金相实验技能综合训练weiwancheng.ppt

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1、金相实验技能综合训练材料科学与工程系实验中心技能训练内容1.光学显微镜试样制备2.光学显微镜试样的浸蚀3.光学显微镜的原理及使用4.显微照相及暗室技术光学显微镜试样制备金相显微分析是研究金属与合金组织的主要方法之一。它的一般过程是将金属与合金（或工件）先制成一定尺寸的试样，再经过磨制、抛光与腐蚀，而后在金相显微镜下进行组织分析。金相试样制备的好坏，直接影响组织观察的结果正确与否。如果试样制备的不符合特定的要求，就不可能得出理想的结果，有时会得到假想而导致错误的判断。因此学会制备金相试样是材料工作者的基本功之一。该部

2、分主要以金属材料为例讲述光学显微镜金相检验的试样制备方法。重点在于可能产生的问题以及控制和消除它们方法。试样的选取一、试样的选取在选取试样时，必须注意数量、部位以及在试片或零件内部的取向。由于工业材料是不均匀的，样品的选取可设计成代表平均或典型情况的样品，或有一选取揭示最坏情况的样品。1.取样位置：从零件或材料上寻找检验位置，一般是其要害部位。对于系统抽样其检验部位有规定：棒材、钢锭或钢坯在其两端取样。因为结晶过程产生的成分的分布梯度，所以应的原料的心部、中间层以及表面分别加以检验。如希望了解典型情况，应检验其中间

3、层部位。对于铸件应在补缩（冒口）系统上取样。试样的选取2.检验面的取向:检验面的取向应根据生产工艺、产品形状以及研究的组织特征而定。在铸件中，各取向平面基本相同，但通常愿意取与结晶方向平行的径向。对于变形材料（包括锻件、热轧或冷轧材料）则采用三种基本测试方向：垂直于变形方向的横截面和平行于变形方向的纵向及平面。纵向和平面可以提供横截面上得不到的有关偏析及夹杂物的变形情况的信息，横截面的组织往往显得较为均匀。切割试样二、割取试样多数情况下，试样制备需要切割，只要加工时不会显著改变材料的组织，各种切割方法都可以使用。但

4、切削面上通常有一些损伤，其深度随切削方法而异。1、在大型部件上取样在大型失效部件上取样，通常采用气割的方法。但气割会改变其周围相当大的一段距离内的显微组织，所以应避免气割对检验部位组织的影响，割下含检验部分的试样上应留有大于受热层深度的加工余量，再以其他机加工方法去除。切割试样2、小尺寸试样的制取1）锯切硬度在350HBS以下的材料可以用手锯、电锯和带锯等锯切的方法锯开。锯切表面粗糙，产生大量的热变形（手锯可以在试样表面产生700um以上的变形层），以后必须磨去该变形层，使试样表面成为无应力表面以保留真实组织。切割

5、试样2）砂轮切割由于砂轮可以切割硬度悬殊的试样，而且表面比较光洁，所以砂轮切割在金相试样的制备中最常用。自耗式切割砂轮有不同的结合牢度和硬度，“软”砂轮其磨损速度较快，易于脱落暴露出磨粒，适于切割硬材料；“硬”砂轮孔隙度较小，磨损速度较慢，适于切割硬材料。要达到最佳的切割效果，砂轮的磨损率必须与被切割材料的硬度相适应，如果某种砂轮不能再切割，是由于被切割材料钝化，此时产生的高温会损坏试样。在切割过程中，应将冷却液直接喷射到切割区和砂轮上，对于热敏性材料，最好采用浸入式切割。不正确的切割方法将造成试样的损伤和砂轮片的

6、破碎。试样未夹紧和试样表面与砂轮不垂直是造成砂轮片破碎的主要原因。特别是试样表面与砂轮不垂直时，即使砂轮片不碎，也会产生弯曲的切口。在切割时应施加稳定而持续的压力，周期性的压力有助于砂轮脱粒而加快切割。切割试样3）线切割将磨料同粘结剂涂在高强度钢丝上，钢丝以一定的压力在试样上连续拉锯，靠滴在钢丝上的化学溶剂或电解作用可实现切割。其效率较低，但造成的变形可忽略不计。切割试样4）电火花切割通过浸入电介质液体中的电极和试样间的放电完成切割。其效率相当高，并且与试样的硬度无关。导电材料可以用这种方法加工。电火花切割加工面有

7、显著的变化：试样外表面烧熔并结晶外延，看起来试样表面有一层白色浸蚀层，由于存在马氏体和残余奥氏体，该层的硬度较高，并有很高的拉应力，浸蚀后白色的铸态组织表层下为暗浸蚀热影响区。切割试样5）破断淬火态的高硬度马氏体钢可以用砂轮切割机切开，但是难以完全防止切割热引起的组织和硬度的变化，其代替的一种方法是将试样破断，研究抛光断口表面。低脆性钢可先在液氮中冷却后再破断。6）剪切低碳钢板以及其他薄的、软硬适度的材料可以用剪切机剪切到要求的尺寸，但是会造成比较大的变形。对于易于形成孪晶的材料不适用该方法，受剪切的影响区必须磨去

8、。试样的镶嵌三、试样的镶嵌大块试样不需要镶嵌，但对于小型及形状复杂和需要检查棱边的试样就必须进行镶嵌或夹具夹持。通常大多数试样的形状为圆柱形或长方形。尺寸为φ12～15mm，高15mm；长方形试样的尺寸为12×12mm或15×15mm，高15mm。1、夹具夹持夹具通常由切成12.7×12.7mm。厚6.5mm和长度不等的螺栓制成，以处理不同尺寸的试样，固定试