金相試樣的截取

金相試樣截取的原則：選擇有代表性的金相試樣是金相研究的步，不重視取樣的重要性常常會影響試驗結果的成敗。

截取試樣的部位，必須能表征材料或部件的特點及檢驗的目的。①對機件破裂的原因進行金相分析時，試樣應在部件破裂部位截取。為了得到更多的資料，還需要在離開破裂源較遠的部位截取參考試樣，進行對照研究。②對于工藝過程或熱處理不同的材料或部件，試樣的截取部位也要相應地改變。③研究分析鑄件的金相組織，必須從鑄件的表層到中心同時觀察．根據各部位組織的差異，從而了解鑄件的偏析程度。小機件可直接截取垂直于模壁的橫斷面，大機件應在垂直于模壁的橫斷面上，從表層到中心截取幾個試樣。④軋制型材或鍛件取樣應考慮表層有無脫碳、折迭等缺陷，以及非金屬夾雜物的鑒定，所以要在橫向和縱向上截取試樣。橫向試樣主要研究表層缺陷及非金屬夾雜物的分布，對于很長的型材應在兩端分別截取試樣，以便比較夾雜物的偏析情況;縱向試樣主要研究夾雜物的形狀,鑒別夾雜物的類型，觀察晶粒粒長的程度，估計逆性形變過程中冷變形的程度。⑤經過各種熱處理的零件，顯微組織是比較均勻的，因而只在任一截面上截取試樣即可，同時要考慮到表層情況，如脫碳、滲碳、表面鍍膜、氧化等。

金相試樣的鑲嵌

通過鑲嵌機的鑲嵌作用將金相試樣制作成適合手持拋光的標本：

適用于對不是整形、不易于拿的微小金相試樣進行熱固性塑料壓制，如線材、細小管材、薄板、錘擊碎塊等。在磨光時不易握持，用鑲嵌方法鑲成標準大小的試塊，然后進行切割、拋光等。常用的鑲嵌法有低熔點合金鑲嵌法、塑料鑲嵌法。

實驗室金相試樣制備過程大概如下：

正確地檢驗和分析金屬的顯微組織必須具備優良的金相樣品。制備好的試樣應能觀察到真實組織、無磨痕、麻點與水跡，并使金屬組織中的夾物、石墨等不脫落。否則將會嚴重影響顯微分析的正確性。金相樣品的制備分取樣、磨制、拋光、組織顯示（浸蝕）等幾個步驟。

選擇合適的、有代表性的試樣是進行金相顯微分析的極其重要的一步，包括選擇取樣部位、檢驗面及確定截取方法、試樣尺寸等。

磨制

分粗磨和細磨兩步。試樣取下后，首行粗磨。如是鋼鐵材料試樣可先用砂輪粗磨平，如是很軟的材料（如鋁、銅等有色金屬）可用銼刀銼平。在砂輪上磨制時，應握緊試樣，使試樣受力均勻，壓力不要太大，并隨時用水冷卻，以防受熱引起金屬組織變化。此外，在一般情況下，試樣的周界要用砂輪或銼刀磨成圓角，以免在磨光及當拋光時將砂紙和拋光織物劃破。但是，對于需要觀察表層組織（如滲碳層，脫碳層）的試樣，則不能將邊緣磨圓，這種試樣進行鑲嵌。

細磨是消除粗磨時產生的磨痕，為試樣磨面的拋光做好準備。粗磨平的試樣經清水沖洗并吹干后，隨即把磨面依次在由粗到細的各號金相砂紙上磨光。常用的砂紙號數有01、02、03、04號4種，號小者磨粒較粗，號大者較細。磨制時砂紙應平鋪于厚玻璃板上，左手按住砂紙，右手握住試樣，使磨面朝下并與砂紙接觸，在輕微壓力作用下把試樣向前推磨，用力要均勻，務求平穩，否則會使磨痕過深，且造成試樣磨面的變形。試樣退回時不能與砂紙接觸，這樣“單程單向"地反復進行，直至磨面上舊的磨痕被去掉，新的磨痕均勻一致為止。在調換下一號更細的砂紙時，應將試樣上磨屑和砂粒清除干凈，并轉動90°角，使新、舊磨痕垂直。

金相試樣的磨光除了要使表面光滑平整外，更重要的是應盡可能減少表層損傷。每一道磨光工序必須除去前一道工序造成的變形層（至少應使前一道工序產生的變形層減少到本道工序生產的變形層深度），而不是僅僅把前一道工序的磨痕除去；同時，該道工序本身應盡可能減少損傷，以便進行下一道工序。道磨光工序產生的變形層深度應非常淺，應保證能在下一道拋光工序中除去。

