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实验 金相试样的制备

实验  金相试样的制备
实验  金相试样的制备

实验金相试样的制备

一、实验目的

1.熟悉金相显微试样的制备过程

2.了解掌握金相显微试样的制备方法

二、概述

在利用金相显微镜作金相显微分析时,必须首先制备金相试样,我们在显微镜中所观察到的显微组织,是靠光线从试样观察面上的反射来实现的。若试样观察面上的反射光能进入物镜。我们就可以从目镜中观察到反射的象,否则就观察不到。

图2-1 光线在不同表面上的反射情况

由图2-1所示可见,未经制备的试样的表面相当于无数多个与镜筒不垂直的平滑表面,这是不能成象的。因此,我们要先把试样观察面制备成光滑平面。但是光滑平面在显微镜下只看到光亮一片,而不能看到显微组织结构特征,故还须用一定的浸蚀剂浸蚀试样观察面,使某些耐浸蚀弱的区域不同程度地受到浸蚀而呈现微观察的凸凹不平。这些区域的反射光线被散射而呈暗色。由于明暗相衬,在显微观察中就能表示试试样磨面组织结构的特征了。

金相试样的制备包括试样的切取、镶嵌、磨制抛光、锓蚀等五个步骤。

1. 取样

试样应根据分析目的和要求在有代表的位置上截取。一般地说,取横截面主要观察:1、试样边缘到中心部位显微组织的变化。2、表层缺陷的检验、氧化、过滤、折叠等。3、表面处理结果的研究,如表面淬火、硬化层、化学热处理层、镀层等。4、晶粒度测定等。通过纵截面可观察:1、非金属夹杂;2、测定晶粒变形程度;3、鉴定带状组织及通过热处理消除带状组织的效果等。试样一般可

用手工切割、机床切割、切片机切割等方法截取(试样大小为φ12×12mm圆柱体或12×12×12mm的立方体)。不论采用哪种方法,在切取过程中均不宜使试样的温度过高,以免引起金属组织的变化,影响分析结果。

2. 镶嵌

当试样的尺寸太小(如金属丝、薄片等)时,直接用手来磨制很困难,需要使用试样夹或利用样品镶嵌机,把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙烯及聚合树脂等)中,如图2-2所示。

图2-2 试样的镶嵌(见实验室挂图)

3. 磨制

试样的磨制一般分粗磨和细磨两道工序。

a. 粗磨:粗磨的目的是为了获得一个平整的表面,钢铁材料试样的粗磨可用锉刀锉平,也可在砂轮机上磨制。但应注意:试样对砂轮压力不宜过大。否则会在试样表面形成很深的磨良,增加精磨和抛光的困难,要随时用水冷却试样,以免受热引起组织交化;试样边缘的棱角若无保存必要,可先行磨圆(倒角),以免在细磨及抛光时撕破砂纸或抛光布,甚至造成试样从抛光机上飞出伤人。

b. 细磨:经粗磨后试样表面虽较平整,但仍还存在有较深的痕(如图2-3)所示。细磨的目的就是为了消除这些磨痕,以得到平整而光滑的磨面,为下一步的抛光作好准备;将粗磨好的试样用水冲洗擦干后就开始进行细磨,细磨是在一套粗细程度不同的金相少纸上,由粗到细依次顺序进行的。细磨时将砂纸放在玻璃扳上,手指紧握试样,并使磨面朝下,均匀用力向前推行磨制。在回程时,应提起试样不与砂纸接触。以保证磨面平整面不产生弧度,每更换一号砂纸时,须将试样的研磨方向转90°,即与上道磨痕方向垂直。直到将上一号砂纸所产生的磨

痕全部消除为止更换砂纸前试样用棉花顺磨痕擦试或水顺磨痕冲洗。为了加快磨制速度,除手工磨制外。还可以将不同型号砂纸贴在带有旋转圆盘的预磨机上,实现机械磨制。细磨后的试样表面应呈白色,平整光滑、细看才见到相互平行的细纹。然后用水冲洗干净进行抛光。

4. 抛光

抛光的目的是去除试样磨面上经细磨后遗留下来的细微磨痕,而获得光亮的镜面,抛光的方法一般可分为机械抛光、电解抛光和化学抛光三种。

(1)机械抛光;在专用的抛光机上进行。抛光机由电动机带动两个抛光圆盘(Φ200~300mm)组成。抛光盘上铺以细帆布。呢绒乙丝绸等。抛光时试样磨面均匀地压在抛光盘上并不断滴注抛光液。抛光液通常采用A1203MgO或Cr2O3等细粉末(粒度约为0.3~1mm)在水中的悬浮液,机构抛光就是靠极细的抛光粉末与磨面间产生相对磨削和流压作用来消除磨痕的。

在抛光过程中要注意用力均匀。不可过轻过重。以免试样飞出来或刮破绒布,要随时补充抛光剂以保持一定湿度太干干则使磨面产生变形层和暗黑斑,过湿会减弱抛光作用,适宜的湿度是试样磨面附着的湿膜在3~5秒内挥发完,抛光时间不宜过长,一般是在磨面的划痕消除,而不产生麻点,在抛光结束后,试样表面应呈光亮的镜面。然后用水冲洗再以酒精洗涤,用棉花或滤纸吸干,或用吹风机吹干。

(2)电解抛光:是利用阳极浸蚀法使试样表面变得平滑光亮的一种方法.将试样浸入电解液中作为阳极,用铝片或不锈钢作为阳极,使试样与阴极之间保持—定距离(20~30mm),接通直流电源,当电流密度足够时每试样磨面即由于电化作用而发生选择性溶解,从而获得光滑平整的表面。这种方法的优点是速度快,只产生纯化学的溶解作用而无机械力的影响;因此查避免在机械抛光时可能引起的表层金属的塑性变形,从而能确切地显示真实的金相组织。但电解抛光操作时工艺规程不易控制。

(3)化学抛光:其实质与电解抛光相似,也是一个表层溶解过程,从而得到光滑平整的表面。

5. 试样的浸蚀

试样抛光后在显微镜下,只能观察到光亮的研磨面及非金属夹杂物,裂纹等,显微组织只有腐蚀浸蚀后才能显示出来。

试样的浸蚀方法有多种。这里只介绍化学浸蚀法。

化学浸蚀法是利用化学浸蚀剂,通过化学或电化学作用显示金属组织。

纯金属和单相合金的浸蚀是一个化学溶解过程。由于晶界上原子排列规律性差,具有较高的自由能,所以晶界处较容易浸蚀而呈凹陷。若浸蚀较浅,由于垂直光线在晶界处的散射作用,在显微镜下可显示出纯金属或固溶体目多面体晶粒。若浸蚀较深,则在显微镜下可显示出明暗不一的晶粒,这是由于各晶粒的位向不同.溶解速度亦异,浸蚀后的显微平面和原磨面的角度不同,在垂直光线照射下。反射光线方向各异。显示出明暗不一。

二相合金的浸蚀主要是一个电化学腐蚀过程。由于两组成相电位不同,在浸蚀剂(即电解液)中,形成板多的局部微电池负电位较高的一组成为阳极,被迅速溶入电解液中逐渐凹下去,而正电位较高的另一相成为阴极保持原光滑平瓦在显微镜下就可清楚地显示出两相。

