實驗1金相試樣制備與顯微鏡的結構.ppt

2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,金相檢驗在生產中的地位和作用 金相檢驗技術是一項理論和實踐性很強的工作。機械工業(yè)金相檢驗工作有著非常良好的專業(yè)基礎和規(guī)范性的科學程序，曾為機械工業(yè)的發(fā)展作出了主要的貢獻。近年來，隨著機械工業(yè)也的發(fā)展和信息技術在機械工業(yè)的廣泛應用，新技術、新材料、新儀器、新理論都不斷對機械工業(yè)金相檢驗工作提出了新要求。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,本課程的主要學習內容,本門課程主要學習鋼的宏觀檢驗技術，金相檢驗技術與設備，結構鋼、工具鋼、不銹鋼和耐熱鋼、鑄鋼和鑄鐵、滲層組織、有色金屬的金相檢驗技術以及掃描電鏡在材料分析中的應用技術等等。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,1、標準化的意義：是現代化大生產的必要條件；是實行科學管理和現代化管理 的基礎；有利于專業(yè)化協作生產的鞏固和發(fā)展；有利于提高 產品質量和發(fā)展產品品種。,2、我國標準的分類：國家標準、專業(yè)（部）標準和企業(yè)標準。,檢驗標準應用,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,4、標準的編號及含義：,檢驗標準應用,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,4、標準的編號及含義：,檢驗標準應用,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,5、注意事項：要弄清標準的適用范圍； 要注意標準中金相圖片的放大倍數 要及時采用新的標準,檢驗標準應用,山東建筑大學材料學院,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,(驗證性),2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,一、實驗目的及要求,1掌握結構鋼、工具鋼、特殊性能鋼、鑄鐵、有色金屬等金相試樣的制備。 2了解立式、臥式金相顯微鏡的構造。 3掌握金相顯微鏡操作與使用。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,二、實驗原理,金相試樣的制備應具有代表性和典型性。試樣的截取方向、部位及數量應根據金屬制造的方法、檢驗的目的、技術條件或雙方協議的規(guī)定選取有代表性的部位進行切取。這是金相試樣的取樣原則,（1）金相試樣的選取 縱向取樣 橫向取樣 缺陷或失效分析取樣 取樣大小取樣方法,1、金相試樣的制備,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（1）金相試樣的選取,a、縱向取樣指沿著鋼材的鍛軋方向進行取樣?？蓹z驗內容為：,非金屬夾雜物的數量、大小和形狀；,晶?；兂潭?；,塑性變形程度；,變形后的各種組織形貌；,帶狀組織；,共晶碳化物等。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（1）金相試樣的選取,b、橫向取樣 指垂直于鋼材鍛軋方向進行取樣。可檢驗內容為：,材料從表層到心部的組織；,顯微組織狀態(tài)；,晶粒度級別；,碳化物網；,表層缺陷深度；,脫碳層深度；,腐蝕層深度；,表面化學熱處理及鍍層厚度等。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（1）金相試樣的選取,c、缺陷或失效分析取樣 在缺陷或失效部位取樣，注意防止缺陷或失效部位在磨制時被損傷破壞。,d、取樣大?。阂员阌谠谑种心ブ茷橐?，通常一般為1212mm圓柱形或121212mm的正方形。,e、 取樣方法： 手鋸（如灰鐵，有色金屬等）； 砂輪切割（如高速鋼，淬火鋼等）； 電火花切割（如鈦金屬等）； 錘擊法（對于一些硬而脆的材料）等方式。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（2）金相試樣的鑲嵌,b 低熔點合金鑲嵌法：要求合金的熔點必須在100以下，低于材料的回火溫度。,a 機械鑲嵌法,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（2）金相試樣的鑲嵌,澆注鑲嵌法：在室溫下進行鑲嵌的一種方法，常用環(huán)氧樹脂及牙托粉，配方如下： 環(huán)氧樹脂6101 100g + 乙二胺（凝固劑） 8g 牙托粉 3份 + 牙托水 1份 （重量比）,優(yōu)點：不需要加熱，不需要專用機械，與試樣結合比較牢固，磨制時不易倒角，是一種理想的鑲嵌方法。,c 樹脂鑲嵌法：利用樹脂來鑲嵌細小的金相試樣，可以將任何形狀的試樣鑲嵌成一定尺寸。