制樣過程可分為若干個工序,每一工序都需精確操作以確保獲得滿意的結果。金相制樣過程主要分解為:切割取樣、鑲嵌樣品、機械制樣、檢驗樣品等四步。
(1)切割取樣(金相切割機)
金相比較適合的切割方法是濕式切割輪切割法。這種方法所造成的損傷和所用的時間相比是比較小的。它所使用的切割片是由研磨料和粘合劑合成。
按照切割材料的不同,選擇不同成分的切割片。主要依據材料的硬度和韌性進行選擇。只有切割片合適,才能保證樣品表面變形小、平整度好,能快速得到所需的制樣結果。
(2)鑲樣(金相鑲嵌機)
樣品鑲嵌在樹脂中,便于把持,從而可以改善制樣效果。需要保邊和需要保護表層的樣品均需鑲樣。
在鑲樣前要對樣品進行清潔,確保無污染物,這樣才能保證樣品與樹脂的粘合效果。
鑲樣分為熱鑲和冷鑲
熱鑲對持續不斷送到實驗室的批量大的樣品來說是一種合適的方法。熱鑲的樣品質量高、尺寸形狀統一、且時間短。
冷鑲適合鑲嵌同時送到實驗室的系列樣品,也適合鑲嵌單個樣品。
一般來說,熱鑲嵌樹脂比冷鑲樹脂要便宜,但熱鑲需要用到鑲嵌機。而冷鑲嵌樹脂可用于真空注入。
(3)機械制樣
機械制樣可分兩種操作:研磨和拋光
A 、研磨(金相研磨機)
研磨的目的是獲得極小損傷的平表面,而這些微小的損傷在隨后的拋光過程中用很短的時間就可以消除掉。研磨分為粗磨和細磨兩個過程。
粗磨 粗磨的過程是將所有樣品的表面成為相似的表面,使用較為粗大的、固定的研磨顆??裳杆俚匮心サ粑镔|。
精磨 精磨會使樣品有些微變形,但這些變形在拋光過程中就會消除掉。
B、拋光(金相拋光機)
拋光如同研磨一樣,也必須去掉前面工序帶來的損傷??煞譃榻饎偸瘨伖夂脱趸飹伖鈨蓚€過程。
金剛石拋光 只有將金剛石作為研磨料進行拋光,才能以快速度獲得較好的研磨平面。這是因為金剛石很硬,它幾乎可以切任何材料和相。
氧化物拋光 對于特別軟、韌性的樣品,須采用氧化物拋光法。
拋光在拋光布上完成。金剛石拋光時還須用到潤滑劑。
(4)檢驗樣品
拋光后檢測部位變得光亮,用金相顯微鏡觀察組織時,需先對樣品檢測部位進行侵蝕。
常見化學侵蝕劑
成 分 工 作 條 件 用 途
硝酸 1~5mL ,酒精 100mL 幾秒--1min 碳鋼、合金鋼、鑄鐵
苦味SUAN 4g ,酒精 100mL 幾秒--幾分鐘 顯示細微組織
鹽酸 5mL ,苦味SUAN 1g ,酒精 100mL 幾秒--1min , 奧氏體晶粒,回火馬氏體
鹽酸 15mL ,酒精 100mL 幾分鐘 氧化法晶粒度
硫酸銅 4g ,鹽酸 20mL ,水 20mL 浸入法 不銹鋼,氮化層
苦味SUAN 2g ,氫氧化鈉 25g ,水 100mL 煮沸 15min 滲碳體染色,鐵素體不染色
鹽酸 3 份,硝酸 1 份 靜置 24h 浸入法 奧氏體及鉻鎳合金
鹽酸 10mL ,硝酸 3mL ,酒精 100mL 2--10min 高速鋼
苦味SUAN 3~ 5g ,酒精 100mL 浸入法 10--20min 鋁合金
HF 2mL,鹽酸 3mL,硝酸 5mL,水 95mL 浸蝕法5~10分鐘 鋁材及鋁合金材料
鹽酸 10mL ,硝酸 10mL < 70 ℃ 銅合金
鹽酸 2~5mL ,酒精 100mL 幾秒--幾分鐘 巴氏合金
氯化鐵 5g ,鹽酸 50mL ,水 100mL 幾秒--幾分鐘 純銅、黃銅、青銅
鹽酸 2mL ,水 100mL 室溫 鎂合金
硝酸 10mL ,鹽酸 25mL ,水 200mL > 1min 鉛及鉛錫合金
30%雙氧水,20%氨水 1:1混合 5~6秒 銀及合金
常用的侵蝕劑是4%的硝酸酒精,對于一般的鋼和很多有色金屬都可以,但也有很多材料需要專門的侵蝕劑,比如鎢就要乳酸和HF混配,或是鐵KCN,許多耐蝕性好的材料要用苦味SUAN(易爆物品)。
完畢后用酒精沖淋并用吹風機吹干。
觀察組織可用便攜式顯微鏡,對于無法用顯微鏡觀察的部位,制樣后采用覆膜的方式將需要觀察處用薄膜復制出來,帶到實驗室觀察。如需攝影再在顯微鏡上是裝上攝影儀或攝影照相機。
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