多相合金的浸蚀也是一个电化溶解过程,浸蚀法有选择浸蚀法和选择着色法,这里不介绍,请看有关参考书。

常用的浸蚀剂很多,对试样的浸蚀视不同材料及不同目的来选用恰当的浸蚀剂,以达到某一组织的真实显示。如钢铁材料常用的漫蚀剂有2~4%的硝酸酒精溶液,4%苦味酸酒精溶液,铝合金常用的浸蚀剂有:氢氟酸水溶液,1%NaOH 水溶液.铜合金常用的浸蚀剂有8%CaCl2氨水溶液,三氯化铁盐酸冰溶液等(见附表)。

浸蚀的深浅根据组织特点和观察的放大倍数来确定,在一般情况下,抛光表面微微发暗和失去金属光泽即可。如高倍观察时。浸蚀要浅一些,低倍观察时,浸蚀要深一些,单相组织要深一些,双相组织浸蚀要浅一些。

三、实验设备及器材

1. 碳钢试样一块。

2. 砂纸一套、玻璃板一块。

3. 抛光机、吹风机、金相显微镜。

4. 4%硝酸酒精溶液,Cr2O3抛光粉。

四、实验内容

1. 每人制备一块碳钢的显微分析试样,观察浸蚀前后的显微组织,并画出组织示意图。

2. 观察不同浸蚀程度对显微镜组织显示的影响。

五、实验报告要求

1. 实验目的。

2. 根据自己的初步实践,简述显微分析试样的制备过程。

3. 在直径30mm的圆内描绘试样浸蚀前后的显微组织,并对金相试样制备的质量进行分析。

4. 简述浸蚀程度对显微组织显示的影响。

附表常用浸蚀剂

实验铁碳合金平衡组织显微分析

一、实验目的

1. 熟悉碳钢在平衡状态下的显微组织

2. 熟悉白口铸铁的显微组织

3. 了解铁碳合金组织的变化规律

二、原理概述

由铁——碳相图可知铁碳合金的基本相为铁素体、奥氏体和渗碳体,而在室温下仅能看到两个相:铁素体和渗碳体。各种碳钢和白口铁的组织均由这两个相组成。

图4-1 铁碳相图(见实验室挂图)

铁素体、渗碳体、珠光体和莱氏体的显微组织特征。

(1)铁素体(F)

α中的间隙固溶体,用4%硝酸酒精溶液浸蚀后呈白色,亚共析钢碳在Fe

-

中铁素体一般呈块状分布;当含碳量接近于共析成分时,铁素体则呈断续的网状分布于光体周围。

(2)渗碳体(Fe3O)

铁与碳形成的一种间隙化合物,其碳含量为6.69%,质硬而脆,经4%硝酸酒精溶液浸蚀后呈亮白色,若用苦味酸钠溶液浸蚀后呈暗黑色,而铁素体仍为白色,由此可区别铁素体与渗碳体。按照成份和形成条件的不同,渗碳体可以呈现不同的形态;一次渗碳体(初生相)是直接由液体中析出的,故在白口铸伯中呈粗大的条片状,二次渗碳体(次生相)是从奥氏体中析出的,往往呈网络状沿奥氏体晶界分布;三次渗碳是由铁素体中析出的,通常呈不连续薄片状存在于铁素体晶界处,数量很少。

(3)珠光体(P)

铁素体和渗碳体的机械混合物,铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层片状组织,在高倍下能看清珠光体中平行相同的宽条铁素体和细条渗碳体,当放大倍数较低时由于显微镜的鉴别能力小于渗碳体片厚度,这时珠光体中的渗碳体就只能看到是一条黑线,珠光体在较低放大倍数下片层不能分辨,呈黑色。高碳工具钢(过共析钢)经球化退火处理后还可以获得球状珠光体。

(4)莱氏体(d

L )

在室温下是由共晶Fe3O珠光体及二次渗碳体所组成的机械混合物,含碳量4.3%的共晶白口铁,在1148℃时形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶体,其中奥氏体冷却时析出二次渗碳体,并在727℃以下分解为珠光体。莱氏体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状的珠光体。二次渗硕体和共晶渗碳体连在一起,从形态上难以区分。

根据组织特点及碳含量不同,铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。

1. 工业纯铁。纯铁在室温下具有单相铁素体组织,含碳量<0.02%的铁碳合金通常称为工业纯铁,即由铁素体和少量三次渗碳体组成。工业纯铁的显微组织,其中黑色线条是铁素体的晶界,而白色基底则是铁素体的不规则等轴晶粒,在某些晶界处可以看到不连续的薄片状三次渗碳体,图4-2为工业纯铁的退火组织。

2. 钢

(1)亚共析钢:亚共析钢的含碳量在0.02~0.77%范围内,其组织由铁素体和珠光体所组成。图4-3和图4-4分别为亚共析钢(20钢和45钢)的显微组织,其中白色为铁素体,暗黑色为珠光体,随着含碳量的增加,铁素体的数量逐渐减少,而珠光体的数量则相应地增多,可以通过直接在显微镜下观察珠光体和铁素体各自所占面积的百分数,近似地计算出钢的含碳量,即碳含量≈P×0.8%,其中P为珠光体所占面积百分数。例如:在显微镜中观察到有50%的面积为珠光体,

图4-2 工业纯铁退火组织(见实验室挂图)

50%的面积为铁素体则此钢的含碳量%4.0100

8.050%=?=C (室温下铁素体含碳量极微,约为0.008%,可忽略不计)即相当于40钢。

(2) 共析钢

含硫量为0.77%的碳钢称为共析钢的它由单一的珠光体组成。图4-5为T8钢的退火组织。

(3) 过共析钢

含碳量超过0.77%的碳钢称为过共析钢,它在室温下的组织由珠光体和二次渗碳体组成。钢中含碳量越多,二次渗碳体数量就越多。

图4-3 20钢退火组织

图4-4 45钢退火组织

(见实验室挂图)

过共析钢的显微组织,组织形态为层片相间的珠光体和细小网络状渗碳体,经硝酸酒精溶波浸蚀后珠光体呈暗黑色,而二次渗碳体呈白色细网状,图4-6为T12钢退火组织。

图4-5 T8钢退火组织

图4-6 T12钢退火组织

(见实验室挂图)

3. 铸铁

(1)亚共晶白口铁

含碳量<4.3%的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁。在室温下组织为珠光体,二次渗碳体和莱氏体,用硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下呈黑色枝晶状的珠光体,

和斑点状的莱氏体。图4-7为亚共晶白口铁组织。

珠光体外的白亮圈为Ee3O

(2)共晶白口铸铁

共晶白口铸铁的含碳量为 4.3%,它在室温下的组织由单一的共晶莱氏体组成。经浸蚀后,在显微镜下珠光体呈暗黑色细条及斑点状,渗碳体呈亮白色鱼骨

状。图4-8为共晶白口铁组织。

图4-7 亚共晶白口铁组织

图4-8 共晶白口铁组织

(见实验室挂图)

