金相制備實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案金相制備實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握金屬顯微試樣的制備及金相顯微組織顯示方法。2 掌握鐵碳合金中的相及組織組成物的本質(zhì)、形態(tài)及分布特征。3 掌握利用顯微鏡進(jìn)行顯微組織分析、觀察的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理（一） 金相試樣的制備方法：圖 1-1 金相顯微試樣的制備過(guò)程金相顯微試樣的制備過(guò)程包括有如下工序：取樣、鑲嵌、磨制、拋光、浸蝕等，下面就各道工序加以簡(jiǎn)要說(shuō)明：1 取樣由于金相組織比較均勻， 試樣截取可在任一截面進(jìn)行， 確定好部位后就可把試樣截下，試樣的尺寸通常采用直徑為 1215mm ，高度（或邊長(zhǎng)）為12 15mm的圓柱體或方形試樣，如圖1-2 所示。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案試樣的截取方法視材

2、料的性質(zhì)不同而異，軟的金屬可用手鋸或鋸床切割；對(duì)硬而脆的材料（如白口鑄鐵）則可用錘擊打下；對(duì)極硬的材料（如淬火鋼）則可采用砂輪切片機(jī)或電脈沖加工等切割。但是，不論采用哪種方法，在切取過(guò)程中均不宜使試樣的溫度過(guò)于升高，以免引起金屬組織的變化，影響分析結(jié)果。圖 1-2金相試樣的尺寸2 鑲嵌對(duì)于尺寸過(guò)于細(xì)小的金屬絲、片及管等，用手來(lái)磨制，顯然很困難，需要使用試樣夾或利用樣品鑲嵌機(jī)把試樣鑲嵌在低熔點(diǎn)合金或塑料（如膠木粉，聚乙烯聚合樹(shù)脂等）中。3 磨制試樣的磨制一般分為粗磨與細(xì)磨。（ 1）粗磨 粗磨的目的是為了獲得一個(gè)平整的表面，鋼鐵材料試樣的粗磨通常在砂輪機(jī)上進(jìn)行。但在磨制時(shí)應(yīng)注意：試樣對(duì)砂輪的壓力不

3、宜過(guò)大，否則會(huì)在試樣表面形成很深的磨痕，從而增加了細(xì)磨和拋光的困難；要隨時(shí)用水冷卻試樣，以免受熱的影響而引起組織的變化；試樣邊緣的棱角如沒(méi)有保存的必要，可先行磨圓（倒角），以免在細(xì)磨及拋光時(shí)撕破砂紙或拋光市，甚至造成試樣從拋光機(jī)上飛出傷人。當(dāng)試樣表面平整后，粗磨就告完成，然后將試樣用水沖洗擦干。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案（ 2）細(xì)磨 經(jīng)粗磨后的試樣表面雖較平整但仍還存在有較深的磨痕。因此，細(xì)磨的目的就是消除這些磨痕， 以獲得一個(gè)更為平整而光滑的磨面， 并為下一步拋光做準(zhǔn)備。細(xì)磨是在一套粗細(xì)程度不同的金相砂紙上由粗到細(xì)依次順序進(jìn)行的。細(xì)磨時(shí)可將砂紙放在玻璃板上，手指緊握試樣并使磨面朝下，均勻用力向前推

4、行磨制，在更換另一號(hào)砂紙時(shí)，須將試樣的研磨方向調(diào)轉(zhuǎn) 90 即與上一道磨痕方向垂直，直到把上一道砂紙所產(chǎn)生的磨痕全部消除為止。此外，在更換砂紙時(shí)還應(yīng)將試樣、玻璃板清理干凈，以防粗砂粒帶到下一道細(xì)砂紙上產(chǎn)生粗的磨痕。為了加快磨制速度可采用在轉(zhuǎn)盤(pán)上貼有不同型號(hào)砂紙的預(yù)磨機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械磨光。 砂紙平鋪在玻璃板上， 一手按住砂紙， 另一手握住試樣， 使試樣磨面朝下并與砂紙接觸，在輕微壓力作用下向前推行磨制。 磨制以“單程單向”方式重復(fù)進(jìn)行。 在調(diào)換下一號(hào)更細(xì)的砂紙時(shí)，應(yīng)將試樣上的磨屑和砂粒清除干凈，并使試樣的磨制方向調(diào)轉(zhuǎn) 90 。4 拋光細(xì)磨后的試樣還需進(jìn)行最后一道磨制工序拋光，其目的是去除細(xì)磨時(shí)遺留下來(lái)的