分為：,熱壓鑲嵌法：常用的電木粉熱壓鑲嵌，保溫15min；,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（3）金相試樣的磨制：,a、磨平即粗磨,注意事項： 磨制時要用水冷卻，以防止試樣受熱而改變組織； 接觸時壓力要均勻，不宜過壓（易產生砂輪破裂和溫度升高組織改變）； 不適用于檢驗表層組織的試樣，如滲氮層、滲碳層組織的檢驗。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（3）金相試樣的磨制：,b 磨光即細磨 細磨可分為手工細磨和機械細磨。,手工細磨：依次用100#、200#、400#、600#、800#砂紙磨制，每換一次砂紙時試樣要旋轉90度，直到前道劃痕消失；細磨完畢后應用水沖洗試樣，滴酒精吹干。,機械細磨：使用預磨機。,注意用水冷卻，避免磨面過熱；因轉盤轉速高，磨制時壓力要?。徊辉试S使用已經破損的砂紙，否則會影響安全。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）拋光,是拋光材料的磨削作用和滾壓作用,要求有較高的硬度，顆粒大小均勻，呈多角尖銳的外形，常用有氧化鉻、氧化鋁、氧化鐵和氧化鎂，以及金剛石研磨膏（效果最好）。,拋光原理,易產生擾亂層，不能真實地反映材料的組織。消除方法：保證細磨質量；減少拋光時間；拋光與腐蝕交替進行。,拋光材料,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）拋光,選用：一般鋼鐵材料選用海軍呢、絲絨、平絨等；有色金屬和不銹鋼的拋光可選用法蘭絨、絲綢等；檢查夾雜物鑄鐵可選用帆布，的確良等。,拋光織物,要求：織物的纖維必須柔軟，不能有硬而粗的纖維；織物的纖維必須要兼顧耐磨，不易撕裂。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）拋光,拋光方法,注意事項：拋光液的濃度為515%的拋光粉蒸餾水懸浮液；拋光盤的濕度以提起試樣后膜面上的水膜在35秒內蒸發(fā)為準；拋光壓力不宜過大，時間不宜過長，否則會增加表面的擾亂層。,機械拋光,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）拋光,電解拋光：采用化學溶解作用使試樣達到拋光的目的。,這種方法能能真實地顯示材料的組織，尤其是硬度較低的金屬或單相合金，對于極易加工變形的奧氏體不銹鋼、高錳鋼等采用電解拋光更合適。但不適用于偏析嚴重的金屬材料、鑄鐵以及夾雜物的檢驗。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）拋光,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（5）金相試樣的侵蝕,金相試樣侵蝕的目的是顯示它的微觀組織。常用方法有化學侵蝕及電解侵蝕法等。,原理基本與電解拋光相似。此方法對于某些具有極高化學穩(wěn)定性的合金，如不銹鋼、耐熱鋼、熱電偶材料等，仍極難清晰顯示出它們的組織。,要點：磨面侵蝕前必須沖洗潔凈，去除表面油污。侵蝕方法有浸入法和揩拭法?？梅ㄇ治g后磨面易侵蝕不均勻，適合大型工件和大試樣的金相檢驗。,a、化學侵蝕法,b、電解侵蝕法,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（5）金相試樣的侵蝕,1）25硝酸酒精溶液 硝酸25ml+酒精100ml,適用于碳鋼、合金鋼和經過熱處理后的組織,c、常用的化學侵蝕劑,2）45苦味酸酒精溶液 苦味酸45ml+酒精100ml,適用于碳鋼、合金鋼和經過熱處理后的組織，區(qū)別是滲碳體呈黑色。,3）氫氟酸水溶液 氫氟酸0.5ml+蒸餾水99.5ml，適用于鋁及鋁合金的組織。,4）氯化鐵鹽酸酒精水溶液 氯化鐵（FeCl3）5g+鹽酸2ml+酒精96ml，適用于銅、鋁、鎂、鎳、鋅等合金。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,2、金相顯微鏡,金相顯微鏡是用于觀察金屬內部組織結構的重要光學儀器?，F代的金相顯微鏡已發(fā)展到相當完善和先進的程度，已成為金相組織分析最基本、最重要和應用最廣泛的研究方法之一。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（1）顯微鏡的光學原理,圖1-1顯微鏡的光學成像圖解,顯微鏡的放大倍數,顯微鏡是運用了光學的反射和折射定律。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（1）顯微鏡的光學原理,顯微鏡的分辨率：是指顯微鏡對于要觀察的物體上彼此相近的兩點產生清晰像的能力，可表示為：,d：顯微鏡可以區(qū)分的兩點間的距離； ：光的波長 A：數值孔徑。 從公式可以看出，物鏡的數值孔徑越大，入射光波波長越短，則顯微鏡的分辨率就越高。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（1）顯微鏡的光學原理,數值孔徑 通常以NA表示，表征物鏡的集光能力。, ：介質的折射率 ：孔徑角的一半。 