(3)过共晶白口铸铁

含碳量大于 4.3%的白口铸铁称为过共晶白口铸铁,在室温下的组织由一次渗碳体和莱氏体组成。作硝酸酒精溶液浸蚀后,在显微镜下可观察到在暗色斑点状的莱氏体基底上分布着亮白色粗大条片状的一次渗碳体。图4-9为过共晶白口铁的组织。

图4-9 过共晶白口铁组织(见实验室挂图)

三、实验内容

1. 每人制备一块显微分析试样

2. 观察分析亚共析钢(20钢和45钢)共析钢(T8)、过共析钢(T12)、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁、工业纯铁的显微组织,并画出组织示意图。

3. 观察自己制备的试样,并确定由于上述的哪一类。

四、实验报告要求

1. 实验目的和内容

2. 画出上述各种试样的组织示意图,并注明材料名称,含碳量、浸蚀剂和放大倍数。显微组织画在直径为30mm的园内,并将组织组成物名称以箭头引起标明。

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。

金相试样的制备及金相组织观察

金相试样得制备及金相组织观察 一、实验目得 1、了解金相显微镜得基本原理、构造,初步掌握显微镜得正确使用。? 2、掌握金相显微试样得制备过程与基本方法。 3、了解浸蚀得基本原理,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得金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备得机械性能等。 二、实验设备与用品 1、金相显微镜 2、不同粗细得金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂(4%硝酸酒精) 3、抛光机 4、待制备得金相试样 三、金相显微镜得基本原理、构造及使用 1、显微镜得放大倍数 利用透镜可将物体得象放大,但单个透镜或一组透镜得放大倍数就是有限得,为此,要考虑用另一组透镜将第一次放大得象再行放大,以得到更高放大倍数得象。金相显微镜就就是基于这一要求设计得。显微镜中装有两组放大透镜,靠近物体得一组透镜为物镜,靠近观 察得一组透镜为目镜. 金相显微镜得光学原理图1如图所示。 物体AB置于物镜得一倍焦距F1与二倍焦距 之间,它得一次象在物镜得另一侧二倍焦距 以外,形成一个倒立、放大得实象A′B′;当 实象A′B′位于目镜得前一倍焦距F2以内时 则目镜复又使映象A′B′放大,而在目镜得前 二倍焦距 2 F2以外,得到A′B′得正立虚象 A″B″。因此最后得映象A″B″就是经过物镜、 目镜两次放大后所得到得。其放大倍数应为 物镜放大倍数与目镜放大倍数得乘积。 物体AB经物镜第一次放大得倍数: M物=A′B′/ AB=(Δ+f1′)/ f1 式中f1、f1′—-物镜前焦距与后焦距 Δ—-显微镜得光学镜筒长 与Δ相比,物镜得焦距f1′很短,可略, 所以M物≈Δ/ f1 象A′B′经目镜第二次放大得倍数: M目= A″B″/A′B′≈D/ f2 式中f2——目镜得前焦距 D——人眼明视距离,D≈图1 显微镜光学原理图 250㎜。 所以显微镜得放大倍数应为: M=M物·M目=(Δ/ f1)·(D/ f2) 当显微镜得机械镜筒长度等于光学镜筒长度时,M= M物·M目;而当这二者不等时,M= M物·M目·C,C就是与机械镜筒长、光学镜筒长有关得系数,一般为1,有时为0、63,其C

金相实验报告

金相实验报告 篇一:金相实验报告 广州大学机械与电气工程学院 课程报告 报告题目: 金相实验报告 专业班级:机械111 姓名:邓永明 学号: 1107XX14 组别:第六组 指导老师:胡一丹 完成日期: XX.10.18 一. 热处理工艺分析 1. 正火 (1)工艺内容:正火(英文名称:normalizing),又称常化,是将工件加热至Ac3(A 是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度,一般是 从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全 奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃,保温一段时间后,从 炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处

理工艺。 其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。根本目的是去 除材料的内应力、降低材料的硬度为接下来的加工做准备。 (2)工艺特点:正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似,但冷却速 度稍大,组织较细。有些临界冷却速度很小的钢,在空气中冷 却就可以使奥氏体转变为马氏体,这种处理不属于正火性质, 而称为空冷淬火。与此相反,一些用临界冷却速度较大的钢制 作的大截面工件,即使在水中淬火也不能得到马氏体,淬火的 效果接近正火。钢正火后的硬度比退火高。正火时不必像退火 那样使工件随炉冷却,占用炉子时间短,生产效率高,所以在 生产中一般尽可能用正火代替退火。对于含碳量低于0.25%的 低碳钢,正火后达到的硬度适中,比退火更便于切削加

工,一 般均采用正火为切削加工作准备。对含碳量为0.25~0.5%的中 碳钢,正火后也可以满足切削加工的要求。对于用这类钢制作 的轻载荷零件,正火还可以作为最终热处理。高碳工具钢和轴 承钢正火是为了消除组织中的网状碳 化物,为球化退火作组织 准备。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍 快,因而正火组织要比退火组织更细一些,其机械性能也有所 提高。另外,正火炉外冷却不占用设备,生产率较高,因此生 产中尽可能采用正火来代替退火。对于形状复杂的重要锻件, 在正火后还需进行高温回火(550-650℃)高温回火的目的在于 消除正火冷却时产生的应力,提高韧性和塑性。 正火后的组织:亚共析钢为F+S,共析钢为S,过共析钢为S+

实验金相试样的制备

实验金相试样的制备 一、实验目的 1.熟悉金相显微试样的制备过程 2.了解掌握金相显微试样的制备方法 二、概述 在利用金相显微镜作金相显微分析时,必须首先制备金相试样,我们在显微镜中所观察到的显微组织,是靠光线从试样观察面上的反射来实现的。若试样观察面上的反射光能进入物镜。我们就可以从目镜中观察到反射的象,否则就观察不到。 图2-1 光线在不同表面上的反射情况 由图2-1所示可见,未经制备的试样的表面相当于无数多个与镜筒不垂直的平滑表面,这是不能成象的。因此,我们要先把试样观察面制备成光滑平面。但是光滑平面在显微镜下只看到光亮一片,而不能看到显微组织结构特征,故还须用一定的浸蚀剂浸蚀试样观察面,使某些耐浸蚀弱的区域不同程度地受到浸蚀而呈现微观察的凸凹不平。这些区域的反射光线被散射而呈暗色。由于明暗相衬,在显微观察中就能表示试试样磨面组织结构的特征了。 金相试样的制备包括试样的切取、镶嵌、磨制抛光、锓蚀等五个步骤。 1. 取样 试样应根据分析目的和要求在有代表的位置上截取。一般地说,取横截面主要观察:1、试样边缘到中心部位显微组织的变化。2、表层缺陷的检验、氧化、过滤、折叠等。3、表面处理结果的研究,如表面淬火、硬化层、化学热处理层、镀层等。4、晶粒度测定等。通过纵截面可观察:1、非金属夹杂;2、测定晶粒变形程度;3、鉴定带状组织及通过热处理消除带状组织的效果等。试样一般可

