金相样品的制备与显微组织观察

实验二,金相样品的制备与显微组织观察,2,一、实验目的,1.了解金相样品的制备原理,2.掌握金相样品的制备过程,3.掌握金相样品制备设施的操作方法,3,金相样品,磨光,取样,二、实验内容和实验过程,4,1.取样,取样的部位及观察面应根据被检验材料或零件的特点、加工工艺及检测目的来确定（代表性）,铸件：从表层到中心以及不同部位表面热处理（表面淬火、渗碳）：表层组织零件失效原因分析：失效部位、完好部位,（1）取样部位及检验面的选择原则,5,不同的材料要采用不同的截取方法（手锯、车床、切片机等）保证试样观察面不发生组织变化（温度、变形的作用）,（2）取样方法,6,便于握持、易于磨制为准。,（3）试样尺寸,直径1625mm、高1620mm的圆柱体边长为1625mm的立方体形状特殊或尺寸细小的试样，可进行镶嵌,7,机械镶嵌：试样放在钢圈或小钢夹中，然后用螺钉和垫块加以固定,该法操作简便，适合镶嵌形状规则的试样。,热压镶嵌：将聚氯乙烯、聚苯乙烯或电木粉加热至一定温度，并施加一定压力和保温一定时间，使镶嵌材料与试样紧固地粘合在一起,热压镶嵌需要用镶嵌机来完成。,8,热塑性塑料,热固性塑料,9,浇注镶嵌（冷镶嵌法）：按一定配比的浇注料搅拌均匀，注入事先准备好的浇注模内，模内先将试样安置妥当，约23h后即可凝固脱模,常用配方：环氧树脂90g、乙二胺10g，还可以加入少量增塑剂（磷苯二甲酸二丁脂）。对于不允许加热的试样、较软或熔点低的金属，形状复杂的试样、多孔性试样等采用。,10,2.磨光,粗磨：截取的试样表面凹凸不平，首先用4060目的砂轮进行初次整平（或用钢锉锉平）,粗磨时要防止样品过热，引起组织变化，常用水冷却为防止在细磨中刮坏砂纸，应将样品的棱角倒掉（表面热处理试样除外）,细磨：在粒度不同的水砂纸和金相砂纸上按由粗到细的顺序进行,11,砂纸平铺后一手按砂纸，一手轻压试样于砂纸上并向前推进，用力要均匀，方向要一致防止来回磨和左右磨，以便观察上一道砂纸的磨痕是否完全被磨掉。直至试样磨面仅留一个方向上的均匀磨痕为止，再更换更细一号砂纸每换一号砂纸，样品掉转90，也就是与上一号砂纸的磨痕方向相垂直,12,磨软材料时可在砂纸上涂一层润滑油，如机油、煤油、甘油、肥皂水等，以免砂粒嵌入样品表面。,13,试样磨光用砂纸,干砂纸（也叫金相砂纸，粘结剂溶解于水）,14,通常采用240、320、400、600、800（1000）号砂纸。,水砂纸（采用塑料或者非水溶性粘结剂）,15,目数粒度对照表,16,试样经过切削磨光后变形层厚度变化示意图A-严重变形层；B-变形大的层；C-变形微小层；D-无变形的原始组织,17,3.抛光,抛光是磨光的继续，使磨光表面更加光亮平滑，获得像镜面一样光亮的观察面,机械抛光电解抛光化学抛光,18,（1）机械抛光,在抛光机上进行的，分为粗抛光和细抛光样品经砂纸磨制后要用水冲洗干净，防止砂粒或金属屑带入抛光盘中,在抛光盘上放置帆布或呢子，在帆布或呢子上撒抛光剂（2%的Al2O3或Cr2O3的水悬浊液）抛光机由一个电机带动抛光盘逆时针转动试样磨面均匀平整地压在旋转的抛光盘上,19,随着抛光盘不停地旋转，抛光液中的Al2O3或Cr2O3起砂粒磨削样品的作用，水起冷却作用样品不停地被磨削直到原来砂纸的磨痕全部被抛掉为止粗抛光完成后进行细抛光，抛光剂为水，过程同粗抛光，直到样品表面像镜面一样光亮为止,20,21,抛光用织物（帆布、尼纶或呢绒）作用,储存润滑剂，保证抛光顺利进行纤维或者绒毛与磨面的摩擦，使磨面平滑光亮纤维间隙储存抛光微粉,微粉部分露出表面，产生磨削作用，且阻止微粉由于离心力飞出。,22,机械抛光注意事项,头要抬起来，身子站直，手握稳试样，用力不可过大，防止抛光过程中试样飞出发生意外抛光时要不断向抛光盘上添加抛光剂和润滑液织物润湿度一般以试样表面润湿膜从抛光盘上拿开25秒能干燥为适宜,23,（2）电解抛光（阳极抛光、电抛光）,对于软金属和容易发生加工硬化的合金，特别是有易剥落的夹杂物的合金，应采用电解抛光,将试样放入电解槽中做阳极，以不锈钢或铝板等做阴极接通阳极与阴极间的电源，使样品表面凸起部分被溶解而达到抛光目的,24,25,电解抛光原理（薄膜理论）,由于表面凹凸不平，在电解液流动作用下，形成厚薄不均匀的粘性薄膜薄膜厚度不同，电阻不同，相应电流不同膜薄的部位（突起）电流密度大，金属溶解速度快,26,电解抛光特点,速度快，表面光洁不产生附加的表面变形，易消除表面变形扰动层适应性好（不同形状、大小、多面或非平面）但工艺规范不易控制,不适用于偏析严重的材料，不适于夹杂物检验的金相试样。,27,（3）化学抛光,试样放入抛光液中，摆动几秒到几分钟后，即可得到无变形的抛光面目前尚无确定的理论，一般认为和电解抛光类似特点：,设备、操作简单抛光表面易出现不平坦，高倍检验受限制，一般与机械抛光相结合使用主要用于钢铁材料,28,4.浸蚀（金相组织的显示）,化学腐蚀（酸、碱、盐和酒精、水）,化学溶解（纯金属或单相合金）：晶界、不同位向的晶粒电化学溶解（两相或者多相合金）：电极电位不同，较负的相为阳极，易溶解,29,浸蚀顺序,抛光后的样品表面，用水和酒精洗涤干净采用浸入法或擦拭法对样品抛光面进行浸蚀当抛光面呈浅灰白色，快速用水冲洗，再用酒精漂洗后经吸水纸吸干,样品成分、外界温度及浸蚀剂配比不同，浸蚀时间最短的仅需几秒钟，长的需10