試樣的平整

用手鋸或錘擊所得的試樣表面很粗糙，切割后的試樣由于機(jī)械力的作用表層存在較深 的變形層，還有由夾具夾持的試樣，這些試樣都需要用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨平整后才能得到一 個(gè)平整的表面，平整又稱為粗磨。在粗磨時(shí)由于砂輪機(jī)的轉(zhuǎn)速極快，易產(chǎn)生很大的熱量, 并且接觸壓力越大產(chǎn)生的熱量也越大，變形也越大，故操作時(shí)應(yīng)注意下列問題：

(1) 手持試樣前后用力均勻，接觸壓力不可過(guò)大，以防過(guò)量發(fā)熱及機(jī)械變形。

(2) 平整時(shí)不斷用冷卻液冷卻試樣，以保證試樣的組織不因受熱而發(fā)生變化。

(3) 凡不作表面層金相檢驗(yàn)的，試樣必須倒角，以免在以后的工序中劃傷砂紙和拋光 織物，甚至劃傷手指。

(4) 軟材料要用鏗刀鏗平，不能在砂輪機(jī)上平整，以免產(chǎn)生較大的粗磨痕與大的變 形層。

(5) 平整完畢后，必須將手和試樣清洗干凈，防止粗大沙粒帶入下道工序，造成較深 的磨痕。

2.3.2試樣的磨光

2. 3. 2. 1 磨光的目的

磨光又稱為細(xì)磨，細(xì)磨的目的是消除粗磨留下來(lái)的深而粗的磨痕和變形層，也 是使試樣表面的變形損傷逐漸減少到零，即達(dá)到無(wú)損傷，為拋光做好準(zhǔn)備。磨光是在某種基底 (例如砂紙的紙基)上的磨料顆粒以高應(yīng)力劃過(guò)試樣表面，以產(chǎn)生磨屑的形式去除材料， 在試樣表面留下磨痕并形成具有一定深度的變形損傷層。因此，在實(shí)際操作過(guò)程中，只要 使變形損傷減少到不會(huì)影響觀察到試樣的真實(shí)組織 可以了。

2. 3. 2. 2 磨光材料

磨光通常在砂紙上進(jìn)行，砂紙分為干砂紙(金相砂紙)和水砂紙兩種。金相砂紙通常 用于手工磨光，水砂紙用于機(jī)械磨光，即在磨光過(guò)程中需要用水、汽油、柴油的潤(rùn)滑冷卻 劑冷卻。無(wú)論是金相砂紙還是水砂紙都是由紙基、黏結(jié)劑、磨料組合而成。磨料主要為 SiC、ALO3等，按照磨料顆粒的粗細(xì)尺寸來(lái)編號(hào)，粗細(xì)是按單位面積內(nèi)磨料的顆粒度來(lái)定義 的，常用的砂紙編號(hào)為：No. 180、No. 280、No. 320. No. 400、No. 500. No. 600、No. 700、 No. 800、No. 900、No. 1000、No. 1200、No. 1500、No. 2000 等，號(hào)數(shù)越大砂紙?jiān)郊?xì)。磨光過(guò)程 中，應(yīng)注意砂紙及磨光器材的選用和操作方法，合理制定磨光工藝，盡量將變形層減至 小。

還有一種新型磨光材料為研磨盤，它一般是使用酚醛樹脂將金剛石微粉黏結(jié)于研磨 盤。根據(jù)金剛石的粗、細(xì)選用。這種研磨盤具有很 強(qiáng)的磨削力，高效并能獲得很好的磨光效果，適用 于硬質(zhì)、脆性材料及復(fù)合材料的研磨。與普通的碳 化硅水砂紙相比，這種研磨盤由于使用了金剛石磨 料，材料去除速率大大提高，且能保持較長(zhǎng)時(shí)間較 高的材料去除速率，因此，從制樣開始 可以使用 粒度較細(xì)的磨料，已獲得較低的殘余損傷。這種新 型的金剛石磨盤價(jià)格較貴，但耐用，壽命較長(zhǎng)。如

Buehler公司生產(chǎn)的HERCULES型磨光片，如圖 圖2-13 HERCULES型磨光片

2-13所示。基體為不銹鋼片，上面黏結(jié)有金屬填料 和襯墊，其直徑約為12mm,襯墊只占制備表面的一部分，使表面應(yīng)力得到控制并獲得適 度的材料去除速率，同時(shí)也能有效地清除磨屑并使變形量減小到 低。

