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金相试样的制备 日期:2019.09.19
通常情况下,金相试样的制备包括了取样、镶嵌、标号、磨光、显示等几个步骤。但并非每个金相试样的制备都必须经历上述步骤。如果所选取的试样形状、大小合适,便于握持磨制,则不必进行镶嵌;如果检验仅是材料中非金属夹杂物或铸铁中的石墨,则不必进行浸蚀。总之,应根据检验目的来确定制样步骤。
1 取样和镶嵌
1.1取样
取样是金相试样制备的第一道工序,若取样不当,则达不到检验目的,因此,所取试样的部位、数量、磨面方向等应严格按照相应的标准规定执行
1)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,使所切取的试样具有代表性。必要时应在检验报告单中绘图说明取样部位、数量和磨面方向。例如,检验裂纹产生的原因时,应在裂纹部位取样,并且还应在远离裂纹处取样,以资比较;检验铸件时,应在垂直于模壁的横切面上取样,对于大铸件,还应从表面之中心的横截面上取3~5个试样,磨制横断面,由表及里逐个进行观察、比较;对于轧制材料,金相试样的切取,一般纵断面主要用于检验非金属夹杂物、晶粒的变形程度、钢材的带状组织以及通过热处理对带状组织的消除程度。而横断面则主要用于检验从表面到中心的金相组织变化情况、表层各种缺陷(如氧化、脱碳、过少、折叠等)、表面热处理结果(如表面淬火的淬硬层、化学热处理的渗碳层、渗氮层、碳氮共渗曾以及表面镀铬、镀铜层等)、非金属夹杂物在整个断面上的分布及晶粒度等。
一般说来,在进行非金属夹杂物评定时,应磨制纵横两个面;在观察铸件组织、表面缺陷以及测定渗层厚度、镀层厚度、晶粒度等均需磨制横断面;在进行破断(失效)综合分析时,往往需要切取几个试样,同时磨制纵横两个面进行观察分析。
2)取样方法
金相试样一般为Ф12×12mm的圆柱体或12×12×12mm立方体。若太小则操作不便,太大则磨制平面过大,增长了磨制时间且不易磨平。由于备件材料或零件的形状各异,也有用不规则外形的试样。非检验表面缺陷、渗层、镀层的试样,应将棱边倒圆,防止在磨制时划破砂纸和抛光织物,避免在抛光时试样被织物挂飞,造成事故。反之,检验表面的试样,严禁倒角并保证磨面平整。
切取试样时根据被检验材料的软硬程度可采取锯、车、刨、铣、线切割等不同方法。目前广泛使用的是国产Q-2型金相试样切割机。无论采用何种方式取样,都必须防止因温度升高而引起组织变化或因受力而产生塑性变形。
3)试样的热处理
经取样而获得的金相试样,有的可直接进行磨制,有的尚需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,碳化物不均匀度等项目的试样,需经热处理,其处理方法按相应标准规定执行。
① 本质晶粒度试样的热处理
钢的本质晶粒度表示钢材在加热、保温过程中晶粒长大的倾向。它是将钢在930±10℃加热并保温3~8h后,按奥氏体晶粒大小来衡量。由于钢种不同,热处理方法各异。
渗碳法 用于低碳钢。它是将试样置于渗碳介质中,加热至930±10℃加热至保温8h,得到不小于1mm的渗碳层,缓冷至600℃出炉空冷,形成沿晶界连续分布的网状渗碳体,表示出奥氏体晶粒的大小。在实验室中常用固体渗碳法渗碳。
