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课堂 | 金相试样常见侵蚀剂及取样方法

在与金属有关的实验过程中，往往要用到金相试样制备技术。而其中最为关键的，是针对一定的材料选择合适的侵蚀剂及侵蚀方法。因为只有这样，才能制好我们需要的金相试样。

这里，我们就将常见的侵蚀剂及其适用对象与方法简单列在下表中。

试样的选取是金相分析的第一步。试样选取好坏，直接决定了实验结果的好坏，其重要性毋庸置疑。

一般而言，试样的选取分为试样的取样部位及检验面的选择、试样截取过程、试样的尺寸选择，而对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，还要进行镶嵌或机械夹持。

下面详述金相试样选取的四个过程。

试样的取样部位及检验面选择

取样部位及检验面的选取需根据分析材料的特点、加工工艺以及热处理过程而确定。而生产中常规检验所用试样的取样部位、形状、尺寸都有明确的规定。

1、研究失效分析材料，应该根据其失效的原因，分别在材料失效部位和完好部位取样，以便于对比分析。

2、研究样品为铸件，必须从表面到心部，从上部到下部观察其组织差异，以了解偏析情况，以及缩孔疏松及冷却速度对组织的影响。

3、轧制型材或锻件取样应考虑表层有无脱碳、折迭等缺陷，以及非金属夹杂物的鉴定。所以要在横向和纵向上截取试样，横向试样主要研究表层缺陷及非金属夹杂物的分布，对于很长的型材应在两端分别取样，以便比较夹杂物的偏析情况，纵向试样主要研究夹杂物的形状；鉴别夹杂物的类型，观察晶粒粒长的程度，估计逆性形变过程中冷变形的程度。

4、热处理后的零件由于其金相组织均匀，可以截取任一截面的试样，但表面化学热处理和镀层部件取样应垂直于表面，以便观察其组织和测试其厚度。

金相试样取样部位确定以后，应进一步确定那一个试样面作为磨面。一般在研究结果或检验报告上所列金相图片，必须说明试样截取的部位与金相磨面的方向，有些情况下还应该绘图示意标出。

试样截取方式

取样时，根据被检验材料的软硬程度采取不同的方法：

1、对于硬度较低的材料，可以用锯、车、刨等加工方法；

2、对于硬度较高的材料，可以用砂轮切片机切割或电火花切割等方法。

3、对于硬而脆的材料，可以用锤击方法。

4、在大工件上取样，可用氧气切割等方法。

5、在用砂轮切割或电火花切割时，应采取冷却措施，以免试样因受热而引起组织变化。

试样尺寸

金相试样的大小以便于握持、易于磨制为准。通常显微试样为直径15mm、高15~20mm的圆柱体或边长为15~25mm的立方体。　试样镶嵌对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，如带、丝、片、管，制备试样，要进行镶嵌或机械夹持。镶嵌分冷镶嵌和热镶嵌二种。

1. 试样制备：

1.1 试样截取的方向，部位和数量，应根据金属类别、制造方法，技术条件或双方协议的规定进行。

1.2 试样尺寸以面积小于200mm， 厚度15～20mm为宜，一般选用16X20mm试用。

1.3 试样可用手锯、锯床或切割机床等切取，不论用何种方法取样均应注意试样的温度条件，必要时用水冷却，以避免正式试样因过热而改变其组织。

2.试样的研磨

2.1 准备好的试样，先在粗砂轮上磨平，候磨痕均匀一致后，即移至细砂轮上续磨，磨时须用水冷却试样，使金属的组织不因受热而发生变化。

2.2 经砂轮磨好、洗净、吹干后的试样，随即依次在由粗到细的各号砂纸上磨制，可采用在预磨机上进行磨制，从粗砂纸到细砂纸、再换一次砂纸，试样须转90°角与旧磨良成垂直方向。

2.3 经预磨后的试样，先在抛光机上进行粗抛光（抛光织物为细绒布、抛光液为W2.5金刚石抛光膏），然后进行精抛光（抛光织物为锦丝绒，抛光液为W1.5金刚石抛光膏）抛光到试样上的磨痕完全除去而表面像镜面时为止，即粗糙度为Ra0.04以下。

3.试样的浸蚀

3.1 精抛后的试样，便可浸入盛于玻璃皿之浸蚀剂中进行浸蚀。浸蚀时，试样可不时地轻微移动，但抛光面不得与皿底接触。

3.2 浸蚀剂一般采用4％硝酸酒精溶液。

3.3 浸蚀时间视金属的性质、检验目的及显微检验的放大倍数而定，以能在显微镜下清晰显出金属组织为宜。

3.4 试样浸蚀完毕后，须迅速用水洗净，表面两用，酒精洗净，然后用吹风机吹干。

4.金相显微组织检验

4.1 金相显微镜操作按仪器说明书规定进行。

4.2 金相检验包括浸蚀前的检验和浸蚀后的检验，浸蚀前主要检验钢件的夹杂物和铸件的石墨形态、浸蚀后的检验为试样的显微组织。按有关金相标准进行检验。

5.使用金相显微镜注意事项

5.1 取用镜头时，应避免手指接触透镜的表面，镜头平时应放在干燥器中妥善有效。

5.2 物镜与试样表面接近时，调节时勿使物镜头与试样接触。

5.3 显微镜不使用时需用防尘罩盖起。

（来源：中国冶金报、材料＋）