金相试样的制备
一、实验目的 1、了解金相试样的制备过程，学会钢铁材料金相 试样的制备方法； 2、初步学会用金相显微镜观察分析金属材料的显 微组织。
实验一 金相显微镜的使用及 金相试样的制备
• （二）金相试样的制备（参考标准为GB/T13298—91
《金属显微组织检验方法》）
• 1、试样的选取（取样） • 试样截取的方向、部位、数量应根据金属制造方法，检验的目的，技术条
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• （2）细磨：细磨是为了消除粗磨留下的磨痕，为抛光作
准备，分为手工细磨和机械细磨两种方法。手工细磨是将 砂纸平铺在玻璃板上（或平的瓷砖上），左手伸开压住砂 纸，右手握住试样使磨面朝下，且整个磨面必须和砂纸接 触，然后轻轻向前推行进行磨削，提起使样返回，再重复 上述操作。操作路线如图1-5所示。如果是耐水砂纸，按 400、600、800、1000、1200、1500的顺序，干砂纸为1、 2、3、4、5、6号的顺序。每磨一道砂纸，试样的划痕均 匀且方向一致，磨下一道砂纸时，试样、手、砂纸和玻璃 必须用水冲洗干净，磨削方向与上一道砂纸所磨划痕方向 垂直。
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• 2、试样镶嵌 • 在制备金相试样时，对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，
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要进行镶嵌或机械夹持，如带、丝、片、管等。镶嵌的方法很多， 如低熔点合金法，塑料镶嵌法，机械夹持法，快速镶嵌法等。 塑料(如胶木粉)、热塑性塑料(如聚氯乙烯)、冷凝性塑料(环氧树 脂加固化剂)等。胶木粉不透明，有各种颜色，而且比较硬，试 样不易倒角，但抗强酸强碱的耐腐蚀性能比较差。聚氯乙烯为半 透明或透明的，抗酸碱的耐腐蚀性能好，但较软。用这两种材料 镶样均需用专门的镶样机加压加热才能成型。 机械夹持法：主要是用于表层检验的试样，如焊接接头熔深熔宽 的测量，夹具材料可选用低、中碳钢，其硬度略高于试样以免磨 制时产生倒角。这种方法简单易行，夹具可多次使用，成本较低。 用此法时，须注意使试样与钢圈或钢夹紧密接触，钢圈或钢夹的 硬度应接近于试样的硬度，为避免浸蚀剂从试样的空隙中溢出， 可将试样浸在熔融的石蜡中使空隙被充满。
件或双方协议的规定进行。垂直于锻轧方向的横截面可以研究金属材料从表 层到中心的组织、显微组织状态、晶粒度级别、碳化物网、脱碳层深度、表 面化学热处理及镀层厚度等。平行于锻轧方向的纵截面可以研究非金属夹杂 物的变形程度、晶粒畸变程度、变形后的各种组织形貌、热处理的全面情况 等。比如：零件失效分析的试样，应该根据失效的原因，分别在材料失效部 位和完好部位取样，以便于对比分析。对铸件，必须从表面到心部，从上部 到下部观察其组织差异，以了解偏析情况，以及缩孔疏松及冷却速度对组织 的影响。取样部位确定好意后，应根据材料确定截取办法，对于软材料，可 以用手锯、车、刨等加工方法；对于硬材料，可以用砂轮切割机切割或电火 花切割等方法；对于硬而脆的材料，可以用锤击方法。试样的大小依以便于 握持、易于磨制为准。通常试样大小以磨面面积小于400㎜2，高度15～
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• 5、腐蚀：抛光后的试样磨面是平整光亮的镜面，置于金
相显微镜下观察时，除能看到试样中的缺陷和非金属夹杂 物外，一般看不到试样的显微组织，必须经过适当的化学 浸蚀后才能显示出组织。常用的腐蚀方法有化学腐蚀法、 电解腐蚀法、金相组织特殊显示法等。化学腐蚀的方法是 将已抛光好的试样用水冲洗干净或用酒精擦掉表面残留的 脏物，在试样磨面用滴管滴一些酒精，用电吹风吹干，然 后将试样磨面浸入腐蚀剂中（浸蚀）或用棉球蘸取腐蚀剂 在试样磨面上擦拭（擦蚀）或用滴管直接将腐蚀剂滴在磨 面上（滴蚀），待磨面发暗时，立即用水冲洗干净，再用 滴管滴一些酒精，用电吹风吹干，即可放在显微镜下观察。 试样腐蚀的深浅程度要根据试样的材料、组织和分析的目 的来确定，同时还应与所需要的显微镜的放大倍数有关， 高倍观察时腐蚀稍浅一些，而低倍观察则应腐蚀较深一些。
实验一 金相显微镜的使用及 金相试样的制备
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返 试 样 玻 向
砂
回 慢 推 璃
提 起
前
纸
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• 4、抛光：抛光的目的是消除试样细磨时所留下的细
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微磨痕，获得光亮无痕的镜面。 抛光的方法主要有机械抛光、电解抛光和化学抛光等， 其中应用最多的是机械抛光法。机械抛光主要是抛光 微粉与试样磨面之间的磨削和滚压以及抛光织物和试 样磨面之间的摩擦作用。抛光时先将抛光织物用水浸 湿，然后平整地装在抛光机的抛光盘上（粗抛为帆布， 精抛为金丝绒或呢子布）。所后将配好的抛光液 （AL2O3或Cr2O3水溶液）倒在抛光盘上（以在试样 上形成的水膜5～10秒钟干为宜），打开电源，手握 试样试磨面朝下，轻轻地放在抛光盘的2/3半径处，使 细磨的划痕方向与抛光盘的旋转方向垂直，且沿与抛 光盘旋转方向相反旋转，直至磨面光亮无痕为止。
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• 四、实验步骤 • 1、每班按3人一组，每组领取一套砂纸，按如图1-6所示沿虚线
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裁开，每人领取一个试样； 2、先将砂纸平铺在玻璃板上，左手伸开按住砂纸，右手将试样 拿平，慢慢往前推，然后提起拿回来，再慢慢往前推，直到试样 表面划痕方向一致且均匀时再换下一道砂纸； 3、将磨好的试样用水冲洗干净，再在抛光机上轻轻抛光，直到 表面没有划痕为止； 4、将抛光好的试样用水冲洗干净，再用有酒精的脱脂棉擦洗， 用吹风机吹干，最后用硝酸酒精浸蚀，清洗吹干后准备观察。 5、磨好的试样磨面朝下放在载物台中心，先用低倍再用高倍仔 细观察。 6、对磨好试样的组织进行分析，画出组织示意图。 7、每组可选组织较好的样品，进行照相。
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• 3、试样磨制 • （1）粗磨：粗磨即磨平，主要目的是获得平整的磨面和
规则的外形，其次是试样的倒棱，以免细磨和抛光时划烂 砂纸或抛光布，但对于需要观察表层组织(如渗碳层、脱 碳层)的试样，则不能倒棱。一般黑色金属要用砂轮打平， 对于很软的材料(如铝、铜、镁等有色金属)可用锉刀锉平。 磨砂轮时应利用砂轮的侧面，并使试样沿砂轮径向缓慢往 复移动，施加压力要均匀，且试样要不断用水冷却，以防 止试样因受热升温而产生组织变化，手持试样的姿势从头 到尾不能改变。这样既可以保证使试样磨平，还可以防止 砂轮侧面磨出凹槽，使试样无法磨平。