金相试样的制备主要包括取样及磨制
1-第一讲 金相试样的制备
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。
金相试样的制备的方法
金相试样的制备的方法金相试样的制备主要包括取样及磨制，如果取样的部位不具备典型性和代表性，其检查结果将得不到正确的结论，而且会造成错误的判断。
金相试样截取的方向、部位及数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定选择有代表的部位进行切取。
金相试样的制备，磨抛及侵蚀参照GB/T 13298—1991《金属显微镜组织检验方法》的有关规定进行。
一、金相试样的选取1(纵向取样纵向取样是指沿着钢材的锻轧方向进行取样。
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。
2(横向取样横向取样是只垂直于钢材锻扎方向取样。
主要检验内容为:金属材料从表层到中心的组织、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。
3(缺陷或失效分析取样截取缺陷分析的试样，应包括零件的缺陷部分在内。
例如，包括零件断裂时的断口，或者是取裂纹的横截面，以观察裂纹的深度及周围组织变化情况。
取样时应注意不能使缺陷在磨制时被损伤甚至消失。
试样尺寸以磨面面积小于400mm2，高度15,20mm为宜。
试样可用手锯、砂轮切割机、显微切片机、化学切割装置、电火花切割机、剪切、锯、刨、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。
硬而脆的金属可以用锤击法取样。
不论用哪种方法切割，均应注意不能使试样由于变形或过热导致组织发生变化。
对于使用高温切割的试样，必须除去热影响部分。
二、金相试样的镶嵌在金相试样的制备过程中，有许多试样直接磨抛(研磨、抛光)有困难，所以应进行镶嵌。
经过镶嵌的样品，不但磨抛方便，而且可以提高工作效率及试验结果准确性。
通常进行镶嵌的试样有:形状不规则的试件;线材及板材;细小工件;表面处理及渗层镀层;表面脱碳的材料等。
样品镶嵌的常用方法有:1(机械镶嵌法机械镶嵌法系试样放在钢圈或小钢夹中，然后用螺钉和垫块加以固定。
实验二金相试样的制备及其组织的观察
实验二金相试样的制备及其组织的观察一、实验目的1.学习金相试样的制备方法。
2.学习金相试样观察的操作技术。
3.手工金相试样的制备与组织观察。
二、实验原理金相试样是通过对金相材料进行制备，然后在显微镜下观察其组织结构来确定材料的相组成以及晶粒尺寸、晶界和孪晶等微观结构的分布情况。
金相试样的制备主要包括取样、粗磨、精磨、抛光和腐蚀等过程。
观察金相试样组织结构主要依靠金相显微镜，通过选择合适的增倍率和光源，结合显微观察技术来观察和分析试样的组织结构。
三、实验仪器和试剂1.金相显微镜、金相显微镜摄影系统；2.金相试样制备设备（手工磨床、草皮砂纸、砂轮台、抛光机等）；3.金相试样制备试剂（砂轮、砂纸、抛光液等）。
四、实验步骤1.取样：从已知材料中取得试样，确保试样尺寸适合金相试样制备要求。
2.粗磨：用草皮砂纸对试样进行粗磨，使试样表面光滑。
3.精磨：用砂轮台和砂轮对试样进行精磨，直至试样表面无明显痕迹。
4.抛光：使用抛光机和抛光液对试样进行抛光处理，直至试样表面光亮。
5.腐蚀：根据试样材料的不同，选择适当的腐蚀液对试样进行腐蚀处理，使试样表面显现出所需的组织结构特征。
6.清洗：用水、乙醇或氯仿等溶剂清洗试样，确保试样表面无腐蚀液、油脂等污染物。
7.观察：将试样放置在金相显微镜下，选择合适的增倍率、光源和目镜来观察试样的组织结构。
五、实验注意事项1.实验操作要轻柔细致，避免对试样造成损伤。
2.砂轮和砂纸应根据试样材料选择合适的硬度和颗粒大小。
3.抛光液的选择要根据试样材料和要求的表面光滑度来确定。
4.腐蚀液的浓度和腐蚀时间应根据试样的组织结构来确定。
5.观察时要注意调节显微镜的焦距和光源的亮度，保证观察到清晰的试样组织结构。
6.实验结束后要及时清洁实验仪器和试剂，并妥善保存试样。
六、实验结果与讨论在完成金相试样制备及观察的实验过程中，根据实验的步骤和原理，制备出了适用于金相观察的试样，并通过金相显微镜观察到了试样的组织结构。
金相试样步骤
金相试样步骤金相试样是对材料进行显微组织的观察和分析的一种实验方法。
它是金属材料科学研究的重要手段之一、通过金相试样可以观察材料内部的组织结构、晶粒结构等性质，从而深入了解其物理、化学、机械等性质。
