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金相分析

介绍

金相检测的主要目的是利用显微镜获得有关材料内部组织的信息。金相研

究通常分为三个步骤：金相样品制备，样品腐蚀以及显微组织的评估。在

检查材料的显微组织时，首先应该使用最低的放大倍数，然后再过渡到高

的放大倍数，这样有助于全面了解材料的信息。金属粉末样品的分析包括

以下信息：孔隙度，非金属夹杂，合金元素分布，相组成。

一般来说，金相检测分为三种基本类型：

过程控制评估

失效或缺陷分析

定量分析

过程控制评估是金相检测的最基础形式。通常这种情况下取样的标准应该

基于反应材料的真实制造过程，应用的材料或特定的分析项目，如孔隙分

布，非金属元素夹杂，烧结或热处理时的碳势控制，合金元素的扩散情况

等。

失效或缺陷分析。这种情况下取样必须考虑缺陷和断裂的可能发生原因和

区域，在做此种研究时，最好同时研究一个完好的零件用作比较。

定量分析。此种研究大多用于零件设计或者研究用途。在取样时必须考虑

到样品是否有助于解决所要研究的问题，并且是否有代表性。

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样品的制备

通常样品的制备顺序如下所示：

1.样品的选择

2.切割

3.镶样

4.磨样

5.抛光

1.样品的选择

在设计一个检测过程的时候，样品的选择非常的重要。如果选择的样品不

能代表所采用的材料和工艺过程，在后续样品制备过程中的努力都将失去

意义。.

2.切割

对粉末冶金材料而言，打开材料中所有的孔隙相对比较困难，所以推荐选

用比较小的截面。一般来说，截面小于15x15mm的样品比较合适。在切

割的过程中会产生大量的热量和变形，如果选用了不合适的切割盘或者在

切割过程中没有冷却系统，样品就会燃烧起来，这样就导致显微组织的改

变。例如：一个普通的烧结件，烧灼后的区域有可能会由珠光体转变成为

马氏体(Fig.1)。

Fig.1Fig.2

切割中燃烧的区域切割之后的变形区域

切割盘的选择.

所应用的摩擦切割盘是圆形刀片或者粘有AlO颗粒的树脂盘。AlO摩擦

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颗粒在树脂盘上随机分布，每一个颗粒都可作为一个小型的切割工具。

切割盘的选择取决于所用的材料，有硬和软之分。硬和软并不与磨粒的相

对硬度有关，而是与粘接磨粒的材料成分和能承受的极限速度有关。

“软”的切割盘用于硬的材料，而“硬”的切割盘用于软的材料。

切割之后,必须使用丙酮洗净样品上残留的水，防锈剂，热处理和机加工时

残留的油。如果样品中含油太多，有必要用soxlet来萃取洗净。

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Soxhlet

在烧瓶内放入甲苯或丙酮作为溶剂，要清洁的样品放在带有虹吸管的杯

中。将冷凝管与冷水相连接，并将烧瓶加热到溶剂的沸点温度。溶剂蒸

发，当蒸汽接触到冷凝管时，再滴入到虹吸管中的样品上。

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镶样

镶好的试样可以保持比较好的边界和平面，有助于金相的制备和观察。

根据样品的数目和所要求的质量不同，冷镶法和热镶法有不同的适用范

围。当样品不含油脂和其他的污染物时，树脂跟样品的粘接比较好，这时

候可以达到最佳效果。.

对镶样材料的要求如下：

1.能够抗腐蚀剂和溶剂等化学药品的腐蚀。

2.镶样树脂不能因为收缩而脱离样品的边界。

3.磨损和抛光的速率应该与准备的试样接近

整个镶样过程中，不能损坏试样。注意镶样的温度和压力有时候可能损坏

样品。

生坯以及有磁性的样品需要用真空冷镶法。

将样品放入密封罐中，抽真空至少15分钟。当抽真空完毕时，仔细将树

脂倒入覆盖样品，然后加热到70°C保持1-2h.

烧结和热处理样品的热镶法

将样品放入镶样机，首先放入1/3的含有玻璃纤维的树脂，然后放入2/3

的酚醛树脂.样品在加热和冷却的过程中都要加上高压力，这样会得到最

小的收缩率，并且树脂和样品之间的粘接性保持的很好。