1、2022-11-24金相样品的制备与显微组织观察金相样品的制备与显微金相样品的制备与显微组织观察组织观察金相样品的制备与显微组织观察一、实验目的一、实验目的1.了解金相样品的制备原理了解金相样品的制备原理2.掌握金相样品的制备过程掌握金相样品的制备过程3.掌握金相样品制备设施的操作方法掌握金相样品制备设施的操作方法金相样品的制备与显微组织观察金相样品金相样品浸蚀浸蚀抛光抛光磨光磨光取样取样二、实验内容和实验过程二、实验内容和实验过程金相样品的制备与显微组织观察1.取样取样v取样的部位及观察面应根据被检验材料或零件取样的部位及观察面应根据被检验材料或零件的特点、加工工艺及检测目的来确定（的特点、
2、加工工艺及检测目的来确定（代表性代表性）铸件：铸件：从表层到中心以及不同部位从表层到中心以及不同部位 表面热处理（表面淬火、渗碳）：表面热处理（表面淬火、渗碳）：表层组织表层组织 零件失效原因分析：零件失效原因分析：失效部位、完好部位失效部位、完好部位（1）取样部位及检验面的选择原则）取样部位及检验面的选择原则金相样品的制备与显微组织观察v不同的材料要采用不同的材料要采用不同的截取方法不同的截取方法（手锯、车手锯、车床、切片机等）床、切片机等）v保证试样保证试样观察面不发生组织变化观察面不发生组织变化（温度、变形（温度、变形的作用）的作用）（2）取样方法）取样方法金相样品的制备与显微组织观察便
3、于握持、易于磨制为准。便于握持、易于磨制为准。（3）试样尺寸）试样尺寸v直径直径1625mm、高、高1620mm的的圆柱体圆柱体v边长为边长为1625mm的的立方体立方体v形状特殊或尺寸细小的试样，可进行形状特殊或尺寸细小的试样，可进行镶嵌镶嵌金相样品的制备与显微组织观察v机械镶嵌机械镶嵌：试样放在钢圈或小钢夹中，然后用：试样放在钢圈或小钢夹中，然后用螺钉和垫块加以固定螺钉和垫块加以固定该法操作简便，适合镶嵌形状规则的试该法操作简便，适合镶嵌形状规则的试样。样。v热压镶嵌热压镶嵌：将聚氯乙烯、聚苯乙烯或电木粉加：将聚氯乙烯、聚苯乙烯或电木粉加热至一定温度，并施加一定压力和保温一定时热至一定温度
4、，并施加一定压力和保温一定时间，使镶嵌材料与试样紧固地粘合在一起间，使镶嵌材料与试样紧固地粘合在一起热压镶嵌需要用热压镶嵌需要用镶嵌机镶嵌机来完成。来完成。金相样品的制备与显微组织观察热塑性塑料热塑性塑料热固性塑料热固性塑料金相样品的制备与显微组织观察v浇注镶嵌浇注镶嵌（冷镶嵌法冷镶嵌法）：按一定配比的浇注料搅）：按一定配比的浇注料搅拌均匀，注入事先准备好的拌均匀，注入事先准备好的浇注模浇注模内，模内先将内，模内先将试样安置妥当，约试样安置妥当，约23h后即可凝固脱模后即可凝固脱模常用配方：常用配方：环氧树脂环氧树脂90g、乙二胺、乙二胺10g，还，还可以加入少量增塑剂（磷苯二甲酸二丁脂）。可
5、以加入少量增塑剂（磷苯二甲酸二丁脂）。对于不允许加热的试样、较软或熔点低的对于不允许加热的试样、较软或熔点低的金属，形状复杂的试样、多孔性试样等采用。金属，形状复杂的试样、多孔性试样等采用。金相样品的制备与显微组织观察2.磨光磨光v粗磨粗磨：截取的试样表面凹凸不平，首先用：截取的试样表面凹凸不平，首先用4060目的砂轮进行初次整平（或用钢锉锉平）目的砂轮进行初次整平（或用钢锉锉平）粗磨时要粗磨时要防止样品过热防止样品过热，引起组织变化，常用，引起组织变化，常用水冷却水冷却 为防止在细磨中刮坏砂纸，应将样品的为防止在细磨中刮坏砂纸，应将样品的棱角倒棱角倒掉掉（表面热处理试样除外）（表面热处理试样
6、除外）v细磨细磨：在粒度不同的：在粒度不同的水砂纸水砂纸和和金相砂纸金相砂纸上按由上按由粗到细的顺序进行粗到细的顺序进行金相样品的制备与显微组织观察 砂纸平铺后一手按砂纸，一手轻压试样于砂纸砂纸平铺后一手按砂纸，一手轻压试样于砂纸上并向前推进，上并向前推进，用力要均匀用力要均匀，方向要一致方向要一致 防止来回磨和左右磨，以便观察上一道砂防止来回磨和左右磨，以便观察上一道砂纸的磨痕是否完全被磨掉。纸的磨痕是否完全被磨掉。直至试样磨面仅留直至试样磨面仅留一个方向上的均匀磨痕一个方向上的均匀磨痕为止，为止，再更换更细一号砂纸再更换更细一号砂纸 每换一号砂纸，每换一号砂纸，样品掉转样品掉转90，也就是