以下是金相试样的步骤：1.取样：要制备金相试样，首先要从待研究的金属材料中取出一定数量的样品。
取样时应注意不要对材料造成太大的损伤，以免影响材料的组织结构。
2.打磨：取出的样品需要经过粗磨和细磨处理。
粗磨的目的是去除表面的氧化物或污垢，细磨则是使样品表面非常光滑，为后续的抛光和腐蚀处理做好准备。
3.抛光：将磨好的样品抛光至光滑无痕迹，一般使用半自动或全自动金相抛光机，选用300到2000号研磨纸，抛光过程需要水冷却，以免样品在高速旋转时发热变形。
4.腐蚀：将抛光好的样品用腐蚀剂进行腐蚀。
腐蚀的目的是去除样品表面氧化层，暴露材料内部的组织。
腐蚀剂的选择根据不同的材料而定，如钢材可以用1% 的Nital溶液，铝材可以用10%的氢氧化钠溶液。
腐蚀时间的确定是根据样品的大小和腐蚀剂的浓度而定的，一般在1到5分钟内完成。
5.清洗：对腐蚀后的样品进行清洗，以将残留的腐蚀剂彻底去除。
样品需要用洗涤液或者酒精进行多次清洗，并用氮气干燥以清洁且无水。
6.显微观察：将清洗好的样品放入金相显微镜中，使用各种镜片进行观察。
金相显微镜包含多个光学部件如长聚焦镜头、短聚焦镜片、目镜和视野卡等，并配有照相机和数码相机等精密配件，以便于对样品的组织结构进行观察和拍摄。
通过以上步骤，我们就可以得到金相试样，观察到材料的微观组织结构。
由于不同的样品需要不同的处理方法，因此真正的制作过程将根据样品类型和实验要求进行调整，以求得最佳的结果。
实验1-2 金相样品的制备
A = η sin φ
式中：η—物镜与物体之间介质的折射率；
2
φ—物镜孔径角的一半，即通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成的角度。 η越大或物镜孔径角越大，则数值孔径越大，由于φ总是小于90，所以在空气 介质（η=1）中使用时，数值孔径A一定小于1，这类物镜称干系物镜。当物镜上 面滴有松柏油介质（η=1.52）时，A值最高可达1.4，这就是显微镜在高倍观察时 用的油浸系物镜，每个物镜都有一个设计额定的A值，刻在物镜体上。 (3) 显微镜的有效放大倍数 由M=M目·M物知，显微镜的同一放大倍数可由不同倍数的物镜和目镜来组合。 如45倍的物镜乘以10倍的目镜或者15倍的物镜乘以30倍的目镜都是450倍。对于 同一放大倍数，如何合理选用物镜和目镜呢？应先选物镜，一般原则是使显微镜 的放大倍数在该物镜数值孔径的500~1000倍，即
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。
金相制备实验实验报告
一、实验目的1. 了解金相试样的制备过程，掌握金相试样制备的基本方法；2. 掌握金相显微镜的使用方法，观察金相试样；3. 分析金相试样的组织结构，了解材料的基本性质。
二、实验原理金相试样制备是通过一系列的物理和化学处理方法，将金属材料加工成具有代表性的试样，以便在金相显微镜下观察其组织结构。
金相试样制备主要包括以下步骤：取样、粗磨、细磨、抛光、浸蚀。
三、实验仪器与材料1. 仪器：金相显微镜、抛光机、砂轮机、超声波清洗机、加热炉、显微镜载物台等；2. 材料：金相砂纸（0号、1号、2号、3号、4号、5号）、抛光布、脱脂棉、3~5硝酸酒精溶液、试样（成分：不锈钢）。
四、实验步骤1. 取样：将不锈钢材料切割成10mm×10mm×10mm的小块；2. 粗磨：将试样放在砂轮机上，使用0号金相砂纸进行粗磨，直至试样表面平整；3. 细磨：将试样放在细磨机上进行细磨，使用1号、2号、3号、4号、5号金相砂纸，逐步减小砂纸粒度，直至试样表面光滑；4. 抛光：将试样放在抛光机上，使用抛光布和抛光膏进行抛光，直至试样表面具有镜面光泽；5. 浸蚀：将抛光好的试样放入3~5硝酸酒精溶液中，浸泡一段时间，取出后用清水冲洗干净；6. 观察：将浸蚀好的试样放在金相显微镜下，观察其组织结构。
五、实验结果与分析1. 组织结构观察：通过金相显微镜观察，发现不锈钢试样具有以下组织结构：（1）珠光体：由铁素体和渗碳体组成，呈片状分布；（2）马氏体：由铁素体和渗碳体组成，呈针状分布；（3）奥氏体：由铁素体和渗碳体组成，呈块状分布；（4）残余奥氏体：由铁素体和渗碳体组成，呈颗粒状分布。
2. 结果分析：（1）珠光体组织具有较高的强度和硬度，但韧性较差；（2）马氏体组织具有较高的强度和硬度，但韧性较差；（3）奥氏体组织具有良好的韧性，但强度和硬度较低；（4）残余奥氏体组织具有较高的韧性，但强度和硬度较低。