用手工切割、机床切割、切片机切割等方法截取(试样大小为φ12×12mm圆柱体或12×12×12mm的立方体)。不论采用哪种方法,在切取过程中均不宜使试样的温度过高,以免引起金属组织的变化,影响分析结果。 2. 镶嵌 当试样的尺寸太小(如金属丝、薄片等)时,直接用手来磨制很困难,需要使用试样夹或利用样品镶嵌机,把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙烯及聚合树脂等)中,如图2-2所示。 图2-2 试样的镶嵌(见实验室挂图) 3. 磨制 试样的磨制一般分粗磨和细磨两道工序。 a. 粗磨:粗磨的目的是为了获得一个平整的表面,钢铁材料试样的粗磨可用锉刀锉平,也可在砂轮机上磨制。但应注意:试样对砂轮压力不宜过大。否则会在试样表面形成很深的磨良,增加精磨和抛光的困难,要随时用水冷却试样,以免受热引起组织交化;试样边缘的棱角若无保存必要,可先行磨圆(倒角),以免在细磨及抛光时撕破砂纸或抛光布,甚至造成试样从抛光机上飞出伤人。 b. 细磨:经粗磨后试样表面虽较平整,但仍还存在有较深的痕(如图2-3)所示。细磨的目的就是为了消除这些磨痕,以得到平整而光滑的磨面,为下一步的抛光作好准备;将粗磨好的试样用水冲洗擦干后就开始进行细磨,细磨是在一套粗细程度不同的金相少纸上,由粗到细依次顺序进行的。细磨时将砂纸放在玻璃扳上,手指紧握试样,并使磨面朝下,均匀用力向前推行磨制。在回程时,应提起试样不与砂纸接触。以保证磨面平整面不产生弧度,每更换一号砂纸时,须将试样的研磨方向转90°,即与上道磨痕方向垂直。直到将上一号砂纸所产生的磨

金相试样制备方法

金相试样制备方法 1次点击::时间:2010-01-08 22:05:48来源:作者 金相检验是研究金属及合金内部组织的重要方法之一,为了在金相显微镜下正确有效地观察到内部显微组织,就需制备能用于微观检验的样品――金相试样,也可称之为磨片。 金相试样制备的主要程序为:取样—嵌样(对于小样品)—磨光—抛光一浸蚀等。 一、取样原则 用金相显微镜对金属的一小部分进行金相研究,其成功与否,可以说首先取决所取试样有无代表性。在一般情况下,研究金属及合金显微组织的金相试样应从材料或零件在使用中最重要的部位截取;或是偏析、夹杂等缺陷最严重的部位截取。在分析失效原因时,则应在失效的地方与完整的部位分别截取试样,以探究其失效的原因。对于生长较长裂纹的部件,则应在裂纹发源处、扩展处、裂纹尾部分别取样,以分析裂纹产生的原因。研究热处理后的零件时,因组织较均匀,可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳、表面处理(如渗碳)的情况,则应在横断面上观察。有些零部件的“重要部位”的选择要通过对具体服役条件的分析才能确定。 二、试样截取 无论采取何种截取方法截取试样,都必须保证不使试样观察面的金相组织发生变化。软材料可用锯、车、刨等方法切取;硬材料可用水冷砂轮切片机、电火花切割等方法切取;硬而脆的材料(如白口铸铁),也可用锤击法获取。 对于要测量表面处理层深的试样,要注意切割面与渗层面垂直。研究轧制材料时,如研究夹杂物的形状、类型、材料的变形程度、晶粒拉长的程度、带状组织等,应在平行于轧制方向上截取纵向试样;如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布,应在垂直轧制方向上截取横向试样。金相试样较理想的形状是圆柱形和正方柱体。以具体情况而定。一般可取高为10~15mm,直径Φ1O~15mm;方形试样边长为10~15mm为宜。在实际工作中,由于被检材料和零件的品种极多,要在材料和零件上截取理想的形状与尺寸有一定的困难,一般可按实际情况决定。但是以试样的高度为其直径或边长的一半为宜,形状与大小以便于握在手中磨制为原则。 三、试样镶嵌 当试样尺寸过小、形状特殊(如金属碎片、丝材、薄片、细管、钢皮等)不易握持,或要保护试样边缘(如表面处理的检验、表面缺陷的检验等)则要对试样进行夹持或镶嵌。 镶嵌可分为冷镶嵌和热镶嵌。冷镶嵌指在室温下使镶嵌料固化,一般适用于不宜受压的软材1 料及组织结构对温度变化敏感或溶点较低的材料。热镶法是把试样和镶嵌料一起放入钢模内加热加压,冷却后脱模。后者的使用较为广泛。实验室使用的上海日用电机厂生产的XQ-2型金相试样镶嵌机,这种镶嵌机操作简单,温度自动控制的范围的选择便利。主要缺点是模套不能变更,对试样的尺寸适应性较差,其次是不能强制冷却。 嵌料常用的有酚-甲醛树脂、酚-糠醛树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯前两种主要为呈热凝性的材料,后两种为热塑性材料,并呈透明和半透明性。在酚-甲醛树脂内加入木粉,即常用的所谓“电木粉”,它可以染成不同颜色。常用热镶嵌工艺见表1-1,热镶嵌中会碰到一些缺陷,这些缺陷的成因、补救办法见表1-2。 表1-1常用热镶嵌工艺

金相试样制备试验报告.

金相试样的制备 一、实验目的 (1)了解金相显微试样制备原理,熟悉金相显微试样的制备过程。 (2)初步掌握金相显微试样的制备方法。 二、实验原理 金相试样制备 金相试样制备过程一般包括:取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。 1.取样 从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为"取样"。取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。截取方法有多种,对于软材料可以用锯、车、刨等方法;对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法,对于硬而脆的材料可以用锤击的方法。无论用哪种方法都应注意,尽量避免和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。试样的尺寸并无统一规定,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比较适宜。对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘的试样,可以采取镶嵌或机械夹持的办法。 金相试样的镶嵌,是利用热塑性塑料(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)作为填料进行的。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,冷镶方法不需要专用设备,只将适宜尺寸(约φl5~20mm)

的钢管、塑料管或纸壳管放在平滑的塑料(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 粗磨的目的主要有以下三点: 1)修整有些试样,例如用锤击法敲下来的试样,形状很不规则,必须经过粗磨,修整为规则形状的试样; 2)磨平无论用什么方法取样,切口往往不十分平滑,为了将观察面磨平,同时去掉切割时产生的变形层,必须进行粗磨; 3)倒角在不影响观察目的的前提下,需将试样上的棱角磨掉,以免划破砂纸和抛光织物。 黑色金属材料的粗磨在砂轮机上进行,具体操作方法是将试样牢牢地捏住,用砂轮的侧面磨制。在试样与砂轮接触的一瞬间,尽量使磨面与砂轮面平行,用力不可过大。由于磨削力的作用往往出现试样磨面的上半部分磨削量偏大,故需人为地进行调整,尽量加大试样下半部分的压力,以求整个磨面均匀受力。另外在磨制过程中,试样必须沿砂轮的径向往复缓慢移动,防止砂轮表面形成凹沟。必须指出的是,磨削过程会使试样表面温度骤然升高,只有不断地将试样浸水冷却,才能防止组织发生变化。 砂轮机转速比较快,一般2850r/min,工作者不应站在砂轮的正前方,以防被飞出物击伤。操作时严禁戴手套,以免手被卷入砂轮机。 3.细磨 粗磨后的试样,磨面上仍有较粗较深的磨痕,为了消除这些磨痕必须进行细磨。细磨,可分为手工磨和机械磨两种。 (1)手工磨 手工磨是将砂纸铺在玻璃板上,左手按住砂纸,右手握住试样在砂纸上作单向推磨。金相砂纸由粗到细分许多种,其规格可参考表2-1。 表2-1 常用金相砂纸的规格