2. 3.3試樣的磨光方法

試樣的磨光可分為手工磨光與機(jī)械磨光兩類。

2. 3. 3. 1 手工磨光

手工磨光是將金相砂紙放在玻璃板上，一手按緊砂紙，另一手持試樣，使試樣和砂 紙相接觸，并用手給予一定的壓力向前推，同時(shí)保持壓力均衡，砂紙由粗到細(xì)的磨制。 圖2-14是手工磨光操作示意圖，圖2-15是試樣磨面在磨光過(guò)程中的變化。磨制時(shí)應(yīng) 注意：

(1) 進(jìn)行粗磨后，凡不作表面層金相檢驗(yàn)的，棱邊應(yīng)倒成小圓弧，以免在以后工序中 將砂紙或拋光織物撕裂。在拋光時(shí)還有可能被拋光織物鉤住往外飛岀，造成事故。

(2) 磨制時(shí)用砂紙從粗到細(xì)逐次磨。在更換砂紙時(shí)，不宜跳號(hào)太多(一般鋼鐵材料 用No. 150(200)、No. 400、No. 600、No. 800、No. 1000五個(gè)編號(hào)的砂紙磨光即可)，因?yàn)槊刻?hào)砂紙的切削能力是保證在短時(shí)內(nèi)將前一道砂紙的磨痕全部磨掉來(lái)分級(jí)的。跳號(hào)過(guò)多, 不僅會(huì)增加磨削，而且前面砂紙留下來(lái)的表面變形層和擾亂層也難以消除，達(dá)不到消除劃 痕的目的。

(3) 試樣的磨制方向應(yīng)和上道工序的磨痕垂直，當(dāng)前磨制的劃痕已經(jīng)將上道砂紙留下 的劃痕完全覆蓋，再換下一道砂紙，每換一道砂紙，試樣換90。，使新的磨痕方向與舊磨 痕垂直，易于觀察磨痕的逐漸消除的情況。當(dāng)新的磨痕蓋過(guò)舊的磨痕，而且磨痕是一個(gè)方 向時(shí)，可更換下一號(hào)砂紙。

(4) 磨制時(shí)對(duì)試樣的壓力要均勻適中，壓力小磨削效率慢，壓力過(guò)大則會(huì)增加磨粒與 磨面之間的滾動(dòng)，產(chǎn)生過(guò)深的劃痕，不宜消除，而且又會(huì)發(fā)熱并造成試樣表面有變形層。

(5) 試樣和手要洗干凈，以免將粗沙粒帶到下道工序中，在磨制軟試樣時(shí)，應(yīng)加煤油 作潤(rùn)滑劑。

(6) 砂紙一旦變鈍，磨削作用降低，不宜繼續(xù)使用，否則磨粒與磨面間會(huì)增加表面刮層，

取決于材料的性質(zhì)、試樣表面的粗糙度等因素，同時(shí)對(duì)砂紙的特性也要有所了解。

圖2-16為碳化硅砂紙磨光速率及損傷層深度與砂紙粒度的 關(guān)系。由圖可知，磨粒大到一定尺寸(50~80am)后，磨光速率相差不多，但損傷深度卻隨磨粒尺寸增大而增加。因此，開始磨光時(shí)，并非砂紙愈粗愈好，通常可以從No. 220 或No. 280用起，然后依次用No. 400、No. 600、No. 800、No. 1000磨制后，隨后即可進(jìn)行 拋光，整個(gè)過(guò)程更換砂紙4~5次即可。對(duì)于較軟的材料還應(yīng)該用更細(xì)的砂紙磨制。

碳鋼經(jīng)砂輪和金相砂紙打磨后磨面逐漸被磨光的情況，見圖2-17 （金相顯微鏡下進(jìn) 行100x觀察）。從圖可知，砂輪打磨后的劃痕不僅粗而且深（見圖2-17a）,經(jīng)No. 280砂 紙打磨后劃痕已明顯變細(xì)變淺（見圖2-17b）,經(jīng)No. 600砂紙打磨后劃痕密度減少，平坦 的面增加（見圖2-17c）,當(dāng)打磨到No. 1000砂紙時(shí)，不僅劃痕變細(xì)、變淺，而且數(shù)量減 少，平坦的面明顯增加（見圖2-17d）,此時(shí)即可進(jìn)行拋光操作。

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