六、实验结论1. 金相试样制备过程包括取样、粗磨、细磨、抛光、浸蚀等步骤；2. 金相显微镜可以观察金相试样的组织结构，了解材料的基本性质；3. 不锈钢试样具有珠光体、马氏体、奥氏体和残余奥氏体等组织结构，其性能与组织结构密切相关。
金相试样实训报告
一、实训目的1. 理解金相试样制备的原理和过程。
2. 掌握金相显微镜的使用方法。
3. 通过金相试样制备和观察，认识不同材料的金相组织。
二、实训内容1. 金相试样制备（1）取样：根据实验要求，从待检测的金属材料或零件上截取试样。
（2）粗磨：使用粗磨砂纸对试样进行磨削，去除表面氧化层、锈蚀等杂质。
（3）细磨：使用细磨砂纸对试样进行磨削，使试样表面平滑。
（4）抛光：使用抛光机对试样进行抛光，使试样表面更加光滑。
（5）浸蚀：根据试样材料选择合适的浸蚀剂，对试样进行浸蚀处理。
2. 金相显微镜观察（1）将制备好的试样放置在金相显微镜的载物台上。
（2）调整显微镜的放大倍数，观察试样的金相组织。
（3）记录观察到的金相组织特征，如晶粒大小、形态、分布等。
三、实训过程1. 实验准备（1）准备好实验所需的材料，如试样、粗磨砂纸、细磨砂纸、抛光机、浸蚀剂等。
（2）熟悉金相显微镜的操作方法。
2. 实验步骤（1）取样：根据实验要求，从待检测的金属材料或零件上截取试样。
（2）粗磨：使用粗磨砂纸对试样进行磨削，去除表面氧化层、锈蚀等杂质。
（3）细磨：使用细磨砂纸对试样进行磨削，使试样表面平滑。
（4）抛光：使用抛光机对试样进行抛光，使试样表面更加光滑。
（5）浸蚀：根据试样材料选择合适的浸蚀剂，对试样进行浸蚀处理。
（6）金相显微镜观察：将制备好的试样放置在金相显微镜的载物台上，调整放大倍数，观察试样的金相组织。
（7）记录观察到的金相组织特征。
3. 实验结果与分析通过实验，观察到了不同材料的金相组织特征，如晶粒大小、形态、分布等。
根据观察结果，分析了材料的性能和加工工艺。
四、实训总结1. 通过本次实训，掌握了金相试样制备的原理和过程，熟悉了金相显微镜的使用方法。
2. 通过观察不同材料的金相组织，加深了对材料性能和加工工艺的理解。
3. 在实训过程中，发现了一些问题，如试样表面处理不当、浸蚀时间过长等，为以后实验提供了改进方向。
4. 本次实训提高了自己的动手能力和观察分析能力，为今后从事材料科学研究和工程实践打下了基础。
简述金相试样的制备过程
简述金相试样的制备过程
金相试样是一种常用的金属材料检测方法，可以通过显微镜观察材料的显微组织结构，从而了解材料的性质和质量。
制备金相试样的过程包括以下几个步骤：
1. 选取合适的试样：根据需要检测的材料种类和形状，选择合适的试样。
通常情况下，金属材料的试样形状包括圆柱形、方形、板状等。
2. 切割试样：使用金属切割机或锯子等工具将试样切割成所需形状和尺寸。
3. 细磨试样表面：使用砂纸或砂轮机等工具对试样进行细磨，以去除试样表面的氧化层和污染物，保证试样表面光洁度和平整度。
4. 粗磨试样表面：使用金相试样制备机等工具对试样进行粗磨，以去除试样表面的切割痕迹和磨削痕迹，使试样表面平整度更高。
5. 腐蚀试样：将试样浸泡在有机酸或无机酸中，进行腐蚀处理。
腐蚀时间根据试样材料和厚度不同而有所不同。
6. 清洗试样：使用去离子水等清洗试样，以去除试样表面的残留腐蚀剂和杂质。
7. 烘干试样：将试样放在干燥器中烘干，以去除试样表面的水分和湿气。
8. 磨光试样表面：使用金相试样制备机等工具对试样进行精磨，使试样表面更加光滑和平整。
9. 腊包试样：将试样放置在腊模中，进行腊包处理。
腊包时间根据试样尺寸和形状不同而有所不同。
10. 磨薄试样：使用金相试样制备机等工具对试样进行磨薄，使试样达到透明状态，以便显微镜观察试样的显微组织结构。
综上所述，金相试样的制备过程需要进行多道工序，每个步骤都非常重要。
只有制备出符合标准的试样，才能保证金相试验结果的准确性和可靠性。
金相实验报告
金相试验报告一、实验名称金相试样的制备与观察二、实验项目简介通过制备试样，并在显微镜下观察XXX的金相组织，使学生掌握金相试样制备的方法，认识XXX的金相组织和形态特征，建立成分与组织之间相互关系的概念。
三、实验目的1. 掌握铝合金的制备过程和抛光机等仪器设备的使用方法；2. 掌握金相显微镜的使用方法；3. 认识铝合金的金相组织；4. 结合理论，理解铝合金成分与组织之间的相互关系四、实验要求1对实验原理与方法的要求：要求学生掌握相关教材的基本知识，通过查阅手册和文献了解相关材料常规的金相组织，对有关名词、概念有清楚地认识，了解观察显微组织的原理、方法和作用。
