适用于显示碳钢及合金结构钢经不同热处理的组织。显示铁素体晶界特别清晰
苦味酸酒精溶液
苦味酸4g95%酒精100ml
有时可用较淡溶液浸蚀数秒至数分钟
能显示碳钢、低合金钢各种热处理组织,特别是显示细珠光体和碳化物。显示铁素体晶界效果不如硝酸酒精溶液
苦味酸碱性溶液
苦味酸2~5g苛性钠20~25g蒸馏水100ml
渗碳体呈暗黑色,铁素体不着色,屈氏体为亮灰色,回火马氏体比淬火马氏体更暗。可显示铸铁枝晶组织
混合酸酒精溶液
盐酸5ml苦味酸1g酒精100ml
显示淬火及回火后的奥氏体晶粒,显示回火马氏体组织(200~450℃)
盐酸10ml硝酸3ml木酒精10ml
浸蚀2~10分钟
显示高速钢淬火及淬火回火后晶粒大小
王水溶液
盐酸(比重1.19)3份硝酸份(比重1.42)1份
浸入试剂内数次,每次2~3秒,并抛光,用水和酒精冲洗
显示各类高合金钢组织,用于Cr-Ni不锈钢的组织显示,晶界、碳化物析出物特别清晰
水杨酸
水杨酸10g酒精100ml
用棉球浸蚀数分钟
显示钢及铸铁的一般组织,受浸蚀的珠光体较清晰
二、有色金属材料常用的浸蚀剂
氧化铁、盐酸溶液
配方(a)(b)(c)FeCl3(g)1525HCl(ml)201025H2O(ml)100100100
先擦拭,再浸人试剂中1~2分钟
显示黄铜、青铜的晶界,使两相黄铜中的相发暗,铸造青铜枝晶组织图象清晰
氢氧化氮、双氧水溶液
NH4OH(比重0。88)5份H2O2(3%)5份H2O5份
用棉花沾上浸蚀剂擦拭。为获得较佳效果应使用新配的H2O2
适用于纯铜及单相、多相铜合金组织的显示
氢氟酸水溶液
HF(浓)0.5mlH2O99.5ml
用棉花沾上试剂擦拭10~20秒
是显示铝及铝合金的一般显微组织
浓混合酸溶液
HF(浓)10mlHCl(浓)15mlHNO2(浓)25mlH2O50ml
此液作粗视浸蚀用;若作显微组织,则浸蚀可用水按9:1冲淡
是显示轴承合金粗视组织和显微组织的最佳浸蚀剂
合金钢、铸铁及有色金属样品
编号
材料
状态
侵蚀剂
组织
1
40钢
调质
4%硝酸酒精
S回
2
40Cr
3
W18CrV
铸态
L′d+K+M
4
W18Cr4V
淬火+高温回火
M回+K粒+A′r
5
GCr15
淬火+低回
M回+K
6
灰口铸铁
P+R
7
可锻铸铁
可锻化退火
F+G
8
球墨铸铁
P+F+R
9
硅铝明(ZL102)
0.5HF水溶液
Si+(α+Si)
10
铸造变质
α+(Si+α)
11
单相黄铜(H68)
退火
3%FeCl3+10%Hcl水溶液
α
12
双相黄铜(H62)
α+β
13
锡基巴氏合金
α+β+Cu3Sn
14
铅基巴氏合金
α+β+SnSb+Cu2Sb
试样材料
浸蚀剂
室温下的显微组织
工业纯铁
20钢
45钢
60钢
T8钢
T12钢
亚共晶白口铸铁
共晶白口铸铁
过共晶白口铸铁
4%硝酸酒精溶液
碱性苦味酸钠水溶液(苛性钠苦味酸水溶液)
铁素体
铁素体+珠光体
珠光体
珠光体+二次渗碳体(亮白色)
珠光体+二次渗碳体(暗黑色)
珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体
低温莱氏体
一次渗碳体+低温莱氏体
45钢和T12钢经不同热处理后的显微组织
热处理工艺
显微组织特征
放大倍数
45钢:
退火:860炉冷
正火:860空冷
淬火:760水冷
860水冷
860油冷
1000水冷
860水淬和200回火
860水淬和400回火
860水淬和600回火
T12钢:
退火:760球化
淬火:780水冷
珠光体+铁素体(呈亮白色块状)
细珠光体+铁素体(块状)
针状马氏体+部分铁素体(白色块状)
细针马氏体+残余奥氏体(亮白色)
细针马氏体+屈氏体(暗黑色块状)
粗针状马氏体+残余奥氏体(亮白色)
细针状回火马氏体(针呈暗黑色)
针状铁素体+不规则粒状渗碳体
等轴状铁素体+粒状渗碳体
铁素体+球状渗碳体(细粒状)
细针马氏体+粒状渗碳体(亮白色)
粗片马氏体+残余奥氏体(亮白色)
400×
500×
注:上述所用试样均采用4%硝酸酒精溶液作浸蚀剂。
