金相分析及检测基础.docx

金相分析及检测基础.docx绪论
金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一，它在金属材料研究领域中 占有很重要的地位。利用金相显微镜在专门制备的试样上放大100〜1500倍来研究金属及合金 组织的方法称为金相显微分析法，它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。显微分 析可以研究金属及合金的组织与其化学成分的关系；可以确定各类合金材料经过不同的加工及 热处理后的显微组织：可以判别金属材料的质量优劣，如各种非金属夹杂物一一氧化物、硫化 物等在组织中的数量及分布情况以及金属晶粒度的大小等。
在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。本书以常用 的光学金相显微镜为例进行介绍。
第一章金相试样的制备
§
一、纯金属的晶体结构
一、取样
（一）取样部位和磨面方向的选择
取样部位必须与检验目的和要求相一致，使所切取的式样具有代表性。
图1T饥嗣型材金相试律的切取
1—与轧制汲询T行的纵断;&i 2—与轧制丧面乖玄的汰斷面
3—濮断瓯4—放射纵断向5—切向纵斷面
例如：
上图中1用于检验非金属夹杂物的数量、大小、形状；2用于检验晶粒的变形程度；3用 于检验钢材的带状组织消除程度。
（二）取样方法
金相式样的形状
①①12X12mm的圆柱体。②12X12X12mm的立方体。③其他不规则的形状。
式样的棱边应倒圆，防止在磨制中划破砂纸和抛光织物。
取样方法
硬度较低的材料如低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、有色金属等。 用锯、车、刨、铳等机械加工。
硬度较高的材料如白口铸铁、硬质合金、淬火后的零件等。 用锤击法，从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。
韧性较高的材料
用切割机切割。
大断面和高猛钢等
用氧乙烘焰气割。
二、试样的热处理
取下来的试样有的可直接进行磨制，有的尚需按照相应的标准经热处理后才能进行僭制, 如检验钢的本质晶粒度、非金属夹杂物、碳化物不均匀等。
1•本质晶粒度试样的热处理
（1） 渗碳法一一用于低碳钢。
（2） 网状铁素体法一一用于中碳钢。
（3） 网状屈氏体法一一用于共析钢。
（4） 网状渗碳体法一一用于过共析钢。
（5） 氧化法一一
1°木炭氧化法将抛光试样用木炭覆盖，加热至930°C,保温3h后再将木炭抖掉，在炉膛
中氧化5min后水淬。
2°真空氧化法将抛光试样在真空中或惰性气体中 加入至930°C,保温3h后，再通入空气，经30〜60s短 时间氧化，最后水淬。
3°热浸氧化法将试样在预先脱氧良好的盐浴中加 热至930°C,保温3h,再将试样移入具有弱氧化作用的 盐浴中浸蚀。浸蚀温度仍为930°C,浸蚀时间为2〜5min, 取出后油淬，最后用水清洗、吹干，置于金相显微镜下 观察。
（6）直接浸蚀法
2、 非金属夹杂物试样的热处理
3、 碳化物不均匀度试样的热处理
二、镶嵌
机械夹持法
适用于表层检验，不易产生倒角。
要求：夹具的硬度略高于试样（低、中碳钢均可）；垫片多用铜或铝质：垫片的电极电位 略高于试样。
塑料镶嵌法
一种是用环氧树脂在室温镶嵌；一种是在专用的镶嵌机上进行。
（1） 环氧树脂镶嵌
要求:材料为环氧树脂+固化剂+磨料；用于较硬且热敏感性不高的材料。
（2） 镶嵌机镶嵌
是在专用的镶嵌机上进行镶嵌。镶嵌机由加热、加压、压模装置组成。
（3） 低熔点合金镶嵌
配制合金一熔化浇注即可。
§ 1-2磨光与抛光
一、磨光
目的是得到光滑平整的表面。
粗磨
目的：将取样形成的粗糙表而和不规则外形休整成形。
要点：
（1） 根据检验目的确定磨面方向。
（2） 可手工或机械磨制。手工磨制常用于较软的有色金属及其合金，采用的工具为锂刀 或粗砂纸。机械磨制常用于钢铁材料，采用的工具为砂轮。机械磨制时，应注意冷却试样，否 则发热易导致金属内部组织变化。
手工细磨
手工细磨是在由粗到细的砂纸上进行。
要点：砂纸平铺在玻璃板、金属、塑料或木板上，一手紧压砂纸，另一手平稳拿住试样， 将磨而轻压砂纸，向前推移，然后提起、拉回。拉回时试样不得基础砂纸，不可来回磨削，否 则易磨成弧形，得不到平整的磨而。
金相砂纸规格见教材。
手工细磨时应注意：
（1） 粗磨后的试样须清洗、吹干后进行细磨，直到得到方向一致的磨痕，再更换更细的 砂纸，并转90°后继续磨制。
（2） 磨制时压力不能过大，否则磨痕过深、发热严重。
（3） 磨制软材料时，应在砂纸上滴润滑剂。
（4） 磨过硬材料的砂纸不得用于软材料的磨制。
机械细磨
常用装置有预磨机、蜡盘、预磨膏。
（1） 预磨机细磨
把由粗到细的水砂纸置于旋转盘上，加水润滑兼冷却，试样磨而轻压在砂纸上，沿径向移 动试样并与