2对操作技能与仪器设备的要求：要求学生有较强的动手能力，了解砂纸的型号和使用，熟悉抛光机和显微镜的使用，会判断试样制备的好坏。
仪器设备：砂轮机、砂纸、抛光机、金相显微镜等。
3对实验报告的要求：1. 记录实验过程；2. 根据金相照片分析成分和金相组织的关系；3. 要求用正规实验报告纸，书写清晰。
五、实验所用仪器设备及材料1. 设备：金相显微镜、抛光机、砂轮机。
2. 各号金相砂纸、抛光布、脱脂棉、3~5﹪硝酸酒精溶液、试样（成分：xxxxx ）。
六、 实验步骤(1) 金相显微试样的制备金相试样的制备包括取样、磨制、抛光和浸蚀等步骤。
金相试样的制备过程主要步骤本实验金相试样制备过程的步骤如下:1. 取样试样的选取应根据被检验材料或零件的特点，取其有代表性的部位。
例如研究零件的失效原因时，应在失效部位取样，并在完好部位取样，以便对比分析。
对于铸造合金，考虑到组织的不均匀性，应从表层到中心各个部位进行选取。
对于轧材，研究表层缺陷和夹杂物的分布时应横向取样；研究夹杂物类型、形状、变形程度、带状组织时应纵向取样。
对一般热处理后的零件，由于组织均匀，可任意取样取样时应保证试样观察面不发生组织变化，试样尺寸不宜过大或过小，一般以手拿方便即可，其形状以便于观察为宜。
金相试样制备流程
金相试样制备流程金相试样的制备流程一般分为以下5个步骤：1.取样：---试样大小要以便于握持、易于磨制，通常Φ15mm×15～20mm 的圆柱体边长15-25mm的立方体。
对形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，要进行镶嵌或机械夹持。
详细请参考《金相试样取样方法》2. 镶样：---分冷镶嵌和热镶嵌二种，镶嵌材料有胶木粉、电玉粉等。
胶木粉不透明，有各种颜色，比较硬，试样不易倒角，但耐腐蚀性能比较差；电玉粉为半透明或透明的，耐腐蚀性能好，但较软。
用这两种材料镶样均需用专门的镶样机加压加热才能成型。
----对温度及压力极敏感的材料(如淬火马氏体与易发生塑性变形的软金属)，以及微裂纹的试样，应采用冷镶、洗涤后可在室温下固化，将不会引起试样组织的变化。
环氧树脂、牙托粉镶嵌法对粉末金属，陶瓷多孔性试样特别适用。
详细请参考《金相试样镶嵌方法》3. 磨光：---粗磨：整平试样，并磨成合适的形状,通常在砂轮机上进行。
---精磨：常在砂纸上进行。
砂纸分水砂纸和金相砂纸。
通常水砂纸为SiC磨料不溶于水，金相砂纸的磨料有人造刚玉、碳化硅、氧化铁等，极硬、呈多边棱角，具有良好的切削性能，精磨时可用水作润滑剂手工湿磨或机械湿磨，通常使用粒度为240、320、400、500、600五种水砂纸进行磨光后即可进行抛光，对于较软金属，应用更细的金相砂纸磨光后再抛光。
详细请参考《金相试样磨抛方法》4. 抛光：---使磨光留下的细微磨痕成为光亮无痕的镜面。
---粗抛：除去磨光的变形层，常用的磨料是粒度为10～20μm 的α-Al2O3、Cr2O3或Fe2O3，加水配成悬浮液使用。
目前，人造金刚石磨料已逐渐取代了氧化铝等磨料。
----精抛(又称终抛)：除去粗抛产生的变形层，使抛光损伤减到最小。
要求操作者有较高的技巧。
注意事项：在磨抛过程中要根据材料的不同选择适合的添加辅料，以免造成使用不当的辅料对材料产生化学反应，如铝材绝不能用氧化铝抛光粉，否则会产生化学反应，引起材料组织结构变化，从而影响试验数据及结果等。
金相试样的制备内容
P-2型抛光机 主要由电动机1、塑料 盘2、抛光盘3、抛光 织物4、套紧圈5、抛 光罩6、电动机开关盒 7和底座或支架、工作 台面及抛光盘盖等组 成。其转速为1340r/min。
抛光操作过程及其应注意的事项：
a) 添加抛光液状态
b) 初期抛光状态 C)抛光过程中向中心加水
d) 抛光时的试样转动
金相试样的制备内容
2019/11/24
（一）金相试样的制备 制备内容包括：取部位 截取的方法 试样的尺寸
应具有代表性 锯、车、铣、刨等
一般ф15～20×10～20mm
（1）取样的部位——轧后钢材不同部位
(a)轧后钢材不同部位
(b) 热处理后的钢材
钢中非金属夹杂物取样部位示意图 钢棒（左）、钢管（右）脱碳层取样部位示意图
（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
2.金相试样的镶嵌
XQ-2型金相试样镶嵌机
金相试样机械镶嵌方法
3. 金相试样的磨制 （1）粗磨——在砂轮机上用砂轮磨制
