1-第一讲 金相试样的制备
金相试样的制备步骤
金相试样的制备步骤一、金相试样的概述金相试样是用于金相显微镜观察和分析材料组织结构的样品。
其制备过程涉及到样品的采集、切割、研磨、腐蚀、清洗等多个步骤。
下面将详细介绍金相试样的制备步骤。
二、样品采集需要选择合适的样品进行金相试样的制备。
样品可以是金属材料、合金、陶瓷、复合材料等。
确保样品的尺寸足够大，以便进行后续的切割和研磨操作。
三、样品切割将采集到的样品切割成适当大小的块状，以便后续的研磨和腐蚀处理。
切割时要注意选择合适的切割工具和切割方式，以避免对样品结构产生损伤。
四、样品研磨将切割好的样品通过研磨工艺进行表面的光洁度处理。
首先使用粗砂纸或磨料对样品进行粗磨，去除表面的粗糙部分。
然后逐渐使用细砂纸或研磨剂进行细磨，直至得到光洁度较高的样品表面。
五、样品腐蚀经过研磨处理后的样品表面可能存在氧化层或其他污染物，需要通过腐蚀处理来去除这些表面层。
常用的腐蚀剂有酸性腐蚀剂和碱性腐蚀剂。
选择合适的腐蚀剂，根据材料的特性和分析需求，进行适当的腐蚀处理。
六、样品清洗腐蚀处理后的样品需要进行彻底的清洗，以去除腐蚀剂和其他残留物。
清洗时可以使用去离子水或其他合适的清洗剂，将样品浸泡清洗一段时间，然后用纯净水冲洗干净。
确保样品表面干净无杂质。
七、样品干燥将清洗后的样品进行干燥处理，以便后续的金相显微镜观察和分析。
可以使用烘箱、吹风机或自然风干等方式进行样品的干燥。
注意控制干燥温度，避免对样品产生热应力。
八、样品封装对于一些容易氧化或易受湿气影响的样品，可以进行封装处理，以保护样品的表面状态。
常用的封装材料有环氧树脂、石蜡等。
将样品浸泡在封装材料中，待封装材料凝固后，即可得到封装的金相试样。
九、金相试样的观察和分析经过以上步骤制备的金相试样，可以进行金相显微镜的观察和分析。
金相显微镜是一种能够放大样品细微结构的显微镜，通过观察样品的显微组织结构，可以了解材料的晶粒结构、相含量、缺陷等信息。
总结：金相试样的制备过程包括样品采集、切割、研磨、腐蚀、清洗、干燥和封装等多个步骤。
实验一 金相试样的制备
实验一金相试样的制备一、实验目的1．了解金相试样的制备过程。
2．初步掌握金相试样制备、浸蚀的基本方法。
二、实验内容1. 试样的取样、磨制；2. 浸蚀剂的选取，试样的浸蚀；3. 试样制备质量检验。
三、实验设备及材料1. 设备：金相切割机、抛光机、吹风机、显微镜。
2. 材料：金相砂纸、抛光粉、抛光布、浸蚀剂、棉球、酒精。
3. 试样：45钢要求：独立制备试样，试样无明显划痕、扰乱层等缺陷。
四、实验相关知识在科研和实验中，人们经常借助于金相显微镜对金属材料进行显微分析和检测，以控制金属材料的组织和性能。
在进行显微分析前，首先必须制备金相试样，若试样制备不当，就不能看到真实的组织，也就得不到准确的结论。
金相试样制备过程包括：取样、磨制、抛光和浸蚀。
1.取样取样部位的选择应根据检验的目的选择有代表性的区域。
一般进行如下几方面的取样。
原材料及锻件的取样：原材料及锻件的取样主要应根据所要检验的内容进行纵向取样和横向取样。
纵向取样检验的内容包括：非金属夹杂物的类型、大小、形状；金属变形后晶粒被拉长的程度；带状组织等。
横向取样检验的内容包括：检验材料自表面到中心的组织变化情况；表面缺陷；夹杂物分布；金属表面渗层与覆盖层等。
事故分析取样：当零件在使用或加工过程中被损坏，应在零件损坏处取样然后再在没有损坏的地方取样，以便于对比分析。
取样的方法：取样的方法因为材料的性能不一样，有硬有软，所以取样的方法也不一样。
软材料可用锯、车、铣、刨等来截取；对于硬的材料则用金相切割机或线切割机床截取，切割时要用水冷却，以免试样受热引起组织变化；对硬而脆的材料，可用锤击碎，选取合适的试样。
试样的大小以便于拿在手里磨制为宜，通常一般为φ12×15mm圆柱体或12×12×15mm正方体。
取样的数量应根据工件的大小和检验的内容取2-5个为宜。
2.磨光目的是得到一个平整光滑的表面。
磨光分粗磨和细磨。
粗磨：一般材料可用砂轮机将试样磨面磨平；软材料可用锉锉平，磨时要用水冷却以防止试样受热改变组织。
金相基础知识-1试样制备
2、金相试样制备 （1）取样的部位——(a)失效零件
轴上对比取样
长裂纹处取样
淬火裂纹取样
2、金相试样制备 （1）取样的部位——(b)热处理后的零件
环圈类零件取样
2、金相试样制备 （1）粗磨——在砂轮机上用砂轮磨制
正确 错误
2、金相试样制备 （2）细磨——一般在3～6种金相砂纸上进行
合 格
不 合 格
手工磨制过程中手腕动作
单向磨制操 作
磨面质量
2、金相试样制备 （2）细磨——一般在3～6种金相砂纸上进行
M-2型 金相试样预磨机