5、細(xì)微磨痕，以獲得光亮無(wú)疵的鏡面。試樣的拋光一般可分為：機(jī)械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光。最常用的為機(jī)械拋光。試樣的機(jī)械拋光是在專用拋光機(jī)上進(jìn)行的，拋光機(jī)的主要結(jié)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)和水平拋光盤(pán)組成，轉(zhuǎn)速 300 500 轉(zhuǎn)分鐘。拋光盤(pán)上鋪以細(xì)帆布、呢絨、絲綢等，拋光時(shí)在拋光盤(pán)上不斷滴注拋光液，拋光液通常采用Al 2O 3 ，M g O 或 Cr2O 3 等細(xì)粉末（粒度約為 0.31 m）在水中的懸浮液（每升水中加入AI 2O 3 5 10 克）或采用由極細(xì)鉆石粉制成的膏狀拋光劑等。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案機(jī)械拋光就是靠極細(xì)的拋光粉末與磨面間產(chǎn)生的相對(duì)磨削和滾壓作用來(lái)消除磨痕的。操作時(shí)將試樣磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)的

6、拋光盤(pán)上（可先輕后重）并沿盤(pán)的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)移動(dòng)，拋光時(shí)間一般約3 5 分鐘。最終拋光后，試樣表面應(yīng)看不出任何磨痕而呈光亮的鏡面。需要指出的是拋光時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，壓力也不可過(guò)大，否則將會(huì)產(chǎn)生紊亂層而導(dǎo)致組織分析得出錯(cuò)誤的結(jié)論。拋光結(jié)束后用水沖洗試樣并用棉花擦干或吹風(fēng)機(jī)吹干，若只需要觀察金屬中的各種夾雜物或鑄鐵中的石墨形狀時(shí)，可將試樣直接置于金相顯微鏡下進(jìn)行觀察。本實(shí)驗(yàn)拋光方法： 將試樣磨面均勻地、平整地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤(pán)上，壓力不宜過(guò)大，并沿盤(pán)的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)移動(dòng)。 拋光時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，磨面上磨痕全部消除而呈光亮的鏡面后，即可停止拋光。 拋光后的試樣用水沖洗干凈，然后進(jìn)行浸蝕。5

7、. 浸蝕經(jīng)拋光后的試樣磨面，如果直接放在顯微鏡下觀察時(shí)，所能看到的只是一片光亮，除某些夾雜物或石墨外，無(wú)法辨別出各種組織的組成物及其形態(tài)特征。因此，必須使用浸蝕劑對(duì)試樣表面進(jìn)行“浸蝕”，才能清楚地顯示出顯微組織。最常用的金相組織顯示方法是化學(xué)浸蝕法?；瘜W(xué)浸蝕法的主要原理就是利用浸蝕劑對(duì)試樣表面所引起的化學(xué)溶解作用或電化學(xué)作用（即局部電池原理） 來(lái)顯示金屬的組織。它們的浸蝕方式則取決于組織中組成相的性質(zhì)和數(shù)量。浸蝕方法通常是將試樣磨面浸入浸蝕劑中，也可用棉花沾上浸蝕劑擦拭表面，浸置時(shí)間要適當(dāng)，一般使試樣磨面發(fā)暗時(shí)就可停止。如果浸蝕不足，可重復(fù)浸蝕，浸蝕完畢精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案后立即用清水沖洗，然

8、后用棉花沾上酒精擦拭磨面并吹干。至此，金相試樣的制備工作全部結(jié)束，即可在顯微鏡下進(jìn)行組織觀察和分析研究。本實(shí)驗(yàn)采用化學(xué)浸蝕法，浸蝕操作方法： 將拋光好的試樣磨面用化學(xué)浸蝕劑進(jìn)行一定時(shí)間浸蝕； 浸蝕后用酒精清洗浸蝕面，再用吹風(fēng)機(jī)吹干浸蝕面及試樣整體，隨后觀察。浸蝕后試樣磨面就形成了凸凹不平的表面，在顯微鏡下通過(guò)光線在磨面上各處的反射情況不同，顯現(xiàn)出各種不同的組織結(jié)構(gòu)特征及形態(tài)。即能夠觀察到金屬的顯微組織。（二）金屬顯微組織觀察與分析鐵碳合金的顯微組織是研究和分析鐵碳材料性能的基礎(chǔ)，所謂平衡狀態(tài)的顯微組織是指合金在極為緩慢的冷卻條件下（退火狀態(tài)，即接近平衡狀態(tài)）所得到的組織。因此我們可以根據(jù) Fe

