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金相常用浸蚀剂

2024-01-14 bypi 5

金相常用浸蚀剂

金相试样抛光完成后,需要进行腐蚀,腐蚀后,才能在金相显微镜上观察不同的金相组织。

金属材料常用的浸蚀剂

浸蚀剂名称

成 份

浸蚀条件

使用范围

一、 钢铁材料常用的浸蚀剂

硝酸酒精溶液

硝酸 1 ~ 5ml
酒精 100ml

硝酸含量增加时浸蚀速度加快,浸蚀时间自数秒至 60秒

适用于显示碳钢及合金结构钢经不同热处理的组织。显示铁素体晶界特别清晰

苦味酸酒精溶液

苦味酸 4g
  95%酒精100ml

有时可用较淡溶液浸蚀数秒至数分钟

能显示碳钢、低合金钢各种热处理组织,特别是显示细珠光体和碳化物。显示铁素体晶界效果不如硝酸酒精溶液

苦味酸碱性溶液

苦味酸 2 ~ 5g
苛性钠 20 ~ 25g
蒸馏水 100ml

加热至60℃使用,浸蚀时间为 5 ~ 30 分钟

渗碳体呈暗黑色,铁素体不着色,屈氏体为亮灰色,回火马氏体比淬火马氏体更暗。可显示铸铁枝晶组织

混合酸酒精溶液

盐酸 5ml
苦味酸 1g
酒精 100ml

浸蚀时间,回火时间需 15分钟,显示晶粒大小自数秒至1分钟

显示淬火及回火后的奥氏体晶粒,显示回火马氏体组织( 200 ~ 450 ℃ )

混合酸酒精溶液

盐酸 10ml
硝酸 3ml
木酒精 10ml

浸蚀 2 ~ 10 分钟

显示高速钢淬火及淬火回火后晶粒大小

王水溶液

盐酸 (比重1.19)3份
硝酸份 (比重1.42)1份

浸入试剂内数次,每次 2 ~ 3 秒,并抛光,用水和酒精冲洗

显示各类高合金钢组织,用于 Cr-Ni不锈钢的组织显示,晶界、碳化物析出物特别清晰

水杨酸

水杨酸 10g
酒精 100ml

用棉球浸蚀数分钟

显示钢及铸铁的一般组织,受浸蚀的珠光体较清晰

二、 有色金属材料常用的浸蚀剂

氧化铁、盐酸溶液

配方    (a)  (b) (c)
  FeCl
3(g)  1   5  25
  HCl(ml)   20  10  25
  H
2O(ml)  100  100  100

先擦拭,再浸人试剂中 1 ~ 2 分钟

显示黄铜、青铜的晶界,使两相黄铜中的相发暗,铸造青铜枝晶组织图象清晰

氢氧化氮、双氧水溶液

NH4OH   (比重0。88)5份
  H
2O2  (3%)5份
  H
2O   5份

用棉花沾上浸蚀剂擦拭。为获得较佳效果应使用新配的H2O2

适用于纯铜及单相、多相铜合金组织的显示

氢氟酸水溶液

HF(浓)  0.5ml
  H
2O    99.5ml

用棉花沾上试剂擦拭10 ~ 20 秒

是显示铝及铝合金的一般显微组织

浓混合酸溶液

HF(浓)   10ml
  HCl(浓)   15ml
  HNO
2(浓)  25ml
  H
2O      50ml

此液作粗视浸蚀用;若作显微组织,则浸蚀可用水按 9:1冲淡

是显示轴承合金粗视组织和显微组织的最佳浸蚀剂

合金钢、铸铁及有色金属样品

编号

材料

状态

侵蚀剂

组织

1

40

调质

4%硝酸酒精

S

2

40Cr

调质

4%硝酸酒精

S

3

W18CrV

铸态

4%硝酸酒精

L′d+K+M

4

W18Cr4V

淬火+高温回火

4%硝酸酒精

M回+K粒+A′r

5

GCr15

淬火+低回

4%硝酸酒精

M回+K

6

灰口铸铁

铸态

4%硝酸酒精

P+R

7

可锻铸铁

可锻化退火

4%硝酸酒精

F+G

8

球墨铸铁

铸态

4%硝酸酒精

P+F+R

9

硅铝明(ZL102)