电动 机 水 管
塑料 盖磨光盘
砂轮切割应注意：装夹牢固，冷却充分，切割大截面时进刀不宜太大。
2、金相试样制备
对特殊形状或尺寸细小不易所握持的试样，或为防止倒角 发生，需要进行镶嵌或机械夹持
金相试样镶嵌机
机械镶嵌方法 冷镶
2、金相试样制备
2.3、磨光
磨光：将试样先后砂轮及粗、细砂纸磨光，可用磨光机磨制。 ——打砂轮时试样要充分冷却以免过热引起组织变化； ——下道磨痕与上道磨痕一般成90°或45°， ——检验部位（如齿试样的齿顶角、两条边）不应发生倒角。 ——操作时应使试样受力均匀，压力适当，心态平稳。
钢中非金属夹杂物取样部位示意图
钢棒脱 碳层取 样部位 示意图
2、金相试样制备 （2）试样截取方法
硬度低于30HRC 可用锯、车、铣、刨等方法截取
硬度大于30HRC 可用水冷式砂轮切片机、钼丝切割机等方法截 取
——可用砂轮切割、机床切取或气割等，气割时，割口距检验部位的距离 不应小于材料厚度，最小不应小于20mm。常规检验的取样部位，在 相关标准中有明确规定。
金相试样的制备
金相试样的制备通常情况下，金相试样的制备包括了取样、镶嵌、标号、磨光、显示等几个步骤。
但并非每个金相试样的制备都必须经历上述步骤。
如果所选取的试样形状、大小合适，便于握持磨制，则不必进行镶嵌；如果检验仅是材料中非金属夹杂物或铸铁中的石墨，则不必进行浸蚀。
总之，应根据检验目的来确定制样步骤。
1 取样和镶嵌1.1取样取样是金相试样制备的第一道工序，若取样不当，则达不到检验目的，因此，所取试样的部位、数量、磨面方向等应严格按照相应的标准规定执行1）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，使所切取的试样具有代表性。
必要时应在检验报告单中绘图说明取样部位、数量和磨面方向。
例如，检验裂纹产生的原因时，应在裂纹部位取样，并且还应在远离裂纹处取样，以资比较；检验铸件时，应在垂直于模壁的横切面上取样，对于大铸件，还应从表面之中心的横截面上取3~5个试样，磨制横断面，由表及里逐个进行观察、比较；对于轧制材料，金相试样的切取，一般纵断面主要用于检验非金属夹杂物、晶粒的变形程度、钢材的带状组织以及通过热处理对带状组织的消除程度。
而横断面则主要用于检验从表面到中心的金相组织变化情况、表层各种缺陷（如氧化、脱碳、过少、折叠等）、表面热处理结果（如表面淬火的淬硬层、化学热处理的渗碳层、渗氮层、碳氮共渗曾以及表面镀铬、镀铜层等）、非金属夹杂物在整个断面上的分布及晶粒度等。
一般说来，在进行非金属夹杂物评定时，应磨制纵横两个面；在观察铸件组织、表面缺陷以及测定渗层厚度、镀层厚度、晶粒度等均需磨制横断面；在进行破断（失效）综合分析时，往往需要切取几个试样，同时磨制纵横两个面进行观察分析。
2）取样方法金相试样一般为Ф12×12mm的圆柱体或12×12×12mm立方体。
若太小则操作不便，太大则磨制平面过大，增长了磨制时间且不易磨平。
由于备件材料或零件的形状各异，也有用不规则外形的试样。
非检验表面缺陷、渗层、镀层的试样，应将棱边倒圆，防止在磨制时划破砂纸和抛光织物，避免在抛光时试样被织物挂飞，造成事故。
简述制备金相试样的过程
简述制备金相试样的过程摘要：一、金相试样的制备意义二、金相试样的制备步骤1.取样2.镶嵌3.磨光4.抛光5.腐蚀6.清洗7.观察正文：一、金相试样的制备意义金相试样制备是为了获得清晰的显微组织图像，以便对材料的内部结构进行分析。
这种分析对于了解材料的性能、制定合适的加工工艺和评估材料质量具有重要意义。
在金属学、材料科学和工程领域，金相试样的制备和观察已经成为必不可少的实验手段。
二、金相试样的制备步骤1.取样：首先从材料中切取一定尺寸的试样。
一般情况下，试样的大小为10mm×10mm×10mm。
对于硬质、难加工的材料，可以采用线切割或激光切割方式获取试样。
2.镶嵌：将取好的试样固定在镶嵌剂中，以保证在后续的磨光和抛光过程中试样不会损坏。
镶嵌剂可以选择环氧树脂或其他适合的材料。
3.磨光：将镶嵌好的试样进行初步磨光，逐步去除表面的划痕和瑕疵。
通常采用粗磨、中磨和细磨三个阶段，每个阶段都需要使用相应粒度的砂纸或金刚石膏进行磨光。
4.抛光：在磨光的基础上，使用抛光剂进一步去除磨痕，使试样表面光滑。
抛光过程中，可以使用抛光机或手动抛光。
抛光剂可以选择液体抛光剂或固体抛光剂，具体选用取决于试样材质。
5.腐蚀：为了使金相组织更加清晰，需要对试样进行腐蚀。
腐蚀过程中，要注意控制腐蚀液的浓度、温度和腐蚀时间。
常用的腐蚀剂有硝酸、氢氟酸等。
6.清洗：腐蚀后，需将试样表面残留的腐蚀液清洗干净，以免对金相组织观察产生影响。
7.观察：将清洗干净的试样放入金相显微镜下观察，记录并分析试样的显微组织结构。