e) 抛光末期精抛状态
抛光操作过程及其应注意的事项：
甩尾现象
沾污现象
抛光缺陷
抛光后用水清洗
电解抛光设备及其原理:
热风机吹干
5. 金相试样显微组织的显示方法
浸蚀法 化学浸蚀法
擦蚀法
显示方法
物理显示法
擦蚀法 擦蚀法 擦蚀法 擦蚀法
化学浸蚀的原理：是利用试剂对金属试样中各相或组 织的浸蚀速度、着色能力不同，在抛光面上呈现出高 低不平的峰谷及色泽的差异，在可见光的垂直照射下， 对光线的吸收和反射不同，从而显示出各种明暗不同 的组织来。
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。
锻件取样
金相试样的制备主要包括取样及磨制，如果取样的部位不具备典型性和代表性，其检查结果将得不到正确的结论，而且会造成错误的判断。
金相试样截取的方向、部位及数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定选择有代表的部位进行切取。
金相试样的制备，磨抛及侵蚀参照GB/T 13298—1991《金属显微镜组织检验方法》的有关规定进行。
一、金相试样的选取1．纵向取样纵向取样是指沿着钢材的锻轧方向进行取样。
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。
2．横向取样横向取样是只垂直于钢材锻扎方向取样。
主要检验内容为：金属材料从表层到中心的组织、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。
3．缺陷或失效分析取样截取缺陷分析的试样，应包括零件的缺陷部分在内。
例如，包括零件断裂时的断口，或者是取裂纹的横截面，以观察裂纹的深度及周围组织变化情况。
取样时应注意不能使缺陷在磨制时被损伤甚至消失。
试样尺寸以磨面面积小于400mm2，高度15～20mm为宜。
试样可用手锯、砂轮切割机、显微切片机、化学切割装置、电火花切割机、剪切、锯、刨、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。
硬而脆的金属可以用锤击法取样。
不论用哪种方法切割，均应注意不能使试样由于变形或过热导致组织发生变化。
对于使用高温切割的试样，必须除去热影响部分。
二、金相试样的镶嵌在金相试样的制备过程中，有许多试样直接磨抛（研磨、抛光）有困难，所以应进行镶嵌。
经过镶嵌的样品，不但磨抛方便，而且可以提高工作效率及试验结果准确性。
通常进行镶嵌的试样有：形状不规则的试件；线材及板材；细小工件；表面处理及渗层镀层；表面脱碳的材料等。
样品镶嵌的常用方法有：1．机械镶嵌法机械镶嵌法系试样放在钢圈或小钢夹中，然后用螺钉和垫块加以固定。
该方法操作简便，适合于镶嵌形状规则的试样。
金相试样的制备实验指导书讲解
（三）金相试样制备伴随科学技术旳发展，研究金属材料内部组织旳手段也在不停增长。
然而光学金相显微分析仍然是最基本旳措施。
光学金相显微分析旳第一步是制备试样，将待观测旳试样表面磨制成光亮无痕旳镜面，然后通过浸蚀才能分析组织形态。
如因制备不妥，在观测面上出现划痕、凹坑、水迹、变形层或浸蚀过深过浅都会影响对旳旳分析。
因此制备出高质量旳试样对组织分析是很重要旳。
金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个环节。
1.取样从需要检测旳金属材料和零件上截取试样称为"取样"。
取样旳部位和磨面旳选择必须根据分析规定而定。
截取措施有多种，对于软材料可以用锯、车、刨等措施；对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割旳措施，对于硬而脆旳材料可以用锤击旳措施。
无论用哪种措施都应注意，尽量防止和减轻因塑性变形或受热引起旳组织失真现象。
试样旳尺寸并无统一规定，从便于握持和磨制角度考虑，一般直径或边长为15~20mm，高为12~18mm比较合适。
对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘旳试样，可以采用镶嵌或机械夹持旳措施，如图2-l所示。
图1-17镶嵌及夹持试样a)镶嵌试样b)夹持试样金相试样旳镶嵌，是运用热塑性塑料(如聚氯乙烯)，热凝性塑料(如胶木粉)以及冷凝性塑料(如环氧树脂+固化剂)作为填料进行旳。
前两种属于热镶填料，热镶必须在专用设备一镶嵌机上进行。