金相试样实验报告

篇一:金相试样制备试验报告 金相试样的制备 一、实验目的 (1)了解金相显微试样制备原理,熟悉金相显微试样的制备过程。 (2)初步掌握金相显微试样的制备方法。 二、实验原理 金相试样制备 金相试样制备过程一般包括:取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。 1.取样 从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为取样。取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。截取方法有多种,对于软材料可以用锯、车、刨等方法;对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法,对于硬而脆的材料可以用锤击的方法。无论用哪种方法都应注意,尽量避免和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。试样的尺寸并无统一规定,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比较适宜。对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘的试样,可以采取镶嵌或机械夹持的办法。 金相试样的镶嵌,是利用热塑性塑料(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)作为填料进行的。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,冷镶方法不需要专用设备,只将适宜尺寸(约φl5~20mm)的钢管、塑料管或纸壳管放在平滑的塑料(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 粗磨的目的主要有以下三点: 1)修整有些试样,例如用锤击法敲下来的试样,形状很不规则,必须经过粗磨,修整为规则形状的试样; 2)磨平无论用什么方法取样,切口往往不十分平滑,为了将观察面磨平,同时去掉切割时产生的变形层,必须进行粗磨;3)倒角在不影响观察目的的前提下,需将试样上的棱角磨掉,以免划破砂纸和抛光织物。 黑色金属材料的粗磨在砂轮机上进行,具体操作方法是将试样牢牢地捏住,用砂轮的侧面磨制。在试样与砂轮接触的一瞬间,尽量使磨面与砂轮面平行,用力不可过大。由于磨削力的作用往往出现试样磨面的上半部分磨削量偏大,故需人为地进行调整,尽量加大试样下半部分的压力,以求整个磨面均匀受力。另外在磨制过程中,试样必须沿砂轮的径向往复缓慢移动,防止砂轮表面形成凹沟。必须指出的是,磨削过程会使试样表面温度骤然升高,只有不断地将试样浸水冷却,才能防止组织发生变化。 砂轮机转速比较快,一般2850r/min,工作者不应站在砂轮的正前方,以防被飞出物击伤。操作时严禁戴手套,以免手被卷入砂轮机。 3.细磨 粗磨后的试样,磨面上仍有较粗较深的磨痕,为了消除这些磨痕必须进行细磨。细磨,可分为手工磨和机械磨两种。 (1)手工磨 手工磨是将砂纸铺在玻璃板上,左手按住砂纸,右手握住试样在砂纸上作单向推磨。金相砂纸由粗到细分许多种,其规格可参考表2-1。 表2-1 常用金相砂纸的规格 金相砂纸编号 粒度序号

铅合金金相试样制备方法

铅合金金相试样制备方法 铅及铅合金很软,在低压力下就会发生变形,研磨和抛光过程中会发生相当大的表面流动和变形,如不彻底去除该变形层就会掩盖真实组织,容易造成假象。由于其熔点低,尤其是纯铅,低于0℃ 即发生再结晶,金相制样过程中的变形、摩擦就足以引起发热、氧化和 再结晶,大量使用润滑液和冷却液必不可少。在磨光和抛光过程中,还要尽量避免磨粒嵌入样品表面,以便能得到真实的金相组织。基于以上的特点,用常规的机械抛光方法制备金相样品很难获得满意的结果,人们进行过电解抛光方法及电解抛光溶液配方的探索。经反复对比试验,匡同春等采用机械—化学抛光方法制备铅锑合金试样,大大提高了制样效率和组织 显示的真实性,并优选出一种HCl-H202-H20系列的化学抛光侵蚀剂。 l 化学抛光试剂配方 化学抛光侵蚀剂的选取和配方的优化原则是:冰醋酸虽然较适合用作化学抛光侵蚀剂的主要组元,但它有强烈的刺鼻气味;硝酸对铅合金腐蚀很快,且腐蚀产物硝酸铅等沉积在表面上难以除去,阻碍腐蚀过程的继续进行。故在新的侵蚀剂中不用冰醋酸和硝酸。经反复试验,选择抛光侵蚀剂为:30mlHCl+10mlH202+60mlH2O,室温使用,即配即用。 2 制样方法与注意事项 1.1 粗磨 试样先经380#→500#→600#碳化硅水砂纸磨光。操作时,用力要轻,润滑冷却充分,否则易产生较厚的变形损伤层和较深划痕等缺陷。 1.2 机械抛光 机械抛光选用金刚石微粉,先粗抛后细抛。粗抛采用W5或W3.5高效金相抛光剂,海 军呢抛光布;细抛采用Wl或W0.5高效金相抛光剂,平绒布。抛光时用力轻,抛光时间不 宜长,抛光盘转速要低且湿度要适中,因为湿度不够会引起样品发热、氧化甚至再结晶;过量加蒸馏水亦会引起金刚石微粉的流失。 1.3 化学抛光 将经上述细抛后的试样用30mlHCl+10mlH202+60mlH2O进行化学抛光3~5m in, 用水冲洗,吹干。这时试样面以银灰色为最佳。 化学抛光时禁止用棉签擦试样品表面。抛光时间根据不同成分样品而定,过长易出现 浮凸,组织失真;过短则变形损伤层未能彻底除去,真实组织显示不出。 图1、2为经上述机械-化学抛光后的金相组织。

金相试样制备流程2

金相试样制备流程 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。备注:常用取样设备全自动金相切割机 QG-100Z、金相切割机 Q-2 2.机械夹持 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,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。 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180、280、400、600、800、1000,粒度由粗到细,对于一般的材料(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。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。 (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