观察时，可以选择不同的放大倍数和光源，以获得更全面的组织信息。
通过以上七个步骤，就可以顺利完成金相试样的制备。
在实际操作中，制备过程还需根据材料性质和观察需求进行适当调整。
金相试样检验的制备讲义(doc 28页)
2、金相试样的镶嵌
（2）树脂镶嵌法 树脂镶嵌法是利用树脂镶嵌细小的金相试样，可以将 任何形状的试样镶嵌成一定尺寸的试样。树脂镶嵌法可分为热压和浇注 镶嵌法两类。
（2）树脂镶嵌法
1）热压镶嵌法 热压镶嵌法是将聚氯乙烯、聚苯乙烯或电木粉经加热至 一定温度并施加一定压力和保温一定时间，使镶嵌材料于试样紧固地粘 合在一起，然后进行试样研磨。热压镶嵌需要用镶嵌机来完成。
（2）树脂镶嵌法
2）浇注镶嵌法 由于热压镶嵌法需要加热和加压，对于淬火钢及软金属 有 一定影响，故可采用冷浇注法。浇注镶嵌法适用于不允许加热的试样， 软或熔点低的金属，形状复杂的试样，多孔性试样等。或在没有镶嵌设备 的情况下应用。实践证明采用环氧树脂较好，常用的配方为：环氧树脂 90g，乙二胺10g，还可以加入少量增塑剂（磷苯二甲酸二丁酯）。按以 上配比搅拌均匀，注入事先准备好的金属圈内，圈内先将试样安置妥当， 约2~3h后可凝固脱模。
1、金相试样的选取
（1）纵向试样 纵向试样是指沿着钢材的轧制方向进行取样。主要检验 内容为：非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、变 形后的各种组织形貌、热处理的全面情况等。
1、金相试样的选取
（2）横向试样 横向试样是指垂直于钢材轧制方向取样。主要检验内容 为：金属材料从表层到中心的轧制、显微组织状态、晶粒度级别、碳化 物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度、腐蚀层深度、表面化 学热处理及镀层厚度等。 试样尺寸以磨面面积小于40mm2，高度15~20mm为宜。
（4）金相试样的侵蚀
化学侵蚀法 化学侵蚀的原理
此法是利用化学试剂的溶液，借助于化学或电化学作用显示金属的 组织。 纯金属及单相合金的侵蚀纯粹是一个化学溶解过程，磨面表层的原子被 溶入侵蚀剂中，在溶解过程中由于晶粒与晶粒之间的不同，组织就被显 示出来。
金相试样的制备
金相试样的制备第一部分：引言金相试样是金属材料工程中常用的一种试验方法，用于研究金属材料的结构和性能。
制备金相试样是金相分析的基础，能够提供金属材料的显微组织和晶体结构信息，为后续的金相分析提供依据。
第二部分：金相试样的制备方法1. 切割：首先将金属材料切割成适当的形状和尺寸，常用的切割工具包括锯片、剪刀和切割机等。
切割时要注意避免产生过多的热量，以免影响金属的组织结构。
2. 研磨与打磨：将切割好的金属试样进行研磨和打磨，以去除切割过程中的瑕疵和氧化层。
研磨和打磨时要使用不同粒度的研磨纸和打磨布，逐渐降低粒度，直至获得光滑平整的试样表面。
3. 压制：将研磨后的试样放入金相试样的模具中，然后使用压力机进行压制。
压制的目的是使试样表面平整，避免出现裂纹和变形。
4. 粗磨：经过压制后的试样表面还存在一定的瑕疵和粗糙度，需要进行进一步的粗磨。
粗磨可以使用砂轮、砂带或研磨机进行，直到试样表面光滑。
5. 细磨：细磨是为了获得更高质量的试样表面。
可以使用细磨纸、细磨布和细磨液进行细磨，直到试样表面得到光洁度要求。
6. 腐蚀：对于某些金属材料，为了观察其组织结构，需要进行腐蚀处理。
腐蚀试剂的选择根据材料的不同而不同，可以使用酸性腐蚀剂或碱性腐蚀剂，腐蚀时间和温度也需要控制好。
7. 清洗与干燥：腐蚀后的试样需要进行充分的清洗，以去除腐蚀剂残留和杂质。
清洗时可以使用溶剂或超声波清洗机。
清洗完成后，将试样放在通风处进行自然干燥或使用干燥箱进行烘干。
第三部分：金相试样的注意事项1. 制备过程中要注意安全，佩戴好防护眼镜和手套，避免受伤。
2. 切割时要选择合适的切割工具和切割速度，以避免产生过多的热量和变形。
3. 研磨与打磨时要注意连续进行，避免过度研磨和打磨造成形状和尺寸的变化。
4. 压制时要控制好压力和时间，避免过度压制导致试样变形。
5. 粗磨、细磨和腐蚀时要注意操作规范，避免试样表面受损和腐蚀不均匀。
6. 清洗和干燥时要彻底，避免残留物和水分对试样的影响。
实验一 金相显微试样的制备
实验一金相显微试样的制备一、实验目的:学习金相试样的制备过程二、金相样品制备的基本方法:金相样品的制备过程一般包括取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀步骤。
