金相試驗(yàn)報(bào)告

金相試驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)名稱金相的制備與采集技術(shù)二、實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備及材料1.設(shè)備：金相顯微鏡、拋光機(jī)、砂輪機(jī)。2.各號金相砂紙、拋光布、拋光膏、脫脂棉、3~5﹪硝酸酒精溶液、試樣。三、實(shí)驗(yàn)步驟金相顯微試樣的制備金相試樣的制備包括取樣、磨制、拋光和浸蝕等步驟。1.取樣試樣的選取應(yīng)根據(jù)被檢驗(yàn)材料或零件的特點(diǎn)，取其有代表性的部位。例如研究零件的失效原因時(shí)，應(yīng)在失效部位取樣，并在完好部位取樣，以便對比分析。對于鑄造合金，考慮到組織的不均勻性，應(yīng)從表層到中心各個(gè)部位進(jìn)行選取。對于軋材，研究表層缺陷和夾雜物的分布時(shí)應(yīng)橫向取樣；研究夾雜物類型、形狀、變形程度、帶狀組織時(shí)應(yīng)縱向取樣。對一般熱處理后的零件，由于組織均勻，可任意取樣取樣時(shí)應(yīng)保證試樣觀察面不發(fā)生組織變化，軟材料取樣可用鋸、刨、車等方法，硬材料取樣可用砂輪切片機(jī)等方法，脆性材料可用錘擊等方法。試樣尺寸不宜過大或過小，一般以手拿方便即可，其形狀以便于觀察為宜。2.磨制(1)粗磨：粗磨目的是為了獲得一個(gè)平整的表面，軟材料試樣可用銼刀銼平；鋼鐵材料可用砂輪機(jī)磨平。磨削時(shí)應(yīng)注意試樣對砂輪的壓力不宜過大，以免在試樣表面上形成較深的磨痕而增加細(xì)磨的困難，磨削時(shí)應(yīng)不斷用水冷卻試樣，以免受熱引起組織變化，試樣邊緣要進(jìn)行倒角，以免在細(xì)磨和拋光時(shí)劃破砂紙和拋光絨布或造成試樣從拋光機(jī)上飛出傷人。(2)細(xì)磨：細(xì)磨分手工磨光和機(jī)械磨光兩種。手工磨光是用手拿住試樣在金相砂紙上進(jìn)行。金相砂紙按粗細(xì)分為01、02、03、04、05號等。細(xì)磨時(shí)依次從01磨到05號，鋼鐵材料一般磨到04號即可，軟材料（如鋁、鎂等合金）可磨到05號砂紙。細(xì)磨時(shí)必須注意:1)細(xì)磨時(shí)應(yīng)將砂紙放在光滑平整物體(如玻璃板)上,手指拿住試樣,并使磨面朝下,均勻用力由后向前推行磨削。在回程時(shí)，提起試樣不與砂紙接觸，以保證磨面平整而不產(chǎn)生弧度。2)每換一號砂紙時(shí)，應(yīng)將試樣轉(zhuǎn)90°再磨，使磨削方向與前道磨痕方向垂直，以便觀察前道磨痕是否全部消除。3)每更換一次砂紙之前，應(yīng)把試樣、玻璃和手洗凈，以免把粗砂粒帶到下一號細(xì)砂紙上去。另外，磨削軟材料時(shí)，可在砂紙上涂一層潤滑劑，如機(jī)油、甘油、肥皂水等，以免砂粒嵌入試樣磨面。機(jī)械磨光是在預(yù)磨機(jī)上進(jìn)行。預(yù)磨機(jī)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤分為蠟盤和砂紙盤兩種。蠟盤就是把混有金剛砂的熔化石蠟澆在轉(zhuǎn)盤上，待凝固車平后裝在預(yù)磨機(jī)上就可使用。做成不同粗細(xì)的金剛砂蠟盤，在生產(chǎn)檢驗(yàn)中被大量使用。砂紙盤是把水砂紙剪成圓形，用水玻璃粘在預(yù)磨機(jī)轉(zhuǎn)盤上，水砂紙按粗細(xì)分為200、300、400、500、600、700、800、900號等，一般用200、400、600、800號水砂紙依次磨制即可，用蠟盤和水砂紙盤磨制時(shí)，要不斷加水冷卻。