第三种属于冷镶填料，冷镶措施不需要专用设备，只将合适尺寸(约φl5~20mm)旳钢管、塑料管或纸壳管放在平滑旳塑料(或玻璃)板上，试样置于管内待磨面朝下倒入填料，放置一段时间凝固硬化即可。
2.粗磨粗磨旳目旳重要有如下三点：1)修整有些试样，例如用锤击法敲下来旳试样，形状很不规则，必须通过粗磨，修整为规则形状旳试样；2)磨平无论用什么措施取样，切口往往不十分平滑，为了将观测面磨平，同步去掉切割时产生旳变形层，必须进行粗磨；3)倒角在不影响观测目旳旳前提下，需将试样上旳棱角磨掉，以免划破砂纸和抛光织物。
金相分析总结
金相分析总结1. 金相试样的制备步骤：取样、镶嵌、标识、磨光、抛光、显示⑴若选取的试样的形状、大小便于用手握持，则不必镶嵌⑵若检验非金属夹杂物或铸铁中石墨，就不必进行侵蚀2. 纵断面主要用于：① 检验非金属夹杂物的数量、大小和形状② 检验晶粒的变形程度和锻造显微组织③ 检验钢材的带状组织，及通过热处理对带状组织的消除程度3. 横断面主要作用于：① 检验从表面到中心金相组织变化情况及偏析② 检验表层各种缺陷③ 检验表面热处理结果④ 检验非金属夹杂物在整个断面上的分布⑤ 测定晶粒度等4. 镶嵌分为：有机材料镶嵌法、机械夹持法5. 金属变形层：金相试样在制备中磨面的微观变化，严重变形的粉末金属与磨料的混合物，形成了高度变形玷污区6. 金属变形层的危害：若抛光后未完全消除金属扰乱层，则侵蚀后在金相显微镜下就观察不到真实组织而出现假象故磨光和抛光时试样制备中极为重要的两道工序7. 扰乱层的产生:① 使用外形圆润的抛光粉② 抛光压力过大8. 扰乱层变薄：①减轻磨光、抛光压力②使用外形尖锐的抛光粉完全避免：不用机械抛光，改用化学抛光消除：扰乱层较厚的试样，一次侵蚀不能将其消除，可采用抛光、侵蚀交替进行法，直至真是组织清晰为止9. 磨光的目的：①得到平整光滑的磨面②莫面上允许有极细儿均匀，单一方向的磨痕10. 抛光目的：消除试样细磨时所留下的细微磨痕，得到平整光滑的镜面机械抛光、电解抛光、化学抛光、复合抛光11. 机械抛光原理:抛光微粉与磨面间的相对机械作用使磨面变成光滑镜面的过程主要作用：①磨削作用【主要作用】②滚压作用12. 化学抛光：将试样侵入一定成分的溶液中，依靠化学药剂对表面的不均匀性溶解，得到波浪形的平面不适于高倍观察，适合低、中倍13. 化学侵蚀法：将抛光好的金相试样，侵入化学试剂中，或用化学试剂揩擦试样磨面，显示出显微组织的方法侵蚀原理侵蚀时间及深浅程度：当抛光面失去光泽变成灰暗即可【变黑说明寝室过度】14. 常见宏观缺陷的特征及产生原因：⑴缩孔特征：横向截面上的试样轴心处，呈现不规则的空洞或裂纹产生原因：钢液在冷凝时，发生体积集中收缩⑵中心疏松⑶偏析⑷裂纹15. 透镜的象差：实际成象与理想成象之间的偏离就是光学系统的象差象差的危害：影响象的清晰度和物、象之间的相似性16. 物镜类型按象差校正程度分为：消色差物镜【结构最简单】、复消色差物镜、半复消色差物镜17. 平场复消色差物镜除具有复消色差物镜的优点之外，场曲能得到进一步校正18. 数值孔径：表征物镜的聚光能力，NA表示NA=n sinα n-介质的折射率α孔径角物镜的孔径角和介质的折射率越大，咋孔径数值越大增加孔径角的途径：①增加透镜的直径②缩短物镜的焦距【常用方法】19. 物镜的分辨力是指物镜对显微组织构成清晰可分辨的能力，一般用能分辨两点间最小距离d的倒数1／dd=λ／NA=λ／2NA20. 景深：21. 惠更斯目镜：凉快相同玻璃制成的平凸透镜组成主要作用：①放大作用②使映像亮度均匀焦点位于两透镜之间，不单独作为放大镜使用，又称负型目镜补偿目镜【能校正垂轴色差】可单独作为放大镜使用为正型目镜22. 科勒照明特点: ①照明均匀②光利用率高，照明效果好23. 临界照明特点：①光能利用率高。
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金相试样的制备主要包括取样及磨制，如果取样的部位不具备典型性和代表性，其检查结果将得不到正确的结论，而且会造成错误的判断。
金相试样截取的方向、部位及数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定选择有代表的部位进行切取。
金相试样的制备，磨抛及侵蚀参照GB/T 13298—1991《金属显微镜组织检验方法》的有关规定进行。
一、金相试样的选取1．纵向取样纵向取样是指沿着钢材的锻轧方向进行取样。
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。
2．横向取样横向取样是只垂直于钢材锻扎方向取样。