网状铁素体法 常用于中碳钢。它是将试样加热至930±10℃加热至保温3h后,移入730±10℃的盐浴炉或空气炉中,等温10min后淬火,再经600℃左右回火。以期在晶界上形成铁素体网,晶粒内部为回火索氏体组织,从而可反映出奥氏体晶粒大小。
网状屈氏体法 常用于共析钢。它是将Ф5×40mm的试样加热至奥氏体状态后保温,再将其一端淬入水中。沿试样纵向剖面磨制,在金相显微镜下,能观察到过渡区的奥氏体晶界上有黑色的网状屈氏体,晶粒内部为马氏体组织。
网状渗碳体法 用于过共析钢。它是将含碳量大于0.9%钢的试样,经完全奥化后缓冷,使渗碳体沿晶界析出而形成网状。
氧化法 是将经磨制抛光后的试样,在无氧化条件下使其奥化,保温后使抛光面短时间氧化后再淬火,因晶界易氧化,若用15%盐酸溶液浸蚀,或经4%苦味酸酒精溶液浸蚀,就可显示出黑色晶界。氧化法有多种,如:木炭氧化法,真空氧化法,热浸氧化法等
直接浸蚀法 将切取的试样加热至奥化温度后淬火,再制备成金相试样,采用强烈浸蚀剂,使原奥氏体晶界浸蚀变黑,而基体组织仅受轻微浸蚀,在金相显微镜下显示出原奥氏体晶粒。此种方法设备简单,操作方便,但钢种不同,浸蚀剂的成分、温度与浸蚀时间各异,需经试验后选择最佳浸蚀参数。
② 非金属夹杂物试样的热处理
检验非金属夹杂物的试样,一般都经淬火处理,使其硬度增高便于磨制抛光。
③ 碳化物不均匀度试样的热处理
检验碳化物不均匀度的试样,须经淬火和高温回火,浸蚀后使基体呈黑色而碳化物呈白亮色,有利于鉴别。
1.2镶嵌
当金相检验的材料为丝、带、片、管等尺寸过小或形状不规则的试样时,由于不便于握持,可采用镶嵌的方法,得到尺寸适当,外形规则的试样。当检验试样的表层组织时,为防止在磨制中产生倒角,也可采用镶嵌。一般取样后用锉刀或砂轮将磨面修平,便可进行镶嵌。常用的镶嵌方法有机械夹持法,塑料镶嵌法和低熔点合金镶嵌法等。
1)机械夹持法
机械夹持法适用于表层检验的试样,不易产生倒角。夹具材料可用低碳钢、中碳钢,其硬度略高于试样,以免磨制时产生倒角。夹持器与试样间的垫片多采用铜、铝等薄片(0.50~0.80mm),垫片的电极电位应高于试样,在浸蚀时才能不被浸湿。
2)塑料镶嵌法
塑料镶嵌法常用的有以下两种:一种是利用环氧树脂等物质在室温进行镶嵌;另一种是在专用的镶嵌机上进行镶嵌。
环氧树脂镶嵌 主要材料为环氧树脂加固化剂等组成,即:环氧树脂+固化剂=聚合+热。固化剂主要是胺类化合物,其用量适当,用量过多树脂变脆,因放热反应会使镶样温度升高;反之,则不能充分固化。故一般固化剂的量占总量的10%。常用以下两种配方:
①环氧树脂(6101*)0.100Kg+乙二胺(固化剂)0.008kg+氧化铝(耐磨填料150~300目)适量;
②环氧树脂(6101*)0.100kg+乙二胺(固化剂)0.020kg+氧化铝(耐磨填料150~300目)适量。
加入耐磨填料是为了提高其硬度,可用氧化铝、碳化硅以及铸铁屑、石灰、水泥粉等。镶嵌时。首先将欲镶嵌的试样磨面磨平,置于光滑平板上,外部套以适当大小的套管。然后按配方顺序准确称量,搅拌均匀成糊状后浇注,凝固后即成。
镶嵌机镶嵌 这是在专用的金相试样镶嵌机上进行的。镶嵌机主要由加热、加压和压模装置三部分组成。所用塑料有热固性和热塑性两大类。热固性塑料如胶木粉(电木粉),它是酚醛树脂,不透明,有多种颜色,镶嵌金相试样多用黑色或棕色。这种塑料质地较硬,但抗酸碱浸蚀能力差。镶嵌时在压模内加热至130~150℃,同时加压到17.0~21.0Mpa(170~210kg/mm²),保温10min左右,然后冷却至70℃脱模即成。
