金相检验 -低碳钢和铸铁的组织的观察与分析
实验指导书
XX大学
（一）金相样品的制备方法概述
在用金相显微镜来检验和分析材料的显微组织时，需将所分析的材料制备成一定尺寸的试样，并经磨制、抛光与腐蚀工序，才能进行材料的组织观察和研究工作。
一．金相样品的制备过程一般包括如下步骤：
取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀。分别叙述如下：
1．取样
（1）选取原则
应根据研究目的选取有代表性的部位和磨面，例如，在研究铸件组织时，由于偏析现象的存在，必须从表层到中心，同时取样观察，而对于轧制及锻造材料则应同时截取横向和纵向试样，以便分析表层的缺陷和非金属夹杂物的分布情况，对于一般的热处理零件，可取任一截面。 （2）取样尺寸
截取的试样尺寸，通常直径为12—15mm，高度和边长为12—15mm的圆柱形和方形，原则以便于手握为宜。 （3）截取方法
视材料性质而定，软的可用手锯或锯床切割，硬而脆的可用锤击，极硬的可用砂轮片或电脉冲切割。无论采取哪种方法，都不能使样品的温度过于升高而使组织变化。
2．镶嵌
当试样的尺寸太小或形状不规则时，如细小的金属丝、片、小块状或要进行边缘观察时，可将其镶嵌或夹持。见图1所示。 （1）热镶嵌
用热凝树脂（如胶木粉等），在镶嵌机上进行。适应于在低温及不大的压力下组织不产生变化的材料。 （2）冷镶嵌
用树脂加固化剂（如环氧树脂和胺类固化剂等）进行，不需要设备，在模子里浇铸镶嵌。适应于不能加热及加压的材料。 （3）机械夹持
通常用螺丝将样品与钢板固定，样品之间可用金属垫片隔开，也适应于不能加热的材料。
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（a） 模子 浇铸液 样品 （b） 树脂 垫片 （c） （d） 图1 金相样品的镶嵌方法 （a）（b）机械夹持 （c）冷镶嵌 （d）热镶嵌 3．粗磨
取好样后，为了获得一个平整的表面，同时去掉取样时有组织变化的部
分，在不影响观察的前提下，可将棱角磨平，并将观察面磨平，一定要将切割时的变形层磨掉。一般的钢铁材料常在砂轮机上磨制，压力不要过大，同时用水冷却，操作时要当心，防止手指等损伤。而较软的材料可用挫刀磨平。砂轮的选择，磨料粒度为40、46、54、60等号，数值越大越细，材料为白刚玉，棕刚玉、绿碳化硅、黑碳化硅等，代号分别为GB、GZ、GC、TH、或WA、A、TL、C，尺寸一般为外径×厚度×孔径=250×25×32，表面平整后，将样品及手用水冲洗干净。
4．细磨
以消除粗磨存在的磨痕，获得更为平整光滑的磨面，是在一套粒度不同的金相砂纸上由粗到细依次进行磨制，砂纸号数一般为120、280、01、03、05、或120、280、02、04、06号，粒度由粗到细，对于一般的材
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料（如碳钢样品）磨制方式为： （1）手工磨制，
将砂纸铺在玻璃板上，一手按住砂纸，一手拿样品在砂纸上单向推磨，用力要均匀，使整个磨面都磨到，更换砂纸时，要把手、样品、玻璃板等清理干净，并与上道磨痕方向垂直磨制，磨到前道磨痕完全消失时才能更换砂纸，见图2所示。也可用水砂纸进行手工湿磨，即在序号为240、300、600、1000的水砂纸上边冲水边磨制。
轻压样品 轻压样品 砂纸 玻璃板 图2 砂纸上磨制方法
（2）机械磨
在预磨机上铺上水砂纸进行磨制与手工湿磨方法相同。
5．抛光
目的是消除细磨留下的磨痕，获得光亮无痕的镜面。方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光和复合抛光等，最常用的是机械抛光。 （1）机械抛光
是在专用的抛光机上进行抛光，靠极细的抛光粉和磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕的，分为粗抛光和细抛光两种。如图3所示。
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轻压样品 抛光盘中心 半径 图3 样品在抛光盘中心与边缘之间抛光
1）粗抛光
粗抛光一般是在抛光盘上铺以细帆布，抛光液通常为Cr2O3、Al2O3等粒度为1-5μ的粉末制成水的悬浮液，一般一升水加入5-10克，手握样品在专用的抛光机上进行。边抛光边加抛光液，一般的钢铁材料粗抛光可获得光亮的表面。 2）细抛光
是在抛光盘上铺以丝绒，丝绸等，用更细的Al2O3、Fe2O3粉制成水的悬浮液，与粗抛光的方法相同。样品磨面上磨痕变化见图4所示。
切割痕 粗磨痕 细磨痕 粗磨 细磨 抛光
图4 样品磨面上磨痕变化示意图
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