序号
处理工艺
40Cr或40MnB
840℃油冷200℃回火
同上
1280℃油冷560℃回火三次
1Cr18Ni9
固溶处理
Al-Si合金
未浸蚀
变质处理
0.5%HF水溶液
α黄铜
3%FeCl3+HCl10%的水溶液
α+β黄铜
轴承合金
金相试样的制备方法
金相分析是研究金属及合金内部组织及缺陷的主要方法之一,它的金属材料研究领域中很要的地位。
为了在显微镜下确切额地,清处地观察到金属内部的显微组织,金属试样必须进行精心的制备,试样制备过程包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序,间要叙述如下;
一、取样
取样部分及观查面的选择,必需根据被分析材料或零件的失效特点,加工工艺的性能以及研究目的等等因素来确定。
例如,研究铸造合金时,由于它的组织不均匀,应从铸件表面、中心等典型区域分别切取试样,全面进行金相观察。
研究零件的失效原因时,应在失效的部位取样,并在完整的部位取样,以便于作比较的分析。
对于材料,如研究材料基层的缺陷的非金属夹杂物的分析时,应在垂直扎制方向上切取横向试样,研究夹杂物的类型、形状、材料的变形粒度,晶粒被拉长的程度,带状组织等,应在平行于扎向切取纵向试样。
在研究热处理后的零件时,因为组织均匀可自由选取断面试样。对于表面热处理后的零件,要注意观察表面情况,如氧化层、脱碳层、渗碳层等。
取样时,要注意取样方法,应保证不使试样被观察面的金相组织发生变化,对于软材料可用锯,车等方法,硬材料可用金相试样切割机切取或电火花线切割、硬而脆的材料(如白口铁)可用锤击;大件可用氧气切割等。
试样尺寸不要太大,一般以高度10-25MM,观察面的边长或直径为15-25MM的方形或圆柱形比较为合适。
二、镶样
一般试样不须要镶样,尺寸过于细小,如细丝、薄片、细管或形状不规则。以及有特殊要求(例如要求观察表层组织)的试样,制备时比较困难,需要使用试样佳利用样品镶嵌机,把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙稀及聚喝树脂等)中。
三、研磨
粗磨
软材料(有色金属)可用锉刀锉平。一般钢铁材料通常在砂轮机上磨平。磨样时应利用砂轮侧面,以保证试样磨平,打磨过程中,试样要不断用水冷却,以防温度升高引起试样组织变化,另外,试样边缘的棱角如没有保存的必要,可最后磨圆(倒角),以免在细磨及抛光时划破砂纸或抛光织物。
细磨
细磨有手工磨和机械磨两种,手工磨是用手拿试样,在金橡相砂纸上磨平,我国金相砂纸按粗细分为01号、02号、03号、04号、05号几种。细磨时,依次从01号至05号必需要注意。每更换一道砂纸时,应将试样的磨制方向调转90°方向。
四、抛光
细磨后的试样还需进行抛光,目的是去除细磨时遗留下的磨痕。以获得光亮而无磨痕的镜面。试样的抛光有机械抛光、电解抛光和化学抛光等方法。这里主要介绍机械抛光:
五、浸蚀
除观察试样中某些非金属夹杂物或铸铁中石墨等情况外,金相试样磨面经抛光后,还须进行浸蚀。
常用浸蚀剂表
材料名称浸蚀剂成分
钢铁2%—4%硝酸酒精溶液
2%—4%苦味酸酒精溶液
铝合金0.5%HF(浓度)水溶液
1%N4OH水溶液
1%HF+2.5%HNO3+1.5%HCI+95%H2O
铜合金8%CaCi溶液
3%FECI+10%HCI溶液
轴承合金2%—4%硝酸酒精液
3份CH3COOH+1份NHO3混合溶液
常用化浸蚀来显示金属的显微组织,对不同的材料,显示不同的组织,可选不同的浸蚀剂。
浸蚀时可将试样磨样浸如浸蚀剂中,也可用面花沾浸蚀剂擦拭表面,浸蚀的深浅根据组织
特点和观察时的放大倍数来确定,高倍观察时浸蚀要浅一些,低倍略深一些,单相组织浸蚀重一些,双重组织浸蚀轻一些,一般浸蚀到试样磨面稍发暗时即可,浸蚀后用水冲洗,必要是要用酒精清洗,最后用吸水纸(或毛巾)吸干,或用吹风吹干。
如试样浸蚀过度,显微组织模糊不清时,试样可以重新抛光和浸恃。
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