材料是人類生產和生活的物質基礎,它可以直接反映出人類文明的程度。金屬材料的力學性能不僅與它的化學成分有關,也與它的組織結構有著密切的關系。了解它們之間的關系并掌握它們之間的變化規律,進行正確的金相分析是有效使用材料所必需的。
  
  要進行金相分析,就必須制備能用于微觀觀察檢驗的樣品—金相試樣。通常,金相試樣制備要經過以下幾個步驟:取樣、鑲嵌、磨光(粗磨和細磨)和拋光。每項操作都必須嚴格細心因為任何階段的失誤都可能影響以后的步驟,在極端的情況下,不正確的制作可能造成假組織,從而得出錯誤的結論川。金相試樣的制備是通過切割機、鑲嵌機、磨/拋光機來完成的,金相試樣的最終質量是由拋光工序決定的,拋光是金相制樣過程中至關重要的一環。拋光是將試樣上磨制產生的磨痕及變形層去掉,使其成為光滑鏡面的最后工序。拋光試樣的方法有機械拋光、電解拋光、化學拋光以及復合拋光等。機械拋光是現階段應用最為廣泛的拋光方法,其正確的工藝和操作方法是在保證獲得優質的試樣和其他條件(如邊緣保留及石墨和夾雜物保留等)的情況下具有最高的拋光速率選擇可靠性高的金相試樣拋光機,可以提高制樣效率和質量,減少試樣廢品率,從而降低成本,提高經濟效益,獲得樣品質量的高度一致性。
  
  1金相試樣拋光的技術要求
  
  拋光操作的關鍵是要設法得到最大的拋光速率,以便盡快除去磨光時產生的損傷層。同時也要使拋光損傷層不會影響最終觀察到的組織,即不會造成假組織。這兩個要求是矛盾的。前者要求使用較粗的磨料,以保證有較大的拋光速率來去除磨光的損傷層,但拋光損傷層也較深;后者要求使用最細的材料,使拋光損傷層較淺,但拋光速率低。解決這個矛盾的最好的辦法就是把拋光分為兩個階段進行。首先是粗拋,目的是去除磨光損傷層,這一階段應具有最大的拋光速率,粗拋形成的表層損傷是次要的考慮,不過也應當盡可能小;其次是精拋(或稱終拋),其目的是去除粗拋產生的表層損傷,使拋光損傷減到最小。
  
  拋光時,試樣磨面與拋光盤應絕對平行并均勻地輕壓在拋光盤上,注意防止試樣飛出和因壓力太大而產生新磨痕。同時還應使試樣自轉并沿轉盤半徑方向來回移動,以避免拋光織物局部磨損太快在拋光過程中要不斷添加微粉懸浮液,使拋光織物保持一定濕度。濕度太大會減弱拋光的磨痕作用,使試樣中硬相呈現浮凸和鋼中非金屬夾雜物及鑄鐵中石墨相產生“曳尾”現象;濕度太小時,由于摩擦生熱會使試樣升溫,潤滑作用減小,磨面失去光澤,甚至出現黑斑,輕合金則會拋傷表面。

  為了達到粗拋的目的,要求轉盤轉速較低,最好不要超過500r/min;拋光時間應當比去掉劃痕所需的時間長些,因為還要去掉變形層。粗拋后磨面光滑,但黯淡無光,在顯微鏡下觀察有均勻細致的磨痕,有待精拋消除。
  
  精拋時轉盤速度可適當提高,拋光時間以拋掉粗拋的損傷層為宜。精拋后磨面明亮如鏡,在顯微鏡明視場條件下看不到劃痕,但在相襯照明條件下則仍可見到磨痕。
  
  金相試樣拋光質量的好壞嚴重影響試樣的組織結構,已逐步引起有關專家的重視。近年來,國內外在拋光機的性能上作了大量的研究工作,研究出不少新機型、新一代的拋光設備,正由原來的手動操作發展成為各種各樣的半自動及全自動拋光機。下面介紹幾種常用的機械拋光機的性能和特點。
  
  2金相拋光機的性能與特點
  
  2.1國外拋光機的性能與特點
  
  (l)丹麥Struers公司研制的Abrapol-10型高科技自動化立地式金相拋光機。試樣可以不經鑲嵌裝在特殊夾具上,夾具由另一電動機帶動,其轉動方向與拋光盤相反。夾具與拋光盤之間的壓力可以在0~7OON之間任意調節。當到達預定拋光時間后,夾具自動抬起并停止。夾具的特點是能適應各種形狀的試樣。對于線材及尺寸較小的棒材試樣,可把試樣分成三組,用厚鋼板及螺釘固定在夾具上,每組可裝20~40個線材試樣,對于較大試樣每個夾具可以裝6塊。夾具上試樣孔的設計是使樣品與夾具及固定螺釘始終保持三點接觸。如果兩個人使用3臺這種設備,lh可制備6至8個夾具試樣,實際上每個夾具試樣在3臺設備上的總有效時間總共只有6min,具有很高的拋光效率,而且試樣的拋光質量能達到金相分析的要求。
  
  (2)美國Buehler公司研制生產的vanguard型全自動拋光機從粗拋到最后精拋整個過程全自動完成,可以設置50個常用工作程序,操作界面友好,彩色液晶顯示,觸摸式操作,整個過程的每個工序之間都進行夾持器和樣品的清洗與烘干,充分保證了樣品制備的高效與高制性,操作過程的全自動化模式,節省了人工并提高了效率與質量。試樣由拋光臂按照一定軌跡在拋光盤內運動,拋光臂上的壓力可根據需要調節,最大可達20N。在預定的拋光時間內,此壓力將逐漸自動減小到零,這樣可減少拋光缺陷。拋光臂的速度也可以調節,每道工序只需2~5min,適用于各種材料。
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