样方法 金相材料的取样方法、操作步骤及常用侵蚀剂

金相样品制备技术常用于金属相关实验。其中最重要的是对某些材料选择合适的侵蚀剂和侵蚀方法。因为只有这样才能做出我们需要的金相样品。

在此，我们在下表中简单列出了常见的侵蚀剂及其适用对象和方法。

样品选择是金相分析的第一步。样本选择的好坏直接决定了实验结果的质量，其重要性毋庸置疑。

一般来说，样本的选择包括采样位置和检查面的选择、样本截取的过程和样本的大小。对于形状特殊或尺寸较小、难以夹持的样品，应镶嵌或机械夹紧。

金相样品选择的四个过程详述如下。

样品取样位置和检验面的选择

取样位置和检验面的选择应根据分析材料、加工工艺和热处理工艺的特点来确定。但是，在生产中用于例行检查的样品的取样位置、形状和尺寸是明确规定的。

1.研究失效分析材料时，应根据失效原因从材料的失效部位和完好部位取样，以便于对比分析。

2.被研究的试样是铸件，必须从表面到中心，从上部到下部观察其结构差异，才能知道偏析情况以及缩孔和冷却速度对结构的影响。

3.轧制型材或锻件取样时，应考虑表面是否有脱碳、折叠等缺陷以及非金属夹杂物的识别。因此，需要横向和纵向切割样品。横向样品主要研究表面缺陷和非金属夹杂物的分布。对于长型材，应在两端取样比较夹杂物的偏析，纵向取样主要研究夹杂物的形状。识别夹杂物的类型，观察晶粒长度的程度，估算反向变形过程中的冷变形程度。

4.由于热处理后零件的金相组织均匀，可以切割任何截面的样品，但表面化学热处理和涂层零件的取样应垂直于表面，以便观察其结构和测试其厚度。

金相试样取样位置确定后，应进一步确定哪个试样表面为磨削面。一般情况下，研究结果或检验报告中所列的金相图片必须说明样品的截止位置和金相磨削面的方向，在某些情况下，还应绘制并示意性标注。

样本截取模式

取样时，根据被测材料的硬度采用不同的方法:

1.对于硬度较低的材料，可以采用锯切、车削、刨削等加工方法；

2.对于高硬度的材料，可以使用砂轮切片机或电火花切割。

3.对于硬脆材料，可以采用锤击。

4.大型工件的取样可以通过氧气切割来完成。

5.用砂轮或电火花切割时，应采取冷却措施，避免热量引起组织变化。

样本大小

金相试样的尺寸以方便握持和研磨为准。通常，显微标本是直径15毫米、高15-20毫米的圆柱体或边长15-25毫米的立方体。

样品镶嵌

对于特殊形状或尺寸较小、难以夹持的样品，如胶带、电线、薄板和管子，样品应镶嵌或机械夹紧。马赛克有冷马赛克和热马赛克两种。

1.样品制备:

1.1截取样品的方向、位置和数量应根据金属类型、制造方法、技术条件或双方协议的规定进行。

1.2样品大小面积应小于200毫米，厚度15 ~ 20毫米，一般选择15 ~ 20毫米试用。

1.3样品可用手锯、锯床或切割机切割。无论用什么方法取样，都要注意样品的温度情况。如有必要，应使用水进行冷却，以避免正式样品因过热而改变其结构。

2.样品研磨

2.1制备好的样品应先在粗砂轮上研磨，待磨痕均匀后，再移到细砂轮上研磨。研磨时，样品应用水冷却，以使金属结构不会因加热而改变。

2.2样品用砂轮打磨、清洗、吹干后，由粗到细依次在各种砂纸上打磨，也可在预磨机上打磨，由粗砂纸到细砂纸，再换成砂纸。样品应旋转90度，与旧砂纸垂直。

2.3预研磨后，在抛光机上对样品进行粗抛光(抛光布为细绒，抛光液为W2.5金刚石抛光膏)，然后进行细抛光(抛光布为尼龙绒，抛光液为W1.5金刚石抛光膏)，直到样品上的磨损痕迹完全去除，表面看起来像镜子一样，即粗糙度在Ra0.04以下。

3.样品蚀刻

3.1精细抛光后，可将样品浸入玻璃皿中的蚀刻剂中进行蚀刻。在蚀刻过程中，样品可能会不时轻微移动，但抛光后的表面不得与盘子底部接触。

一般使用3.2-4%的硝酸醇溶液作为蚀刻剂。

3.3蚀刻时间取决于金属的性质、检查目的和显微镜检查的放大倍数，以便在显微镜下清晰显示金属结构。

3.4样品蚀刻后，应快速用水冲洗，表面两用，用酒精冲洗，然后用吹风机吹干。

4.金相显微组织检验

4.1金相显微镜的操作应按照仪器手册的规定进行。

4.2金相检验包括蚀刻前检验和蚀刻后检验。蚀刻前的检查主要包括钢件中的夹杂物和铸件的石墨形态，蚀刻后的检查是试样的显微组织。根据相关金相标准进行检验。

5.金相显微镜使用注意事项

5.1使用镜头时，避免用手指触摸镜头表面。镜头平时要适当有效的放在烘干机里。

5.2当物镜靠近样品表面时，调整时不要使物镜与样品接触。

5.3显微镜不使用时，应盖上防尘罩。

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