7、与上一号，也就是与上一号砂纸的磨痕方向相垂直砂纸的磨痕方向相垂直金相样品的制备与显微组织观察磨磨软材料软材料时可在砂纸上涂一层时可在砂纸上涂一层润滑油润滑油，如机油、煤油、甘油、肥皂水等，以免砂粒如机油、煤油、甘油、肥皂水等，以免砂粒嵌入样品表面。嵌入样品表面。金相样品的制备与显微组织观察编号编号磨料尺寸（磨料尺寸（m）按粒度标号按粒度标号特定标号特定标号280W40W28W20W14W10W7-001020304055040402828202014141010775试样磨光用砂纸试样磨光用砂纸v干砂纸干砂纸（也叫（也叫金相砂纸金相砂纸，粘结剂溶解于水），粘结剂溶解于水）金相样品的制备与显微组
8、织观察编号编号粒度号（目）粒度号（目）磨料尺寸（磨料尺寸（m）3203603804006008001000220240280320400600800-63505040402828202014-通常采用通常采用240、320、400、600、800（1000）号砂纸。号砂纸。v水水砂砂纸纸（采用塑料或者（采用塑料或者非水溶性粘结剂非水溶性粘结剂）金相样品的制备与显微组织观察目数目数粒度粒度 m m目数目数粒度粒度 m m目数目数粒度粒度 m m5390014010416001010200017089180081611902007420006.5208402306125005.5257102705
9、330005305903254435004.5355004003840003.4404204603050002.7453505402660002.5502976502170001.2560250800198017890015100150110013120124130011目数粒度对照表目数粒度对照表金相样品的制备与显微组织观察试样经过切削磨光后变形层厚度变化示意图试样经过切削磨光后变形层厚度变化示意图A-严重变形层；严重变形层；B-变形大的层；变形大的层；C-变形微小层；变形微小层；D-无无变形的原始组织变形的原始组织金相样品的制备与显微组织观察3.抛光抛光v抛光是磨光的继续，使磨光表面更加光
10、亮平滑，抛光是磨光的继续，使磨光表面更加光亮平滑，获得像获得像镜面一样光亮的观察面镜面一样光亮的观察面 机械抛光机械抛光 电解抛光电解抛光 化学抛光化学抛光金相样品的制备与显微组织观察（1）机械抛光）机械抛光v在抛光机上进行的，分为在抛光机上进行的，分为粗抛光粗抛光和和细抛光细抛光v样品经砂纸磨制后要用水冲洗干净，防止砂粒或样品经砂纸磨制后要用水冲洗干净，防止砂粒或金属屑带入金属屑带入抛光盘抛光盘中中 在抛光盘上放置帆布或呢子，在帆布或呢子上撒在抛光盘上放置帆布或呢子，在帆布或呢子上撒抛光剂抛光剂（2%的的Al2O3或或Cr2O3的的水悬浊液水悬浊液）抛光机抛光机由一个电机带动抛光盘逆时针转动
11、由一个电机带动抛光盘逆时针转动 试样磨面均匀平整地压在旋转的抛光盘上试样磨面均匀平整地压在旋转的抛光盘上金相样品的制备与显微组织观察 随着抛光盘不停地旋转，抛光液中的随着抛光盘不停地旋转，抛光液中的Al2O3或或Cr2O3起砂粒起砂粒磨削磨削样品的作用，水起样品的作用，水起冷却冷却作用作用 样品不停地被磨削直到原来砂纸的样品不停地被磨削直到原来砂纸的磨痕全部被抛磨痕全部被抛掉掉为止为止 粗抛光完成后进行粗抛光完成后进行细抛光细抛光，抛光剂为水，过程同，抛光剂为水，过程同粗抛光，直到样品粗抛光，直到样品表面像镜面一样光亮表面像镜面一样光亮为止为止金相样品的制备与显微组织观察金相样品的制备与显微组
12、织观察抛光用织物（帆布、尼纶或呢绒）作用抛光用织物（帆布、尼纶或呢绒）作用v储存润滑剂储存润滑剂，保证抛光顺利进行，保证抛光顺利进行v纤维或者绒毛与磨面的纤维或者绒毛与磨面的摩擦摩擦，使磨面平滑光亮，使磨面平滑光亮v纤维间隙纤维间隙储存抛光微粉储存抛光微粉微粉部分露出表面，产生磨削作用，且阻微粉部分露出表面，产生磨削作用，且阻止微粉由于离心力飞出。止微粉由于离心力飞出。金相样品的制备与显微组织观察机械抛光注意事项机械抛光注意事项v头要抬起来头要抬起来，身子站直，手握稳试样，用力不可，身子站直，手握稳试样，用力不可过大，防止抛光过程中试样飞出发生意外过大，防止抛光过程中试样飞出发生意外v抛光时要
