磨金相01.材料显微试样先进制备技术试样制备准备阶段—切割.ppt

谢希文,Met-Asia Buehler Asia-Pacific 标乐公司亚洲太平洋地区,谢希文,材料显微试样 先进制备技术 Advanced Specimen Preparation Techniques of Materials for Microstructural Analysis 报告人 谢希文 沈阳 2008年9月,谢希文,参 考 书 目,谢希文,METALLOGRAPHY Principles and Practice 金相学原理与实践,作者 George F. Vander Voort McGraw-Hill Book Company, 1984 ASM International, Materials Park, OH, 1999 有中译本,机械工业出版社出版,1990 金相原理与实践屠世润 高 越 等编译(有删节) 中译本书号 ISBN 7-111-01720-N/TG440,谢希文,电子出版物 e-Book Buehler SUM-MET 材料试样的 科学制备技术 材料试样制备及分析 指 南 ISBN 0-9752898-0-2 2004 免费从以下网址下载: ,谢希文,Brian Bousfield 材料表面制备 及 显微分析技术 John Wiley & Sons 1994,谢希文,Metallographic Polishing by Mechanical Methods 第四版,2003 金相试样的机械抛光 作者 Leonard E. Samuels 出版 ASM International,谢希文,G. Petzow & V. Carie Metallographic Etching 金相腐蚀剂 2nd edition ASM International 1999,谢希文,引 言 Introduction,谢希文,怎样才能 在显微镜下观察到 材料试样 的 真实组织?,谢希文,传统观点 获得光亮无划痕的抛光表面 （强调抛光的作用）,谢希文,现代观点 有效去除试样的表面损伤 并尽量减少新的制备缺陷,谢希文,退火工业纯钛的切割损伤 Weck试剂染色腐蚀,偏振光+灵敏色片,切割面,夹钳造成的变形孪晶,谢希文,用传统方法制备的烧结铁试样 孔隙度=15.9%,谢希文,用现代方法制备的烧结铁试样 孔隙度=13.7%,谢希文,用传统方法制备的烧结铁试样（SEM）,孔隙边缘被磨成圆角,在光学显微镜下 孔隙显得更大,谢希文,用现代方法制备的烧结铁试样（SEM）,孔隙边缘没有被磨成圆角,反映了 孔隙的真实尺寸,谢希文,含0.4%C碳钢用80#砂纸磨制后的横截面显微组织 损伤层深度120微米,明视场照明,500X,谢希文,纯铝用砂纸磨光后的横截面显微组织 （电解抛光后阳极化,偏振光照明+灵敏色片,100X）,谢希文,试样制备的准备阶段 切 割 Cutting,谢希文,切割的目的 切割是为了取样并使 样品留下的残余损伤最小. 切割是试样制备的重要工序, 必须对切割参数进行优化.,谢希文,切割的误区 无论切割什么材料 都使用 相同且耐用的砂轮片,谢希文,为了提高切割效率, 减小切割损伤, 砂轮片的粘接强度 应当与被切割材料的 强度和韧性相匹配,谢希文,失去尖锐棱角的磨料及时脱落 同时具有尖锐棱角的新磨料露出,失去尖锐棱角的磨料,具有尖锐棱角的磨料,砂轮片转动方向,填料,合适的砂轮片粘接强度,谢希文,砂轮片最常使用的磨料为 氧化铝(Al2O3)和碳化硅(SiC) 前者用于切割铁基合金 后者用于切割非铁基合金,谢希文,通常根据 材料的硬度 选择适宜的砂轮片,谢希文,铁基合金硬度较高, 磨料损耗较大,因此应使用 粘接强度较低的砂轮片, 以便在切割过程中, 能源源不断地提供 有尖锐棱角的新磨料.,谢希文,非铁基合金硬度较低, 磨料损耗较小, 因此应使用粘接强度较高、 寿命较长的砂轮片, 以便在切割过程中, 能充分发挥磨料的切割潜力.,谢希文,最小接触面积切割原则 Minimum Area of Contact Cutting (MACC) 切割时应当使样品与砂轮片的 接触面积小并保持不变 从而使砂轮片上磨料颗粒所受的 压力尽可能小并保持不变,谢希文,切割方式 (自上而下) 直切 脉冲式直切 摆动式切割 递增式横切 轨道式切割,谢希文,轨道式切割 这是一种新型切割方式 接近最小接触面积切割原则,谢希文,轨道式切割原理图 在砂轮片旋转并送进工件的同时,其心轴还 沿切割方向做小椭圆运动,每秒循环一次, 接触面积取决于进料速率,不受工件尺寸限制,工件,砂轮片,谢希文,Buehler公司 Delta系列 砂轮片自动切割机 砂轮片直径从 355 mm 至 454 mm (14 英寸至18 英寸) 直径为454 mm的砂轮片能够切割的样品的 最大直径为170 mm,谢希文,直切和轨道式切割比较 1. 硬度约20 HRC的低硬度材料, 直切和轨道式切割所需的 时间几乎一样 2. 硬度为60 HRC的样品,直切所需 的时间要比轨道式切割多50% 3. 采用轨道式切割, 砂轮片的使用 寿命远高于直切时的寿命,谢希文,直切和轨道式切割 损伤层深度的比较 样品:软钢 经过抛光和腐蚀 (上)直切 损伤层深 28 m (下)轨道式切割 损伤层深 12 m,谢希文,Delta Abrasimet 台式手动 砂轮片切割机,谢希文,最早的精密切割机 Isomet 工作原理图 转速 100 - 300 r/min A 样品 B 配重 C 切割片 D 润滑液,谢希文,精密切割机使用的切割片类型 磨耗型橡胶粘接的氧化铝或碳化硅 砂轮片,其厚度由0.5mm至0.8mm 非磨耗型由镀铜的钢片制成,金刚石或 立方氮化硼磨料粘接在切割片的两侧 边缘部分,其宽度由3.2mm至5mm, 切割片的厚度由0.15mm至0.76mm, 它的使用寿命要比砂轮片的 使用寿命长得多,谢希文,非磨耗型切割片 (金刚石磨料),谢希文,高速精密切割机 (200 rpm 5000 rpm) 使用目的 1.精度可达2微米的定位切割 2.与低速精密切割机相比可在短时间内 切割更复杂的材料和更大的样品 原理 电子控制的送料和加载装置将样品自动 送至高速旋转的切割片或砂轮片边缘,谢希文,Isomet 5000型 高速线性精密切割机,谢希文,精密切割机的优越性 由于精密切割机的切割片比常用的 砂轮片薄得多, 切割时对样品施加的 载荷也小得多, 因此切割表面的变形 损伤深度也要浅得多, 这样就为