虽然随着科学的不断发展,样品制备的设备越来越先进，自动化的程度越来越高,有预磨机、自动抛光机等，但目前在我国手工制备金相样品的方法，由于有许多优点仍在广泛使用.（1)常用金相样品制备的要点如下:1）取样时，按检验目的确定其截取部位和检验面，尺寸要适合手拿磨制，若无法做到,可进行镶嵌.并要严防过热与变形，引起组织改变.2）对尺寸太小，或形状不规则和要检验边缘的样品，可进行镶嵌或机械夹持。
根据材料的特点选择热镶嵌或冷镶嵌与机械夹持。
3)粗磨时，主要要磨平检验面，去掉切割时的变形及过热部分。
同时,要防止又产生过热。
并注意安全。
4）细磨时，要用力大小合适均匀，且使样品整个磨面全部与砂纸接触,单方向磨制距离要尽量的长,更换砂纸时，不要将砂粒带入下道工序。
5）抛光时,要将手与整个样品清洗干净，在抛光盘边缘和中心之间进行抛光。
用力要均匀适中，少量多次地加入抛光液.并要注意安全.6）腐蚀前，样品抛光面要干净干燥，腐蚀操作过程衔接要迅速。
7）腐蚀后，要将整个样品与手完全冲洗干净，并充分干燥后，才能在显微镜下进行观察与分析工作.表1—1金相样品的制备方法三、实验设备抛光机、吹风器、样品、不同号数的砂纸、玻璃板，抛光粉悬浮液、4%的硝酸酒精溶液、酒精、棉花等。
四、实验内容1．阅读实验指导书上的有关部分及认真听取教师对实验内容等的介绍。
2．每位同学领取一块样品，一套金相砂纸，一块玻璃板。
按上述金相样品的制备方法进行操作。
操作中必须注意每一步骤中的要点及注意事项。
五、实验报告要求1．简述金相样品的制备步骤。
2．分析自己在实际制样中出现的问题。
并提出改进措施。
金相试样制备
金相试样制备金相试样制备1. 概述金相试样制备是金相学中非常重要的一环，它是对金属材料进行显微结构分析的基础。
金相试样制备的目的是为了获得光滑、平整、无损伤的试样表面，以便能够清晰地观察和分析金属材料的显微结构。
本文将介绍金相试样制备的一些基本步骤和常用技术。
2. 试样制备步骤2.1 试样采样金相试样制备的第一步是采样。
为了能够代表整个金属材料的组织结构，采样要尽可能地具有代表性。
一般情况下，可以在合适的区域进行切割或者取样。
需要注意的是，采样时要避免热影响区，以免对试样的显微结构分析造成影响。
2.2 试样切割采样完成后，试样需要进行切割。
切割的目的是获得具有一定尺寸和形状的试样，以便后续的磨削和抛光操作。
切割时要选择适当的切割工具，并确保切割过程中试样不会受到过度热量和振动。
2.3 磨削磨削是金相试样制备中非常重要的一步。
它主要是通过砂轮或研磨纸将试样表面进行粗糙度的处理，以消除切割过程中引入的表面损伤和痕迹。
磨削时要注意不要过度磨削，以免影响试样的显微结构。
2.4 抛光抛光是对试样进行精细处理的步骤，它可以进一步提高试样表面的光洁度和平整度。
常用的抛光方法有机械抛光和化学抛光两种。
机械抛光主要通过使用不同颗粒粒度的研磨颗粒来获得所需的表面处理效果；化学抛光则是利用化学药剂对试样进行表面处理，使其表面得到一定的腐蚀，从而获得平整光滑的试样。
抛光后的试样表面应当清洁无杂质。
2.5 腐蚀腐蚀是为了突显金属材料的组织结构而进行的一项处理。
通过选择合适的腐蚀剂和腐蚀条件，可以使材料显微结构中的晶粒、孔隙、相等细节更加清晰可见。
腐蚀过程中需要控制好时间和温度，以免对试样的组织结构造成不可逆的影响。
2.6 清洗和干燥试样制备完成后，需要对试样进行彻底清洗以去除残留的腐蚀剂和杂质。
清洗可以使用溶剂、超声波等方法进行。
完成清洗后，试样需要进行干燥，以保证试样的稳定性和光学观察的准确性。
3. 技术要点与注意事项3.1 选取合适的制备方法在进行金相试样制备时，需根据具体试样材料和要求，选择合适的制备方法。
金相试样的制备
一、实验目的
(1) 了解金相显微镜的结构及原理。 (2) 熟悉金相显微镜的使用与维护方法。 (3) 了解浸蚀的基本原理，并熟悉其基本操
作。 (4) 掌握金相试样制备的基本操作方法。
二、金相显微镜的原理、构造及使用
原理
1．金相显微镜的基本原理
显微镜放大倍数M M＝A'1B'1/AB = M物×M目
显微镜的鉴别率d d=λ/2A
物镜数值孔径A A＝n·sin α
2．显微镜的构造
XJB一1型金相显微 镜的结构
3．显微镜操作和注意事项
(1) 选用适当载物台，将试样放在载物台上。 (2）按观察需要，选择物镜和目镜，转动粗调焦手
轮，升高载物台，并将物镜和目镜分别装在物镜转 换器及目镜管上。 (3) 将灯泡的导线插头插人5V或6V变压器上（照相 时用8 V)，并把变压器与电源相接，使灯泡发亮。 (4) 转动粗调焦手轮，使载物台下降，待看到组织后， 再转动微调焦手轮直至图像清晰为止。 (5) 缩小视场光阑，使其中心与目镜视场中心大致重 合，然后打开视场光阑，使其像恰消失于目镜视场 之外。 (6) 根据所观察试样的要求，调整孔径光阑的大小。
