金相实验的原理和方法.doc

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1、.......金相实验的原理和方法一实验目的:金属材料的使用通常遵循着“成分—组织—性能”的相互关系。金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。所谓外部条件就是指温度、加工变形、铸造情况等。二试验设备：1.金相试样切割机2.砂轮机3.镶嵌机4.预磨机5.抛光机6.腐蚀液7.金相显微镜8.摄影系统及电脑三试验原理：金相试验是将欲检验试片表面经研磨抛光（或化学抛光、电化学抛光）至一定的要求光滑后，以特定的腐蚀

2、液于以腐蚀，利用各相或同一相中方向不同对腐蚀程度的不同而能表现出各相之特征，并利用显微镜放大倍率观察判断之。四试验方法：c.............1.试片准备：为使试片能合乎观察的要求必须以如下之步骤处理之。(1)取样(SAMPLING):取样必须考虑其整体或研究的主题的代表性，如材料属方向性者则应依各方面皆取样观察：如品管检查则可随机取样破坏分析可取性质较差的材料来凸显破坏原因以便观察。(2)切割(SECTIONING):如材料硬度低则可直接用锯子予以切割，如硬度较高则可使用砂轮切割，但必须慎选砂轮，且切割时须冷却以避

3、免因切割过程所产生的热对材料组织的影响。(3)粗磨(COARSEGRINDING):用砂轮机去除试片的毛边，并用较粗的砂纸(#80左右)或沙袋机磨平且可除去可能因切割所产生的变态层。(4)镶嵌(MOUNTING):镶嵌的目的为使试片握持方便或保持试片边缘之完整，如不考虑这两种因素，则此步骤可省略，镶嵌的方法有两种，即热镶嵌(HotMolding)及冷镶嵌(ColdMolding)。热镶嵌也称为加压嵌模(CompressionMolding)，方法为将试片表面朝下置于金属磨中(一般内径为111/4及11/2等三种)再填以适量

4、之树脂，如酚树脂(如电木粉、Bakelite)，预热至60~80℃后即加压至4,200PSI左右之压力，并继续加热至130~140℃，持续加热数分钟后，即可移去热源，并可取出试片，如系使用热塑性塑料(Thermoplastics)则应让温度降至50℃c.............以下才可取出。冷镶嵌模法则将试片面朝下粘在胶纸带上，再将试片置入直径(3~5cm)，高约3~4cm之玻璃管或金属管之内，管壁需涂上一层薄的凡士林，以利脱膜，在将树脂及硬化剂倒入管内，俟硬化后及可取出。(5)磨制(POLISHING):在预磨机上放置水

5、砂纸，在流动的水流中以粗砂纸粗磨，逐次磨至1,000mesh左右，即完成此步骤磨制时应改变磨的方向，以去除嵌入金属基地的砂粒。(6)抛光(LAPPING):经以上打磨后的试片必须以清水洗净附着于表面的砂粒，方可至于抛光机上抛光，否则砂粒将污染抛光用的绒布。抛光用的磨料通常有氧化铝（Al2O3），氧化铬（Cr2O3）和金刚石制剂。由于氧化铬会造成呼吸器官之病变，因此，目前已较少被采用。试片经抛光至镜面无刮痕则完成此步骤。(7)腐蚀(ETCHING):经抛光后的试片再以清水洗净，并速予吹干，注意从最后一次抛光后的试片不可以手触

6、摸，否则会因油脂而污染试片，清水冲刷时可使用棉花轻轻拂试试片表面。腐蚀所需的时间并无一定的标准，通常宜采用试片进入腐蚀液后，不断的取出观察其腐蚀程度，一旦镜面变色为毛玻璃之色调或回火Martensite系列变色为灰黑色，则应立即以清水冲洗之，然后以强热风吹去试片之水滴和吹干，即可做金相观察。2.显微镜观察：c.............金相显微镜是利用光之照射在金属经反射后加以观察的方法与生物显微镜的穿透式不同，其放大倍率为目镜（EyePiece）与物镜（Objective）之乘积，如目镜的放大倍率为10X，物镜为50X，则

7、放大倍率为500X，使用显微镜时必须先以较小的放大倍率观察，因其焦距较长，才不致使物镜较易处碰到试片，找到较小倍率的焦距后，再选择观察的较大倍率观察。3.金相组织观察⑴.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处。⑵.铁素体－碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。⑶.渗碳体－碳与铁的一种化合物。在液态碳铁合金中，首先单独结晶的渗碳体（一

8、次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿Ac1线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。碳铁合金冷却到Ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。⑷.珠光体－碳铁合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。珠光体的片