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100~1500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。之后会以常用的光学金相显微镜为例进行介绍。
金相试样的制备
§1.1取样和镶嵌
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.金相试样的形状
①Φ12×12mm的圆柱体。②12×12×12mm的立方体。③其他不规则的形状。
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
①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。
②硬度较高的材料如白口铸铁、硬质合金、淬火后的零件等。
用锤击法,从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。
③韧性较高的材料
用切割机切割。
④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)网状铁素体法——用于中碳钢。
(3)网状屈氏体法——用于共析钢。
(4)网状渗碳体法——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930℃,保温3h后再将木炭抖掉,在炉膛中氧化5min后水淬。
2°真空氧化法 将抛光试样在真空中或惰性气体中加入至930℃,保温3h后,再通入空气,经30~60s短时间氧化,最后水淬。
3°热浸氧化法 将试样在预先脱氧良好的盐浴中加热至930℃,保温3h,再将试样移入具有弱氧化作用的盐浴中浸蚀。浸蚀温度仍为930℃,浸蚀时间为2~5min,取出后油淬,最后用水清洗、吹干,置于金相显微镜下观察。
(6)直接浸蚀法——
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。
上图为金相试样冷镶嵌模具
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