介質的折射率越大，則物鏡的數值孔徑越大，即分辨率越高。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（2）金相顯微鏡的光學系統(tǒng),物鏡,目鏡,照明系統(tǒng),濾色片,光欄,光欄,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（3）常見立式、臥式金相顯微鏡,圖1-2 Neophot 21 型臥式金相顯微鏡光路圖 1-光源；2-濾色片；3-補償透鏡；4-外接相機；5-照相棱鏡；6-照相目鏡；7-快門；8-承影屏,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（3）常見立式、臥式金相顯微鏡,XJG-01型、XJG-02型金相顯微鏡 4XC型臺式顯微鏡,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）新型金相顯微鏡簡介,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）新型金相顯微鏡簡介,金屬中非金屬夾雜物照片（500） a）：暗場照明；b）：明場照明,暗場照明,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,鋼基體等離子噴涂鎳鉻涂層：明場+暗場（200）,低溫超導體導線 (明、暗視場照明,500X),2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）新型金相顯微鏡簡介,暗場下的條帶狀組織（500）,暗場照明,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）新型金相顯微鏡簡介,偏振光顯微鏡,圖3-11球鐵金相組織 （表示石墨是一個多晶體 ）,圖3-14 鋼中鐵硅酸鹽夾雜 （黑十字效應）,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,球鐵金相組織（表示石墨是一個多晶體 ）（100） 偏振光照明+靈敏色片,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,羅馬時代熟鐵鐵釘 (釘頭下面部分), Beraha磺酰胺酸 腐蝕劑腐蝕 在偏振光加靈敏色片 照明條件下觀察. 顯示出不同取向的 鐵素體晶粒; 鐵素體內的變形孿晶 又稱紐曼(Neumann)帶; 以及深棕紅色條狀爐渣 (中部垂直向上偏右方向);,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）新型金相顯微鏡簡介,偏振光顯微鏡,純鋅在偏振光下的組織（100）,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）新型金相顯微鏡簡介,干涉顯微鏡,圖4-13馬氏體浮凸,圖4-14 碳化硅晶體的六角形螺旋生長臺階外形，每級高度差為165,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）新型金相顯微鏡簡介,干涉顯微鏡,17CrNiMo6鋼中的馬氏體 a）：明場像；b）：DIC像,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）新型金相顯微鏡簡介,相襯顯微鏡,圖5-12 T12鋼球化退火組織（明視場照明，相襯照明）,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,（4）新型金相顯微鏡簡介,相稱顯微鏡,淬火馬氏體與殘余奧氏體的區(qū)分 a）：明場照明；b）：相稱照相,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,純銅的滑移痕跡（500X） （振動拋光后用臺鉗夾緊并稍加壓力， 使自由表面產生塑性變形,出現滑移臺階）,（4）新型金相顯微鏡簡介,相襯顯微鏡,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,3、金相攝影,（1）試樣制備要求 根據檢驗內容及相關標準要求制備金相試樣。 （2）照相 通過金相顯微鏡使用數字顯微鏡軟件獲得材料的金相照片。 要正確調試顯微鏡，選用適當的放大倍數，濾光片和孔徑光欄，可用專附的放大鏡在照像毛玻璃上觀察影像的清晰程度。 運行桌面上數字顯微鏡軟件快捷方式MiE軟件。 點擊“設置” 按鈕，對所獲得的金相照片的格式、保存位置、物鏡放大倍數及測定單位等進行設置。 點擊“預覽”按鈕，對金相試樣則組織進行觀察，調節(jié)載物臺旋鈕選擇合適的視場。 點擊“拍照”按鈕，對所選區(qū)域進行拍照。 點擊屏幕左上角“圖像處理”選項卡，對所獲得的金相照片進行圖片處理。,2019/7/15,實驗一 金相試樣制備與顯微鏡的構造,三、實驗儀器及材料,1實驗儀器 XJG-01型立式金相顯微鏡， XJG-02立式型金相顯微鏡，4XC型金相顯微鏡 2試驗材料 結構鋼、工具鋼、特殊性能鋼、鑄鐵、有色金屬試樣,2019/7/15,實驗一 金相試樣制