金属学原理实验指导书

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1、金属学原理实验指导书郑镇洙编哈尔滨工业大学2004年8月第一章金相试片的制备一、概述金相显微分析是研究金属材料组织的主要方法之一。它的一般过程是将金属材料（或工件）先制成一定尺寸的试样，再经磨光、抛光与显微组织显现之后，在金相显微镜下进行组织分析。金相试片制备的好坏，直接影响组织观察的结果。如果试样制备质量不高或方法不当，就可能出现假象而得出错误的判断。因此，金相试片的制备是显微分析中的重要环节，也是金属学和热处理工作者的基本功之一，必须熟练掌握。二、金相试片的制备金相试片的制备包括制片的截取、镶嵌、磨光、抛光以及显微组织显现等几个方面。（一）试片的截取1.试片的截取部位：试样部位选择

2、原则是根据其检验目的而定，必须具有代表性。例如分析失效零件破断原因时，就应该在破断部位及距离破断处较远的部位取样进行观察比较。对于各种钢的型材或钢坯进行常规检验时，试样截取的部位应根据国家有关标准规定进行。2.试片的截取方式：可采用机械切割、如车、锯等方法。对于硬度较高的材料可用砂轮切割，电火花切割或线切割。对脆性材料可用落锤等方法击碎。3.试片截取时的注意事项试片从钢材或工件上截取时，应保证被检验面的组织不产生任何变化。为此，在截取时必须采用冷却措施，减少其受热层深度，而且试样要留有大于受热层深度的余量，以便在磨光过程中磨掉。4.金相试片的形状与尺寸金相试片的形状一般选择长方体和圆柱

3、体两种。尺寸不易过大。（二）试片的镶嵌对于尺寸过于细小，如丝、片、带、管材。或形状不规则以及有特殊要求边缘需要保护的试样（例需观察表层组织），必须进行镶嵌。镶嵌的方法很多、最常用的有塑料镶嵌和环氧树脂镶嵌等。1.塑料镶嵌塑料镶嵌的原料有胶木粉或电木粉。胶木粉这种塑料不透明，比较硬，但抗酸碱等腐蚀性比较差；而电木粉这种塑料为半透明，抗酸碱等腐蚀性好，但较软。这两种塑料镶嵌时，都必须在专用的嵌片机上进行。常用的嵌片机由压模、加热、加压装置三步分组成。加压装置包括机体、油压装置及压力表；加热装置包括加热炉及温度测量装置；压模由上、下模及套筒组成。使用上述两种塑料嵌片时，首先将试片的油污清晰干

4、净，磨面向下装入压模内并填入塑料，然后加热，加热温度分别为110－150℃及140－160℃，并同时加压，压力为200kg/mm2，并保持一定时间（约5分钟）后，去除压力将镶嵌的试片从压模中顶出。2.环氧树脂加固化剂镶嵌试片用环氧树脂作浇注镶嵌材料时，除了加固化剂外，还常加入增韧剂磷苯二甲酸二酊脂，以提高硬度。常用的配方：环氧树脂100克、磷苯二甲酸二酊脂20克，乙二胺20克。使用时按上述比例配制并进行搅拌，搅拌均匀浇注在装有试片的金属管内，待停留7～8小时固化后即可磨制。或浇注在用硅橡胶；聚氟乙烯塑料制成的可拆式镶嵌试片模内，待固化后取出试样。另外，还可采用夹具夹持法夹持试样。此方法

5、简便，尤其是薄片状试样，可以把多片试片安装一组夹持，进行磨制以提高效率。（三）试片的磨制磨制的目的是去除形变层并获得平整和光洁的检验面。为抛光做准备。试片的磨制分粗磨与细磨。1.粗磨：作用是将试样磨面磨平。对于钢铁材料的试片的粗磨，通常在砂轮机上磨平，磨制时，应使试样磨面与砂轮保持平行，缓缓的与砂轮接触，并均匀的对试样施加适当的力，而且试样应沿着砂轮径向往返移动，以防止在一处磨制而使砂轮出现沟槽。另外，要注意不要使试样因磨制而发热。因此，试片要随时放入水中冷却。，以保证磨面组织不发生变化。2.细磨：作用是将粗磨留下的磨痕及变形层去掉。细磨是用不同粒度型号的金相砂纸依次将金相试样磨光，磨

6、光使表面变形层逐渐减少。细磨一般分为手工磨与机械磨两种。手工磨制方法：是将砂纸铺在玻璃板上，一手按住砂纸，一手拿住试片，磨面向下，均匀的向前磨制，直至前道工序的磨痕完全消除为止。然后更换下一道砂纸，并将试样调转90o磨制，以检查前道砂纸的磨痕是否完全消除。磨制过程换4－5道砂纸即可。注意事项：磨制时应使整个磨面受力均匀，而且压力要适中，每磨完一道砂纸，都需将试样及玻璃板上的砂粒清除掉。机械磨制：机械磨制是在预磨机上进行。磨制时，把水砂纸用水贴在预磨盘上，启动马达开关，带动预磨机圆盘旋转进行磨制，以流动水做润滑剂，可使砂纸上的砂粒及试样的磨屑随水流冲走，这样可减少试样的热影响层。机械预磨

7、速度快，效率高。注意事项：试样要拿平，用力要适当且均匀，且不可用力过大以免造成更大的变形层。机械预磨一般选用SiC水砂纸180，320，600号即可。细磨也可在金刚砂腊盘上进行。金刚砂腊盘是用金刚砂、硬脂酸、石蜡按比例配制、溶化后混合搅拌均匀的浇注在抛光机的金属盘上并经修整平坦即可进行磨制，效果很好，金刚砂腊盘成分比例为金刚砂300克，硬脂酸100克，石蜡40克。（四）金相试样的抛光金相试样进行抛光的目的是去除磨光工序留下的变形层，并达到光亮无