实验一 金相试样制备与显微镜的构造

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1、实验一金相试样制备与显微镜的构造(验证性)一、实验目的及要求1．掌握结构钢、工具钢、特殊性能钢、铸铁、有色金属等金相试样的制备。2．了解立式、卧式金相显微镜的构造。3．掌握金相显微镜操作与使用。二、实验原理1、金相试样的制备金相试样的制备应具有代表性和典型性。试样的截取方向、部位及数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定选取有代表性的部位进行切取。（1）金相试样的选取a、纵向取样指沿着钢材的锻轧方向进行取样。可检验内容为：非金属夹杂物的数量、大小和形状；晶粒畸变程度；塑性变形程度；变形后的各种组织形貌；带状组织；带状碳化物；共晶碳化物等。b、横向取样指

2、垂直于钢材锻轧方向进行取样。可检验内容为：材料从表层到心部的组织；显微组织状态；晶粒度级别；碳化物网；表层缺陷深度；脱碳层深度；腐蚀层深度；表面化学热处理及镀层厚度等。c、缺陷或失效分析取样在缺陷或失效部位取样，注意防止缺陷或失效部位在磨制时被损伤破坏。d、取样大小：以便于在手中磨制为宜，通常一般为Ф12×12mm圆柱形或12×12×12mm的正方形。e、取样方法：手锯（如灰铁，有色金属等）；砂轮切割（如高速钢，淬火钢等）；电火花切割（如钛金属等）；锤击法（对于一些硬而脆的材料）等方式。（2）金相试样的镶嵌试样取好以后，有些试样并不是很规则，有的试样特别小难于用手夹持，这样

3、就需要将试样镶嵌成一定大小和形状以方便制样。常用方法有：机械镶嵌法、低熔点合金镶嵌法、树脂镶嵌法分为：①热压镶嵌法：常用的电木粉热压镶嵌，加热温度为120～140℃，加压175～210kgf/cm2,保温15min；②浇注镶嵌法：在室温下进行镶嵌的一种方法，常用环氧树脂及牙托粉，配方如下：环氧树脂6101100g+乙二胺（凝固剂）8g牙托粉3份+牙托水1份（重量比）优点：不需要加热，不需要专用机械，与试样结合比较牢固，磨制时不易倒角，是一种理想的镶嵌方法。）（3）金相试样的磨制：a、磨平即粗磨：注意蘸水冷却，防止组织变化。注意事项：①磨制时要用水冷却，以防止试样受热而改变组

4、织；②接触时压力要均匀，不宜过压（易产生砂轮破裂和温度升高组织改变）；③不适用于检验表层组织的试样，如渗氮曾渗碳层组织的检验。b、磨光即细磨：目的是除去粗磨时留下的划痕，为下一步抛光做准备。细磨可分为手工细磨和机械细磨。注意用水冷却，避免磨面过热。注意：因转盘转速高，磨制时压力要小；不允许使用已经破损的砂纸，否则会影响安全。（4）抛光：目的在于去处金相磨面上由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面。抛光方法有：a机械抛光：主要设备是抛光机，方法同机械细磨。注意事项：抛光液的浓度为5～15%的抛光粉蒸馏水悬浮液；抛光盘的湿度以提起试样后磨面上的水磨在3～

5、5秒内蒸发为准；抛光压力不宜过大，时间不宜过长，否则会增加表面的扰乱层。b电解抛光：采用化学溶解作用使试样达到抛光的目的。这种方法能能真实地显示材料的组织，尤其是硬度较低的金属或单相合金，对于极易加工变形的奥氏体不锈钢、高锰钢等采用电解抛光更合适。但不适用于偏析严重的金属材料、铸铁以及夹杂物的检验。图4-1电解抛光装置示意图。步骤：将试样浸入电解液中作阳极，用铅板或不锈钢板作为阴极，试样与阴极之间的距离保持20～30mm，接通电源，当电流密度足够大时，试样磨面即由于电化学作用而发生选择性溶解，从而获得光滑平整的表面。抛光完毕后，取出试样切断电源，将试样迅速用水冲洗吹干。（5

6、）金相试样的侵蚀：金相试样侵蚀的目的是显示它的微观组织。常用方法有化学侵蚀及电解侵蚀法等。a、化学侵蚀法:利用化学试剂，借助于化学或者电化学作用显示金属的组织。①原理：纯金属及单相合金的侵蚀是一个化学溶解过程，两相合金和多相合金的侵蚀则是一个电化学溶解过程。②要点：磨面侵蚀前必须冲洗洁净，去处表面油污。侵蚀方法有浸入法和揩拭法。浸入法侵蚀时应先浅侵蚀，用显微镜观察腐蚀程度后，若组织不明显，可不经抛光再进行侵蚀。揩拭法侵蚀后磨面易侵蚀不均匀，适合大型工件和大试样的金相检验。b、电解侵蚀法：原理基本与电解抛光相似，在电解抛光开始时试样产生“侵蚀”现象始就是电解侵蚀的工作范围。此

7、方法对于某些具有极高化学稳定性的合金，如不锈钢、耐热钢、热电偶材料等，仍急难清晰的显示出它们的组织。c、常用的侵蚀剂①2～5％硝酸酒精溶液：硝酸2～5ml+酒精100ml,适用于碳钢、合金钢和经过热处理后的组织。②4～5％苦味酸酒精溶液：苦味酸4～5ml+酒精100ml,适用于碳钢、合金钢和经过热处理后的组织，区别是渗碳体呈黑色。③氢氟酸水溶液：氢氟酸0.5ml+蒸馏水99.5ml，适用于铝及铝合金的组织。④氯化铁盐酸酒精水溶液：氯化铁（FeCl3）5g+盐酸2ml+酒精96ml，适用于铜、铝、镁、镍锌等合金。2、