金相试样预磨机操作规程

第二章 光学金相显微试样的制备

2.1原理

显微分析是研究金属内部组织的最重要的方法。在金相学一百多年的发展历史中，绝大部分研究工作是借助于光学显微镜完成的。近年来，电子显微镜的重要性日益增加，但是光学显微金相技术在教学、科学和生产中仍将占据一定的位置。

试样制备工作包括许多技巧，需要有长期的实践经验才能较好地掌握；同时它也比较费时和单调，往往使人感到厌烦。金相显微镜的使用之所以比生物显微镜晚二百年，其原因就是由于长期没有解决好试样制备问题。

由于研究材料各异，金相显微制样的方法是多种多样，其程序通常可分为取样、镶样、磨光、机械抛光(或电解概抛光、化学抛光)、腐蚀等几个主要工序，无论哪一个工序操作不当，都会影响最终效果。因此，不应忽视任何一个环节。不适当的操作可能形成“伪组织”导致错误的分析。为能清楚的显示出组织细节，在制样过程中不使试样表层发生任何组织变化，曳尾、划痕、麻点等，有时尚需保护好试样的边缘。

2.2 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。

一、取样部位及检验面的选择

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(详见有关行业和国家颁布标准)。零件失效分析的试样，应该根据失效的原因，分别在材料失效部位和完好部位取样，以便于对比分析。对铸件，必须从表面到心部，从上部到下部观察其组织差异，以了解偏析情况，以及缩孔疏松及冷却速度对组织的影响。因此，取样时要兼顾考虑，对锻轧及冷变形加工的工件，应采用纵向检查面，以观察组织和夹杂物的变形情况，而热处理后的显微组织则应采用横向截面。

二、试样的截取

取样时，应保证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等方法。对于硬而脆的材料，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，以免试样因受热而引起组织变化。

⾦相试样制备流程

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

由材料性质决定，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．镶嵌

对于微⼩、不易⼿拿或不规则的⾦相试样进⾏镶嵌。经镶嵌后便于对试样进⾏磨抛操作，同时也有利于试样在⾦相显微镜下观察材料组织和在硬度计上测试试样的硬度。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。

实验 金相显微镜原理与金相试样制备

一、实验目的

1．了解金相显微镜的构造、原理及使用规则。

2．掌握金属显微试样的制备及金相显微组织显示方法。

3．掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征。

4．掌握利用显微镜进行显微组织分析、观察的方法。

二.、实验原理

1.金相显微镜的基本原理

显微镜的简单基本原理如图A示。它包括两个透镜：物镜和目镜。对着被观察物体的透镜，叫做物镜；对着人眼的透镜，叫做目镜。被观察物体AB，放在物镜前较焦点F1略远一点的地方。物镜使物体AB形成放大的倒立实像A1B1, 目镜再把A1B1放大成倒立的虚像A’1B’1，它正在人眼明视距离处，即距人眼250 mm处，人眼通过目镜看到的就是这个虚像A’1B’1。显微镜的放大倍数等于物镜和目镜单独放大倍数的乘积。

2.显微镜的操作规程

（1）将试样放在载物台上。

（2）按观察需要，选择物镜和目镜，转动粗调焦手轮，升高载物台，并将物镜和目镜分别装在物镜转换器及目镜管上。

（3）接通电源。

（4）转动粗调焦手轮，使载物台下降，待看到组织后，再转动微调焦手轮直至图像清晰为止。

（5）缩小视场光阑，使其中心与目镜视场中心大致重合，然后打开视场光阑，使其象恰消失于目镜视场之外。

（6）根据所观察试样的要求，调整孔径光阑的大小。

3.金相试样的制备方法

图1 金相显微试样的制备过程

金相显微试样的制备过程包括有如下工序：取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等，下面就各道工序加以简要说明：

（1）取样

由于金相组织比较均匀，试样截取可在任一截面进行，确定好部位后就可把试样截下，试样的尺寸通常采用直径为Φ12~15mm，高度（或边长）为 12~ 15mm的圆柱体或方形试样，如图2所示。

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；对硬而脆的材料（如白口铸铁）则可用锤击打下；对极硬的材料（如淬火钢）则可采用砂轮切片机或电脉冲加工等切割。但是，不论采用哪种方法，在切取过程中均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。

金相实验的原理和方法

一 实验目的:

金属材料的使用通常遵循着“成分-组织-性能”的相互关系。

金相即金相学,就是研究金属或合金内部结构的科学。不仅如此，

它还研究当外界条件或内在因素改变时,对金属或合金内部结构的

影响.所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。所谓外部条件

就是指温度、加工变形、铸造情况等.

二 试验设备:

1。 金相试样切割机

2. 砂轮机

3。 镶嵌机

4. 预磨机

5. 抛光机

6. 腐蚀液

7。 金相显微镜

8。 摄影系统及电脑

三 试验原理：

金相试验是将欲检验试片表面经研磨抛光(或化学抛光、电化学抛

光)至一定的要求光滑后，以特定的腐蚀液于以腐蚀,利用各相或同一相中方向不同对腐蚀程度的不同而能表现出各相之特征,并利用显微镜放大倍率观察判断之。

四 试验方法： 1。试片准备:

为使试片能合乎观察的要求必须以如下之步骤处理之。

（1)取样（SAMPLING）：

取样必须考虑其整体或研究的主题的代表性，如材料属方向性者则

应依各方面皆取样观察：如品管检查则可随机取样破坏分析可取性质较差的材料来凸显破坏原因以便观察.

（2）切割（SECTIONING）：

如材料硬度低则可直接用锯子予以切割，如硬度较高则可使用砂轮切割，但必须慎选砂轮,且切割时须冷却以避免因切割过程所产生的热对材料组织的影响。

（3）粗磨（COARSE GRINDING）:

用砂轮机去除试片的毛边，并用较粗的砂纸（＃80 左右)或沙袋机磨平

且可除去可能因切割所产生的变态层.

(4）镶嵌（MOUNTING）：

镶嵌的目的为使试片握持方便或保持试片边缘之完整，如不考虑这两种因素，则此步骤可省略，镶嵌的方法有两种，即热镶嵌 （Hot Molding)及冷镶嵌 (ColdMolding）.热镶嵌也称为加压嵌模（Compression

Molding）,方法为将试片表面朝下置于金属磨中（一般内径为111/4

及11/2 等三种）再填以适量之树脂，如酚树脂（如电木粉、Bakelite)，预热至60～80℃后即加压至4，200PSI 左右之压力，并继续加热至130～140℃，持续加热数分钟后,即可移去热源,并可取出试片,如系使用热塑性塑料（Thermoplastics）则应让温度降至50℃以下才可取出.冷镶嵌模法则将试片面朝下粘在胶纸带上，再将试片置入直径(3~5cm），高约3~4cm 之玻璃管或金属管之内，管壁需涂上一层薄的凡士林,以利脱膜,在将树脂及硬化剂倒入管内，俟硬化后及可取出。