绪论

金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一，它在金属材料研究领域中占有很重要的地位。利用金相显微镜在专门制备的试样上放大100～1500倍来研究金属及合金组织的方法称为金相显微分析法，它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。显微分析可以研究金属及合金的组织与其化学成分的关系；可以确定各类合金材料经过不同的加工及热处理后的显微组织；可以判别金属材料的质量优劣，如各种非金属夹杂物－－氧化物、硫化物等在组织中的数量及分布情况以及金属晶粒度的大小等。

在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。之后会以常用的光学金相显微镜为例进行介绍。

金相试样的制备

§1.1取样和镶嵌

一、取样

（一）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，使所切取的式样具有代表性。

例如：

上图中1用于检验非金属夹杂物的数量、大小、形状；2用于检验晶粒的变形程度；3用于检验钢材的带状组织消除程度。

（二）取样方法

1.金相试样的形状

①Φ12×12mm的圆柱体。②12×12×12mm的立方体。③其他不规则的形状。

式样的棱边应倒圆，防止在磨制中划破砂纸和抛光织物。

2.取样方法

①硬度较低的材料如低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、有色金属等。

用锯、车、刨、铣等机械加工。

②硬度较高的材料如白口铸铁、硬质合金、淬火后的零件等。

用锤击法，从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。

③韧性较高的材料

用切割机切割。

④大断面和高锰钢等

用氧乙炔焰气割。

二、试样的热处理

取下来的试样有的可直接进行磨制，有的尚需按照相应的标准经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、碳化物不均匀等。

1.本质晶粒度试样的热处理

（1）渗碳法——用于低碳钢。

（2）网状铁素体法——用于中碳钢。

（3）网状屈氏体法——用于共析钢。

（4）网状渗碳体法——用于过共析钢。

（5）氧化法——

1°木炭氧化法 将抛光试样用木炭覆盖，加热至930℃，保温3h后再将木炭抖掉，在炉膛中氧化5min后水淬。

2°真空氧化法 将抛光试样在真空中或惰性气体中加入至930℃，保温3h后，再通入空气，经30～60s短时间氧化，最后水淬。

3°热浸氧化法 将试样在预先脱氧良好的盐浴中加热至930℃，保温3h，再将试样移入具有弱氧化作用的盐浴中浸蚀。浸蚀温度仍为930℃，浸蚀时间为2～5min，取出后油淬，最后用水清洗、吹干，置于金相显微镜下观察。

（6）直接浸蚀法——

2、非金属夹杂物试样的热处理

3、碳化物不均匀度试样的热处理

二、镶嵌

1.机械夹持法

适用于表层检验，不易产生倒角。

要求：夹具的硬度略高于试样（低、中碳钢均可）；垫片多用铜或铝质；垫片的电极电位略高于试样。

2.塑料镶嵌法

一种是用环氧树脂在室温镶嵌；一种是在专用的镶嵌机上进行。

（1）环氧树脂镶嵌

要求：材料为环氧树脂+固化剂+磨料；用于较硬且热敏感性不高的材料。

（2）镶嵌机镶嵌

是在专用的镶嵌机上进行镶嵌。镶嵌机由加热、加压、压模装置组成。

（3）低熔点合金镶嵌

配制合金→熔化浇注即可。

上图为金相试样冷镶嵌模具

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