熱鑲

熱鑲示意圖

熱鑲應(yīng)用:適用于低溫及壓力不大的情況下不發(fā)生變形的樣品。

熱鑲材料:目前一般多采用塑料作為鑲嵌材料。鑲嵌材料有熱凝性塑料(如膠木粉)、熱塑性塑料(如聚氯乙烯)、冷凝性塑料(環(huán)氧樹脂加固化劑)及醫(yī)用牙托粉加牙托水等。膠木粉不透明，有各種顏色，而且比較硬，試樣不易倒角，但抗強(qiáng)酸強(qiáng)堿的耐腐蝕性能比較差。聚氯乙烯為半透明或透明的，抗酸堿的耐腐蝕性能好，但較軟。

熱鑲試樣

鑲樣缺陷及解決方法

機(jī)械制樣

研磨

粗磨

一般材料都用砂輪機(jī)粗磨。操作時(shí)應(yīng)利用砂輪側(cè)面，以保證試樣磨平。要注意接觸壓力不宜過大同時(shí)要不斷用水冷卻，防止溫度升高造成內(nèi)部的組織發(fā)生變化。粗磨完成后，試樣外邊緣應(yīng)倒角，以免在以后的工序過程中會將砂紙或拋光物拉裂，甚至還可能會被拋光物鉤住而被拋飛出外，造成事故。

鑲樣倒角

精磨

細(xì)磨的目的是消除粗磨遺留下來的深而粗的磨痕，為拋光做準(zhǔn)備。細(xì)磨本身包括多道操作，即在各號砂紙上從粗到細(xì)順序進(jìn)行。目前，主流的精磨方式為濕式機(jī)械精磨，細(xì)精磨時(shí)一般依次從W40號開始，逐一更換細(xì)一號的砂紙推磨，一般鋼鐵試樣磨到W10號砂紙，軟材料如鋁、鎂等合金可磨到W5號砂紙。每換下一號細(xì)砂紙時(shí)，應(yīng)將磨面方向應(yīng)旋轉(zhuǎn)90°，以便觀察上次磨痕是否磨掉。 在細(xì)磨較軟的金相試樣時(shí)，如鋁、鎂、銅等有色金屬是應(yīng)該在砂紙上涂一層潤滑劑，可防止砂粒嵌入軟金屬材料內(nèi)，同時(shí)減少表面撕損現(xiàn)象。

拋光

拋光的目的是除去金相試樣磨面上由細(xì)磨留下的磨痕，成為平整無疵的鏡面。拋光結(jié)果在很大程度上取決于前幾道工序的質(zhì)量，故拋光之前應(yīng)仔細(xì)檢查磨面磨痕是否為單一方向且均勻，否則應(yīng)重新磨光，以免白費(fèi)時(shí)間。

拋光通常在專用的金相樣品拋光機(jī)上灑以適量的拋光液后進(jìn)行，轉(zhuǎn)速一般在200~600r/min，粗拋時(shí)轉(zhuǎn)速較高，精拋或拋軟材料時(shí)轉(zhuǎn)速較低。在拋光盤上蒙一層織物，粗拋時(shí)常用帆布、粗呢等，精拋時(shí)常用絨布、細(xì)呢金絲絨與絲綢等。

拋光注意事項(xiàng):

研磨拋光常見缺陷及應(yīng)對措施

1、劃痕

劃痕即是樣品表面上的線性凹槽，是由研磨粒子造成的。

金剛砂拋光之后，殘存非常深的垂直刮痕。放大:200x

應(yīng)對措施:

2、褶皺

樣品較大區(qū)域發(fā)生的塑性變形稱為褶皺，當(dāng)不恰當(dāng)?shù)厥褂醚心チ?、潤滑劑或拋光布時(shí)，或者它們的搭配不合適，都將使研磨料象鈍刀一樣作用在作品表面，推擠表面，致使出現(xiàn)皺褶。

易延展軟鋼上的褶皺。放大:15x,DIC

應(yīng)對措施:

3、偽色

偽色就是對樣品表面的非正常著色，主要的原因是由于接觸了外來物質(zhì)。

由于樹脂與樣品之間的間隙引起的試樣染色。放大:20x

應(yīng)對措施:

4、變形

塑性變形(也可稱為冷加工)可能導(dǎo)致在研磨、精研或拋光之后存在表面下缺陷。可在蝕刻之后首先看到殘余的塑性變形。

短變形線，限于單個顆粒。 放大:100x DIC

應(yīng)對措施:

5、邊緣磨圓

當(dāng)使用回復(fù)性高的拋光布時(shí)，有時(shí)會同時(shí)研磨樣品的表面和側(cè)面，這種效應(yīng)稱為邊緣磨圓。果樹脂的磨損速率大于樣品，則會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

由于樹脂與樣品之間的間隙，邊緣將出現(xiàn)倒角。不銹鋼。放大:500x

良好的邊緣保護(hù)，不銹鋼。放大:500x

應(yīng)對措施:

6、浮雕

由于不同相的磨損速率和硬度不同而導(dǎo)致不同的材料剝離速率不同，從而產(chǎn)生浮雕。

AlSi 中 B4C 纖維，纖維與基材之間的起伏。放大:200x

與上圖相同，但無起伏。放大:200x

應(yīng)對措施:

7、脫落

研磨過程中，樣品表面處的粒子或晶粒被拽掉后留下的孔洞稱為脫落。由于硬脆材料無法塑性變形，致使樣品表面的微小區(qū)域發(fā)生破碎而脫落或被拋光布拖拽下來。

夾雜物被拖拽出來?？梢钥匆娡蛊饖A雜物引起的刮痕。放大:500x, DIC

應(yīng)對措施:

8、開裂

發(fā)生在脆性樣品和多相樣品中的斷裂稱為開裂。當(dāng)加工樣品的能量超過樣品所能吸收的能量時(shí)，多余的能量就會促使開裂。

等離子涂層與基板之間的裂縫。裂縫源于切割。放大:500x

真空下使用環(huán)氧樹脂鑲嵌的樣品。裂縫 使用熒光染料填充，從而證明該 裂縫在鑲樣之前已存在于材料中。放大:500x

應(yīng)對措施:

9、虛假孔隙率

有些樣品本身即帶有孔隙，如鑄造金屬、噴涂層或者陶瓷等。因此，重要的是如何獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，避免由于制樣錯誤導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤。軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料的結(jié)果有所不同。

軟質(zhì)材料:

超級合金，3 μm拋光 5 分鐘。 放大:500x

上圖基礎(chǔ)上1 μm額外拋光 1 分鐘

上圖基礎(chǔ)上1 μm額外拋光2 分鐘，正確結(jié)果

硬質(zhì)材料:

精研之后的Cr2O3等離子涂層

6μm 拋光3分鐘之后

1μm額外拋光之后。正確結(jié)果

應(yīng)對措施:

10、曳尾

當(dāng)樣品與拋光盤沿同一方向運(yùn)動時(shí)，曳尾常發(fā)生在析出相或孔洞的周圍。其典型的形狀使其被稱為“曳尾”。

曳尾。放大:200x,DIC

應(yīng)對措施:

11、污染

來源于其他部分而不是樣品本身的雜物，并在機(jī)械研磨或拋光過程沉積在樣品表面，這種現(xiàn)象稱之為污染。

由于 B4C 顆粒與鋁基質(zhì)之間存在輕微起伏，上一步驟的銅沉積樣品的表面。放大:200x

應(yīng)對措施:

12、磨料壓入

游離的研磨料顆粒壓入樣品表面的現(xiàn)象。由于在金相顯微鏡下觀察嵌入的砂粒形態(tài)與鋼中非金屬夾雜物無法區(qū)分，會給缺陷分析造成誤判。

鋁，使用 3 μm 金剛砂研磨，使用低彈性的拋光布。各種金剛砂被鑲嵌到樣品中。放大:500x

應(yīng)對措施:

13、研磨軌跡

即研磨粒子在硬表面上無規(guī)運(yùn)動而在樣品表面上留下的印痕。雖然樣品上沒有劃痕，但可見到粒子在表面上無規(guī)則運(yùn)動留下的清晰痕跡。使用的磨/拋盤或拋光布不合適，或者施加的壓力不準(zhǔn)確，這些錯誤合在一起易導(dǎo)致擦痕。

鋯合金上的研磨軌跡:由于磨料顆粒旋轉(zhuǎn)或滾動引起。放大:200x

應(yīng)對措施:

附:METALOGRAM法制樣(來源:Struers公司)

金相制樣圖Metalogram

METALOGRAM 方法簡介

Metalogram 基于十種金相制備方法。七種方法，A - G，涵蓋了所有材料。這些方法旨在生成最佳結(jié)果的樣品。此外，還表示出三種快速制樣方法，即 X、Y 和 Z，這三種方法適用于快速獲得合格結(jié)果。

使用方法:

沿X軸找出硬度，依據(jù)材料的韌性向下或向上查，與硬度不同的是，韌性較難以確定其準(zhǔn)確數(shù)值，一般依照個人的經(jīng)驗(yàn)定出后，在Y軸上找出材料的位置。

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