主要检验内容为：金属材料从表层到中心的组织、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。
3．缺陷或失效分析取样截取缺陷分析的试样，应包括零件的缺陷部分在内。
例如，包括零件断裂时的断口，或者是取裂纹的横截面，以观察裂纹的深度及周围组织变化情况。
取样时应注意不能使缺陷在磨制时被损伤甚至消失。
试样尺寸以磨面面积小于400mm2，高度15～20mm为宜。
试样可用手锯、砂轮切割机、显微切片机、化学切割装置、电火花切割机、剪切、锯、刨、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。
硬而脆的金属可以用锤击法取样。
不论用哪种方法切割，均应注意不能使试样由于变形或过热导致组织发生变化。
对于使用高温切割的试样，必须除去热影响部分。
二、金相试样的镶嵌在金相试样的制备过程中，有许多试样直接磨抛（研磨、抛光）有困难，所以应进行镶嵌。
经过镶嵌的样品，不但磨抛方便，而且可以提高工作效率及试验结果准确性。
通常进行镶嵌的试样有：形状不规则的试件；线材及板材；细小工件；表面处理及渗层镀层；表面脱碳的材料等。
样品镶嵌的常用方法有：1．机械镶嵌法机械镶嵌法系试样放在钢圈或小钢夹中，然后用螺钉和垫块加以固定。
该方法操作简便，适合于镶嵌形状规则的试样。
2．树脂镶嵌法树脂镶嵌法是利用树脂来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。
（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，使镶嵌材料与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）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、较软或熔点低的金属，形状复杂的试样、多孔性时试样等。
或在没有镶嵌设备的情况下应用。
时间证明采用环氧树脂较好，常用配方为：环氧树脂90g，乙二胺10g，还可以加入少量增塑剂（磷苯二甲酸二丁脂）。
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后即可凝固脱模。
三、金相试样的磨制金相试样经切割或镶嵌后，需进行一系列的研磨工作，才能得到光亮的磨面。
研磨的过程包括磨平、磨光、抛光3个步骤。
1．磨平即粗磨试样截取后，第一步进行粗磨，粗磨一般在落地砂轮上进行。
磨料粒度的粗细，对试样表面粗糙度和磨削效率有一定影响，粗磨时，还应注意蘸水冷却，防止组织变化。
2．磨光即细磨试样经粗磨后表面虽已平整，但还存在较深的磨痕及表面加工变形层，需要通过从粗到细的不同金相砂纸的磨制，把它们逐渐减轻，为进一步抛光做好准备。
金相砂纸是磨光金相试样的重要材料，一般采用的磨料为碳化硅和氧化铝。
手工磨光试样时，砂纸应放在玻璃板上，依次用280号、500号、水砂纸、0、01、02、03号金相砂纸磨光，每更换一道砂纸。
试样应转动900，并使前一道的磨痕彻底去除。
除了手工细磨外，还可用金相试样预磨机机械细磨，但磨光时需注意用水冷却，避免磨面过热。
3．抛光抛光的目的是在于去除金相磨面由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面。
金相试样的抛光方法有：（1）机械抛光。
机械抛光是靠抛光微粉的磨削和滚压作用，把金相试样抛成光滑的镜面。
抛光时抛光微粉嵌入抛光织物的间隙内。
相当于磨光砂纸的切削作用。
机械抛光所使用的设备主要是抛光机，抛光机由电动机带动抛光盘构成，结构比较简单。
良好的抛光机不允许有能感觉到的径向和轴向跳动，使用时抛光盘应平稳，噪声小。
4．自动制样设备的简介传统手工的金相试样制备过程工序繁琐,如遇到大批量的试样,怎样提高工作效率及减少人力成本就成了最大的问题。
目前比较先进的设备是半自动或全自动的金相制样设备。
该种设备的特点是集粗磨、细磨、抛光这些制样工序为一体。
半自动制样设备的工作程序是先将镶嵌好的试样用固定器固定（可选择夹单个试样的固定器和夹多个试样的固定器），然后选择相应粒度的研磨纸（有粗到细），将其贴在转盘上，设定研磨时间，压力及转盘转速等工作参数，完成机械粗磨到机械细磨，抛光时只需要选择适合的抛光织物贴在转盘上，并添加适合的抛光液（可选用人工添加或自动添加）即可轻松完成机械抛光程序。