9、Fe3C 相圖來(lái)分析鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織（圖1-3 所示）。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖 1-3 FeFe3 C 相圖鐵碳合金的平衡組織主要是指碳鋼和白口鑄鐵組織，其中碳鋼是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的金屬材料，它們的性能與其顯微組織米切有關(guān)。此外，對(duì)碳鋼和白口鑄鐵顯微組織的觀察和分析，有助于加深對(duì)FeFe3C 相圖的理解。從 Fe Fe3 C 相圖上可以看出，所有碳鋼和白口鑄鐵的室溫組織均由鐵素體（F）和滲碳體（ Fe3 C）這兩個(gè)基本相組成。但是由于含碳量不同，因而呈現(xiàn)各種不同的組織形態(tài)。用侵蝕劑顯露的碳鋼和白口鑄鐵，在金相顯微鏡下具有下面幾種基本組織。1 鐵素體（ F） C 在 -Fe 中形成

10、的固溶體。鐵素體為體心立方晶體，具有磁性及良好望性，硬度較低。用3-4 硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下呈現(xiàn)明亮的等軸晶粒，黑色網(wǎng)是晶界，這是因?yàn)榫Я＞Ы缒透g性不同，而且各晶粒的位向不同呈現(xiàn)不同的顏色；亞共析鋼中鐵素體呈塊狀分布；當(dāng)含碳量接近共析成分時(shí)，鐵素體則呈斷續(xù)的網(wǎng)狀分布于珠光周圍。2 滲碳體（ Fe3 C）是鐵與碳形成的一種化合物，其碳含量為6.69% ，質(zhì)硬而脆，耐腐蝕性強(qiáng)，經(jīng)3-4% 硝酸酒精溶液后，滲碳體呈亮白色。按照成分和形成條件的不同，滲碳體可呈現(xiàn)不同的形態(tài)：一次滲碳體（初生相）是直接由液體中橋出的，故在白口鑄鐵中呈粗大的條片狀；二次滲碳體（次生相）是從奧氏體中析出的，往往呈

11、網(wǎng)狀沿奧氏體晶界分布；三次滲碳體是由鐵素體中析出的，通常是不連續(xù)薄片狀存在于鐵素體晶界處，數(shù)量極微，可忽略不計(jì)。3 珠光體（ P）一是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。在一般退火處理情況下，是由鐵素體與滲碳體相互混合交替形成的層片狀組織。經(jīng)硝酸酒精溶液侵蝕后，在不同放精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案大倍數(shù)的顯微鏡下可以看到具有不同特征的珠光體組織。在高倍放大時(shí)能清楚地看到珠光體中平行相間的寬條鐵素體和細(xì)條滲碳體；當(dāng)放大倍數(shù)較低時(shí)，由于顯微鏡的鑒別能力小于滲碳體厚度，這時(shí)珠光體中的滲碳體就只能看到是一條黑線，當(dāng)組織較細(xì)而放大倍數(shù)較低時(shí)，珠光體的片層就不能分辨，而呈黑色。4 變態(tài)萊氏體（ Ld ）是在室溫時(shí)珠光體十二次滲碳體十滲碳體所組成的機(jī)械混合物。含碳量為 4.3 的共晶白口鑄鐵在1147 對(duì)形成由奧氏體和滲碳體組成的共晶體機(jī)械合物，稱為萊氏體，其中奧氏體冷卻時(shí)析出二次滲碳體，并在723 以下分解為珠光體，這就是共晶反應(yīng)，其結(jié)果是成為變態(tài)萊氏體。變態(tài)萊氏體的顯鏡組織特征是在亮白色的滲碳體基底上相間地分布著暗黑色斑點(diǎn)及細(xì)條狀的珠光體。二次滲碳體和共晶滲碳體連在一起，從形態(tài)上難以區(qū)分。三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備砂輪機(jī)、拋光機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、金相顯微鏡。四、實(shí)驗(yàn)步驟和方法每名同學(xué)領(lǐng)取一塊試樣，按照上述試樣制備過(guò)程進(jìn)行操作，具體步驟如下：1 用砂輪打磨，獲得平整磨面。2 使用