铸态

0.5HF水溶液

Si+(α+Si)

10

硅铝明(ZL102)

铸造变质

0.5HF水溶液

α+(Si+α)

11

单相黄铜(H68)

退火

3%FeCl3+10%Hcl水溶液

α

12

双相黄铜(H62)

退火

3%FeCl3+10%Hcl水溶液

α+β

13

锡基巴氏合金

铸态

4%硝酸酒精

α+β+Cu3Sn

14

铅基巴氏合金

铸态

4%硝酸酒精

α+β+SnSb+Cu2Sb

试样材料

浸 蚀 剂

室温下的显微组织

工业纯铁

20

45

60

T8

T12

T12

亚共晶白口铸铁

共晶白口铸铁

过共晶白口铸铁

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

碱性苦味酸钠水溶液(苛性钠苦味酸水溶液)

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

铁素体

铁素体 +珠光体

铁素体 +珠光体

铁素体 +珠光体

珠光体

珠光体 +二次渗碳体(亮白色)

珠光体 +二次渗碳体(暗黑色)

珠光体 +二次渗碳体+低温莱氏体

低温莱氏体

一次渗碳体 +低温莱氏体

45钢和T12钢经不同热处理后的显微组织

编号

热处理工艺

显微组织特征

放大倍数




  1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

45钢:

退火: 860炉冷

正火: 860空冷

淬火: 760水冷

  860水冷

  860油冷

  1000水冷

860水淬和200回火

860水淬和400回火

860水淬和600回火

T12钢:

退火: 760球化

淬火: 780水冷

  1000水冷

珠光体 +铁素体(呈亮白色块状)

细珠光体 +铁素体(块状)

针状马氏体 +部分铁素体(白色块状)

细针马氏体 +残余奥氏体(亮白色)

细针马氏体 +屈氏体(暗黑色块状)

粗针状马氏体 +残余奥氏体(亮白色)

细针状回火马氏体(针呈暗黑色)

针状铁素体 +不规则粒状渗碳体

等轴状铁素体 +粒状渗碳体

铁素体 +球状渗碳体(细粒状)

细针马氏体 +粒状渗碳体(亮白色)

粗片马氏体 +残余奥氏体(亮白色)


  400
×

500×

500×

500×

500×

500×

500×

500×

500×



  400
×

500×

 500×

注:上述所用试样均采用 4%硝酸酒精溶液作浸蚀剂。

序号

材 料

处 理 工 艺

浸 蚀 剂

1

40Cr或40MnB

调质

4%硝酸酒精

2

GCr15

840 ℃ 油冷 200 ℃ 回火

同上

3

W18Cr4V

1280 ℃ 油冷 560 ℃ 回火三次

同上

4

1Cr18Ni9

固溶处理

王水溶液

5

灰口铸铁

铸态

4%硝酸酒精

6

可锻铸铁

可锻化退火

同上

7

球墨铸铁

铸态

同上

8

Al-Si合金

铸态

未浸蚀

9

Al-Si合金

变质处理

0   . 5%HF水溶液

10

α黄铜

退火

3%   FeCl3+HCl10% 的水溶液

11

α+β 黄铜

退火

同上

12

轴承合金

铸态

4%硝酸酒精

金相试样的制备方法

   金相分析是研究金属及合金内部组织及缺陷的主要方法之一,它的金属材料研究领域中很要的地位。

   为了在显微镜下确切额地,清处地观察到金属内部的显微组织,金属试样必须进行精心的制备,试样制备过程包括 取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀 等工序,间要叙述如下;