热塑性塑料的种类较多,常用的有聚氯乙烯,它是透明或半透明的塑料,与有机玻璃类似,质地较软,但但抗酸碱浸蚀能力较强。镶嵌操作同上,但加热温度为140~170℃,压力为17.0~25Mpa。热塑性塑料在成型过程中无化学变化,如再次加热又能变软,故可回收再利用。利用这一特点,可获得线材、薄片材料垂直切面的金相磨面。其方法是利用热塑性塑料预压成型,再纵向锯开,最后镶嵌成型。
对用电解抛光试样的镶嵌,可以加入银、铜等金属填料,使之具有导电性。也可从镶料反面到试样钻孔,插入导体使之导电。塑料镶嵌时还可以加入耐磨填料,如氧化铝、碳化硅等增加硬度及耐磨性,防止试样在磨制过程中产生倒角。
塑料镶嵌的温度、压力及保温时间应视所用塑料种类而定。对于具有淬火组织的试样不宜采用,因加热时可能引起组织改变;对于性软的金属及合金,如铅、锡、轴承合金等,因加压易引起塑性变形,也不宜采用。
3)低熔点合金镶嵌
低熔点合金镶嵌的优点是合金熔点低,对试样的组织影响较小,可预先配置好合金,待镶嵌时熔化浇注即可。
制备三个以上金相试样时,容易发生混乱,需在试样磨面的侧面或背面编号,编号时应力求简单,能与其它试样相区别即可。
试样在标号后应装入试样袋,试样袋应记录试样名称、材料、工艺、送检单位、检验目的、编号以及检验结果等项目。当试样无法编号时,则可在试样袋上按其形状特征勾画简图,以示区别。
2磨光与抛光
金相试样经过切取、镶嵌后,还需进行磨光、抛光等工序,才能获得表面平整光滑的磨面。试样切取后形成的粗糙表面,经粗磨、细磨、抛光后,磨痕逐渐消除,得到平整光滑的磨面。
2.1磨光
磨光的目的是得到平整光滑的磨面。磨面上允许有极细而均匀的磨痕,此磨痕在以后的抛光中消除。磨光分粗磨和细磨。
1)粗磨
粗磨是将取样所形成的粗糙表面和不规则外形的试样修整成形;再根据检验目的确定磨面方向(纵、横断面),并将其修整平坦。粗磨可采用手工操作或机械操作,前者适宜于较软的有色金属及其合金,一般用锉刀或粗砂纸修整外形和磨面;后者适宜于一般钢铁材料,在砂轮机上进行修整。砂轮机应有专用的砂轮,不能用于工具的磨削,否则砂轮侧面不平,粗磨后,试样磨面也不平整。一般在砂轮圆周上修整外形,在砂轮侧面修整磨面。
用砂轮机粗磨时,必须注意接触压力不可过大,试样要冷却,防止受热而引起组织变化。若压力过大,可能使砂轮碎裂造成人身和设备事故;另外使磨面温度升高影响组织并使磨痕极深,金属扰乱层增厚,给细磨和抛光造成困难。应严禁戴手套或用尖嘴钳等物夹持试样在砂轮上粗磨。粗磨后将试样和双手清洗干净,以防将粗砂粒带到细磨的砂纸上,造成深磨痕。
2)细磨
细磨是消除粗磨留下的较深磨痕,为抛光工序作准备。可分为手工细磨和机械细磨两种。
手工细磨
手工细磨是在由粗到细的各号金相砂纸上进行。砂纸上的磨料一般是碳化硅或氧化铝微粉。砂纸平铺在玻璃、金属、塑料或木板上,一手紧压砂纸,另一手平稳地拿住试样,将磨面轻压砂纸,向前平推,然后提起、拉回,拉回时试样勿与砂纸接触,不可来回磨削,否则磨面易成弧形,得不到平整的磨面。
手工细磨时应注意:
①经粗磨的试样必须清洗,吹干后再依次在砂纸上细磨,磨面上磨痕一致时,更换细一号砂纸,并转90°与旧磨痕垂直,继续细磨,直至旧磨痕消失、新磨痕均匀一致时再更换砂纸,每次更换砂纸时须将试样和双手洗净、擦干。
②磨制时压力不可太大,以免产生过深的磨痕,或使磨面温度升高引起组织变化。
③磨制较软材料时,应在砂纸上加几滴润滑剂,以免砂粒嵌入软的金属表面,并减少表面撕裂现象。常用的润滑剂有煤油、汽油、机油或石蜡汽油溶液,以及肥皂水、甘油水溶液等。当砂粒变钝后,磨削作用大减,,要更换新砂纸,否则砂粒与磨面产生滚压作用,使变形层增厚,故过旧的砂纸虽未撕破,也不宜继续使用。
④凡磨制过硬材料的砂纸,不能再磨软材料,以免硬颗粒嵌在软材料上,造成很深的划痕,抛光时难以消除。
机械细磨
机械细磨常用预磨机,蜡盘和磨光膏以加速细磨过程。
①预磨机细磨 是把由粗到细的各号水砂纸置于旋转圆盘上,加水润滑兼冷却,试样磨面轻压在水砂纸上,沿径向移动并与旋转方向相反作轻微转动,待粗磨痕完全消失,新磨痕一致即可。由于通水湿磨,水流可冲洗砂纸,及时将大部分磨屑及脱落的磨粒冲走,这样可保证在整个细磨过程中,磨粒的尖锐棱角始终与试样磨面接触,保持良好的切削作用。而脱落的磨粒被水冲走,可防止磨粒嵌入试样表面造成假象,还可提高细磨效率和质量。
水砂纸的粘结剂和金相砂纸不同,它不溶入水,故不会使磨粒脱落。砂纸使用后要刷洗 干净、晾干,下次使用前浸入水中,待平整后再用。水砂纸的规格与金相砂纸不完全相同,常用的水砂纸有180#、240#、320#、400#、500#、600#、800#、1000#号等,磨制时应选择粒度不同的砂纸,以保证试样的磨制质量。
预磨机国产的有M-2型,它有两个直径为230mm的旋转圆盘。通常是把两台预磨机组合使用,可在四个盘子上选择粒度不同的水砂纸进行磨制。预磨机磨制试样速度快、效率高,在3~5min内即可完成细磨工序。操作时应严格遵守预磨机使用规则,注意安全,防止试样飞出,并遵守手工细磨的注意事项。
②蜡盘细磨 把石蜡、磨料加热搅拌均匀,使其成糊状,浇注在预磨机或抛光机的圆盘上(盘边用硬纸或金属薄片围住,浇注冷却后再取下),约5~10mm厚,待冷却后刮平即可使用。蜡盘数量按磨料粗细选择2~3个。
蜡盘平面易损坏,可用熔化的石蜡修补,再用车削附件修整平坦。
由于石蜡有润滑作用,又具有一定的强度,使磨料能嵌入内部,能支持试样磨面进行磨光。磨料露出部分的刃口起磨削作用,磨料与磨面间无滚压作用,故金属变形层较小。
与其他细磨相比,蜡盘细磨有以下特点:磨制速度快,质量高,无磨屑飞扬。它适用于磨制易变形的金属材料,如奥氏体不锈钢、有色金属等。以及磨制检验石墨、非金属夹杂物的试样。
常用蜡盘的配方:
石蜡/0.04kg,硬脂酸/0.10kg,磨料(SiC或Al2O3)/ 0.30kg。
硬脂酸的熔点及硬度较石蜡高,磨光效果更佳。
此外,可自制简易蜡盘,其方法是在抛光盘的抛光布上浇一层3~5mm厚的石蜡,使石蜡渗入抛光布内,冷却后即为蜡盘。使用时洒以磨料与水的悬浮液。可用不同粗细磨料制成数个蜡盘配套使用。
磨光膏细磨
磨光膏可以购买,也可自制,其配方如下:
硬脂酸/0.045kg,磨料(SiC或Al2O3)/ 0.216kg煤油/0.003 kg凡士林/0.024 kg
经加热搅拌均匀后装入容器,或用油纸包装,使用时涂在抛光布上,抛光布是浸过煤油的细帆布。按磨料粗细可预先制作2~3种磨光膏,如粒度号为200#,400#,600#的贮存备用。能代替蜡盘,也可获得良好的磨光效果。