酒精溶液、酒精、棉花、吹风机等。
五、实验内容及步骤
(1) 实验前必须仔细阅读实验教程的有关内容。 (2) 听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造、
使用方法等，熟悉显微镜的构造及使用规程。 (3) 熟悉金相显微镜的放大倍数与数值孔径、
鉴别能力之间的关系。 (4) 由指导教师讲解金相试样制备的基本操作
过程，然后学生人手一块试样，分别进行试样 制备全过程的练习，直到制成合格的金相试样。 (5) 在金相显微镜下观察所制备试样的显微组 织特征。
金相试样制备步骤
金相试样制备步骤一、概述金相试样制备是金相分析中的重要步骤，通过制备金相试样，可以观察和分析材料的组织结构、晶粒尺寸、相含量等信息。
本文将介绍金相试样制备的基本步骤，以及一些常用的制备方法。
二、金相试样制备的基本步骤1. 试样的选择和切割根据需要分析的材料，选择合适的试样。
常见的试样形状有圆柱形、方形和片状等。
然后，使用金相切割机等设备，将试样切割成合适的尺寸，通常要求试样的尺寸符合一定的标准，以保证试样的制备和分析的准确性。
2. 试样的研磨和打磨切割好的试样表面可能存在一些切割痕迹和粗糙度，需要进行研磨和打磨。
首先，使用粗砂纸或金刚砂纸对试样表面进行研磨，去除切割痕迹和粗糙度。
然后，使用细砂纸逐渐过渡到细磨纸，直至试样表面光滑平整。
3. 试样的腐蚀为了观察材料的内部组织结构，需要将试样进行腐蚀处理。
腐蚀是利用酸性或碱性溶液对试样进行腐蚀，去除表面氧化层和其他杂质，暴露出材料的内部结构。
常用的腐蚀液包括酸性腐蚀液和碱性腐蚀液，选择适当的腐蚀液根据材料的性质和要求。
4. 试样的清洗和干燥腐蚀处理后，试样表面可能会残留一些腐蚀液和杂质，需要进行清洗。
首先，将试样浸泡在去离子水中，去除残留的腐蚀液。
然后，使用有机溶剂进行超声清洗，去除表面的油污和杂质。
最后，用氮气吹干试样，确保试样表面干燥。
5. 试样的蜡埋和研磨为了方便观察和分析试样的组织结构，需要将试样进行蜡埋。
首先，将试样放置在蜡模中，倒入熔化的金相蜡，使试样完全埋入蜡中。
然后，使用金相研磨机等设备，对蜡埋试样进行研磨和打磨，直至试样表面光滑平整。
6. 试样的腰化和抛光为了进一步提高试样的光洁度，需要对试样进行腰化和抛光处理。
首先，使用金相腰化机对试样进行腰化，去除蜡埋试样的边缘部分。
然后，使用金相抛光机对试样进行抛光处理，使试样表面更加光滑细腻。
7. 试样的腐蚀显微镜观察制备好的金相试样可以使用金相显微镜进行观察和分析。
将试样放置在金相显微镜上，调节显微镜的焦距和放大倍数，观察试样的组织结构、晶粒尺寸、相含量等信息。
实验一金相试样的制备
二、主要设备与仪器
1、主要设备 （1）XQT透反射显微镜（如图1.1所示）
图1.1 XQT透反射显微镜
XQ-2型金相试样镶嵌机
热镶法常用的材料是热 固性塑料（胶木粉或电 木粉，即酚醛模塑料） 或热塑性材料（聚乙烯 聚合树脂、醋酸纤维树 脂）等，在专门的镶嵌 机的模具内加热、加压 成型。
磨光用设备一般有以下几种： 1.自动磨光机：具有无级调速功能，可给定压力和磨
制时间，并可一次完成多个式样磨制。
金相试样的磨光
2.机械磨光机：在M-2型金相预磨机上将圆形砂纸置 于磨盘上，将流水不断注入旋转的磨盘中，浮在盘上 的砂纸在旋转盘离心力的作用下将砂纸下的水抛出盘 外，砂纸则与盘之间形成负压，大气压力将砂纸紧紧 的压在磨盘上，磨制试样时很牢固平稳。
（3）XJG-05型大型金相显微镜＋金相分析软件 （如图1.3、图1.4所示）
图1.3 XJG-05大型金相显微镜
图1.4 金相图像分析系统
（4）PW-1B型柜式多能磨抛机（如图1.5）
图1.5 PW-1B磨抛机
主要技术参数：
砂纸直径：230mm 抛盘直径：220mm 转速：50/1400r/min （无级）
分为----机械抛光、化学抛光、电解抛光。 抛光微分----氧化铝、氧化镁、氧化铬、金刚
石微粉、研磨膏等。 抛光织物----Байду номын сангаас毛呢、丝绒、帆布等。
钢、铁金相试样制备与显示方法
试样的选取：钢铁的种类繁多，用途各异。因 此在选取试样时，对脱碳层深度测定、非金属 夹杂物、工具钢碳化物检测、晶粒度评定等检 测时，应参照有关国家、行业标准规定执行。
实验一 金相试样的制备及金相组织观察
实验二 金相试样的制备及金相组织观察一、实验目的1. 了解金相显微镜的基本原理和构造，初步掌握金相显微镜的使用方法。
2. 掌握金相试样制备的基本方法；3. 了解浸蚀的基本原理，并熟悉其基本操作；4. 学习利用金相显微镜进行显微组织观察，通过在显微镜下观察到的金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备的机械性能等。