一、取样

   取样部分及观查面的选择,必需根据被分析材料或零件的失效特点,加工工艺的性能以及研究目的等等因素来确定。

   例如,研究铸造合金时,由于它的组织不均匀,应从铸件表面、中心等典型区域分别切取试样,全面进行金相观察。

   研究零件的失效原因时,应在失效的部位取样,并在完整的部位取样,以便于作比较的分析。

   对于材料,如研究材料基层的缺陷的非金属夹杂物的分析时,应在垂直扎制方向上切取横向试样,研究夹杂物的类型、形状、材料的变形粒度,晶粒被拉长的程度,带状组织等,应在平行于扎向切取纵向试样。

   在研究热处理后的零件时,因为组织均匀可自由选取断面试样。对于表面热处理后的零件,要注意观察表面情况,如氧化层、脱碳层、渗碳层等。

   取样时,要注意取样方法,应保证不使试样被观察面的金相组织发生变化,对于软材料可用锯,车等方法,硬材料可用金相试样切割机切取或电火花线切割、硬而脆的材料(如白口铁)可用锤击;大件可用氧气切割等。

   试样尺寸不要太大,一般以高度 10-25MM ,观察面的边长或直径为 15-25MM 的方形或圆柱形比较为合适。

二、镶样

   一般试样不须要镶样,尺寸过于细小,如细丝、薄片、细管或形状不规则。以及有特殊要求(例如要求观察表层组织)的试样,制备时比较困难,需要使用试样佳利用样品镶嵌机,把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙稀及聚喝树脂等)中。

三、研磨

•   粗磨

   软材料(有色金属)可用锉刀锉平。一般钢铁材料通常在砂轮机上磨平。磨样时应利用砂轮侧面,以保证试样磨平,打磨过程中,试样要不断用水冷却,以防温度升高引起试样组织变化,另外,试样边缘的棱角如没有保存的必要,可最后磨圆(倒角),以免在细磨及抛光时划破砂纸或抛光织物。

•   细磨

   细磨有手工磨和机械磨两种,手工磨是用手拿试样,在金橡相砂纸上磨平,我国金相砂纸按粗细分为 01 号、 02 号、 03 号、 04 号、 05 号几种。细磨时,依次从 01 号至 05 号必需要注意。每更换一道砂纸时,应将试样的磨制方向调转 90 °方向。

四、抛光

   细磨后的试样还需进行抛光,目的是去除细磨时遗留下的磨痕。以获得光亮而无磨痕的镜面。试样的抛光有机械抛光、电解抛光和化学抛光等方法。这里主要介绍机械抛光:

   抛光在专有抛光机上进行,抛光机主要由一个电动机和被带动的一个或两个抛光盘组成。抛光盘上有不同材料的抛光织物。粗抛光常用帆布或粗呢,精抛光时常用绒布、细呢或丝绸。抛光时在抛光盘上滴注抛光液(如金刚石抛光喷雾剂),或在抛光盘上涂以膏状抛光剂(如氧化铝、绿碳化硅),抛光时应将试样磨面均匀地平面的压在旋转的抛盘上,压力不宜过大,并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。抛光时间不宜过长,试样表面磨痕全部消除且呈光亮的镜面后,抛光既可停止。试样用水冲洗干净,然后进行浸蚀。或直接在硬度计上做硬度测试,或直接在显微镜下观察。

