，火焰切割后，需将加热端截去至少20cm以上，把加热影响区去处，再用砂轮切割或电火花切割制得合格尺寸样品。 2.3 取样的标志 对已制备好的样品进行编号 3. 镶嵌 金相样品通常为10-15cm的块状样品。镶嵌一般适用于细小及形状不规则的工件或者需观察表层组织的工件。镶嵌的方法可满足高效自动化要求，根据磨抛机夹持头尺寸要求，制备镶嵌样品，可一次同时实现多个样品的，磨抛要求，获得质量良好的磨抛表面。常用的镶嵌材料是酚醛树脂。金相镶嵌机工作时，在130-150度的温度和适当压力下，酚醛树脂熔融固化，完成样品的镶嵌。低熔点合金的镶嵌温度
目录 金相显微分析基础知识 （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述2—12 （二）金相样品的制备方法概述13—19 实验一金相显微镜的使用与金相样品 的制备20—28 实验二碳钢和铸铁的平衡组织和非平衡 组织的观察与分析29—39
金相显微分析基础知识 金相分析在材料研究领域占有十分重要的地位,是研究材料内部组织的主要手段之一。金相显微分析法就是利用金相显微镜来观察为之分析而专门制备的金相样品，通过放大几十倍到上千倍来研究材料组织的方法。现代金相显微分析的主要仪器为：光学显微镜和电子显微镜两大类。这里仅介绍常用的光学金相显微镜及金相样品制备的一些基础知识． （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述一．金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带有多种功能及摄影装置。目前，已把显微镜与计算机及相关的分析系统相连，能更方便、更快捷地进行金相分析研究工作。 1．光学系统： 其主要构件是物镜和目镜，它们主要起放大作用。并获得清晰的图象。 物镜的优劣直接影响成象的质量。而目镜是将物镜放大的象再次放大。2．照明系统： 主要包括光源和照明器以及其它主要附件 （1）光源的种类： 包括白炽灯（钨丝灯）、卤钨灯、碳弧灯、氙灯和水银灯等。常用的 是白炽灯和氙灯，一般白炽灯适应于作为中、小型显微镜上的光源 使用，电压为6—12伏，功率15—30瓦。而氙灯通过瞬间脉冲高压 点燃，一般正常工作电压为18伏，功率为150瓦，适用于特殊功能 的观察和摄影之用。一般大型金相显微镜常同时配有两种照明光源， 以适应普通观察和特殊情况的观察与摄影之用。
氧化铝 物理性质： 真密度 3.97 g/cm3 松装密度：0.85g/mL（325目~0）0.9g/mL（120目~325目） 真密度的检测原理：把试样破碎后，磨细使之尽可能不存在有封闭气孔，测量其干燥的质量和真体积，从而测得真密度。 粉末松装密度(apparent density of powders)粉末在规定条件下自由充满标准容器后所测得的堆积密度，即粉末松散填装时单位体积的质量，以g／cm3表示，是粉末的一种工艺性能。松装密度是粉末多种性能的综合体现，对粉末冶金机械零件生产工艺的稳定，以及产品质量的控制都是很重要的，也是模具设计的依据。 TiC具有高熔点（3150°），低密度（4.93g/cm3）的物理特性。 热力学中的“焓”的物理意义是什么？ 热力学能（U）：一个系统内能量的总和（分子的平均动能，转动能，振动能，分子间势能，原子间键能，电子运动能，核内离子间核能等）。 把所研究的一个反应过程的所有参与因素看作一个系统，这个系统在反应前有一个上述的热力学能U1，反应后变为U2。 构造一种情况使得反应前后（甚至反应的过程中）系统的压强保持不变。反应前后系统的体积会有一个变化量。反应前后系统的能量变化中有一部分用来做功改变系统体积。这部分能量值为系统的压强乘以体积变化量（可正可负可零）=[P*(V2-V1)] 定义系统有一个“焓变” ＝（U2-U1）+ P*(V2-V1) 只可以描述系统的“焓”变了多少，而不能测出系统的 “焓”具体是多少。 焓变>0 系统经历了吸热反应。 焓变<0 系统经历了放热反应。
