金相試樣制樣技術(shù)的高度重視

金相試樣制樣技術(shù)的高度重視

金相樣品的質(zhì)量關(guān)系到測(cè)試材料的內(nèi)部組織，這一點(diǎn)非常重要。如果樣品制備的不好,將不能顯示被檢材料的真實(shí)組織,會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果,達(dá)不到檢驗(yàn)的目的,為此應(yīng)引起金相檢驗(yàn)人員對(duì)制樣技術(shù)的高度重視。一、制備試樣的制備在具有代表的部位選取金相試樣。試樣表面應(yīng)平整、光潔、無(wú)劃痕、邊緣不倒角;顯示被檢材料的真實(shí)組織,磨面應(yīng)無(wú)塑性變形和熱損傷產(chǎn)生,磨面中夾雜物不被污染和拉曳。樣品制備過(guò)程的時(shí)間應(yīng)盡量縮短,應(yīng)在可接受的時(shí)間內(nèi)完成,應(yīng)把每個(gè)試樣的制樣成本控制在可接受的范圍內(nèi)。制樣方法有切割、鑲樣和研磨/拋光三道工序,以下簡(jiǎn)述各工序。二、切1.樣品切割的基本要求最佳的切割平整度;最小的變形和組織變化;高的精準(zhǔn)度;高的切割速度;最經(jīng)濟(jì)的效果;能獲得良好的后續(xù)操作。2.切割方法熱切割技術(shù)并包括:等離子電弧切割、激光束切割及電火花線切割。機(jī)械切割技術(shù)并包括:鋸、濕式砂輪切割、精密濕式砂輪切割。樣品的性能與規(guī)格:尺寸70mm×15mm×150mm;材料42CrMo4;冷軋;熱處理狀態(tài)退火;硬度為340?360HV10。各種切割方法結(jié)果對(duì)比如表1所示。切割技術(shù)比較如表2所示。3.磨料的切割作用濕磨料的切割是金相試樣最佳的切割方法(見(jiàn)圖1)。切割時(shí),切割輪上的磨料粒子如同小工具,因此切割輪的磨損就是切割作用的結(jié)果。加入高壓冷卻水,可防止由于表面過(guò)熱而造成的損傷。其理想狀態(tài)為:新鮮磨料始終存在于砂輪外緣。切割輪的切削掉落作用示意見(jiàn)圖2。4.不同磨料類型,特點(diǎn)分為3.(1)濕式切割論不同的設(shè)計(jì)包括易耗型切割輪和長(zhǎng)壽型切割輪。上述型號(hào)切割輪有不同尺寸(直徑或厚度),如圖3所示。(2)不同磨料類型:Al(3)粘結(jié)劑類型:酚醛塑料、金屬、橡膠;特性:硬度和孔隙率。(4)易耗型切割輪的特點(diǎn)Al(5)長(zhǎng)壽切割輪的特點(diǎn)金剛石及CBN切割輪(見(jiàn)圖5)。其優(yōu)點(diǎn)是耐用;缺點(diǎn)是價(jià)格較高。5.影響切割效果的因素(1)切割輪類型正確選擇切割輪是保證低變形、平整面和低成本的準(zhǔn)則。如果計(jì)算整個(gè)過(guò)程的實(shí)際消耗,那么價(jià)廉質(zhì)低的切割輪很少會(huì)帶來(lái)較低的成本。切割輪由磨料材料和粘結(jié)劑組成,典型的有酚醛樹(shù)脂或金屬等組成。切割輪會(huì)有不同的磨料,如Al(2)切割機(jī)功能切割機(jī)極大地影響整個(gè)切割過(guò)程的質(zhì)量和效率,為得到最佳的結(jié)果,應(yīng)注意下列因素:(1)恒定進(jìn)給速度,可以獲得極為均勻的表面。(2)自動(dòng)切割,可以獲得高重現(xiàn)性。(3)電子控制進(jìn)給速度降低,以保護(hù)樣品和切割輪。(3)冷卻(1)試樣必須夾持緊,目前有快速夾緊夾具和平面壓緊夾具兩種。(2)切割時(shí)減少砂輪與工件的接觸面積,是提高切割效率的有效措施;最新型切割機(jī)切割時(shí)采用強(qiáng)有力的冷卻,可以減少切割輪的磨損和提高切割效率。(3)最近國(guó)外有增加冷卻能力的新型切割輪問(wèn)世。STRUERS公司的2007-2008新型切割片可提高切割輪冷卻能力50%,可以大大節(jié)省切割輪的消耗(見(jiàn)圖6)。6.切割形式隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代切割機(jī)(見(jiàn)圖7)從手動(dòng)發(fā)展到手動(dòng)/自動(dòng)、全自動(dòng),切割形式從單一的自上而下到上下擺動(dòng)、前后上下移動(dòng)等多種程序切割的形式。