五、浸蚀

   除观察试样中某些非金属夹杂物或铸铁中石墨等情况外,金相试样磨面经抛光后,还须进行浸蚀。

   常用浸蚀剂表

材料名称    浸 蚀 剂 成 分

钢铁      2% — 4% 硝酸酒精溶液

          2% — 4% 苦味酸酒精溶液

铝合金        0 . 5%HF (浓度)水溶液

          1%N 4 OH 水溶液

          1%HF+2.5%HNO 3 +1.5%HCI+95%H 2 O

铜合金        8%CaCi 溶液

          3%FECI+10%HCI 溶液

轴承合金    2% — 4% 硝酸酒精液

              3 份 CH 3 COOH+1 份 NHO 3 混合溶液

   常用化浸蚀来显示金属的显微组织 , 对不同的材料 , 显示不同的组织 , 可选不同的浸蚀剂。

   浸蚀时可将试样磨样浸如浸蚀剂中 , 也可用面花沾浸蚀剂擦拭表面 , 浸蚀的深浅根据组织

   特点和观察时的放大倍数来确定 , 高倍观察时浸蚀要浅一些 , 低倍略深一些 , 单相组织浸蚀重一些 , 双重组织浸蚀轻一些 , 一般浸蚀到试样磨面稍发暗时即可 , 浸蚀后用水冲洗 , 必要是要用酒精清洗 , 最后用吸水纸 ( 或毛巾 ) 吸干 , 或用吹风吹干。

   如试样浸蚀过度,显微组织模糊不清时,试样可以重新抛光和浸恃。

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编号

材料

状态

侵蚀剂

组织

1

40

调质

4%硝酸酒精

S

2

40Cr

调质

4%硝酸酒精

S

3

W18CrV

铸态

4%硝酸酒精

L′d+K+M

4

W18Cr4V

淬火+高温回火

4%硝酸酒精

M回+K粒+A′r

5

GCr15

淬火+低回

4%硝酸酒精

M回+K

6

灰口铸铁

铸态

4%硝酸酒精

P+R

7

可锻铸铁

可锻化退火

4%硝酸酒精

F+G

8

球墨铸铁

铸态

4%硝酸酒精

P+F+R

9

硅铝明(ZL102)

铸态

0.5HF水溶液

Si+(α+Si)

10

硅铝明(ZL102)

铸造变质

0.5HF水溶液

α+(Si+α)

11

单相黄铜(H68)

退火

3%FeCl3+10%Hcl水溶液

α

12

双相黄铜(H62)

退火

3%FeCl3+10%Hcl水溶液

α+β

13

锡基巴氏合金

铸态

4%硝酸酒精

α+β+Cu3Sn

14

铅基巴氏合金

铸态

4%硝酸酒精

α+β+SnSb+Cu2Sb

试样材料

浸 蚀 剂

室温下的显微组织

工业纯铁

20

45

60

T8

T12

T12

亚共晶白口铸铁

共晶白口铸铁

过共晶白口铸铁

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

碱性苦味酸钠水溶液(苛性钠苦味酸水溶液)

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

铁素体

铁素体 +珠光体

铁素体 +珠光体

铁素体 +珠光体

珠光体

珠光体 +二次渗碳体(亮白色)

珠光体 +二次渗碳体(暗黑色)

珠光体 +二次渗碳体+低温莱氏体

低温莱氏体

一次渗碳体 +低温莱氏体

45钢和T12钢经不同热处理后的显微组织

编号

热处理工艺

显微组织特征

放大倍数




  1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

45钢:

退火: 860炉冷

正火: 860空冷

淬火: 760水冷

  860水冷

  860油冷

  1000水冷

860水淬和200回火

860水淬和400回火

860水淬和600回火

T12钢:

退火: 760球化

淬火: 780水冷

  1000水冷

珠光体 +铁素体(呈亮白色块状)

细珠光体 +铁素体(块状)

针状马氏体 +部分铁素体(白色块状)

细针马氏体 +残余奥氏体(亮白色)

细针马氏体 +屈氏体(暗黑色块状)

粗针状马氏体 +残余奥氏体(亮白色)

细针状回火马氏体(针呈暗黑色)

针状铁素体 +不规则粒状渗碳体

等轴状铁素体 +粒状渗碳体

铁素体 +球状渗碳体(细粒状)