3.拋光拋光由機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光等方法，使用最廣的是機(jī)械拋光。機(jī)械拋光是在拋光機(jī)上進(jìn)行。拋光機(jī)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)拋光盤，拋光盤上鋪有不同的拋光布。粗拋時(shí)用帆布或粗呢，細(xì)拋時(shí)用絨布、細(xì)呢或絲綢等。拋光過程中要不斷向拋光布上倒入適量的水與Cr2O3（或Al2O3、MgO等懸浮液。試樣的磨面應(yīng)平正地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，壓力不宜過大，并使試樣從拋光盤邊緣到中心不斷地作徑向往復(fù)移動(dòng)。待試樣表面磨痕全部被拋掉而呈現(xiàn)光亮鏡面時(shí)，拋光即可停止，并將試樣用水或酒精洗干凈后轉(zhuǎn)入浸蝕。浸蝕經(jīng)拋光后的試樣若直接放在顯微鏡下觀察，只能看到一片亮光，除非某些金屬夾雜物（如MnS及石墨等）外，不能辨別出各種組織及其形態(tài)。因此，必須用浸蝕劑對試樣拋光面進(jìn)行浸蝕，鋼鐵材料通常用3~5﹪硝酸酒精溶液。浸蝕方法是將待觀察面浸入浸蝕劑中，或用玻璃棒纏少許脫脂棉蘸取浸蝕劑擦拭的方法。浸蝕時(shí)間要適當(dāng)，當(dāng)試樣拋光亮面呈灰色時(shí)就可停止，并立即用清水或酒精清除殘酸，用吹風(fēng)機(jī)吹干后，即可在顯微鏡下進(jìn)行觀察。若試樣浸蝕過度，顯微組織模糊不清時(shí)，須重新拋光和浸蝕，若浸蝕不足，組織不能完全顯露時(shí)，可進(jìn)行補(bǔ)充浸蝕。四﹑金相檢驗(yàn)與分析1﹑材料的原始條件：取樣材料實(shí)物圖五．金相檢查的要求或目的金屬材料的組織分析；金屬加工過程中的毛壞件或半成品組織分析及金屬零件成品的分析；同時(shí)金相檢驗(yàn)也是失效分析的重要組成部分，可為失效分析提供必要的依據(jù)。它們對組織和性能的要求不同，因而組織分析的目的和內(nèi)容也不同。六．檢查方法的選擇（1）磨光：采用手工磨光，是將砂紙平鋪在玻璃板上（或平的瓷磚上），左手伸開壓住砂紙，右手握住試樣使磨面朝下，且整個(gè)磨面必須和砂紙接觸，然后輕輕向前推行進(jìn)行磨削，提起使樣返回，再重復(fù)上述操作。如果是耐水砂紙，按280、360、600、800、1000的順序，干砂紙為1、2、3、4、5號的順序。每磨一道砂紙，試樣的劃痕均勻且方向一致，磨下一道砂紙時(shí)，試樣、手、砂紙和玻璃必須用水沖洗干凈，磨削方向與上一道砂紙所磨劃痕方向垂直。（2）拋光：采用機(jī)械拋光，拋光時(shí)先將拋光織物長毛絨或絲絨用水浸濕，然后平整地裝在拋光機(jī)的拋光盤上。將配好的拋光液（AL2O3或Cr2O3或MgO溶液）倒在拋光盤上（以在試樣上形成的水膜5～10秒鐘干為宜），打開電源，手握試樣試磨面朝下，輕輕地放在拋光盤的2/3半徑處，使細(xì)磨的劃痕方向與拋光盤的旋轉(zhuǎn)方向垂直，且沿與拋光盤旋轉(zhuǎn)方向相反旋轉(zhuǎn)，直至磨面光亮無痕為止，一般為3～5分鐘。拋光時(shí)宜選用潤滑性良好的煤油作潤滑劑，這樣不但容易得到光亮無痕的金相磨面，而且還能清晰、真實(shí)地顯示出石墨球的光學(xué)性能。