切割試樣的直徑,從80mm、90mm、105mm、125mm直到160mm,有不同型號(hào)的切割機(jī)。三、熱鑲樣的使用適用于尺寸很小、形狀復(fù)雜、需要保護(hù)邊緣(如脫碳、滲鍍層、涂覆層試樣)、多孔或有裂紋試樣,以及PCB線路板、鍍層孔隙和需要標(biāo)準(zhǔn)的形狀的情況。鑲樣方法包括:(1)機(jī)械鑲樣用機(jī)械的方法將試樣固定。(2)熱鑲樣用酚醛熱塑性樹(shù)脂固定試樣。(3)冷鑲樣對(duì)熱過(guò)敏的材料,可用冷鑲樹(shù)脂固定試樣。熱鑲樣需要用熱鑲樣機(jī)(見(jiàn)圖8)來(lái)鑲樣,先進(jìn)的熱鑲樣機(jī)可預(yù)先將加熱溫度、壓力、時(shí)間,冷卻水流量、冷卻時(shí)間以及加入鑲嵌樹(shù)脂量等設(shè)置好,它可自動(dòng)按程序進(jìn)行鑲樣,鑲好后會(huì)自動(dòng)報(bào)警,整個(gè)過(guò)程即結(jié)束。冷鑲樣特別適用于熱敏感、壓敏感的材料;用于大批量簡(jiǎn)單試樣的鑲樣;固化時(shí)間短,收縮率低,粘附性強(qiáng),邊角保護(hù)好,抗磨性好;適用于微電子工業(yè)的超高速鑲樣,以及脆性材料的真空浸漬。冷鑲樣機(jī)如圖9所示。冷鑲樣樹(shù)脂包括:環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和聚酯樹(shù)脂(如圖10所示)。冷鑲工具如圖11所示。熱鑲樣效果如圖12所示。四、u2004新型拋光機(jī)為得到一個(gè)能在光學(xué)顯微鏡下觀察的粗糙度低的表面,需對(duì)試樣進(jìn)行研磨拋光。經(jīng)切割的表面留有80圖14為砂紙磨光過(guò)程中試樣表面變形層消除示意情況。其中A、B、C分別表示試樣表面總變形層。A為嚴(yán)重變形層;B為中等變形層;C為微小變形層;D為無(wú)變形層的原始組織。研磨步驟:第一步,粗磨后試樣表面的變形層;第二步,磨光后表面的變形層;第三步,精磨后試樣表面的變形層;第四步,磨光后試樣表面存在的微小變形層。磨光砂紙有干砂紙和濕砂紙兩種。砂紙上的磨料有SiC和AlSiC砂紙對(duì)MD-Piano磨削速率比較如圖15所示。采用磁性研磨盤(pán)的新型拋光機(jī)(如圖16所示),僅用單盤(pán)研磨/拋光機(jī)就可以完成試樣的研磨/拋光工序。新型拋光機(jī)由三個(gè)部分組成:夾持多個(gè)試樣的磨頭;帶磁性單盤(pán)研磨/拋光機(jī);帶編程控制的自動(dòng)滴液器。目前最新的磨盤(pán)不是簡(jiǎn)單的一個(gè)鋁盤(pán),而是在鋁盤(pán)上有一層磁性材料構(gòu)成的磁性盤(pán);這樣可以很方便地放置磨盤(pán)或拋光盤(pán),使制樣發(fā)展到三道快速制樣工藝;同時(shí)它既省時(shí)又省料。MD(研磨盤(pán))粗磨盤(pán)有200mm,250mm,300mm三種規(guī)格。MDPiano,金剛石粗磨盤(pán),適用于磨>150HV試樣,有80MDPrimo,SiC粗磨盤(pán),適用于磨<150HV試樣,有120試樣切割后的切割面,可直接置于MD-220粗磨盤(pán)上進(jìn)行粗磨,轉(zhuǎn)速300r/min。MD精磨盤(pán)有200mm、250mm和300mm三種規(guī)格。可將經(jīng)220MD-Allegro適用于硬度>150HV的試樣精磨,需加15μm或9μm的金剛石懸浮液磨料和潤(rùn)滑劑。MD-Largo適用于硬度≤150HV韌、軟試樣精磨,需加15um或9um金剛石懸浮液磨料和潤(rùn)滑劑。拋光經(jīng)精磨后的試樣,可置于拋光盤(pán)上進(jìn)行拋光,可用3μm的金剛石懸浮液進(jìn)行拋光,直至可以在顯微鏡下觀察。如需拋光表面更潔凈,可用0.04m的氧化物拋光液進(jìn)行細(xì)拋3060s即可。采用MD系統(tǒng)對(duì)金相樣品進(jìn)行研磨與拋光是一個(gè)更好的解決方案,它具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)操作更方便。(2)樣品品質(zhì)更高。