细针马氏体 +粒状渗碳体(亮白色)

粗片马氏体 +残余奥氏体(亮白色)


  400
×

500×

500×

500×

500×

500×

500×

500×

500×



  400
×

500×

 500×

注:上述所用试样均采用 4%硝酸酒精溶液作浸蚀剂。

序号

材 料

处 理 工 艺

浸 蚀 剂

1

40Cr或40MnB

调质

4%硝酸酒精

2

GCr15

840 ℃ 油冷 200 ℃ 回火

同上

3

W18Cr4V

1280 ℃ 油冷 560 ℃ 回火三次

同上

4

1Cr18Ni9

固溶处理

王水溶液

5

灰口铸铁

铸态

4%硝酸酒精

6

可锻铸铁

可锻化退火

同上

7

球墨铸铁

铸态

同上

8

Al-Si合金

铸态

未浸蚀

9

Al-Si合金

变质处理

0   . 5%HF水溶液

10

α黄铜

退火

3%   FeCl3+HCl10% 的水溶液

11

α+β 黄铜

退火

同上

12

轴承合金

铸态

4%硝酸酒精

金相试样的制备方法

   金相分析是研究金属及合金内部组织及缺陷的主要方法之一,它的金属材料研究领域中很要的地位。

   为了在显微镜下确切额地,清处地观察到金属内部的显微组织,金属试样必须进行精心的制备,试样制备过程包括 取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀 等工序,间要叙述如下;

一、取样

   取样部分及观查面的选择,必需根据被分析材料或零件的失效特点,加工工艺的性能以及研究目的等等因素来确定。

   例如,研究铸造合金时,由于它的组织不均匀,应从铸件表面、中心等典型区域分别切取试样,全面进行金相观察。

   研究零件的失效原因时,应在失效的部位取样,并在完整的部位取样,以便于作比较的分析。

   对于材料,如研究材料基层的缺陷的非金属夹杂物的分析时,应在垂直扎制方向上切取横向试样,研究夹杂物的类型、形状、材料的变形粒度,晶粒被拉长的程度,带状组织等,应在平行于扎向切取纵向试样。

   在研究热处理后的零件时,因为组织均匀可自由选取断面试样。对于表面热处理后的零件,要注意观察表面情况,如氧化层、脱碳层、渗碳层等。

   取样时,要注意取样方法,应保证不使试样被观察面的金相组织发生变化,对于软材料可用锯,车等方法,硬材料可用金相试样切割机切取或电火花线切割、硬而脆的材料(如白口铁)可用锤击;大件可用氧气切割等。

   试样尺寸不要太大,一般以高度 10-25MM ,观察面的边长或直径为 15-25MM 的方形或圆柱形比较为合适。

二、镶样

   一般试样不须要镶样,尺寸过于细小,如细丝、薄片、细管或形状不规则。以及有特殊要求(例如要求观察表层组织)的试样,制备时比较困难,需要使用试样佳利用样品镶嵌机,把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙稀及聚喝树脂等)中。

三、研磨

•   粗磨

   软材料(有色金属)可用锉刀锉平。一般钢铁材料通常在砂轮机上磨平。磨样时应利用砂轮侧面,以保证试样磨平,打磨过程中,试样要不断用水冷却,以防温度升高引起试样组织变化,另外,试样边缘的棱角如没有保存的必要,可最后磨圆(倒角),以免在细磨及抛光时划破砂纸或抛光织物。

•   细磨

   细磨有手工磨和机械磨两种,手工磨是用手拿试样,在金橡相砂纸上磨平,我国金相砂纸按粗细分为 01 号、 02 号、 03 号、 04 号、 05 号几种。细磨时,依次从 01 号至 05 号必需要注意。每更换一道砂纸时,应将试样的磨制方向调转 90 °方向。

