Page 24 - 理化检验-物理分册2021年第一期

谷秀锐, 等: 金相试样制备技巧及具体方法

割等, 可根据需要进行选择, 但选用的试样切割方法 精力和时间。研磨中, 手部稍微用力不均, 就会出现
不应对试样的显微组织产生影响, 如产生变形、 过热 磨面倾斜, 因此手部握样要稳, 用力要均匀, 避免出
组织、 表面涂层脱落等。 现磨面倾斜或多磨面。砂纸应从粗到细, 每道研磨

选用砂轮切割机取样时, 有时会出现切割速率 时间不低于 6 min , 换 下 一 道 砂 纸 时, 将 试 样 旋 转
过快、 冷却不足, 致使试样切面组织因过热发生改变 90° , 与上一道磨痕垂直, 直至此道砂纸磨痕均匀覆
的情况, 需要在后续制样过程中去除切割机截取试 盖整个磨面。抛光前用自来水将试样冲洗干净, 抛

样时引起的热影响层。可在砂轮机上磨削, 但在磨 光时间不低于 10min 。抛光时, 试样先在喷有金刚
削过程中要不断将试样放入水中冷却, 重复磨削、 冷 石抛光剂的丝绸抛光布上抛光 8 min , 然后打开抛

却过程, 直至获得真实组织层; 也可将试样在研磨机 光机水流。水流大小的衡量标准为试样抛光过程中
上粗磨, 粗磨过程需要保持冷却水的畅通, 但在研磨 水流不外溅。水流太大或太小均需要进行调整。在

机上研磨速度较慢, 需要花费较多的时间。 有水流的条件下抛光时间不低于 2min 。之后关闭
1.2 试样镶嵌及注意事项 抛光机水流, 在抛光盘甩干后以酒精代替水作为润
当尺寸较小、 较薄、 过软、 易碎或形状不规则的 滑剂继续抛光 2 min 。抛光过程要用力, 较普通试

试样需要做边部检验时, 需先对试样进行镶嵌。 样的抛光力度大些, 且要注意抛光布有无破损之处,
试样镶嵌前要清洁表面, 使试样和树脂镶嵌料 否则试样抛光面会出现贯穿性划痕。一旦发现抛光
能更好地结合, 避免镶嵌后试样和树脂间产生缝隙。 布破损, 要立刻更换。经统计, 一个高纯钨的平均制

表面改性的试样或两种以上材料的复合试样, 样时间为 1.5~2h 。
在镶嵌时要选择与材料表面硬度接近的树脂进行镶 高纯钨的浸蚀采用碱性试剂, 离不开氢氧化钠、
嵌。如果材料表层的结构较松散, 如有氧化皮, 或表 氢氧化钾、 氨水、 铁氰化钾等碱性物质, 浸蚀时间与

层与母材的结合度较差时, 均需进行镶嵌。镶嵌时 试剂浓度有关, 需 6~10s , 浸蚀面变灰后立刻冲洗
要选用收缩率较小的冷镶树脂, 以保证表层组织得 试样, 否则会出现晶界过腐蚀的现象。需要特别说
到较好的保护。 明的是, 其浸蚀剂为碱性, 不能与酸混合, 因铁氰化
1.3 试样磨抛及注意事项 钾与酸反应后产生有毒物质, 会对人体造成一定伤
由于有些试样较小、 较薄、 过软或易碎, 磨抛时 害。另外, 浸蚀过程一定要在有通风橱的试验室进
用力较正常试样的要小, 约为磨抛正常试样力度的 行, 操作员需戴手套等防护用品, 以保证安全。
1 / 2 , 不能用力按压试样, 以免损坏试样的磨面。对 2.2 高氮不锈钢
于易碎的试样, 若用力过大, 会导致试样破碎、 脱落; 高氮不锈钢是一种以氮元素代替镍元素的新型
性软的试样, 若用力过大, 可能会导致试样变形或磨 不锈钢材料, 氮元素的添加提高了材料的强度、 塑性
抛痕迹重, 进而影响显微组织的观察。 和耐腐蚀性能, 且降低了材料的成本。由于其优异
1.4 试样浸蚀及注意事项 的性能被广泛应用于国防军工、 电厂、 医疗设备、 石

根据材料的种类选择合适的浸蚀液, 特别是不 油等相关领域 [ 7-8 ] 。相对于高纯钨, 高氮不锈钢制样
同种类材料形成的复合材料, 因材料的耐腐蚀性不 较简单, 耗时较少, 但高氮不锈钢对浸蚀剂非常敏
同, 一般先浸蚀耐腐蚀性差的, 对其进行观察后, 再 感。用传统的王水浸蚀容易发生浸蚀不均匀的现
重复浸蚀过程, 使耐腐蚀性强的材料的显微组织得 象, 部分位置严重过腐蚀, 部分位置显微组织尚未显
以全部显示, 再次对其进行观察。浸蚀时可将试样 示完全, 效果较差, 特别是不同氮元素含量的高氮不
浸入浸蚀液或用脱脂棉蘸取浸蚀液擦拭试样表面。 锈钢焊接堆焊材料金相试样的制备, 其浸蚀后的显
微组织形貌如图 1 所示。经探索后发现, 浸蚀效果
2 几种金属材料的制样技巧及合理方法
较好的试剂为三氯化铁盐酸甘油混合溶液, 可有效
2.1 高纯钨 解决高氮不锈钢浸蚀不均匀的问题。将以上不同比
钨是目前熔点最高的金属, 硬度也较大, 因此被 例的浸 蚀 液, 至 少 放 置 12h , 让 溶 液 充 分 混 合、 反

广泛用于国防军事工业和机械工业中, 已成为非常 应。浸蚀采用蘸试法, 将高氮不锈钢待浸蚀面放入
重要的基础材料 [ 5-6 ] 。由于钨硬度高, 耐磨性好, 在 浸蚀剂中, 之后快速取出, 手部不断晃动试样, 让表
金相检验过程中, 粗磨、 细磨和抛光都要花费很大的 面蘸取的浸蚀液在待浸蚀面来回流动, 并仔细观察
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