1、序言 金相檢驗是分析材料的手段有效之一，旨在揭示材料真實結(jié)構(gòu)。要進(jìn)行金相檢驗就必須制備能用于微觀觀察檢驗的樣品---金相試樣。在金相檢驗中，選擇及制備有代表性的試樣是很重要的。通常，金相試樣制備要經(jīng)過以下幾個步驟，取樣、鑲嵌（有時可省略）、磨光（粗磨和細(xì)磨）、拋光和腐蝕。每項操作都必須細(xì)心謹(jǐn)慎，嚴(yán)格按操作要求實施，因為有任何的操作失誤都可能影響后續(xù)步驟，在極端情況下，還可能造成假組織，從而得出錯誤的結(jié)論。金相試樣制備是與制樣經(jīng)驗密切相關(guān)的技術(shù)，制備人員的水平?jīng)Q定了試樣的制備質(zhì)量。下面介紹用于實驗室金相檢驗的金相試樣手工制備技術(shù)。 2、取樣 取樣是金相試樣制備的第一道工序，若取樣不當(dāng)，則達(dá)不到檢驗?zāi)康摹Ｒ虼?，所取試樣大小、部位、磨面方向等?yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行。經(jīng)驗表明，金相試樣最適宜的尺寸是直徑12mm，高10mm的圓柱體，或底面為12mmX12mm高10mm的正方柱體。試樣太小難于把持不便磨制，太大會使磨制平面過大，既增加磨削時間，又不易磨平。為此，在條件允許的情況下，一般都要制成標(biāo)準(zhǔn)試樣。 金相檢驗工作中，被檢驗試樣大小，形狀往往各異，無法制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，此時可以采用先鑲嵌后制備的制樣工序完成制樣。特別是不規(guī)則試樣的鑲嵌必須完成標(biāo)準(zhǔn)試樣制備。 金相檢驗試樣取樣部位的選擇應(yīng)根據(jù)檢驗?zāi)康募跋嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實施。取樣部位確定后，應(yīng)按不同的研究目的確定磨面方向。磨面方向與研究目的的關(guān)系如下。 2.1 試樣橫截面 ①從試樣表面到中心位置金相組織的變化； ②表層各種缺陷的檢驗，如氧化、脫碳、過燒或過熱； ③表面熱處理工藝的研究，如表面淬火的淬硬層及組織，化學(xué)熱處理的滲碳層、氮化層、碳氮共滲層以及組織，表面鍍鉻、鍍鋅、鍍銅層等； ④非金屬夾雜物在整個橫截面上的分布； ⑤ 晶粒度的測定等。 2.2 試樣縱截面 ①檢驗非金屬夾雜物的數(shù)量、大小和形狀； ②檢驗晶粒度及晶粒變形程度，從而了解材料冷變形情況； ③檢驗鋼材的帶狀組織、魏氏組織以及通過熱處理對帶狀組織的消除程度。 3、制樣 制樣過程大致可分為三步：粗磨（砂輪找平面），細(xì)磨（砂紙磨細(xì)面），拋光（拋出鏡面）。 3.1粗磨 金相砂輪機(jī)及金相預(yù)磨機(jī)是粗磨專用機(jī)。在粗磨過程中由于摩擦力作用，容易使試樣過熱，致使試樣組織發(fā)生變化，所以在磨制過程中接觸壓力不應(yīng)過大且應(yīng)及時浸入水中冷卻，以保證試樣組織不因過熱發(fā)生變化。粗磨出平面后，對非表層檢驗試樣（如表面缺陷、滲層、鍍層等），還應(yīng)將棱邊倒圓，防止在后續(xù)工作中劃破砂紙和拋光織物，避免試樣在拋光時飛出造成安全事故。反之，對檢驗表層的試樣，嚴(yán)禁倒角并應(yīng)保證磨平整，對此可采用鑲嵌試樣方法解決。待試樣表層平整，磨痕均勻一致后，粗磨即可完成。 3.2細(xì)磨 細(xì)磨的目的是將粗磨留下的較深痕去掉，為了拋光工序做好準(zhǔn)備。細(xì)磨前操作者須將試樣和雙手洗凈，以免將粗砂粒帶到本工序，造成新的深磨痕。