四、抛光

   细磨后的试样还需进行抛光,目的是去除细磨时遗留下的磨痕。以获得光亮而无磨痕的镜面。试样的抛光有机械抛光、电解抛光和化学抛光等方法。这里主要介绍机械抛光:

   抛光在专有抛光机上进行,抛光机主要由一个电动机和被带动的一个或两个抛光盘组成。抛光盘上有不同材料的抛光织物。粗抛光常用帆布或粗呢,精抛光时常用绒布、细呢或丝绸。抛光时在抛光盘上滴注抛光液(如金刚石抛光喷雾剂),或在抛光盘上涂以膏状抛光剂(如氧化铝、绿碳化硅),抛光时应将试样磨面均匀地平面的压在旋转的抛盘上,压力不宜过大,并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。抛光时间不宜过长,试样表面磨痕全部消除且呈光亮的镜面后,抛光既可停止。试样用水冲洗干净,然后进行浸蚀。或直接在硬度计上做硬度测试,或直接在显微镜下观察。

五、浸蚀

   除观察试样中某些非金属夹杂物或铸铁中石墨等情况外,金相试样磨面经抛光后,还须进行浸蚀。

   常用浸蚀剂表

材料名称    浸 蚀 剂 成 分

钢铁      2% — 4% 硝酸酒精溶液

          2% — 4% 苦味酸酒精溶液

铝合金        0 . 5%HF (浓度)水溶液

          1%N 4 OH 水溶液

          1%HF+2.5%HNO 3 +1.5%HCI+95%H 2 O

铜合金        8%CaCi 溶液

          3%FECI+10%HCI 溶液

轴承合金    2% — 4% 硝酸酒精液

              3 份 CH 3 COOH+1 份 NHO 3 混合溶液

   常用化浸蚀来显示金属的显微组织 , 对不同的材料 , 显示不同的组织 , 可选不同的浸蚀剂。

   浸蚀时可将试样磨样浸如浸蚀剂中 , 也可用面花沾浸蚀剂擦拭表面 , 浸蚀的深浅根据组织

   特点和观察时的放大倍数来确定 , 高倍观察时浸蚀要浅一些 , 低倍略深一些 , 单相组织浸蚀重一些 , 双重组织浸蚀轻一些 , 一般浸蚀到试样磨面稍发暗时即可 , 浸蚀后用水冲洗 , 必要是要用酒精清洗 , 最后用吸水纸 ( 或毛巾 ) 吸干 , 或用吹风吹干。

   如试样浸蚀过度,显微组织模糊不清时,试样可以重新抛光和浸恃。

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编号

材料

状态

侵蚀剂

组织

1

40

调质

4%硝酸酒精

S

2

40Cr

调质

4%硝酸酒精

S

3

W18CrV

铸态

4%硝酸酒精

L′d+K+M

4

W18Cr4V

淬火+高温回火

4%硝酸酒精

M回+K粒+A′r

5

GCr15

淬火+低回

4%硝酸酒精

M回+K

6

灰口铸铁

铸态

4%硝酸酒精

P+R

7

可锻铸铁

可锻化退火

4%硝酸酒精

F+G

8

球墨铸铁

铸态

4%硝酸酒精

P+F+R

9

硅铝明(ZL102)

铸态

0.5HF水溶液

Si+(α+Si)

10

硅铝明(ZL102)

铸造变质

0.5HF水溶液

α+(Si+α)

11

单相黄铜(H68)

退火

3%FeCl3+10%Hcl水溶液

α

12

双相黄铜(H62)

退火

3%FeCl3+10%Hcl水溶液

α+β

13

锡基巴氏合金

铸态

4%硝酸酒精

α+β+Cu3Sn

14

铅基巴氏合金

铸态

4%硝酸酒精

α+β+SnSb+Cu2Sb

试样材料

浸 蚀 剂

室温下的显微组织

工业纯铁

20

45

60

T8

T12

T12

亚共晶白口铸铁

共晶白口铸铁

过共晶白口铸铁

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

碱性苦味酸钠水溶液(苛性钠苦味酸水溶液)