二、实验设备及材料1. 金相显微镜；2. 不同粗细的金相砂纸一套；3. 平板玻璃、吹风机、镊子；4. 抛光机、Al 2O 3抛光粉、浸蚀剂(4%硝酸酒精溶液)；5. 待制备的金相试样。
三、实验原理利用金相显微镜来观察金属的内部组织与缺陷是研究金属材料的一种基本实验技术。
下面主要讲述金相显微镜的基本原理、构造及使用方法。
1. 金相显微镜的基本原理、构造及使用(1) 金相显微镜的基本原理a. 显微镜的放大倍数金相显微镜是基于光学的反射原理而设计的。
它装有两组放大透镜，靠近物体的一组透镜为物镜，靠近观察的一组透镜为目镜，借助物镜和目镜的两次放大，从而得到较高的放大倍数。
显微镜的基本成像原理图如图1所示。
被观察物体AB 置于物镜前焦点F 1略远处，形成一个倒立、放大的实象A ’B’，位于目镜焦点F 2之内；当实象A’B’通过目镜放大后成为一个正立放大的虚象A”B”。
因此最后的映象A”B”是经过物镜、目镜两次放大后所得到的，其放大倍数应为物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。
经物镜放大倍数为：11''/(')/M A B AB f f ==+物 (1)式中，f 1、f 1’分别为物镜前焦距与后焦距；Δ为显微镜的光学镜筒长。
与Δ相比，物镜的焦距f 1’很短，可忽略，故1/M f ≈物 (2)经目镜放大倍数为：2''''/''/M A B A B D f =≈目 (3)式中，f 2为目镜的前焦距；D 为人眼明视距离，D≈250mm 。
金相试样的制备
金相试样的制备金相试样是金属材料分析中常用的一种试样制备方法。
金相试样的制备过程包括样品取样、研磨、腐蚀、脱脂、磨光和腊包等步骤，以获得清晰、平整、无损伤的试样表面，以便进行金相显微镜观察和分析。
在进行金相试样制备之前，需要根据具体分析要求选择合适的取样位置。
取样位置应当代表整个试样的特征，并且要避免表面的瑕疵和损伤。
取得样品后，需要进行研磨处理。
研磨的目的是为了去除试样表面的氧化层、污染物和不均匀组织，使试样表面平整。
常用的研磨工具有砂纸、砂轮和研磨液等，根据样品的硬度和粗糙度要求选择合适的工具和研磨粒度。
然后，在研磨完成后，需要进行腐蚀处理。
腐蚀的目的是为了显现金属材料的组织结构和缺陷。
常用的腐蚀剂有酸性腐蚀剂和碱性腐蚀剂等，选择合适的腐蚀剂和腐蚀时间可以使试样表面呈现出清晰的金相显微结构。
接下来，进行脱脂处理。
脱脂的目的是为了去除试样表面的油污和有机杂质，保证试样表面的干净。
常用的脱脂剂有酒精、丙酮和去脂棉等，选择合适的脱脂剂和脱脂时间可以使试样表面无残留物。
然后，进行磨光处理。
磨光的目的是为了使试样表面光洁、平整，便于观察和分析。
常用的磨光工具有研磨纸、研磨膏和研磨机等，根据试样的硬度和粗糙度要求选择合适的工具和磨光过程。
进行腊包处理。
腊包的目的是为了保护试样表面，防止试样在显微镜观察和分析过程中被氧化或污染。
腊包的制备需要选用合适的腊材和腊包工艺，使试样表面得到保护。
总结起来，金相试样的制备过程包括样品取样、研磨、腐蚀、脱脂、磨光和腊包等步骤。
这些步骤的目的是为了获得清晰、平整、无损伤的试样表面，以便进行金相显微镜观察和分析。
通过合理选择试样制备工艺和工具，可以得到高质量的金相试样，为金属材料的分析提供可靠的基础。
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第二讲金相试样的制备样品制备的基本步骤：取样、镶嵌、磨光、抛光四个步骤。
每项操作都必须严格、细心，因为任何阶段上的失误都可能影响以后的步骤；在极端的情况下，不正确的制样可能造成组织的假像，从而得出错误的结论。
样品制备的方式：手工制样、机械制样、自动制样。
一、金相试样的截取选取合适的、具有代表性的试样是金相研究和检验中至关重要的第一步，必须注意取样得部位、数量、尺度、磨面的取向和试样的截取方法。
取样必须恰到好处地给材料提出统计上的可靠描述。
1、取样的原则：取样部位的选取取决于被检验材料或零件的特点、加工工艺过程及热处理过程、使用情况等。
根据检验目的和要求，通常分为两大类：系统取样、指定取样。
⑴系统取样：选取的试样必须能表征被检验材料或零件的特点，即要有代表性。
常规检验所取试样的部位、形状、数量、尺寸等都有明确的规定，详见有关标准：国标（GB）、冶标（YB）、航标（HB）。
例如，标准中规定：棒材、钢锭、钢胚，在材料两端取样；热轧型材则同时取横向、纵向两组试样；航空压气机盘则要从径向、轴向、弦向同时取样。