3.2.2抛光
抛光是金相试样磨制的最后一道工序,其目的是消除试样细磨时在磨面上留下的细微磨痕,得到平整、光 亮、无痕的镜面。理想的抛光面应是平整、光亮、无痕、无浮雕、无蚀坑、无金属扰乱层,而且石墨及非金属夹杂物无脱落、无曳尾现象等。磨面抛光的质量取决于细磨时所留磨痕的粗细和均匀程度,因抛光仅能去掉表面极薄的一层金属。若磨面上磨痕粗细不匀,一味增长抛光时间,也得不到理想镜面,只有重新细磨,使整个磨面都得到均匀一致单方向的细微磨痕后,再进行抛光。
按抛光方式可分为机械抛光、电解抛光、化学抛光和综合抛光等几种。
1) 机械抛光
当前应用最广的是机械抛光,它是在专用的金相试样抛光机上进行。细磨后的试样冲洗后,将磨面置于抛光机圆盘上抛光。按抛光微粉(磨料)粒度,分为粗抛与精抛。粗抛时所用抛光微粉颗粒直径为1~6μm,精抛用微粉颗粒直径在0.3~1μm之间。对较软的有色金属必须进行粗抛与精抛,但对钢铁材料仅需粗抛即可。
机械抛光设备
目前国产金相试样抛光机有单盘P-1型和双盘P-2型种。都是由电动机(0.18kw)带动抛光盘旋转,转速1350r/min。抛光盘用铜或铝浇铸而成,直径200~250mm。使用时将抛光布固定在抛光盘上,洒以15%抛光粉悬浮液,抛光盘旋转后将洗净的试样磨面轻压在盘子中心附近,沿径向往复缓慢移动,并且逆旋转方向轻微转动。
普通的抛光机均需人工握持试样操作,效率较低,劳动强度大,不适应大批量试样制备的需要。因此,要求抛光设备向半自动、全自动、高效率方向发展。目前,使用夹具,同时夹持几个、十几个试样,在一定压力下进行抛光的半自动抛光机、全自动抛光机、振动抛光机等在国内外已有使用。
抛光原理
抛光时由抛光微粉与磨面间的相对机械作用而使磨面抛光,其主要作用有:
①磨削作用 抛光微粉嵌入抛光布间隙中,暂时被织物纤维所固定,露出部分刃口,在抛光时产生切削作用。
②滚压作用 当抛光盘旋转时,暂时被固定的抛光微粉极易脱出或飞出盘外,这些脱出的抛光微粉在抛光织物和磨面间滚动,对磨面产生机械滚压作用,使表面凸起的金属移向凹陷处,造成高度变形污染区。滚压作用越强,变形区厚度越大,金属扰乱层也愈厚,易行成伪组织。抛光时应力求减少变形区,可采用粗抛和精抛两步抛光法,尽量减轻抛光压力或用抛光浸蚀交替法,一般交替进行三、四次即可消除或减少金属扰乱层,显示出金属的真实组织。对于抛光不良的中碳钢退火后的显微组织,除少数铁素体外,其余颇似“索氏体”,经反复抛光浸蚀后,假象消除,才能显示出真实组织。
③抛光微粉 抛光微粉(抛光粉)是颗粒极细的磨料,其粒度有W7,W5、W3.0,W2.0,W1.5,W1.0,W0.5等。抛光微粉要求具有高硬度和一定的强度,颗粒细而均匀,外形呈多角形,刃口锋利。外形越尖锐,其磨削作用越强;反之,颗粒呈圆形,只能在抛光布与磨面间滚动,滚压作用强烈,导致金属扰乱层加厚,而且易使非金属夹杂物和石墨曳尾,脱落或扩大凹痕。
在常用的抛光粉中,以氧化镁的硬度最低,金刚石硬度最高。抛光粉的硬度以莫氏硬度为标度,是按材料抵抗划痕的能力来作为硬度标准的,它按自然界中矿物的软硬顺序分为10级。1级最软,10级最硬,金刚石为10级,其它均小于10级。常用的抛光粉性能如下:
氧化铝:又称刚玉,它有α-Al2O3(六方晶系)和γ-Al2O3(正方晶系)两种,一般常用α-Al2O3,是通用抛光粉。精抛时,要进行水选分级,其方法是在盛有蒸馏水的容器里加入适量氧化铝粉,充分搅拌后除去表面上的泡沫,然后静置沉降。颗粒越粗,沉降越快,沉降时间越短,所以,静置时间越长,则悬浮在上部的颗粒也越细、越均匀。一般经过1-5min静置后用虹吸管吸出或倾倒出悬浮液,可获得较细的微粉。根据不同静置时间,可获得不同粒度的氧化铝微粉。
氧化铬:为绿色粉未,具有较高的硬度。化学纯的氧化铬经水洗后即可作抛光粉。用于抛光钢和铸铁试样。
金刚石抛光膏:它的硬度极高,是广泛使用一种抛光微粉,颗粒极其尖锐,具有良好的磨削作用,产生金属扰乱层极薄,抛光效果最好。虽然价格昂贵,但因磨削能力强,切削寿命长,消耗极少,故总的成本并不高。常用金刚石研磨膏规格为W5、W3、W1的常用于粗抛;W1、W0.5、W0.25的则用于粗抛。使用时加适量蒸馏水调成糊状,涂在抛光布上即可抛光。
氧化镁:为白色粉末,硬度较低,但颗粒细,在使用中破碎后仍持尖锐外形,故磨削作用强,适用于较软的有色金属及其合金的抛光和精抛。亦用于抛光检验非金属夹杂物和石墨的试样。由于氧化镁极易吸水变成氢氧化镁,当空气中有二氧化碳时,能形成碳酸镁。碳酸镁颗粒粗而硬度低,无抛光作用。故在使用中最好将氧化镁微粉直接洒在抛光布上,再滴上蒸馏水调成糊状抛光。若用15%悬浮液时,须用蒸馏水调制,不能存放,抛光结束后应立即刷洗抛光盘,并把抛光布浸入2%盐酸水溶液中2-3h,使残留氧化镁和已结块的碳酸镁与盐酸作用形成可溶于水的氧化镁,使抛光布回复柔软,利于继续使用。
氧化铁:为红色粉末,又称抛光红粉,硬度较低,对磨面的滚压作用较强,易拖曳出非金属夹杂物和石墨,产生较厚的金属扰乱层,但抛光面光亮,用于抛光较软的金属。
④抛光织物 抛光织物即抛光布,在试样抛光时起以下作用:
a)织物纤维能嵌存抛光粉,且能防止微粉因离心力而散失;
b)能贮存部分润滑剂,使抛光顺利进行;
c)织物纤维与磨面间的磨擦,能使磨面更加光亮。
因此,要求织物纤维柔软,牢固耐磨,不得混有粗而硬的纤维。适于抛光的织物较多,有棉毛织品,丝织品以及人造纤维等。一般粗抛用细帆布、工业毛毡,精抛多用金丝绒、纺绸、尼龙等,应根据检验目的、试样材料以及现场实际情况灵活选用。例如,金丝绒是较理想的抛光布,纤维长而柔软,能保存抛光粉,储存润滑剂,磨削作用好。但在检验非金属夹杂物及石墨时则要用其背面,也可选用短纤维的抛光布,如尼龙、涤纶布等。因长纤维易使非金属夹杂物曳尾和脱落。
新抛光布须经处理才能使用,如帆布、金丝绒、毛呢等均需煮沸脱脂10-30min,而尼龙、涤纶等只需温水浸泡或用肥皂揉搓,使之柔软并除去杂质。抛光结束后要洗净晾干,或浸泡在蒸馏水中。
⑤抛光操作 在抛光过程中应注意以下事项:
a)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。
b)抛光微粉悬浮液的浓度一般为5~15%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。
c)抛光盘湿度是以提起试样,磨面上的水膜在2~3s内自行蒸发干者为宜。若湿度过大,会减弱磨削作用,增大滚压作用,使金属扰乱层加厚,并易将非金属夹杂和石黑拖出;若湿度过小,润滑条件极差,因摩擦生热而使试样温度升高,磨面失去光泽,甚至形成黑斑。故悬浮液的滴入量应该是“量少次数多,中心向外扩展”。