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

4%硝酸酒精溶液

铁素体

铁素体 +珠光体

铁素体 +珠光体

铁素体 +珠光体

珠光体

珠光体 +二次渗碳体(亮白色)

珠光体 +二次渗碳体(暗黑色)

珠光体 +二次渗碳体+低温莱氏体

低温莱氏体

一次渗碳体 +低温莱氏体

45钢和T12钢经不同热处理后的显微组织

编号

热处理工艺

显微组织特征

放大倍数




  1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

45钢:

退火: 860炉冷

正火: 860空冷

淬火: 760水冷

  860水冷

  860油冷

  1000水冷

860水淬和200回火

860水淬和400回火

860水淬和600回火

T12钢:

退火: 760球化

淬火: 780水冷

  1000水冷

珠光体 +铁素体(呈亮白色块状)

细珠光体 +铁素体(块状)

针状马氏体 +部分铁素体(白色块状)

细针马氏体 +残余奥氏体(亮白色)

细针马氏体 +屈氏体(暗黑色块状)

粗针状马氏体 +残余奥氏体(亮白色)

细针状回火马氏体(针呈暗黑色)

针状铁素体 +不规则粒状渗碳体

等轴状铁素体 +粒状渗碳体

铁素体 +球状渗碳体(细粒状)

细针马氏体 +粒状渗碳体(亮白色)

粗片马氏体 +残余奥氏体(亮白色)


  400
×

500×

500×

500×

500×

500×

500×

500×

500×



  400
×

500×

 500×

注:上述所用试样均采用 4%硝酸酒精溶液作浸蚀剂。

序号

材 料

处 理 工 艺

浸 蚀 剂

1

40Cr或40MnB

调质

4%硝酸酒精

2

GCr15

840 ℃ 油冷 200 ℃ 回火

同上

3

W18Cr4V

1280 ℃ 油冷 560 ℃ 回火三次

同上

4

1Cr18Ni9

固溶处理

王水溶液

5

灰口铸铁

铸态

4%硝酸酒精

6

可锻铸铁

可锻化退火

同上

7

球墨铸铁

铸态

同上

8

Al-Si合金

铸态

未浸蚀

9

Al-Si合金

变质处理

0   . 5%HF水溶液

10

α黄铜

退火

3%   FeCl3+HCl10% 的水溶液

11

α+β 黄铜

退火

同上

12

轴承合金

铸态

4%硝酸酒精

金相试样的制备方法

   金相分析是研究金属及合金内部组织及缺陷的主要方法之一,它的金属材料研究领域中很要的地位。

   为了在显微镜下确切额地,清处地观察到金属内部的显微组织,金属试样必须进行精心的制备,试样制备过程包括 取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀 等工序,间要叙述如下;

一、取样

   取样部分及观查面的选择,必需根据被分析材料或零件的失效特点,加工工艺的性能以及研究目的等等因素来确定。

   例如,研究铸造合金时,由于它的组织不均匀,应从铸件表面、中心等典型区域分别切取试样,全面进行金相观察。

   研究零件的失效原因时,应在失效的部位取样,并在完整的部位取样,以便于作比较的分析。

   对于材料,如研究材料基层的缺陷的非金属夹杂物的分析时,应在垂直扎制方向上切取横向试样,研究夹杂物的类型、形状、材料的变形粒度,晶粒被拉长的程度,带状组织等,应在平行于扎向切取纵向试样。

   在研究热处理后的零件时,因为组织均匀可自由选取断面试样。对于表面热处理后的零件,要注意观察表面情况,如氧化层、脱碳层、渗碳层等。

   取样时,要注意取样方法,应保证不使试样被观察面的金相组织发生变化,对于软材料可用锯,车等方法,硬材料可用金相试样切割机切取或电火花线切割、硬而脆的材料(如白口铁)可用锤击;大件可用氧气切割等。