⑵指定取样：根据所研究的问题，有针对性的取样。
例如：零件失效分析的试样即属此类，必须根据零件使用部位、受力情况、出现裂纹的部位和形状等具体情况，抓住关键部位分别在材料失效部位和完好部位取样，以便对比分析，找出失效的原因。
比如裂纹源区就是重要的取样部位。
磨面取向：根据生产工艺、产品形状、研究目的而定。
形状尺寸：通常是Φ12×12mm的圆柱体或是12×12×12 mm的正方体；实际工作中还要具体问题具体分析。
试样太大、太小都不好；太大，则制备样品时费时费力；太小，则操作不便。
试样边缘无特殊要求时要磨制出倒角。
取样数量：实际生产中，某一材料、某一项目的检验，通常不会是单独的一个样品，一般是3~4个，以求统计上的可靠性。
在研究结果和检验报告上所列举的金相照片，必须注明截取部位和检验面的方向，甚至画图说明。
在本次课程实验的过程中，不要求同学自己取样，但是，对于取样的重要性，必须高度重视，深刻记忆。
踏出的第一步如果出现失误，很可能就是：差之毫厘，谬以千里。
取样的过程，对于实际工作条件、经验要求比较高，不是理论学习、实验课所能完全解决的。
二、取样的方法总的要求：必须保证被切取的试样表面的显微组织不因切割而发生变化。
试样切取方法：可以根据取样零件的大小、材料的性能、现场实际条件灵活选取切取试样的方法。
常见的形式有四类：机械切割、气切割、电弧切割、电解切割。
每种类型有具体的方法。
机械切割：磨料切割（砂轮切割、线切割）、超声波、锯（手工、锯床）、一般机床（车床、刨床、铣床）、打断。
图 金相试样切割机 图 砂轮机电解切割：酸锯切、酸研磨、酸喷射对于较软的材料可用锯、车、刨等加工方法；较硬的材料可用砂轮切片机切割，或用电火花切割方式；硬而脆的材料，如白口铸铁，可用锤击的方法；而在大工件上取样可用乙炔焰切割等。
目前最常用的方法是砂轮片切割，它可以切割硬度悬殊的试样，而且表面较光洁。
切割时工件因高速磨削而产生很大的热量，因此。
试样应充分冷却，以防止组织结构的改变。
切割试样会在表面形成变形层，该层对金相显微组织有很大影响，要想得到金属的真实组织，必须在后续工序中将该层完全去掉。
因此，寻找变形层小的切割方法十分重要。
（更详细的情况，感兴趣的同学可以查阅参考资料）我们实验室现在拥有的取样条件是：Q-2砂轮切割机；手锯；锤击；Isomet4000精密切割机。
下面介绍一下常用的薄片切割方法：电火花切割薄块。
电火花线切割法是使薄板或细金属丝制成的刀具（作阴极）和样品（作阳极）保持一定的间隙，利用其间发生断续放电引起样品局部熔化并崩射出来进行的，切片的原理见下图[从网上摘取的说明:由于电火花线切割机把作为工具电极的线电极(通常采用Φ0.1-Φ0.3mm 铜丝)接在负极，把被加工件接在正极，当两极间施加一定电压时，介于间隙中的电解液便产生放电现象，利用瞬时高温，使被加工部位材料剥离与汽化 ...]。
为了延长刀具的寿命，可采用运动的金属丝作为阴极，电火花切片法适用于一切导电的样品。
在控制得当的条件下，可获得厚度小于0.5mm的均匀薄块。
为了稳定火花并防止连续打弧，刀具和样品可以浸在介电液体（煤油或石蜡）中。
对半导体等导电性差的材料可浸入加热的油介质中进行切割。
最常用的电火花刀具材料是黄铜，也可以采用较昂贵的钨、钼和钽，这样可以减少刀具的损耗。
电火花切片的速率、切割表面的光洁度以及损伤层的深度，取决于每次放电的能量，后者可由RC 电路的阻抗控制。
例如，高能量（1~0.5J ）时排屑率约为每小时1~20cm 3，通常采用的低能量（5×10-6J ）条件下切割速率至少小一个数量级。
对于不同的样品，电火花引起的损伤深度差别很大，在低能量条件下，硅铁的损伤层小于2μm ，铜则深达80~300μm 。
电火花切割法示意XQ-2型金相试样镶嵌机线切割图案关于Isomet4000精密切割机美国Buehler 公司的产品，价格：12万元。
一般由操作熟练的教师使用，谢绝同学自己使用。
其实功能特点是：适合切割各种软硬程度的试件，但是，在试件尺度大小上有限制。
Q-2砂轮切割机，是现在实验室最常规的切割设备，一般同学自己亲自操作使用。
三、金相试样的镶嵌当试样形状不规则（失效分析试样）、较小（线材、细管材、薄板等）、较软、易碎或边缘需要保护时，必须将试样镶嵌起来，以便于试样的制备；另外，随着试样磨光、抛光工序的逐渐自动化，要求试样形貌尺寸规格化，这也要通过镶嵌来完成。
选用镶嵌材料和工艺时，应考虑：① 材料要有足够的硬度和与试样之间的粘附性，以保证所镶嵌的试样在以后的制备过程中不突出平面和无缝隙；② 对各种溶剂和浸蚀剂的抵抗能力；③ 操作时间尽可能短；④ 操作时不能由于加热、加压或凝固热而改变组织形貌。