实验室金相试样制备过程大概如下： 正确地检验和分析金属的显微组织必须具备优良的金相样品。制备好的试样应能观察到真实组织、无磨痕、麻点与水迹，并使金属组织中的夹物、石墨等不脱落。否则将会严重影响显微分析的正确性。金相样品的制备分取样、磨制、抛光、组织显示（浸蚀）等几个步骤。 取样 选择合适的、有代表性的试样是进行金相显微分析的极其重要的一步，包括选择取样部位、检验面及确定截取方法、试样尺寸等。 （1）取样部位及检验面的选择 取样的部位和检验面的选择，应根据检验目的选取有代表性的部位。例如：分析金属的缺陷和破损原因时，应在发生缺陷和破损部位取样，同时也应在完好的部位取样，以便对比；检测脱碳层、化学热处理的渗层、淬火层、晶粒度等，应取横向截面；研究带状组织及冷塑性变形工件的组织和夹杂物的变形情况时，则应截取纵向截面。 （2）试样的截取方法 试样的截取方法可根据金属材料的性能不同而异。对于软材料，可以用锯、车、刨等方法；对于硬材料，可以用砂轮切片机切割或电火花切割等方法；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。 （3）试样尺寸和形状 金相试样的大小和形状以便于握持、易于磨制为准，通常采用直径ф15～20mm、高15～20mm的圆柱体或边长15～20mm的立方体。 磨制 分粗磨和细磨两步。试样取下后，首先进行粗磨。如是钢铁材料试样可先用砂轮粗磨平，如是很软的材料（如铝、铜等有色金属）可用锉刀锉平。在砂轮上磨制时，应握紧试样，使试样受力均匀，压力不要太大，并随时用水冷却，以防受热引起金属组织变化。此外，在一般情况下，试样的周界要用砂轮或锉刀磨成圆角，以免在磨光及当抛光时将砂纸和抛光织物划破。但是，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。 细磨是消除粗磨时产生的磨痕，为试样磨面的抛光做好准备。粗磨平的试样经清水冲洗并吹干后，随即把磨面依次在由粗到细的各号金相砂纸上磨光。常用的砂纸号数有01、02、03、04号4种，号小者磨粒较粗，号大者较细。磨制时砂纸应平铺于厚玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，使磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下把试样向前推磨，用力要均匀，务求平稳，否则会使磨痕过深，且造成试样磨面的变形。试样退回时不能与砂纸接触，这样“单程单向”地反复进行，直至磨面上旧的磨痕被去掉，新的
金相试样制备流程-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
金相试样制备流程 金相显微试样的制备一般包括取样、镶嵌、磨光、抛光、浸蚀等5道工序。一、取样 试样的选取应根据研究的目的，取其具有代表性的部位。待确定好部位，就可以把试样截下，试样的尺寸通常采用直径12～15mm，高12～15mm的圆柱体或边长12～15mm的方形试样。取样方法可用手锯、锯床切割或线切割等方法。 二、镶嵌 如试样尺寸太小或不规则，直接用手来磨制困难时，可把试样镶嵌在低熔点合金或塑料中，以便于式样的磨制和抛光。 详细请参考《金相试样镶嵌方法》 三、磨光 粗磨：整平试样，并磨成合适的形状,通常在砂轮机上进行 精磨：常在磨光机上进行。砂纸分水砂纸和金相砂纸。水砂纸为SiC磨料，不溶于水，通常使用粒度为320、600、800、1000四种，磨光后即可进行抛光。对于较软金属，应用更细的金相砂纸磨光后再抛光。 四、抛光 细磨的试样还需进行抛光。抛光的目的是去除细磨时遗留下来的细微磨痕而获得光亮的镜面。试样的抛光是在专用的抛光机上进行的，转速一般 900r/min。抛光时在抛光盘盘面上铺有丝绒等织物，并不断加入抛光剂。抛光时应使试样磨面均匀地压在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断作径向往复运动，直到获得光亮的镜面。 五、腐蚀 将已抛光好的试样用水冲洗干净或用酒精擦掉表面残留的脏物，然后将试样磨面浸入腐蚀剂中，或用竹夹子或木夹夹住棉花球沾取腐蚀剂在试样磨面上擦拭，抛光的磨面即逐渐失去光泽；待试样腐蚀合适后马上用水和酒精冲洗干净，并用吹风机吹干试样磨面，即可放在显微镜下观察。高倍观察时腐蚀稍浅一些，而低倍观察则应腐蚀较深一些。 编制： 审批：