实验二 金相试样的制备

实验二金相试样的制备 一、实验目的: 1、掌握金相样品制备的一般方法(机械抛光和化学浸蚀) 2、了解金相样品制备的其他方法 二、实验内容: 金相样品制备的全程包括:试样的截取与磨平(包括细薄样品的镶嵌)、样品的磨光与抛光、样品组织的显露、显微组织的观察与记录等。本次实验的重点是掌握金相样品制备的一般方法——机械抛光和化学浸蚀,因而省略了试样的截取与磨平过程,同时各步的实验方法仅取若干不同种类之一。 本次实验具体内容如下: 1、金相试样截取部位的选择: 截取试样的部位,必须能表征材料或部件的特点及检验的目的。 2、金相试样的镶嵌: 选择镶样塑料时应考虑下列特性: (1)镶样塑料必须不溶于酒精; (2)镶样塑料应该有足够的硬度; (3)镶样塑料必须有适当的粘附性; (4)所用塑料的镶样操作是否会影响试样组织的变化; (5)镶样塑料有强的抗腐蚀能力; (6)镶嵌方便,不需要长时间,镶嵌不容易出现缺陷。 本实验所采用的是热压镶嵌法,使用热凝树脂(电木粉和邻苯二甲酸二丙烯)。 3、金相试样的磨光与抛光: 分粗磨和细磨两步。试样取下后,首先进行粗磨。如是钢铁材料试样可先用砂轮粗磨平,如是很软的材料(如铝、铜等有色金属)可用锉刀锉平。 细磨是消除粗磨时产生的磨痕,为试样磨面的抛光做好准备。粗磨平的试样经清水冲洗并吹干后,随即把磨面依次在由粗到细的各号金相砂纸上磨光。常用的砂纸号数有400、600、800、10004种型号,号小者磨粒较粗,号大者较细。磨制时砂纸应平铺于厚玻璃板上,左手按住砂纸,右手握住试样,使磨面朝下并与砂纸接触,在轻微压力作用下把试样向前推磨,用力要均匀,务求平稳,否则会使磨痕过深,且造成试样磨面的变形。试样退回时不能与砂纸接触,这样“单程单向”地反复进行,直至磨面上旧的磨痕被去掉,新的磨痕均匀一致为止。在调换下一号更细的砂纸时,应将试样上磨屑和砂粒清除干净,并转动90°角,使新、旧磨痕垂直。 金相试样的磨光除了要使表面光滑平整外,更重要的是应尽可能减少表层损伤。每一道磨光工序必须除去前一道工序造成的变形层(至少应使前一道工序产生的变形层减少到本道工序生产的变形层深度),而不是仅仅把前一道工序的磨痕除去;同时,该道工序本身应尽可能减少损伤,以便进行下一道工序。最后一道磨光工序产生的变形层深度应非常浅,应保证能在下一道抛光工序中除去。

金相样品制备的一般方法

金相样品制备的一般方法 1 实验目的 1.掌握金相样品制备的一般方法(机械抛光和化学侵蚀)。 2.了解金相样品制备的其他方法。 2 实验设备及材料 1.金相显微镜一台 2.碳钢试样一块 3.金相砂纸一套 4.抛光机及抛光液 5.侵蚀液,酒精,玻璃器皿,镊子,脱脂棉,滤纸等。 3 实验过程 3.1预磨机磨样 取得样品,用食指抵住样品顶端,大拇指和中指夹紧样品。打开预磨机,将水龙头的水量调到合适的大小,将样品放置于砂纸的中间位置附近,轻压下样品,让砂纸充分研磨样品表面。等样品表面上的划痕都朝一个方向时,将样品旋转九十度重新磨样,直到新划痕覆盖上一次的划痕,这样重复3~4次,最后一次划痕都朝一个方向时,磨样完成,关闭水龙头和预磨机,准备抛光。 3.2样品抛光 在样品表面抹上一点抛光膏,打开抛光机,将水龙头水量调到合适大小,为防止抛光膏被抛光布打飞,倾斜将样品慢慢抵至抛光布上,然后轻压样品是其和抛光布充分接触,,期间将样品旋转90°2~3次,使抛光更均匀,抛光至样品表面光亮如镜,看不到细小的划痕即可。关闭抛光机和水龙头,完成抛光。 3.3样品侵蚀 将抛光完成的样品置于水流下冲洗几秒,将抛光过程中的杂质冲洗干净,准备侵蚀。用镊子将蘸满侵蚀液(4%硝酸酒精)的棉团均匀擦拭样品表面,重复擦拭5~8次,直至样品表面变成均匀的浅灰色,然后立即将样品表面用水流冲洗,将侵蚀液清洗干净,防止过度侵蚀。 清洗完成后用蘸满酒精的棉团擦拭样品表面,然后用吹风机将样品表面吹干,至此样品侵蚀完成,准备样品的观察。 3.4样品观察 将样品置于载物台上,打开显微镜光源,切换低倍物镜,将样品调高至与物镜相距2~3毫米,然后观察目镜,同时用粗调旋钮向下调节样品位置,直至在视野中观察到样品组织,然后用细调旋钮调节使视场更加清晰。 视场找到后,将物镜切换至高倍镜,调节细调旋钮,直至能清晰观察到样品组织即可。

实验三 碳钢的热处理组织 实验四 金相显微试样制备

实验三碳钢的热处理及组织、性能分析 一:实验目的 (1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。 (2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。 二:实验说明 碳钢经热处理后的组织可以是接近平衡状态(如退火、正火)的组织,也可以是不平衡组织(如淬火组织)。因此在研究热处理后的组织时,不但要用铁碳相图,还要用钢的C曲线来分析。图1为共析碳钢的C曲线,图2为45钢连续冷却的CCT 曲线。 图1 共析碳钢的c曲线图2 45钢的CCT曲线 曲线能说明在不同冷却条件下过冷奥氏体在不同温度范围内发生不同类型的转变过程及能得到哪些组织。 1.碳钢的退火和正火组织 亚共析碳钢(如40、45钢等)一般采用完全退火,经退火后可得接近于平衡状态的组织,其组织形态特征已在实验l中加以分析和观察(图3)过共析碳素工具钢(如T10、T12钢等)则采用球化退火,T12钢经球化退火后,组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状(或粒状),图中均匀分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。 2.钢的淬火组织 含碳质量分数相当于亚共析成分的奥氏体淬火后得到马氏体。马氏体组织为板条状或针状,20钢经淬火后将得到板条状马氏体。在光学显微镜下,其形态呈现为一束束相互平行的细条状马氏体群。在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群,每束条与条之间以小角度晶界分开,束与束之间具有较大的位向差,如图4所示。

图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织 45钢经正常淬火后将得到细针状马氏体和板条状马氏体的混合组织,如图5所示。由于马氏体针非常细小,故在显微镜下不易分清。 45钢加热至860℃后油淬,得到的组织将是马氏体和部分托氏体(或混有少量的上贝氏体),如图6所示。碳质量分数相当于共析成分的奥氏体等温淬火后得到贝氏体,如T8钢在550~350℃及350℃~ Ms温度范围内等温淬火,过冷奥氏体将分别转变为上贝氏体和下贝氏体。上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的片层状组织,当转变量不多时,在光学显微镜下可看到成束的铁素体在奥氏体晶界内伸展,具有羽毛状特性,如图7所示。 图5 45钢正常淬火组织图6 45钢油淬组织图7 上贝氏体组织特征下贝氏体是在片状铁素体内部沉淀有碳化物的组织。由于易受浸蚀,所以在显微镜下呈黑色针状特征,如图8所示。 在观察上、下贝氏体组织时,应注意为显示贝氏体组织形态,试样的处理条件一般是在等温度下保持不长的时间后即在水中冷却因此只形成部分贝氏体,显微组织中呈白亮色的基体部分为淬火马氏体组织。 含碳质量分数相当于过共析成分的奥氏体淬火后除得到针状马氏体外,还有较多的残余奥氏体。T12碳钢在正常温度淬火后将得到细小针状马氏体加部分未溶人奥氏体中的球形渗碳体和少量残余奥氏体,如图4.9所示。但是当把此钢加热到较高温度淬火时,显微镜组织中出现粗大针状马氏体,并在马氏体针之间看到亮白色的残余奥氏体,如图10所示。