在早期，人们也采用低熔点合金做镶嵌材料，现在已被塑料所替代；但仍有些材料在使用，比如制备钠试样时就用鸟德合金镶嵌试样，因为钠和有机材料起作用。
（众多所采用的镶嵌材料，请查阅参考资料）1、 塑料镶嵌法 ⑴ 热镶法热镶法的反应式为：树脂＋压力＋热＝聚合物热镶法常用的材料是热固性塑料（胶木粉或电木粉，即酚醛模塑料）或热塑性材料（聚乙烯聚合树脂、醋酸纤维树脂）等，在专门的镶嵌机的模具内加热、加压成型。
如有需要，本次课程采用电木粉作为镶嵌材料，温度在110~150℃，压力为（1.8~1.9）×105Pa 。
镶嵌时的加热、加压会引起淬火钢材的回火，软金属会发生塑性变形，所以，在选取热镶嵌法时，应当考虑到这些问题，看实际的样品是否适于用热镶嵌。
⑵ 冷镶法冷镶法的反应式为：环氧树脂＋固化剂＝聚合物＋热常用的材料是牙托粉。
更详细的情况可以查阅参考资料。
冷镶嵌的缺点是时间比较长。
2、 机械夹持法机械夹持法可以保证样品制备过程中不会出现试样边缘的倒棱。
注意夹持力不要过大，以免试样变形。
试样3、 样品的标记一次样品镶嵌数量比较多的时候，必须给每一个样品做好标记，并有文字记录的表格，以免样品的混淆。
方式：用尖锐物刻画、贴标签等。
还有一些特殊的镶嵌方式，请查阅相关的参考资料。
4、斜面截切、磨削的方法表层金相组织的研究是金相检验中常遇到的工作。
很薄的表层，例如表面镀层，在一般金相试样截面上只是极细的一条线，纵使放大倍数很大，有时还是力所不及，无法清楚观察到这一层的组织。
此时，常用斜面截切、磨削方法来扩大表层的可观察范围。
斜面截切、磨削的示意图请参看右图。
先以被检验表层为磨面，截割成一定尺寸的试样。
然后根据斜面磨削的方法，在试样上磨削一个斜面。
设备检验的厚度为d ，磨削成的斜面长度为l ，这一斜面将是抛光后的观察面。
L 与d 的比值称为锥度比值：锥度比值=αsin /1/=d l [2]。
常用锥度比值是10，倾斜角度为5°43″。
可以考虑设计特殊的磨削夹具[1]，也可以考虑利用特定倾斜角度的垫块来实现一定的倾斜角度。
不过，通常在后续的磨光、抛光过程中，前期进行的倾斜角度的设定都会出现一定的偏差，难以符合原先准确的设定。
如果仅仅是为了观察组织，对于锥度比的要求不必非常精确；不过，如果想要同时进行表层组织厚度的准确测量的话，了解精确的锥度比就是必要的。
如果要求能正确地求得锥度比值，那么就需要用到细铜丝（金属丝）作为参考校正线，并根据对校正线的测量正确地计算出它的锥度比值。
锥度比值=椭圆的短直径直距离切的平行线到边缘的垂与边缘平行且与椭圆相；真实数据=锥度比值倾斜截面测试数据。
没有必要特别注意校正线是否垂直于试样截面边缘，只要校正线紧贴表面粘贴、倾斜镶嵌、磨光、抛光，即可根据校正线的截面椭圆的短径与椭圆偏离边缘最远端到边缘的垂直距离来正确计算倾斜镶嵌、磨光的锥度比值。
5、平台课程与其他课程的关联本课程的镶嵌实验，采用《材料工程实践Ⅱ》中的《实验一 材料加工过程对材料结构、性能的影响》中会涉及到的铝铜合金样品。
课程中，每位同学镶嵌的样品，在下一个学期的《材料工程实践Ⅱ》中的实验会使用到。
四、金相样品的镶嵌技巧对于需要镶嵌的金相样品，在镶嵌过程中如何达到最佳的效果，以便为样品的后续制备创造条件是非常重要的。
从镶嵌后样品本身的材质看，所用镶嵌材料的表面效果应当是密实的，常见的热镶材料酚醛树脂（电木粉）镶嵌后应当是密实、光亮；从后续样品制备的过程看，体现制样者技巧的要求应当尽量少，这样才能保证镶嵌技术的普遍性。
1、XQ-2型金相试样镶嵌机在使用中的技巧XQ-2型金相试样镶嵌机所进行的工作是磨抛前的一道工序，对于不易手拿的微小金相试样或需要分析检验表层组织的试样，磨抛前均需要进行试样的镶嵌。
采用热固性塑料酚醛树脂（牌号为T141或PF2A1-141））镶嵌。
电木粉的模压成型的条件为：温度140~200℃，压力10~30MPa。
设备说明书中未提及电木粉这种镶嵌材料，若根据说明书提供的参考数据、步骤进行，过程时间长，样品的镶嵌质量无法保障。
在保证设备各个部分能够正常工作的情况下，我们采用的操作数据和工作步骤为：预热设备，即在进行其它准备工作时，将设备电源接通，保证开始使用时，镶嵌机的腔体达到设定温度。
镶嵌过程可以参照厂方提供的说明书所说的进行，唯一的差异在于压力指示灯亮后继续稳定地转动手柄增加压力，大约2圈后可以使压力指示灯熄灭，此时立即停止加压。
保持现有的压力状态（若压力显示灯重新亮起，缓慢继续加压至指示灯熄灭），同时温度显示在保温的状态下，持续3分钟，样品即可取出。
设备使用时设定的温度控制档位为最高的第5档，温度在150 ~ 170 ℃。
若温度、压力选取不当，样品镶嵌后电木粉的表面缺乏光亮的质感，显得疏松，在样品制备、腐蚀过程中容易有镶嵌材料的脱落。