金相实验的原理和方法

--------总结资料--总结资料金相试验的原理和方法—试验目的:金属材料的使用通常遵循着“成分—组织—性能”的相互关系。金相即金相学，就是争论金属或合金内部构造的科学。不仅如此，它还争论当外界条件或内在因素转变时，对金属或合金内部构造的影响。所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。所谓外部条件就是指温度、加工变形、铸造状况等。二试验设备：金相试样切割机砂轮机镶嵌机预磨机抛光机腐蚀液金相显微镜摄影系统及电脑三试验原理：金相试验是将欲检验试片外表经研磨抛光〔或化学抛光、电化学抛光〕微镜放大倍率观看推断之。四试验方法：试片预备：为使试片能符合观看的要求必需以如下之步骤处理之。(1)取样(SAMPLING):取样必需考虑其整体或争论的主题的代表性，如材料属方向性者则较差的材料来凸显破坏缘由以便观看。对材料组织的影响。粗磨(COARSEGRINDING):用砂轮机去除试片的毛边，并用较粗的砂纸(#80左右)或沙袋机磨平且可除去可能因切割所产生的变态层。(MOUNTING):(HotMolding)及冷镶嵌(ColdMolding)。热镶嵌也称为加压嵌模(CompressionMolding)，方法为将试片外表朝下置于金属磨中(一般内径为111/4及11/2等三种)再填以适量之树脂，如酚树脂(如电木粉、Bakelite)，预热至60~80℃后即加压至4,200PSI左右之压力，并连续加热至130~140℃，持续加热数分钟后，即可移去热源，并可取出试片，如系使用热塑性塑料(Thermoplastics)则应让温度降至50℃以下才可取出。冷镶嵌模法则将试片面朝下粘在胶纸带上，再将试片置入直径(3~5cm)，高约3~4cm之玻璃管或金属管之内，管壁需涂上一层薄的(5)磨制(POLISHING):在预磨机上放置水砂纸，在流淌的水流中以粗砂纸粗磨，逐次磨至1,000mesh金属基地的砂粒。(LAPPING):经以上打磨后的试片必需以清水洗净附着于外表的砂粒，方可至有氧化铝〔Al2O3〕，氧化铬〔Cr2O3〕和金刚石制剂。由于氧化铬会造成呼吸器官之病变，因此，目前已较少被承受。试片经抛光至镜面无刮痕则完成此步骤。(ETCHING):棉花轻轻拂试试片外表。腐蚀所需的时间并无肯定的标准，通常宜承受试片进入腐蚀液后，不断的取出观看其腐蚀程度，一旦镜面变色为毛玻璃之色调或回火Martensite系列变色为灰黑色，则应马上以显微镜观看：金相显微镜是利用光之照耀在金属经反射后加以观看的方法与生物显微镜的穿透式不同，其放大倍率为目镜〔EyePiece〕与物镜〔Objective〕之乘积，如目镜的放大倍率为10X，物镜为50X，则放大倍率为500X，使用显微镜时必需先以较小的放大倍率观看，因其焦距较长，才不致使物镜较易处遇到试片，找到较小倍率的焦距后，再选择观看的较大倍率观看。金相组织观看⑴.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规章多边形；淬火钢中剩余奥氏体分布在马氏体间的空隙处。⑵.铁素体－碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。⑶.渗碳体－碳与铁的一种化合物。在液态碳铁合金中，首先单独结晶的渗碳体〔一次渗碳体〕为块状，角不锋利，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿Ac1线析出的碳化物〔二次渗碳体〕呈网结Ar1以下时，由铁素体中析〔三次渗碳体⑷.珠光体－碳铁合金中共析反响所形成的铁素体与渗碳体的机械混a1~650℃金相显微镜下放大400倍以上可区分出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能区分的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能区分珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能区分的片层称为屈氏体。⑸.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥氏体在中温〔约350~550℃〕的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。假设是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内方向长大，不穿晶。⑹.下贝氏体－同上，但渗碳体在铁素体针内。过冷奥氏体在350℃~ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，穿插，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。⑺.粒状贝氏体－大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组能局部或全局部解为铁素体和渗碳体的混合物〔珠光体或贝氏体〕；最可能局部转变为马氏体，局部保存下来而形成两相混合物，称为m-a组织。⑻.无碳化物贝氏体－板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却过程中也有类似上面的转变。形成。⑼.马氏体－碳在a-Fe中的过饱和固溶体。板条马氏体：在低、中碳氏体晶粒可转变成几个板条束〔3到5个〕。片状马氏体〔针状马氏体〕：常见于高、中碳钢及高镍的铁镍合金中，针叶中有一条缝线将马氏体分为两半，由于方位不同可呈针状或块状，针与针呈120度角排列，高碳马氏体的针叶晶界清楚，细针状马氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。⑽.回火马氏体－马氏体分解得到极细的过渡型碳化物与过饱和〔含碳较低〕的a-相混合组织它由马氏体在150~250℃时回火形成。〔保持淬火马氏体位向〕，与下贝氏体很相像，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。⑾.回火屈氏体－碳化物和a-相的混合物。它由马氏体在350~500℃时中温回火形成。其组织特征是铁素体基体能清楚区分两相，可看出碳化物颗粒已明显长大。⑿.回火索氏体－以铁素体为基体，基体上分布着均匀碳化物颗粒。它由马氏体在500~650℃时高温回火形成。其组织特征是由等轴状铁颗粒较大。⒀.莱氏体－奥氏体与渗碳体的共晶混合物。呈树枝状的奥氏体分布在渗碳体的基体上。