磨制鑄鐵試樣時，為了防止石墨脫落或產生曳尾現象，可在砂紙上涂一薄層石墨或肥皂作為潤滑劑。磨制軟軟的有色金屬試樣時，為了防止磨粒嵌入軟金屬內和減少磨面的劃損，可在砂紙上涂一層機油、汽油、肥皂水溶液或甘油水溶液作潤滑劑。

金相試樣還可以用機械磨制來提高磨制效率。機械磨制是將磨粒粗細不同的水砂紙裝在預磨機的各磨盤上，一邊沖水，一邊在轉動的磨盤上磨制試樣磨面。配有微型計算機的自動磨光機可以對磨光過程進行程序控制，整個磨光過程可以在數分鐘內完成。

拋光

經過磨拋機進行粗磨，細磨，拋光之后使得試樣待觀測面如鏡面：

目的為去除金相磨面上因細磨而留下的磨痕，使之成為光滑、的鏡面。金相試樣的拋光可分為機械拋光、電解拋光、化學拋光三類。機械拋光簡便易行，應用較廣。

機械拋光是在專用的拋光機上進行的，拋光機主要是由電動機和拋光圓盤（Ф200～300mm）組成，拋光盤轉速為200～600r/min以上。拋光盤上鋪以細帆布、呢絨、絲綢等。拋光時在拋光盤上不斷滴注拋光液。拋光液通常采用Al2O3、MgO或Cr2O3等細粉末（粒度約為0.3～1μm）在水中的懸浮液。機械拋光就是靠極細的拋光粉末與磨面間產生相對磨削和液壓作用來消除磨痕的。 操作時將試樣磨面均勻地壓在旋轉的拋光盤上，并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復運動。拋光時間一般為3～5min。拋光后的試樣，其磨面應光亮，且石墨或夾雜物等不應拋掉或有曳尾現象。這時，試樣先用清水沖詵 ，再用清洗磨面，最后用吹風機吹干。

組織顯示：

由于金屬中合金成分和組織的不同，造成腐蝕能力的差異，腐蝕后使各組織間、晶界和晶內產生一定的襯度，金屬組織得以顯示。常用的金相組織顯示方法有：(1)化學浸蝕法；(2)電解浸蝕法；(3)金相組織特殊顯示法，其中化學浸蝕法常用。

經拋光后的試樣若直接放在顯微鏡下觀察，只能看到一片亮光，除某些非金屬夾雜物（如MnS及石墨等）外，無法辨別出各種組成物及其形態特征，必須使用浸蝕劑對試樣表面進行“浸蝕"，才能清楚地看到顯微組織的真實情況。

經過顯微鏡數碼成像后的金相試樣組織圖片：

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經過顯微鏡數碼成像后的金相試樣組織圖片：

材料：20鋼

工藝情況：退火處理

倍率：400x

組織說明：白色晶粒狀為鐵素體，灰黑色塊狀區為細片狀珠光體，黑色細條狀為晶界線。

材料：35鋼

倍率：200x

工藝情況：940度正火

組織說明：黑色為細片狀珠光體，白色為鐵素體，鐵素體大部分沿奧氏體晶界析出，部分在奧氏體晶粒內成條狀或針狀析出，呈魏氏組織狀態，硬度為198HP

材料：45鋼

倍率：100x-500x

工藝情況：加熱至840度，保溫1小時，快冷至600度，再保溫1小時，空冷

組織說明：珠光體和白色網狀鐵素體，晶粒度為8級

45鋼的正火是將鋼加熱到Ac3以上30-50度，保溫后在空氣中自然冷卻，它與退火的主要差別在于冷卻速度較快，目的是使鋼的組織正?；?

并使珠光體體量增多和變細，減少鐵素體的數量

45鋼如果用于普通結構零件，正火可作為最終熱處理，經過正火可以改善鑄造或鍛造后的組織，細化奧氏體晶粒，使組織均勻化

形成細而均勻的鐵素體與珠光體組織，晶粒度達到8級，從圖中也可以看到珠光體的層片距達到甚為細微的成都，從而提高了鋼的強度，硬度和韌性。

材料：50鋼

倍率：500x

工藝情況：熱軋鋼板，加熱至860度保溫后空冷

組織說明：顯微組織為灰黑色細片狀珠光體及20%-30%的白色鐵素體，沿晶界分布，晶粒度為7-8級，細晶粒

熱軋鋼板經860度正火后，消除了熱軋狀態的粗晶粒，同時鐵素體所占面積比例也提高，所以正火狀態比之熱軋狀態有著更好的塑形和韌性

鋼的正火是將鋼加熱到全部奧氏體的溫度（Ac3以上30-50度），經過保溫后空冷獲得細珠光體的熱處理工藝，這是也是的一種熱處理，目的是

使晶粒細化，組織均勻，可作為淬火前的預備熱處理，對有些普通結構零件，正火也可作為最后熱處理