全自动金相制样设备的操作则更为简便，将试样用固定器固定，并将制样所需的各种粒度的研磨纸及抛光用的抛光织物全部贴在转盘上（该种设备装有多个转盘），预先设定磨抛程序及各项参数，设备将在电脑控制下完成从粗磨、细磨、抛光直至最后将试样干燥的所有工序。
自动化的金相制样设备由于操作简便，并能大大提高工作效率等优点，已越来越受到金相检验工作者的青睐，它无疑是未来金相试样制备的趋势。
四、金相试样的侵蚀在某些合金中，由于各相组成物的硬度差别较大，或由于各相本身色泽显著不同，在显微镜下能分辨出它的组织。
但大部分的显微组织均需经过不同方法的侵蚀，才能显示出各种组织来，常用的金属组织侵蚀法有化学侵蚀及电解侵蚀法等。
（一）化学侵蚀法1．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溶解度的不同，组织就被显示出来。
两相合金的侵蚀与单相合金的侵蚀的原理不同，它主要是电化学腐蚀过程。
合金中的两个相具有不同的电位，当磨面浸入侵蚀剂中便形成许多微小的局部电池，具有较高负电位的一相成为局部电池的阳极，被很快地溶入侵蚀剂中，因而该相逐渐呈现凹沟。
具有较高正电位的另一相成为阴极，在正常电化学作用下不受侵蚀，保持原有的光滑平面。
多相合金的侵蚀也是一个电化学溶解过程。
一般电化学作用对于多相合金的侵蚀，往往是负电位较高的各相都产生溶解作用，只有正电位较高的一相未被侵蚀，一般不能鉴别多相组织，所以要用多种侵蚀剂进行侵蚀。
2．化学侵蚀的要点磨面侵蚀前必须冲洗清洁，去除污垢，侵蚀的方法有侵入法和揩擦法。
侵入法是将试样用夹子或手指夹住，浸入盛有侵蚀剂的器皿中，使磨面朝上，并使试样全部浸入。
在侵蚀过程中应摇动侵蚀剂，使磨面受蚀更均匀。
整个侵蚀过程如下：光亮的磨面经侵蚀逐渐失去光泽，再变成银白色或淡黄色，最后成为灰黑色。
一般宜侵蚀较浅先在显微镜上观察侵蚀的程度，如果组织尚未显露，可以不经抛光再进行侵蚀。
揩擦法是将试样磨面朝上平放在工作台上，以蘸有侵蚀剂的棉花在磨面上轻轻揩擦。
此法侵蚀后磨面易产生侵蚀不均匀。
它适合大型工件和大试样的金相检查。
把经侵蚀适度的试样从侵蚀剂中取出后，应迅速用清水彻底冲洗，然后浸入酒精中或用酒精喷射试样磨面，再用热风吹干，喷酒精的目的是使磨面加快干燥，吹风时试样应倾斜，防止表面积水而成“水渍”。
侵蚀后的试样磨面应保持清洁，保护磨面不受损坏。
侵蚀后的试样如果不要求及时观察，或需保存，应立即放入干燥器内。
（二）电解侵蚀法化学侵蚀法虽然有不少强烈作用的侵蚀剂，但对于某些具有极高化学稳定性的合金，仍难清晰地显示出它们的组织，如不锈钢、耐热钢、热电偶材料等。
电解侵蚀的工作原理基本上与电解抛光相同。
在电解抛光开始时试样产生“侵蚀”现象，这一阶段正好是电解侵蚀的工作范围。
由于各项之间与晶粒之间的析出电位不一致，在微弱电流的作用下各相的侵蚀深浅不同，因而能显示各相的组织。
常用金相化学侵蚀剂见表2；有关电解侵蚀剂表3。
表2 常用金相化学侵蚀剂侵蚀剂名称成分适用范围硝酸酒精溶液硝酸 1~5mL酒精 100mL淬火马氏体、珠光体、铸铁等苦味酸酒精溶液苦味酸 4g酒精 100mL珠光体、马氏体、贝氏体、渗碳体盐酸、苦味酸酒精溶液盐酸 5mL苦味酸 1g酒精 100mL回火马氏体及奥氏体晶粒盐酸、硝酸溶液盐酸 10mL硝酸 3g酒精 100mL高速钢回火后晶粒、氮化层、碳氮化氯化高铁、盐酸水溶液氯化高铁 5g 盐酸 50mL酒精 100mL奥氏体—铁素体不锈钢、18-8不锈混合酸甘油溶液硝酸 10mL盐酸 20mL甘油 30mL奥氏体不锈钢、高Cr—Ni耐热钢氯化铁盐酸溶液氯化高铁 5g盐酸 15mL水 100mL纯铜、黄铜及其他铜合金过硫酸铵水溶液 (NH4)2S2O3 10g水 100mL纯铜、黄铜及其他铜合金氢氧化钠水溶液氧化钠 1g五、现场金相检验某些大型的机件或构件，如大型齿轮、轴类、管道等进行组织无损检验时，可直接在工件上选定检验点，进行磨光→抛光→侵蚀等过程。
选择粒度适宜的小砂轮，插入电动手磨机上并固紧。
开启手磨机将工件上欲检测的部位磨平；然后在手磨机的磨头上贴上金相砂纸贴片，在被检测部位细磨，并由粗到细更换几种不同粒度的贴片，直到细磨完成；最后在磨头上贴上抛光布贴片，并加研磨膏抛光直至被检测部位光亮为止。
观察组织时，用棉花蘸上少许化学侵蚀剂在被检测部位轻轻擦拭，侵蚀完毕用酒精冲淋并用吹风机吹干。
观察组织时可用便携式金相显微镜，对于无法用显微镜观察的部位，制样后采用覆膜的方法将需要观察处用薄膜复制出来，带到实验室观察。
如需摄影再在显微镜上装上摄影仪或摄影照相机。