d)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。一般抛光时间在2~5min内即可消除磨痕,得到光亮无痕的镜面,否则应重新细磨。若压力过大,时间过长,只能加厚金属扰乱层,使硬质相出现浮雕。抛光结束后立即冲洗试样,用酒精擦拭,热风吹干,置于100x金相显微镜下观察,此时能看到非金属夹杂物或石黑,而且不能有曳尾现象,无划痕。对于不需要金相摄影的试样,允许个别细微划痕残存。
e)极软极硬金属的特点 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。常用的润滑剂为5%的石蜡煤油,更换砂纸时在5%石蜡煤油中清洗。也可以用蜡盘代替手工细磨,但压力要轻。可分别采用粗抛与精抛,抛光浸蚀交替法消除金属扰乱层。
对于硬质合金试样,因其硬度极高(高于氧化铝的硬度),常采用60目软质碳化硅砂轮粗磨;在铸铁盘上洒以200目碳化硼或金刚石粉细磨试样,并滴入机油润滑,约2~3min即可;最后在特制的塑料抛光盘上抛光2~3min,抛光时涂以金刚石研磨膏,亦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。
f)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,在抛制中极易拖尾、扩大和剥落,因此多采用手工细磨,磨制时应加肥皂作润滑剂;亦可用蜡盘代替手工细磨,但必须选用短纤维抛光布,如尼龙,涤纶布,丝绸等。抛光时应不断转动试样,以防单向拖尾,还应尽量缩短磨抛时间。对铸铁试样,因表面易产生麻点、斑痕和氧化,可在抛光盘上加入微量铬酸酐,可加入防氧化溶液,并用防氧化溶液清洗试样。防氧化溶液配方如下:
亚硝酸钠/0.010~0.015kg,苏打灰(200℃焙烧的Na2CO3)/0.003kg,蒸馏水/1000ml。
电解抛光
机械抛光有机械力的作用,会不可避免地产生金属变形层,使金属扰乱层加厚,出现伪组织。而电解抛光是利用电解方法,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。因无机械力作用,故无变形层,亦无金属扰乱层,能显示材料的真实组织,并兼有浸蚀作用。适用于硬度较低的单项合金、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合金等试样抛光。
2) 化学抛光
化学抛光是将试样浸入一定成分的溶液中,靠化学试剂对表面的不均匀性溶解而使试样磨面变得光亮。其优点是操作简便,适用的试样材料广泛,不易产生金属扰乱层,对软金属材料尤为适用,对试样尺寸、形状没有严格要求。在大容器中一次可进行多个试样的抛光并兼有浸蚀作用,化学抛光后可立即在显微镜下观察。缺点是化学试剂消耗量大,成本高,掌握最佳参数(抛光液成分、新旧程度、温度和抛光时间等)困难,易产生点蚀,夹杂物易被腐蚀掉。
3) 综合抛光
单一的抛光方法都不易得到理想的抛光表面,机械抛光虽然能得到平滑表面,但易产生金属扰乱层和划痕,电解抛光和化学抛光虽可消除金属扰乱层,但表面不平整,为取长补短发展了综合抛光技术,如化学机械抛光、电解机械抛光等。