金相试样变形层的产生原因及其消除方法

金相试样变形层的产生原因及其消除方法

蒋建军

（华北铝业有限公司研究所，河北琢州072750) 摘要：在金相试样的制备（磨制及抛光）过程中，若操作不当，极易在试样的表面产生变形层，使试样观测起来较为困难。作者总结实践经验，分析出试样在抛磨过程中金属试样磨面产生变形层的原因，并提出其消除办法。

关链词：金相；变形层；试样磨制方法

制作高倍试样是金相检验中的重要手段之一，制备好的高倍试样的微观组织可以研究试样的形成机理、组织织构或分析缺陷的微观结构。而试样制备的质量受人为影响因素较大，在试样的锯、磨制和抛光过程中，若人为地操作不当，极易试样表面产生较深的变形层而影响金相高倍试样检验结果，虽然在试样的机械磨制和抛光过程中产生变形层是不可避免的，但如果注意操作方法，以将试样变形层的产生减小到最小程度，便于以后试样的浸蚀过程中完全去除掉，获得一个平整、光亮、无痕、无曳尾、无浮雕、无腐蚀坑、无金属扰乱层和变形层的抛光面，提高试样的质量。

1 变形层产生的原因

1.1 试样在磨制过程中变形层的产生

经过磨制后的试样磨面上会出现细小均匀的小划痕或很薄的变形层，在试样的磨制过程中，会产生变形层的因素有：

(1) 接触压力

在试样的磨制过程中，施加于试样表面上的正压力过大会使试样的磨面温度升高而引起试样的组织变化，并使磨痕加深，变形层增加。

(2) 砂纸粒度

试验表明，磨料的粒度尺寸在40mm以上时，磨削速度几乎不变，但变形层的深度却随磨料的粒度尺寸的增大而增加。

(3) 砂纸的新旧程度

新砂纸的磨削速率快，但易使试样的变形层加深，用新砂纸磨削磨制金属试样多次后。磨粒变会变钝，砂纸的磨削速率下降，这时试样的变形层基本保持不变，当砂纸使用到一定时间（或程度）后，其磨削作用大减，滚压作用增大，这时使得试样磨而的变形层的深度又增加，所以过旧的砂纸不宜继续使用。

1.2 试样在抛光过程中变形层的产生

抛光过程是金相试样制备的最后一道工序，其目的是将试样上在磨制过程中产生的磨痕和变形层去掉，得到平整、光亮、无痕的镜面。但抛光过程只能抛去金属表面很薄的一层，不可能把较深的变形层抛去，所以试样只有在经过细磨（手工细磨或机械细磨）后，得到均匀的细磨痕及较浅的变形层时再进行抛光，但在抛光过程中同样也会产生变形层。在试样的抛光过程中产生变形层的因素有：

(l) 抛光剂粒数的影响

粒度大（如磨料的颗粒直径在lmm左右）的抛光剂抛光速率高，但抛光时在试样的磨面上易产生较厚的变形层，粒度小（磨料的颗粒

直径在2mm左右）的抛光剂所产生的变形层薄，但抛光速率低，要花费较长的时间才能将前一道次磨痕及变形层去除。

(2）抛光粉的选择过程中，要求抛光粉具有高的硬度和一定的强度，且颗粒要细而均匀，刃口锋利。而使用的抛光粉外形越尖锐，其磨削作用越强，会在磨面上形成较厚的变形层。反之，颗粒越圆，只能在抛光布和磨面之间滚动，滚压作用强，而无磨削作用，极易使试样表面氧化形成新变形层。

(3）抛光织物

选用的抛光织物应纤维柔软，牢固耐磨。当使用的抛光织物混有粗而硬的纤维或含有粗沙粒和其它脏物，会在试样的抛光过程中产生新的变形层甚至擦伤试样表面。

(4）抛光盘的湿度

抛光过程中，要不断地从盘中心滴入抛光粉悬浮，使抛光织物保持一定的湿度。应注意的是，若抛光盘的湿度太大会减弱抛光磨削作用，增大滚压作用，不仅加厚金属扰乱层，使试样较硬相呈现浮雕，而且使变形层增厚；若湿度过小，润滑条件极差，因摩擦生热而使试样温度升高导致试样磨面失去光泽产生斑点。

(5）抛光压力

抛光时施加于试样表面的正压力越大，滚压作用越强，变形层的厚度越大、金属扰乱层也越大，容易形成伪组织，压力过小，抛光过程越长，容易增加金属变形又浪费时间。

(6）抛光时的手法

抛光时握稳试样，手势要随应试样磨面并使之平行于抛光盘而且磨面应均匀地压在抛光盘上，开始时将试样从磨盘的中心向边缘移动，所施压力不能太重，磨面应均衡地压在抛光盘上，并不断地左右移动，在抛光即将完成阶段，可略为逆着抛光盘旋转方向转动金相试样，抛光将近结束时，试样应该从边缘向中心移动，以降低抛光线速度，同时压力应越来越轻，最后在抛光盘的中心处提起试样，可不断变换抛光方向，防止非金属夹杂物的曳尾现象，当磨痕完全消除后，应当立即停止抛光，以减少试样表面形成变形层。

2 死回生消除变形层的方法

2.1 消除磨制过程中产生变形层的方法

(1) 磨削过程中的力度

磨削试样过程中，用力应尽量稳定适度而均匀，在磨削过程中，随着磨面上磨痕的减轻，要逐渐减小施加于试样上的正应力，当磨制快结束时，将试样提起至与砂纸几乎刚刚接触的程度。

(2) 磨制过程中砂纸的选择

解决办法是不宜选用粒度过大的砂纸进行试样的磨光，通常先用粒度号为240或320的砂纸粗磨至上一道磨痕几乎消失后，再用粒度号为400或600的砂纸细磨，将磨面磨制成平整光滑平面。

(3) 使用砂纸的新旧程度

使用频率较高（如使用次数达到3次或以上）或长时间不使用的砂纸（如使用一次后长达半年以上未再次使用）的砂纸应舍弃，使用新的砂纸，以提高磨制的效果。

(4) 其它应在操作过程中注意的因素

a）每换一道砂纸，应将试样及双手洗净、擦干，避免人为的因素弄污试样表面。

b）每换一道砂纸的同时，应将试样转90º的方向，与旧磨痕的方向垂直，以减少磨痕的加深和变形层的增加。

c）每一道工序都要将前一道工序的磨痕磨地完全消失为止。

d）磨制软材料时，应在砂纸上加几滴润滑油。以免砂纸颗粒嵌入软材料的金相表面，造成假象。常用的润滑剂有煤油、汽油、机油以及肥皂水、甘油水溶液等。

e）磨制过硬质材料的砂纸后不宜再磨制软的金属材料．以免残留在砂纸上的硬颗粒嵌到软材料上，造成很深的划瘤，抛光时难以消除。

f)磨制试样的同时，不断用流动的水冲刷砂纸上脱落的磨粒。水不仅能冷却润滑磨面，还可冲走磨面上的松散磨样和磨屑，以减少磨光过程中磨粒的嵌入和由于滚压作用而造成试样变形层的加深。同时还可以降低试样表面的温度，防止试样表面因摩擦生热而被氧化。

e)另外，在抛光前可采用电解抛光一次．不仅可减少磨制过程中产生的变形层，还可抛光时间三分之一以上，抛光时间可选在2～3秒之间。

2.2 消除抛光过程中产生变形层的方法