金相分析及检测基础 - 图文

1、金相分析及检测基础 - 图文 绪论 金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一，它在金属材料研究领域中占有很重要的地位。利用金相显微镜在专门制备的试样上放大1001500倍来研究金属及合金组织的方法称为金相显微分析法，它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。显微分析可以研究金属及合金的组织与其化学成分的关系；可以确定各类合金材料经过不同的加工及热处理后的显微组织；可以判别金属材料的质量优劣，如各种非金属夹杂物氧化物、硫化物等在组织中的数量及分布情况以及金属晶粒度的大小等。 在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。本书以常用的光学金相显微镜为例进行介

2、绍。 第一章 金相试样的制备 1.1取样和镶嵌 一、纯金属的晶体结构 一、取样 （一）取样部位和磨面方向的选择 取样部位必须与检验目的和要求相一致，使所切取的式样具有代表性。 例如： 上图中1用于检验非金属夹杂物的数量、大小、形状；2用于检验晶粒的变形程度；3用于检验钢材的带状组织消除程度。 （二）取样方法 1.金相式样的形状 1212mm的圆柱体。121212mm的立方体。其他不规则的形状。 1 式样的棱边应倒圆，防止在磨制中划破砂纸和抛光织物。 2.取样方法 硬度较低的材料如低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、有色金属等。 用锯、车、刨、铣等机械加工。 硬度较高的材料如白口铸铁、硬质合金、淬火后的零

3、件等。 用锤击法，从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。 韧性较高的材料 用切割机切割。 大断面和高锰钢等 用氧乙炔焰气割。 二、试样的热处理 取下来的试样有的可直接进行磨制，有的尚需按照相应的标准经热处理后才能进行磨制，如检验钢的本质晶粒度、非金属夹杂物、碳化物不均匀等。 1.本质晶粒度试样的热处理 （1）渗碳法用于低碳钢。 （2）状铁素体法用于中碳钢。 （3）状屈氏体法用于共析钢。 （4）状渗碳体法用于过共析钢。 （5）氧化法 1木炭氧化法 将抛光试样用木炭覆盖，加热至93l 2、非金属夹杂物试样的热处理 3、碳化物不均匀度试样的热处理 二、镶嵌 1.机械夹持法 适用于表层检验，不易产生倒

4、角。 要求：夹具的硬度略高于试样（低、中碳钢均可）；垫片多用铜或铝质；垫片的电极电位略高于试样。 2.塑料镶嵌法 一种是用环氧树脂在室温镶嵌；一种是在专用的镶嵌机上进行。 （1）环氧树脂镶嵌 要求:材料为环氧树脂+固化剂+磨料；用于较硬且热敏感性不高的材料。 （2）镶嵌机镶嵌 是在专用的镶嵌机上进行镶嵌。镶嵌机由加热、加压、压模装置组成。 （3）低熔点合金镶嵌 配制合金熔化浇注即可。 1-2 磨光与抛光 一、磨光 目的是得到光滑平整的表面。 1.粗磨 目的：将取样形成的粗糙表面和不规则外形休整成形。 要点： （1）根据检验目的确定磨面方向。 （2）可手工或机械磨制。手工磨制常用于较软的有色金属

5、及其合金，采用的工具为锉刀或粗砂纸。机械磨制常用于钢铁材料，采用的工具为砂轮。机械磨制时，应注意冷却试样，否则发热易导致金属内部组织变化。 2.手工细磨 手工细磨是在由粗到细的砂纸上进行。 要点：砂纸平铺在玻璃板、金属、塑料或木板上，一手紧压砂纸，另一手平稳拿住试样，将磨面轻压砂纸，向前推移，然后提起、拉回。拉回时试样不得基础砂纸，不可来回磨削，否则易磨成弧形，得不到平整的磨面。 3 金相砂纸规格见教材。 手工细磨时应注意： （1）粗磨后的试样须清洗、吹干后进行细磨，直到得到方向一致的磨痕，再更换更细的砂纸，并转90后继续磨制。 （2）磨制时压力不能过大，否则磨痕过深、发热严重。 （3）磨制软

6、材料时，应在砂纸上滴润滑剂。 （4）磨过硬材料的砂纸不得用于软材料的磨制。 3.机械细磨 常用装置有预磨机、蜡盘、预磨膏。 （1）预磨机细磨 把由粗到细的水砂纸置于旋转盘上，加水润滑兼冷却，试样磨面轻压在砂纸上，沿径向移动试样并与旋转方向相反转动，待粗磨痕消失，新磨痕一致即可。 水砂纸与金相砂纸的规格不同。 （2）蜡盘细磨 把石蜡、磨料加热搅拌均匀，使成糊状，浇注到预磨机或抛光机上，约510mm厚，待冷却后刮平后即可使用。 二、抛光 金相试样磨制的最后一道工序。抛光方式有机械抛光、电解抛光、化学抛光、综合抛光等。 （一）机械抛光 目前应用最为广泛，分为粗抛和精抛（抛光粉颗粒大小不同）。较软的金

7、属必须粗磨和精磨，对钢铁材料仅粗磨即可。 1.机械抛光设备 国产抛光机有单盘p-1和双盘p-2型，都是由电动机（0.18kw）带动旋转盘，转速为1350r/min。旋转盘由铜或铝制成，直径200250mm。 2.抛光原理 （1）磨削作用:图1-15。 （2）滚压作用：甩出抛光微粉在织物与磨面间滚动，实现滚压作用。 3.抛光微粉 4.抛光织物（抛光布） 作用： 4 1）织物纤维能嵌存抛光粉，能防止磨粉不因离心力而散失。 2）能贮存部分润滑剂。 3）织物纤维与磨面间磨削，能使磨面更加光亮。 5.抛光操作 1）在抛光时，试样和操作者双手及抛光用具必须洗净，以免将粗砂粒带入抛光盘。 2）抛光微粉悬浮液

8、的浓度一般为515%的抛光粉蒸馏水悬浮液，装在瓶中，使用时摇动，滴入抛光盘中心。 3）抛光盘湿度是以提起试样，磨面上的水膜在23s自行蒸发干为宜。 4）抛光时试样磨面应平稳轻压于抛光盘中心附近，沿径向缓慢往复移动，并逆抛光盘旋转方向轻微转动，以防磨面产生曳尾。 5）极软极硬金属的磨制特点 对于铜、铝、铅等金属及其合金，试样制备时易引起金属形变层，使金属扰乱层加厚。常采用手工取样，手工粗磨，使用新砂纸手工细磨，并在砂纸上滴以润滑剂。 对于硬质合金试样，常采用60目软质碳化硅砂轮粗磨；在主贴盘上洒以200目碳化硼或金刚石粉细磨试样，并滴入机油润滑，约23min即可；最后在特制的塑料抛光盘上抛光23min，抛光时涂以金刚石研磨膏，也可在金属抛光盘上蒙上尼龙布，再涂金刚石研磨膏进行抛光。 6）铸铁及非金属夹杂物试样的抛光 铸铁中的石墨及金属中的非金属夹杂物，在抛光时易拖尾、扩大、剥落，因此多用手工细磨，用肥皂作润滑剂；也可用蜡盘代替手工细磨，但是必须选用短纤维抛光布。 （二）电解抛光 利用电解方法，以试样表面作为阳极，逐渐使凹凸不平的磨面溶解成光滑平整的表面。适用于硬度较低的单相合金、容易产生塑性变形而引起加工硬化的金属材料，如奥氏体不锈钢、高锰钢、有色金属和易剥落硬质点的