13、不断向抛光盘上添加抛光时要不断向抛光盘上添加抛光剂和润滑液抛光剂和润滑液v织物润湿度一般以试样表面润湿膜从抛光盘上拿织物润湿度一般以试样表面润湿膜从抛光盘上拿开开25秒能干燥秒能干燥为适宜为适宜金相样品的制备与显微组织观察（2）电解抛光（阳极抛光、电抛光）电解抛光（阳极抛光、电抛光）v对于软金属和容易发生加工硬化的合金，特别是对于软金属和容易发生加工硬化的合金，特别是有易剥落的夹杂物的合金，应采用电解抛光有易剥落的夹杂物的合金，应采用电解抛光 将试样放入将试样放入电解槽电解槽中做中做阳极阳极，以不锈钢或铝板等，以不锈钢或铝板等做阴极做阴极 接通阳极与阴极间的电源，使样品接通阳极与阴极间的电源，
14、使样品表面凸起部分表面凸起部分被溶解被溶解而达到抛光目的而达到抛光目的金相样品的制备与显微组织观察金相样品的制备与显微组织观察电解抛光原理（薄膜理论）电解抛光原理（薄膜理论）由于表面凹凸不平，在电解液流动作用下，形由于表面凹凸不平，在电解液流动作用下，形成成厚薄不均匀的粘性薄膜厚薄不均匀的粘性薄膜 薄膜厚度不同，电阻不同，相应电流不同薄膜厚度不同，电阻不同，相应电流不同 膜薄的部位（突起）电流密度大，金属溶解速膜薄的部位（突起）电流密度大，金属溶解速度快度快金相样品的制备与显微组织观察电解抛光特点电解抛光特点v速度快，表面光洁速度快，表面光洁v不产生附加的表面变形不产生附加的表面变形，易消除表
15、面变形扰动层，易消除表面变形扰动层v适应性好（不同形状、大小、多面或非平面）适应性好（不同形状、大小、多面或非平面）v但工艺规范不易控制但工艺规范不易控制不适用于不适用于偏析严重偏析严重的材料，不适于的材料，不适于夹杂物夹杂物检验检验的金相试样。的金相试样。金相样品的制备与显微组织观察（3）化学抛光）化学抛光v试样放入抛光液中，摆动几秒到几分钟后，即可试样放入抛光液中，摆动几秒到几分钟后，即可得到无变形的抛光面得到无变形的抛光面v目前尚无确定的理论，一般认为和电解抛光类似目前尚无确定的理论，一般认为和电解抛光类似v特点：特点：设备、操作简单设备、操作简单 抛光表面易出现不平坦，高倍检验受限制，
16、一般抛光表面易出现不平坦，高倍检验受限制，一般与机械抛光相结合使用与机械抛光相结合使用 主要用于主要用于钢铁材料钢铁材料金相样品的制备与显微组织观察4.浸蚀（金相组织的显示）浸蚀（金相组织的显示）化学腐蚀（酸、碱、盐和酒精、水）化学腐蚀（酸、碱、盐和酒精、水）v化学溶解化学溶解（纯金属或单相合金）：晶界、不同位（纯金属或单相合金）：晶界、不同位向的晶粒向的晶粒v电化学溶解电化学溶解（两相或者多相合金）：电极电位不（两相或者多相合金）：电极电位不同，较负的相为阳极，易溶解同，较负的相为阳极，易溶解金相样品的制备与显微组织观察浸蚀顺序浸蚀顺序 抛光后的样品表面，用水和酒精洗涤干净抛光后的样品表面，
17、用水和酒精洗涤干净 采用采用浸入法浸入法或或擦拭法擦拭法对样品抛光面进行浸蚀对样品抛光面进行浸蚀 当抛光面呈当抛光面呈浅灰白色浅灰白色，快速用水冲洗，再用酒精，快速用水冲洗，再用酒精漂洗后经吸水纸吸干漂洗后经吸水纸吸干样品成分、外界温度及样品成分、外界温度及浸蚀剂浸蚀剂配比不同，配比不同，浸蚀时间最短的仅需几秒钟，长的需浸蚀时间最短的仅需几秒钟，长的需10多分钟。多分钟。浸蚀不当，应重新抛光后再进行浸蚀浸蚀不当，应重新抛光后再进行浸蚀金相样品的制备与显微组织观察电解腐蚀电解腐蚀v原理：原理：同电解抛光同电解抛光v主要用于化学稳定性高的合金（不锈钢、耐热钢、主要用于化学稳定性高的合金（不锈钢、耐热钢、镍基合金等）镍基合金等）金相样品的制备与显微组织观察三、实验报告要求三、实验报告要求v简述金相样品的制备及显微组织的显露过程简述金相样品的制备及显微组织的显露过程v画出自己所制备金相试样的显微组织示意图画出自己所制备金相试样的显微组织示意图2022-11-24金相样品的制备与显微组织观察