（3）顯示：石墨的觀察和檢驗(yàn)時(shí)，不須腐蝕，只有觀察和檢驗(yàn)基體時(shí)才腐蝕，可采用化學(xué)腐蝕法，是將已拋光好的試樣用水沖洗干凈或用酒精擦掉表面殘留的臟物，在試樣磨面用滴管滴一些酒精，用電吹風(fēng)吹干，然后將試樣磨面浸入腐蝕劑中（浸蝕）或用棉球蘸取腐蝕劑在試樣磨面上擦拭（擦蝕）或用滴管直接將腐蝕劑滴在磨面上（滴蝕），待磨面發(fā)暗時(shí)，立即用水沖洗干凈，再用滴管滴一些酒精，用電吹風(fēng)吹干，即可放在顯微鏡下觀察。七、球墨鑄鐵幾種常見的鑄造缺陷（1）球化不良和球化衰退球化不良和球化衰退的顯微組織特征是除球狀石墨以外，出現(xiàn)較多的蠕蟲狀石墨。產(chǎn)生球化不良的原因是鐵水含硫量過高，球化劑殘余量不足或鐵水氧化。產(chǎn)生球化衰退的原因是經(jīng)球化處理的鐵水隨時(shí)間的延長，鐵水中球化劑的殘余量逐漸減少，以至不能起到球化的作用。球化不良和球化衰退的球墨鑄鐵鑄件只能報(bào)廢。（2）石墨漂浮石墨漂浮的金相組織特征是石墨大量聚集，往往出現(xiàn)開花狀。常見于鑄件的上表面或泥芯的下表面。形成原因主要是碳當(dāng)量過高以及鐵水在高溫液態(tài)時(shí)停留時(shí)間過長。因此在壁厚較大的鑄件上容易出現(xiàn)，石墨漂浮降低鑄件的力學(xué)性能。（3）夾渣球墨鑄鐵的夾渣一般是指呈聚集分布的硫化物和氧化物，在顯微鏡下，為黑色不規(guī)則形狀的塊狀物或條帶狀物，常見于鑄件的上表面或泥芯的下表面。夾渣可能是由于扒渣不盡而混入的一次渣，也可能是由于澆鑄溫度過低，鐵水表面氧化而形成的二次渣。具有夾渣的鑄件，力學(xué)性能低，嚴(yán)重時(shí)，使鑄件滲漏。（4）縮松縮松是指在顯微鏡下所見到的微觀縮孔，縮松分布在共晶團(tuán)的邊界上，呈向內(nèi)凹陷的黑洞。形成原因是鐵水在凝固時(shí)，鑄型對石墨膨脹的阻力太小，鑄件外形脹大，使共晶團(tuán)之間的間隙較大，凝固時(shí)又得不到外來液體的補(bǔ)充而留下的顯微空洞，縮松破壞了金屬的連續(xù)性，降低力學(xué)性能，嚴(yán)重時(shí)引起鑄件滲漏。（5）反白口反白口的組織特征是在共晶團(tuán)的邊界上出現(xiàn)許多呈一定方向排列的針狀滲碳體。一般位于鑄件的熱節(jié)部位，形成原因可能是鐵水凝固時(shí)存在較大的成份偏析，并受到周圍固體的較快的冷卻，促使了滲碳體的形成。這種缺陷與鐵水中殘余稀土量過高和孕育不良有關(guān)，在反白區(qū)域內(nèi)，往往都存在較多的顯微縮松。八．結(jié)果的分析處理化學(xué)成分分析合金結(jié)構(gòu)鋼：40Cr

標(biāo)準(zhǔn)：GB/T3077-1988

●特性及適用范圍：

是最常用的合金結(jié)構(gòu)鋼，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及淬透性均比40號鋼高，但焊接性有限，有形成裂紋的傾向。用于較重要的調(diào)質(zhì)零件，如交變負(fù)荷下工作的零件、中等轉(zhuǎn)速和中等負(fù)荷的零件。表面淬火后可作負(fù)荷和及耐磨性較高、而無很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、曲軸、銷子

●化學(xué)成份：

碳C：0.37～0.44

硅Si：0.17～0.37

錳Mn：0.50～0.80

硫S：允許殘余含量≤0.035

磷P：允許殘余含量≤0.035

鉻Cr：0.80～1.10

鎳Ni：允許殘余含量≤0.030

銅Cu：允許殘余含量≤0.030

●力學(xué)性能：

抗拉強(qiáng)度