用金相切割機對金屬的某一部分進行金相研究,其研究的成功與否,可以說首先決定于所取的試樣有 無代表性。在一般情況下,研究金屬及合金顯微組織的金相試樣應(yīng)從材料或零件在使用中最重要的部位 (包括加工區(qū)及影響區(qū))截取,如熱處理應(yīng)包含完整的硬化層,焊接件應(yīng)包括焊縫、熱影響區(qū)及基體等;或在 偏析、夾雜等缺陷最嚴(yán)重的部位截取。在分析損壞原因時,應(yīng)在損壞的地方與距離損壞較遠的完整的部位 分別截取試樣,以探究其損壞或失效的原因。對于有些產(chǎn)生較長裂紋的零件,應(yīng)在裂紋發(fā)源處、擴展處、裂 紋尾端分別取樣,以分析裂紋產(chǎn)生的原因。如在進行材料的工藝研究時,應(yīng)視研究目的的不同在相應(yīng)的部 位取樣。有些零件的“重要部位”的選擇,需通過對具體工作條件進行分析才能確定。
對于大型的金相切割機分析項目,或較重要的金相檢驗項目,在報告中都應(yīng)有圖、文字說明試樣選取的部位 及方向。金相切割機試樣截取的部位確定以后,還需要進一步明確擇取哪個方向、哪個面作為金相試樣的磨面。金相切割機試樣按照在金屬構(gòu)件或鋼材上所取的截面位置不同,可分為橫向試樣與縱向試樣,橫向試樣即試樣磨面為 原金屬構(gòu)件的橫截面,縱向試樣即試樣磨面為原金屬構(gòu)件的縱截面。
金相切割機橫向試樣常用于觀察:
① 試樣自中心至邊緣組織分布的漸變情況;
② 表面滲層、硬化層.鍍層等表面處理的深度及組織;
③ 表面缺陷,如裂紋、脫碳、氧化、過燒、折疊等疵病的深度;
④ 非金屬夾雜物在整個橫斷面上的分布情況;
⑤ 晶粒度大小;
⑥ 碳化物網(wǎng)級別等。
金相切割機縱向試樣常用于觀察:
① 非金屬夾雜物的類型、形態(tài)、大小、數(shù)量和分布及等級等;
② 帶狀組織的存在或消除情況;
③ 因塑性變形而引起晶?;蚪M織變形的情況。
以上所述是取樣的一般原則。對于一些常規(guī)檢驗的取樣部位,有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中都有明確規(guī)定,必須?
嚴(yán)格執(zhí)行,否則,所得到的金相檢測結(jié)果不能作為判斷的依據(jù)。有些具體的產(chǎn)品有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn),或相 應(yīng)的國際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定其金相檢驗的項目及取樣部位。如自攻螺釘,1so規(guī)定在螺釘中心縱截面上進
行金相檢驗。
金相切割機試樣較理想的形狀是圓柱狀或正方柱體,推薦取樣尺寸見圖8- 1,GB/T 13298—1991《金相顯微組織檢驗》中,推薦試樣尺寸以磨面面積小于400mm2,高度15mm?20mm為宜。但在實際工作中由被檢 驗材料和零件的品種極多,要在材料或零件上截取理想的形狀與尺寸有一定困難,一般可按實際情況決 定。試樣的高度取試樣直徑或邊長的一半為宜,形狀與大小以便于握在手中磨制為原則。對于要進行鑲 嵌的試樣,可根據(jù)檢測要求及鑲嵌模子的尺寸選擇適當(dāng)大小。
金相切割機試樣截取過程中,需注意以下幾項:
① 防止試樣在截取過程中出現(xiàn)過熱、過燒,以免金相組織因受 熱發(fā)生變化。用火焰切割或電切割時,應(yīng)將熔融部分及附近出現(xiàn)的 過熱部分完全去除,用金相試樣切割機時,應(yīng)用水充分冷卻;
② 無論采用何種切割方法,都會在試樣的切割面形成程度不 同的變形層,這一變形層會對金相組織產(chǎn)生影響,因此在切取時力 求將變形層減至最??;
③ 截取樣品時應(yīng)注意保護試樣的特殊表面,如熱處理表面強 化層、化學(xué)熱處理滲層,熱噴涂層及鍍層、氧化脫碳層、裂紋區(qū)等;
④ 對試樣的切割位置、形狀、大小、磨面確定后,在試樣上做好標(biāo)記。
金相切割機常用的截取方法有:
① 電切割(包括電火花切割和線切割)、氣切割,適用于對較大的金屬試樣初步取樣;
② 砂輪切割機切割,適用范圍較廣,主要用于有一定硬度的材料,如普通鋼鐵材料,及進行過熱處理 的鋼鐵材料;
③ 手鋸或機鋸,適用于軟鋼、普通鑄鐵及有色金屬材料等;
④ 敲擊,適用于硬且脆的材料,如白口鐵等。
在這些截取方法里,金相實驗室里最常用的是薄片砂輪切割。薄片砂輪片厚度一般在1. 2mm?
由顆粒狀碳化硅(或氧化鋁)與樹脂、橡膠粘合而成。砂輪片安裝在主軸上,以高速旋轉(zhuǎn)(常用 2840 r/min),在與試樣接觸時產(chǎn)生磨削作用。磨削時試樣切割處材料被帶走,砂輪本身也相對被磨損。 磨削要產(chǎn)生高溫,對金相試樣不利,因此需要用冷卻液強制冷卻。冷卻液除冷卻作用外,還能起潤滑作用, 并可隨時帶走磨削產(chǎn)物。過去常用的冷卻劑有水,乳化油、火油等。現(xiàn)已有高分子溶劑,可提高冷卻效果, 更利于潤滑,還有防鎊的作用。