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金相取样方法

2017-04-28 13:54:23

取样

 

取样是金相试样制备的第一道工序,若取样不当,则达不到检验目的,因此,所取试样的部位、数量、磨面方向等应严格按照相应的标准规定执行

 

1)取样部位和磨面方向的选择

 

取样部位必须与检验目的和要求相一致,使所切取的试样具有代表性。必要时应在检验报告单中绘图说明取样部位、数量和磨面方向。例如,检验裂纹产生的原因时,应在裂纹部位取样,并且还应在远离裂纹处取样,以资比较;检验铸件时,应在垂直于模壁的横切面上取样,对于大铸件,还应从表面之中心的横截面上取3~5个试样,磨制横断面,由表及里逐个进行观察、比较;对于轧制材料,金相试样的切取,一般纵断面主要用于检验非金属夹杂物、晶粒的变形程度、钢材的带状组织以及通过热处理对带状组织的消除程度。而横断面则主要用于检验从表面到中心的金相组织变化情况、表层各种缺陷(如氧化、脱碳、过少、折叠等)、表面热处理结果(如表面淬火的淬硬层、化学热处理的渗碳层、渗氮层、碳氮共渗曾以及表面镀铬、镀铜层等)、非金属夹杂物在整个断面上的分布及晶粒度等。

一般说来,在进行非金属夹杂物评定时,应磨制纵横两个面;在观察铸件组织、表面缺陷以及测定渗层厚度、镀层厚度、晶粒度等均需磨制横断面;在进行破断(失效)综合分析时,往往需要切取几个试样,同时磨制纵横两个面进行观察分析。

 

2)取样方法

金相试样一般为Ф12×12mm的圆柱体或12×12×12mm立方体。若太小则操作不便,太大则磨制平面过大,增长了磨制时间且不易磨平。由于备件材料或零件的形状各异,也有用不规则外形的试样。非检验表面缺陷、渗层、镀层的试样,应将棱边倒圆,防止在磨制时划破砂纸抛光织物,避免在抛光时试样被织物挂飞,造成事故。反之,检验表面的试样,严禁倒角并保证磨面平整。

切取试样时根据被检验材料的软硬程度可采取锯、车、刨、铣、线切割等不同方法。目前广泛使用的是国产Q-2型金相试样切割机。无论采用何种方式取样,都必须防止因温度升高而引起组织变化或因受力而产生塑性变形。

3)试样的热处理

 

经取样而获得的金相试样,有的可直接进行磨制,有的尚需热处理后才能进行磨制,如检验钢的本质晶粒度,非金属夹杂物,碳化物不均匀度等项目的试样,需经热处理,其处理方法按相应标准规定执行。

 

  本质晶粒度试样的热处理

 

钢的本质晶粒度表示钢材在加热、保温过程中晶粒长大的倾向。它是将钢在930±10℃加热并保温3~8h后,按奥氏体晶粒大小来衡量。由于钢种不同,热处理方法各异。

渗碳法  用于低碳钢。它是将试样置于渗碳介质中,加热至930±10℃加热至保温8h,得到不小于1mm的渗碳层,缓冷至600℃出炉空冷,形成沿晶界连续分布的网状渗碳体,表示出奥氏体晶粒的大小。在实验室中常用固体渗碳法渗碳。

 

网状铁素体法  常用于中碳钢。它是将试样加热至930±10℃加热至保温3h后,移入730±10℃的盐浴炉或空气炉中,等温10min后淬火,再经600℃左右回火。以期在晶界上形成铁素体网,晶粒内部为回火索氏体组织,从而可反映出奥氏体晶粒大小。

 

网状屈氏体法  常用于共析钢。它是将Ф5×40mm的试样加热至奥氏体状态后保温,再将其一端淬入水中。沿试样纵向剖面磨制,在金相显微镜下,能观察到过渡区的奥氏体晶界上有黑色的网状屈氏体,晶粒内部为马氏体组织。

 

 

网状渗碳体法  用于过共析钢。它是将含碳量大于0.9%钢的试样,经完全奥化后缓冷,使渗碳体沿晶界析出而形成网状。

 

氧化法  是将经磨制抛光后的试样,在无氧化条件下使其奥化,保温后使抛光面短时间氧化后再淬火,因晶界易氧化,若用15%盐酸溶液浸蚀,或经4%苦味酸酒精溶液浸蚀,就可显示出黑色晶界。氧化法有多种,如:木炭氧化法,真空氧化法,热浸氧化法等

 

直接浸蚀法  将切取的试样加热至奥化温度后淬火,再制备成金相试样,采用强烈浸蚀剂,使原奥氏体晶界浸蚀变黑,而基体组织仅受轻微浸蚀,在金相显微镜下显示出原奥氏体晶粒。此种方法设备简单,操作方便,但钢种不同,浸蚀剂的成分、温度与浸蚀时间各异,需经试验后选择最佳浸蚀参数。

     

  非金属夹杂物试样的热处理

 

检验非金属夹杂物的试样,一般都经淬火处理,使其硬度增高便于磨制抛光。

 

  碳化物不均匀度试样的热处理

 

检验碳化物不均匀度的试样,须经淬火和高温回火,浸蚀后使基体呈黑色而碳化物呈白亮色,有利于鉴别。

 

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