金相实验报告(成分组织观察分析)

金相综合实验报告 实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程 班级: 材料11(1) 指导老师:席生岐高圆 小组组长: 仇程希 小组成员:齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐 二〇一四年四月三日

一、实验目的 1.了解碳钢热处理工艺操作; 2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值; 3.利用数码显微镜获取金相组织图像,掌握热处理后钢的金相组织分析方法; 4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能(硬度)的影响; 5.巩固课堂教学所学相关专业知识,体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。 二、实验内容 1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理,工艺规范参考相关资料; 2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度; 3.制备所给表中样品的金相试样,观察并获取其显微组织图像; 4.对照金相图谱,分析探讨本次实验可能得到的典型组织:片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。三、实验原理 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。热处理的主要目的是改变钢的性能,热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度,经一定时间保温,然后以某种速度冷却下来,从而达到改变钢的性能的目的。研究非平衡热处理组织,主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化,主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。采用不同的热处理工艺,将会使钢得到不同的组织结构,从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。 (一)碳钢热处理工艺 1.加热温度 亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃,过共析钢加热温度一般为Ac 1+30-50℃(淬火)或Acm+50-100℃(正火)。 淬火后回火温度有三种,即:低温回火(150-250℃)、中温回火(350-500℃)、

金相实验报告

实验五 铁碳合金平衡组织的显微观察 一.实验目的 1. 观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。 2. 掌握铁碳合金成分,组织性能之间的变化规律。 二、 实验器材 1、金相显微镜 2、金相标准试样 四.实验原理 铁碳合金室温下基本相和组织组成物的基本特征 1.铁素体(F ) 是碳溶入α-Fe 中的间隙固溶体,晶体结构为体心立方晶格,具有良好的塑韧性,但强度硬度低,经4%硝酸酒精浸蚀呈白色多边形晶粒,在不同成分的碳钢中其形态为块状和断续网状。 2.渗碳体(Fe 3C ) 是铁与碳形成的化合物,含碳量为6.69%。 晶格为复杂的八面体结构,硬度高,脆性大,用4%的硝酸酒精浸蚀后呈白色,用碱性苦味酸钠热蚀后呈黑色,用此法可以区分铁碳合金中的渗碳体和铁素体。由铁碳相图知,随着碳的质量分数的不同,渗碳体有不同的形态,一次渗碳体是由液态直接析出的渗碳体,呈白色长条状;二次渗碳体是从奥氏体中析出的渗碳体,呈网状分布,三次渗碳体是从铁素体中析出的渗碳体,沿晶界呈小片状,共晶渗碳体在莱氏体中为连续基体,共析渗碳体是同铁素体交替形成呈交替片状。 3.珠光体(P ) 是铁素体与渗碳体的机械混合物,在平衡状态下,铁素体和渗碳体是片层相间的层状组织。在高倍下观察时铁素体和渗碳体都呈白色,渗碳体周围有圈黑线包围着,在低倍下当物镜的鉴别能力小于渗碳体厚度的时候,渗碳体就成为一条黑线。见图3-1。 五。实验内容及步骤 a (15000×) b (400×) 图2-1 不同放大倍数下珠光体的显微组织

观察以下铁碳合金组织 在铁碳状态图上,根据碳的质量分数的不同,铁碳合金分为工业纯铁,碳钢及白口铸铁。 1.工业纯铁 碳的质量分数小于 0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。室温下的组织为单相的铁素体晶粒。用4%的硝酸酒精浸蚀后,铁素体呈白色。当碳的质量分数偏高时,在少数铁素体晶界上析出微量的三次渗碳体小薄片,见图 3-2。 2.碳钢 碳的质量分数在0.0218~2.11%范围内的铁碳合金称为碳钢,根据钢中含碳量的不同,其组织也不同,钢又分为亚共析钢,共析钢,过共析钢三种。 1)亚共析钢 碳的质量分数在0.0218~0.77%范围内,室温下的组织为铁素体和珠光体,随着碳的质量分数的增加,先共析铁素体逐渐减少,珠光体数量增加。见图 3-3 。白色有晶界的为铁素体,黑色层片状的组织为珠光体。 在显微镜下,可根据珠光体所占面积的百分数估计出亚共析钢的碳的质量分数: Wc ≈Wp%×0.77% Wc –碳的质量分数 Wp –珠光体所占面积的百分数 2) 过共析钢 碳的质量分数在0.77~2.11%范围的碳钢为过共析钢。室温下的组织 为层片状珠光体和二次渗碳体,见图 3-4。 用4%硝酸酒精浸蚀,二次渗碳体呈白色网状分布在珠光体周围。用碱性苦味酸钠溶液热蚀后,渗碳体呈黑色。 图 3-2 工业纯铁显微组织 a 用4%硝酸酒精浸蚀 b 用碱性苦味酸钠热蚀 图 3-4 T12钢显微组织 20钢 45钢 70钢 图 3-3 亚共析钢的显微组织

金相试样的制备和金属的显微组织观察与分析

实验金相试样的制备和金属的显微组织观察与分析 一、实验目的 1、掌握金相试样制备的基本操作方法 2、了解不同金属金相组织特征,掌握金属材料的成分、状态、组织、性能、用途之间 的关系 二、实验设备及材料 1、4XCE型金相显微镜 2、试样切割机、砂轮机、抛光机、吹风机 3、金相砂纸、抛光粉、抛光布、4%的硝酸酒精溶液、酒精、棉花 4、20钢、、T8钢、灰铁,铸铝等试样。 三、金相试样的制备 1、取样 根据试样的观察要求,一般注意以下几点: (1)尺寸大小 样品取得不宜太大和太小,这些都不利于后期的磨制、抛光和操作观察,尺寸可参照 下图。 图1-1 (2)截取部位 观察最需要的是典型组织,在截取均匀组织时比较好实施,而对于例如有方向性、涂层、镀层或组织过度区域时尽量考虑它们的位置所在,尽量选取合适的端面或断面进行操作。

(3)取样方法 由于某些取样方式可能会使被截取的试样发生热处理现象,在取样时应注意边冷却边操作,不能采用使得金相组织发生转变的方法,一般可采用线切割、手锯切割、敲取等方式。 2、镶嵌 如果样品是尺寸比较小的形状,就不便于后期磨制和放在载物台上观察,就需要进行镶嵌,可以用镶样机将试样镶嵌在酚醛塑料中,或采用更简便的方法,使用融化的石蜡将试样镶嵌在其中。 3、磨制 试样的磨制一般分为粗磨和细磨两道工序。 (1)粗磨 其主要目的是为了获得一个平整的表面,同时为了去掉截取时有组织变化的部分,可以在砂轮机上或砂布上进行。 如果在砂轮机磨制时,操作人应站在砂轮机的侧面,注意安全,握紧试样,试样与砂轮之间的压力保持适中,并随时用水冷却,以防受热引起金属组织变化,直到将试样表面磨的基本平整后,粗磨就告完成,然后将试样用水洗干净,擦干待用。 (2)细磨 其主要的目的就是为了消除粗磨的磨痕,以得到更平整而光滑的磨面,为进一步的抛光作好准备。 准备好各种粒度的金相砂纸和一块光滑平整度好的玻璃,先将粗粒度的金相砂纸放在上边,然后将粗磨的试样在上面进行磨制,磨制时注意用力均匀,从砂纸的靠近人的一侧推至另一侧,然后拿起,试样退回时不能与砂纸接触,以保证磨面平整而不产生弧度,再从靠近人的一端推到另一端,同时注意第二次磨制时最好换一个地方而不再用原来磨过的路径,直到把上次的磨痕全部磨掉,得到一个新的表面,然后换另一张粒度稍细的砂纸并将试样的磨痕方向和推磨的方向垂直,继续推磨,直到得到全新的磨痕,循环到最细的砂纸磨过为止。 4、抛光 其目的在于去处细磨面上遗留下来的细微磨痕和变形层,以获得光滑的镜面。常用的抛光方法有电解抛光、机械抛光和化学抛光三种,其中以机械抛光最简便,应用最广。