   试样尺寸不要太大,一般以高度 10-25MM ,观察面的边长或直径为 15-25MM 的方形或圆柱形比较为合适。

二、镶样

   一般试样不须要镶样,尺寸过于细小,如细丝、薄片、细管或形状不规则。以及有特殊要求(例如要求观察表层组织)的试样,制备时比较困难,需要使用试样佳利用样品镶嵌机,把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙稀及聚喝树脂等)中。

三、研磨

•   粗磨

   软材料(有色金属)可用锉刀锉平。一般钢铁材料通常在砂轮机上磨平。磨样时应利用砂轮侧面,以保证试样磨平,打磨过程中,试样要不断用水冷却,以防温度升高引起试样组织变化,另外,试样边缘的棱角如没有保存的必要,可最后磨圆(倒角),以免在细磨及抛光时划破砂纸或抛光织物。

•   细磨

   细磨有手工磨和机械磨两种,手工磨是用手拿试样,在金橡相砂纸上磨平,我国金相砂纸按粗细分为 01 号、 02 号、 03 号、 04 号、 05 号几种。细磨时,依次从 01 号至 05 号必需要注意。每更换一道砂纸时,应将试样的磨制方向调转 90 °方向。

四、抛光

   细磨后的试样还需进行抛光,目的是去除细磨时遗留下的磨痕。以获得光亮而无磨痕的镜面。试样的抛光有机械抛光、电解抛光和化学抛光等方法。这里主要介绍机械抛光:

   抛光在专有抛光机上进行,抛光机主要由一个电动机和被带动的一个或两个抛光盘组成。抛光盘上有不同材料的抛光织物。粗抛光常用帆布或粗呢,精抛光时常用绒布、细呢或丝绸。抛光时在抛光盘上滴注抛光液(如金刚石抛光喷雾剂),或在抛光盘上涂以膏状抛光剂(如氧化铝、绿碳化硅),抛光时应将试样磨面均匀地平面的压在旋转的抛盘上,压力不宜过大,并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。抛光时间不宜过长,试样表面磨痕全部消除且呈光亮的镜面后,抛光既可停止。试样用水冲洗干净,然后进行浸蚀。或直接在硬度计上做硬度测试,或直接在显微镜下观察。

五、浸蚀

   除观察试样中某些非金属夹杂物或铸铁中石墨等情况外,金相试样磨面经抛光后,还须进行浸蚀。

   常用浸蚀剂表

材料名称    浸 蚀 剂 成 分

钢铁      2% — 4% 硝酸酒精溶液

          2% — 4% 苦味酸酒精溶液

铝合金        0 . 5%HF (浓度)水溶液

          1%N 4 OH 水溶液

          1%HF+2.5%HNO 3 +1.5%HCI+95%H 2 O

铜合金        8%CaCi 溶液

          3%FECI+10%HCI 溶液

轴承合金    2% — 4% 硝酸酒精液

              3 份 CH 3 COOH+1 份 NHO 3 混合溶液

   常用化浸蚀来显示金属的显微组织 , 对不同的材料 , 显示不同的组织 , 可选不同的浸蚀剂。

   浸蚀时可将试样磨样浸如浸蚀剂中 , 也可用面花沾浸蚀剂擦拭表面 , 浸蚀的深浅根据组织

   特点和观察时的放大倍数来确定 , 高倍观察时浸蚀要浅一些 , 低倍略深一些 , 单相组织浸蚀重一些 , 双重组织浸蚀轻一些 , 一般浸蚀到试样磨面稍发暗时即可 , 浸蚀后用水冲洗 , 必要是要用酒精清洗 , 最后用吸水纸 ( 或毛巾 ) 吸干 , 或用吹风吹干。

   如试样浸蚀过度,显微组织模糊不清时,试样可以重新抛光和浸恃。


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