金相试样的制备过程

.

-

-

-可修编- 金相试样的制备

金相试样的制备

金相试样的制备主要包括取样及磨制，如果取样的部位不具备典型性和代表性，其检查结果将得不到正确的结论，而且会造成错误的判断。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的部位进展切取。金相试样的制备，磨抛及侵蚀参照GB/T 13298—1991?金属显微镜组织检验方法?的有关规定进展。

一、金相试样的选取

1．纵向取样 纵向取样是指沿着钢材的锻轧方向进展取样。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、热处理的全面情况等。

2．横向取样 横向取样是只垂直于钢材锻扎方向取样。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、外表化学热处理及镀层厚度等。

3．缺陷或失效分析取样 截取缺陷分析的试样，应包括零件的缺陷局部在内。例如，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在磨制时被损伤甚至消失。

试样尺寸以磨面面积小于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、刨、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。硬而脆的金属可以用锤击法取样。不管用哪种方法切割，均应注意不能使试样由于变形或过热导致组织发生变化。对于使用高温切割的试样，必须除去热影响局部。

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。

实验一 金相显微镜的使用及金相试样的制备

一．实验目的

1． 学习了解金相显微镜的使用。

2． 学习了解金相试样的制备。

二．概述

利用金相显微镜，在试样上观察金属组织的方法称为显微分析，所能观察到的金属组织称为显微组织。显微分析是研究金属材料的一种重要方法。通过这种方法可以观察、研究金属材料的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物等在组织中的数量和分布情况等问题。金相显微镜可以用于研究材料的组织结构与化学成分之间的关系；确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织；判别材料质量的优劣等。

1． 金相显微镜的构造及使用

正常人眼看物体时，最适宜的距离大约在250mm左右（称为明视距离），这时能分辨0.15~0.30mm距离，放大镜一般只能放大25倍，若要提高放大倍数以观察更细小的物体，就必须利用显微镜。光学金相显微镜放大倍数为几十倍到2000倍，它的放大原理如图1.1所示。

图1.1 显微镜成像原理图

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。当观察物体AB放在物镜的举例焦点F1略远一点的地方时，则在透镜另一侧形成道理放大实像A1B1，A1B1处于目镜焦点F2之内。人眼通过目镜观察实像A1B1时，将得到道理放大虚像''11AB，虚像成像在人眼明视距离处。

物镜的放大倍数

目镜的放大倍数

显微镜总的放大倍数 即显微镜放大倍数等于物镜和目镜单独放大倍数的乘积。

本次实验使用XJP-100型金相显微镜，如图1.2所示。它的构造可分为三部分：光学系统、机械系统和照明系统。

（1） 光学系统：主要是目镜组和物镜组。

目镜：放大倍数有5、10、12.5

物镜：放大倍数有10、40、100

（2） 机械系统：主要是底座、载物台、物镜转换器和调焦装置。

底座：支持整个显微镜体。

载物台：放置试样用。

武警转换器：用于更换不同倍数的物镜。

调焦装置：调节焦距用，一般显微镜分粗调和微调。

金相显微观察试样-金相显微组织图谱

编号 材 料 状态 组 织 说 明

（一）铁—碳平衡组织9种

1 工业纯铁 退火 铁素体 白色等轴多边形晶粒为铁素体，深色线为晶界。

2 20钢 退火 低碳钢平衡组织 白色晶粒为铁素体，深色块状为珠光体，高倍可见珠光体中的层状结构。

3 45钢 退火 中碳钢平衡组织 同上，但珠光体增多。

4 65钢 退火 高碳钢平衡组织 占大部分的深色组织为珠光体，白色为铁素体。

5 T8钢 退火 共析钢平衡组织 组织全部为层状珠光体，它是铁素体和渗碳体的共析组织。

6 T12钢 退火 过共析钢平衡组织 基体为层状珠光体，晶界上的白色为二次渗碳体。

7 亚共晶 白口铁 铸态 变态莱氏体+珠光体 基体为黑白相间分布的变态莱氏体，黑色树枝状为初晶奥氏体转变成的珠光体。

8 共 晶 白口铁 铸态 变态莱氏体 白色为渗碳体（包括共晶渗碳体和二次渗碳体），黑色圆粒及条状为珠光体。

9 过共晶 白口铁 铸态 变态莱氏体+渗碳体 基体为黑白相间分布的变态莱氏体，白色板条状为一渗碳体

（二）钢的热处理组织14种

10 T8钢 正火 索氏体 索氏体是细珠光体，片层间距小

11 T8钢 快冷正火 屈氏体 屈氏体为极细珠光体，光学显微镜下难以分辨其层状结构，灰白色块状、针状为淬火马氏体。

12 65Mn 等温淬火 上贝氏体 羽毛球为上贝氏体，基体为索氏体或淬火马氏体和残余奥氏体。

13 65Mn 等温淬火 下贝氏体 黑色针状为下贝氏体，白色基体为淬火马氏体和残余奥氏体。

14 20钢 淬火 低碳马氏体 成束的板条状为低碳马氏体

15 T12 淬火 高碳马氏体 深色针片状组织为马氏体，白色为残余奥氏体

16 45钢 淬火 中碳马氏体 黑色针叶状互成120度夹角的针状马氏体，其余为板条状马氏体