金相实验报告 实验报告范本

实验一 金属材料显微分析的基本方法 一、实验目的: 了解金相显微镜的构造、原理及使用规则; 掌握金相显微试样制备的基本操作方法。 通过观察,熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织; 了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征; 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。 二、实验概述: 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相显微分析法:利用金相显微镜在专门制备的试样上观察 材料的组织和缺陷的方法。 1.金相显微镜的构造、原理及使用; 2.金相显微试样的制备方法。 为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到 金属内部的显微组织,需要精心地制备金相显微试样。 金相试样的制备过程主要步骤有: 本实验金相试样制备过程的步骤如下: 3.观察碳钢和白口铸铁的平衡组织 分析各种相组分和组织组成物的特征 碳钢:亚共析钢、共析钢、过共析钢 白口铸铁:亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁 相或组织:铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体 区分:铁素体与渗碳体、各种渗碳体

磨制方法 ●砂纸平铺在玻璃板上,一手按住砂纸,另一手握住试样,使 试样磨面朝下并与砂纸接触,在轻微压力作用下向前推行磨制。 方式重复进行。

显微组织。 右图为单相组织和 双 相组织的显微组织图 实验概述: 三、实验设备及材料 ?金相分析实验使用的主要仪器设备有: 光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。 ?实验材料有: 低碳钢试样,工业纯铁、20钢、T8钢、亚共晶白口铸铁等显微组织样品,金相砂纸,抛光粉,硝酸酒精溶液(含4%HNO3),酒精,脱脂棉等。 实验一金属的显微分析法 实验内容及步骤 ?实验前必须仔细阅读实验讲义的有关内容; ?听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造、使用方法等内容,熟悉金相显微镜的构造及其操作规程; ?由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作过程,学生每人一块试样,进行试样制备全过程的操作,直至制成合格的金相试样; ?在金相显微镜下观察所制备试样的显微组织特征,并用摄像机拍照存盘。

金相试样的制备及金相组织观察

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、构造,初步掌握显微镜的正确使用。 2、掌握金相显微试样的制备过程和基本方法。 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、实验设备和用品 1、金相显微镜 2、不同粗细的金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂(4%硝酸酒精) 3、抛光机 4、待制备的金相试样 三、金相显微镜的基本原理、构造及使用 1、显微镜的放大倍数 利用透镜可将物体的象放大,但单个透镜或一组透镜的放大倍数是有限的,为此,要考虑用另一组透镜将第一次放大的象再行放大,以得到更高放大倍数的象。金相显微镜就是基于这一要求设计的。显微镜中装有两组放大透镜,靠近物体的一组透镜为物镜,靠近观察 的一组透镜为目镜。Array金相显微镜的光学原理图1如图所示。 物体AB置于物镜的一倍焦距F1与二倍焦距 之间,它的一次象在物镜的另一侧二倍焦距 以外,形成一个倒立、放大的实象A′B′;当 实象A′B′位于目镜的前一倍焦距F2以内时则 目镜复又使映象A′B′放大,而在目镜的前二 倍焦距2 F2以外,得到A′B′的正立虚象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。 物体AB经物镜第一次放大的倍数: M物= A′B′/ AB=(Δ+f1′ )/ f1 式中f1、f1′——物镜前焦距与后焦距 Δ——显微镜的光学镜筒长 与Δ相比,物镜的焦距f1′很短,可略, 所以M物≈Δ/ f1 象A′B′经目镜第二次放大的倍数: M目= A″B″/A′B′≈D/ f2 式中f2——目镜的前焦距 D——人眼明视距离,D≈250㎜。 图1 显微镜光学原理图 所以显微镜的放大倍数应为: M= M物·M目=(Δ/ f1)·(D/ f2) 当显微镜的机械镜筒长度等于光学镜筒长度时,M= M物·M目;而当这二者不等时,M= M 物·M目·C,C是与机械镜筒长、光学镜筒长有关的系数,一般为1,有时为0.63,其C值标在金相显微镜上。

实验三、金相试样制备

实验三金相试样制备 一、实验目的 金相试样的正确取样和制备是进行正确金相分析的基础,本实验的主要目的就是掌握金相试样制备的基本方法。 二、原理概述 光学金相显微分析的第一步是制备试样,将待观察的试样表面磨制成光亮无痕的镜面,然后经过浸蚀分析组织形态。如因制备不当,在观察上出现划痕、凹坑、水迹、变形层或浸蚀过深过浅都会影响正确的形貌观察。因此制备出高质量的试样对组织分析是很重要的。 金相试样制备过程一般包括:取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。 (一)取样 从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为“取样”。 (二)粗磨 粗磨的目的主要有以下三点: 1)修整 有些试样,例如用锤击法敲下来的试样,形状很不规则,必须经过粗磨,修整为规则形状的试样。 2)磨平 无论用什么方法取样,切口往往不十分平滑,为将观察面磨平,同时去掉切割时产生的变形层,必须进行粗磨。 (三)细磨 粗磨后的试样,磨面上仍有较深的磨痕,为了消除这些磨痕必须进行细磨。 (四)抛光 抛光的目的是去除细磨后遗留在磨面上的细微磨痕,得到光亮无痕的镜面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种,其中最常用的是机械抛光。机械抛光在抛光机上进行,将抛光织物(粗抛常用帆布,精抛常用毛呢)用水浸湿、铺平、绷紧、固定在抛光盘上。启动开关使抛光盘逆时针转动,将适量的抛光液(氧化铝、氧化铬或氧化铁抛光粉加水的悬浮液)滴洒在盘上即可进行抛光,抛光时就注意: (1)试样沿盘的径向往返缓慢移动,同时逆抛光盘转向自转,待抛光快结束时作短时定位轻抛。 (2)在抛光过程中,要经常滴加适量的抛光液或清水,以保持抛光盘的湿度,如发现抛光盘过脏或带有粗大颗粒时,必须将其冲刷干净后再继续使用。 (3)抛光时间应尽量缩短,不可过长,为满足这一要求可分粗抛和精抛两步进行。 (五)浸蚀 抛光后的试样在金相显微镜下观察,只能看到光亮的磨面,如果有划痕、水迹或材料中的非金属夹杂物、石墨以及裂纹等也可以看出来,但是要分析金相组织还必须进行浸蚀。

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