細(xì)磨可分為手工磨制和機(jī)械磨制兩種，二者的磨制原理是一樣的，都是依次在由粗到細(xì)的各號砂紙上完成。在機(jī)械細(xì)磨中，為避免轉(zhuǎn)盤上的砂紙局部磨損，手施加的壓力不僅大小適中，而且要使試樣沿轉(zhuǎn)盤徑向往復(fù)移動，直至被磨制平面上僅有單一方向的磨痕為止，至此，更換更細(xì)的砂紙，進(jìn)一步磨制。注意，每次更換砂紙后，新的磨制方向必須保證與舊磨痕的方向垂直。當(dāng)舊磨痕完全去除后更換下一道砂紙，如此反復(fù)。一般而言，金相試樣磨制從240#到600#砂紙就可以了。當(dāng)金相砂紙失去了磨削力時，應(yīng)及時更換，否則易產(chǎn)生金屬變形影響檢測，尤其是在磨制鑄鐵件時會使部分石墨脫落，影響鑄鐵的評定。細(xì)磨時間須同樣注意及時水冷卻試樣，使金屬組織不因受熱而發(fā)生變化。細(xì)磨后的試樣表面光潔。 3.3拋光 拋光是為了消除試樣細(xì)磨時在磨面上留下的細(xì)微磨痕，使之成為光亮無痕的平整鏡面。拋光的方法有機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光。其中，機(jī)械拋光是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的拋光方法。拋光步驟分粗拋和精拋兩步。拋光織物和磨料的選擇，應(yīng)隨被檢試樣材質(zhì)及檢驗?zāi)康牟煌煌Ｈ鐠伖廨^硬的材料—鋼鐵，粗拋常用帆布、呢綸等；精拋則常用短毛細(xì)軟呢絨等；尤其是分析鋼中夾雜物或鑄鐵中石墨時，不能使用長呢絨，用長呢絨拋光會產(chǎn)生“曵尾”現(xiàn)象，使夾雜物或石墨易于拋掉，無法確切檢驗。對較軟的金屬和合金要用軟的織物，理想的拋光磨料應(yīng)具有高的硬度，至少等于被拋光材料硬度，且細(xì)致、尺寸均勻。 檢驗中，金剛石磨料是目前使用最廣泛的。拋光時，應(yīng)確保試樣磨面與拋光盤平行均勻地輕壓在拋光盤上，注意避免試樣飛出和因壓力過大而產(chǎn)生新磨痕。試樣沿轉(zhuǎn)盤徑向往復(fù)移動時還應(yīng)自轉(zhuǎn)，以免拋光織物局部磨損和出現(xiàn)“曵尾”現(xiàn)象。在拋光過程中要保證濕度適中，濕度太大會減弱拋光的磨削作用，使試樣中較硬相呈現(xiàn)浮凸，更會使鋼中非金屬夾雜物及鑄鐵中石墨相產(chǎn)生“曵尾”現(xiàn)象；濕度太小時，潤滑作用減小，磨面失去光澤，甚至出現(xiàn)黑班，輕合金（如鋁、鎂合金）則可能拋傷表面。當(dāng)拋光面沒有磨痕且明亮如鏡時，拋光完成。否則繼續(xù)拋光，直至磨痕完全消除為止。 4、腐蝕 拋光后的試樣根據(jù)檢測需要可直接觀察或腐蝕后觀察。腐蝕的目的是將金屬的顯微組織顯現(xiàn)出來。常用金相組織顯示法有化學(xué)腐蝕法、電解腐蝕法、金相組織特殊顯示等。試樣腐蝕是較為關(guān)鍵的，腐蝕過淺或過深、表面不干凈，特別是有石墨存在的鑄鐵，試樣表面很容易產(chǎn)生花班，這些都會使顯微組織特征不明顯，增加顯微組織評定困難。金相試樣腐蝕的一般步驟為：水沖洗試樣→擦酒精→涂腐蝕劑→水沖洗試樣→擦酒精→吹干。試樣腐蝕時間長短及腐蝕劑的選擇視材料的不同來確定。如果腐蝕效果不理想，應(yīng)將試樣從粗磨開始重新制樣，直至能清晰顯示出顯微組織。 5、結(jié)束語 隨著金相檢驗技術(shù)的不斷完善，在半自動或全自動試樣制備方法還未普及的情況下，傳統(tǒng)的方法還是不可獲缺的。本文是給初學(xué)者一定的幫助，制樣方法不是一成不變的，需要不斷改進(jìn)，不斷完善，才能收到良好的效果。

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