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金相制樣的制備步驟有哪些

文章來源:杰星科技 人氣: 發(fā)表時間:2022-03-11

  由于研究材料各異,金相顯微制樣的方法也多種多樣,其程序一般可分為取樣、鑲樣、磨光、機械拋光(或電解拋光、化學拋光)、浸蝕等幾個主要工序,無論哪一個工序操作不當,都會影響最終效果,導致錯誤的分析。

  1.取樣

  金相研究是用金相顯微鏡對金屬的一小部分進行觀察和分析,其成功與否可以說首先取決于所取試樣是否具有代表性。對于要測量表面處理層深的試樣,注意切割面要與滲層面垂直。研究軋制材料的夾雜物的形狀、類型、材料的變形程度、晶粒拉長的程度、帶狀組織等,應在平行于軋制方向上截取縱向試樣。研究材料表層的缺陷、非金屬夾雜物的分布,則應在垂直軋制方向上截取橫向試樣。

  金相試樣較理想的形狀是圓柱形和正方柱體(視具體情況而定)。圓柱試樣一般可取高10mm~15mm,直徑Φ10~15mm;方形試樣取邊長為10~15mm。在實際操作過程中,被檢材料和零件的品種極多,各種各樣的情況都有,要截取理想的形狀與尺寸不是那么容易,所以一般可按實際情況稍加改動,但還是要遵循一定的原則。試樣的高度大致為其直徑或邊長的一半,形狀與大小要便于握在手中磨制為宜。

  2.鑲樣

  一般情況下,如果試樣大小合適,則不需要鑲樣;如果試樣尺寸過小、形狀特殊不易握持(如金屬碎片、絲材、薄片、細管、鋼皮等),或需要保護試樣邊緣(如表面處理的檢驗、表面缺陷的檢驗等),就要對試樣進行鑲嵌。鑲嵌可分為冷鑲嵌和熱鑲嵌。冷鑲嵌是指在室溫下使鑲嵌料固化,一般適用于不宜受壓的軟材料、組織結構對溫度變化比較敏感的或溶點較低的材料。熱鑲嵌是把試樣和鑲嵌料一起放入鋼模內加熱加壓,冷卻后脫模。

  3.磨光

  試樣表面處理的第一步是磨光。磨光的目的是要能得到一個平整的磨面,這種磨面上還留有極細的磨痕(將在以后的拋光過程中消除)。磨光可分為粗磨和細磨兩步工序。

  粗磨除軟材料可用銼刀銼平,一般材料均用砂輪機磨平。操作時利用砂輪側面,以保證試樣磨平。要注意接觸壓力不宜過大,同時要不斷用水冷卻,防止溫度升高造成材料內部的組織發(fā)生變化。粗磨完成后,凡不做表面層金相檢驗的棱邊都應倒成小圓弧,以免在以后的工序過程中將砂紙或拋光物拉裂,甚至還可能會被拋光物鉤住而被拋飛造成事故。對需要觀察脫碳、滲碳等表面層情況的試樣不能倒角,有時還需要采用電鍍敷蓋來防止這些試樣的邊緣倒角。

  細磨的目的是消除粗磨留下的深而粗的磨痕,為拋光做準備。細磨包括多道操作方式,要在各號砂紙上從粗到細順序磨制。細磨操作方式有手工磨光和機械磨光兩種。在磨光過程中如果用水或汽油等做潤滑冷卻液則稱之為“濕式磨光”,其余的都稱之為“干式磨光”。就磨光效率和質量而言,“濕式磨光”顯然要比“干式磨光”好。所以從總體趨勢來看,“濕式”、“機械磨光”將逐步替代“干式”、“手工磨光”。

  細磨的磨削工具是砂紙。手工磨光主要使用干砂紙,機械磨光要求使用水砂紙。這兩種砂紙的主要區(qū)別在于紙基和粘結劑。水砂紙要求紙基和粘結劑都能防水。

  手工磨光法是把試樣放在墊有平玻璃板或平鐵板的金相砂紙上推磨。為了保證試樣表面平整而不產生弧形,在磨面上所施力應力求均衡,磨面與砂紙完全接觸。磨削應循單方向進行,向前推行時磨削,回程時把試樣提離砂紙。細磨時一般依次從0號(W40)開始,逐一換細一號的砂紙推磨,一般鋼鐵試樣磨到04號砂紙,軟材料如鋁、鎂等合金可磨到05號砂紙。每換下一號細砂紙時,應將試樣和手沖洗干凈,并將下面墊的玻璃板擦干凈,謹防粗砂粒掉入細砂紙上,同時磨面方向應旋轉90°,以便觀察上次磨痕是否磨掉。在細磨較軟的金相試樣,如鋁、鎂、銅等有色金屬時,應該在砂紙上涂一層潤滑劑,可防止砂粒嵌入軟金屬材料內,同時減少表面撕損現(xiàn)象。常用的潤滑劑有機油、石蠟、汽油溶液、汽油、皂化水溶液、甘油水溶液等。隨著生產技術的發(fā)展,費時的手工細磨操作逐步被便捷的機械細磨取代。機械細磨的主要優(yōu)點是效率高,由于在磨光過程中用水不斷冷卻潤滑,使得產生的熱量及磨粒不斷被帶走,因此不易產生變形層,質量容易控制機械細磨的主要設備是預磨機。機械細磨要用水砂紙,根據安裝方法的不同水砂紙可分為兩種形式,一種背面光滑,安置時要用卡圈把它固定在轉盤上,或用少許牛油粘合。另一種是外形和工作盤一致、背面涂有壓敏膠的水砂紙,使用時可直接粘貼在轉盤上,十分方便。

  機械細磨的注意事項同手工細磨差不多。尤其要注意金相試樣不能發(fā)熱。若使用可調預磨機時,隨著水砂紙的粒度號增加,轉盤速度應相應減慢。

  4.拋光

  金相試樣磨面上由細磨留下的磨痕經拋光成為平整無疵的鏡面。盡管拋光是金相試樣制備中最后一道工序,但拋光的作用僅能去除表面很薄一層金屬,所以拋光結果在很大程度上取決于前幾道工序的質量,尤其在金相試樣磨光過程中要多下功夫。有時拋光之前磨面上留有少量幾條較深的磨痕,即使增加拋光時間也難去除,一般必須重新磨光。

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