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二、金相试样制备
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看“真相”不要看“假相”
好样品是成功的一半
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什么样的样品是好样品?
金相学(metallography)
• Metallography:
– A systematic method to examine
microstructure of materials (mainly metallic
materials)
– Can also be used to examine ceramics,
polymers and semiconductors
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Count Alois von Beckh Widmanstätten
П.П. Аносов
H.C. Sorby
A. Martens
F. Osmond
Robert Hooke(1635-1703)
于17世纪晚期设计的显微镜
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取样
制样
浸蚀
观察
金相试样制备“艺术”
取样
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取样
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取样
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取样
• 电火花放电加工(electric discharge
machining)
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取样
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损伤层
12退火工业纯钛的切割损伤
AISI P20钢电火花切割表面重熔层
• 切割是为了取样并使样品留下的残余损伤最小
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15LC 切割片
5LC 切割片
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取样
制样
浸蚀
观察
制样
• 目的:去除损伤层,得到表面光滑平整的磨面,是显示材料真实组织的前提。
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镶嵌(mounting)
• 热镶
• 冷镶
• 夹持
磨光(grinding)
• 粗磨
• 细磨
抛光(polishing)
• 机械抛光
• 电解抛光
制样-镶嵌
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制样-镶嵌
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酚醛树脂 (PhenoCure™)• 价格最低
• 高收缩
• 不能保持边缘平整
• 不耐热腐蚀剂作用
环氧树脂 (EpoMet® )• 优异的保持边缘平整特性
• 低收缩
• 耐热腐蚀剂和化学试剂作用
• 磨耗率与金属匹配
丙烯酸树脂 (TransOptic™)• 透明
• 固化周期长
• 高收缩率
• 容易产生缺陷
• 不耐化学试剂作用
• 不耐热
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常用热镶嵌工艺
http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.htmlhttp://photo.blog.sina.com.cn/showpic.htmlhttp://photo.blog.sina.com.cn/showpic.htmlhttp://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html
制样-镶嵌
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制样-磨样
• 磨平:试样表面处于同一平面
• 磨光:去除试样表面的变形损伤能够观察到试样的真实组织
• 抛光:去除残余的微细磨痕
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制样-磨光
• 砂纸:120-, 240-, 320-, 400-, 600-, 1200-, 2400-, etc
• 磨光本身也产生损伤层,需通过后道工序消除
• At the end of grinding phase, the only grinding damage present must be from the last grinding step, which will be removed by polishing.
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制样-磨光
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砂纸磨光表面变形层消除过程
制样-磨光
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含0.4%C碳钢用80#砂纸磨制后的横截面显微组织,损伤层深度120微米
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新SiC砂纸
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使用1分钟后的
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SiC砂纸的使用特性
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制样-抛光
• 去除磨光后的划痕,得到平整、光亮、无痕的镜面。
• 微粒悬浮液,eg: Al2O3, SiO2,
Diamond, etc
• 10~0.05 m
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制样
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制样
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取样
制样
浸蚀
观察
浸蚀/显示
• 化学
• 电解
• 特殊方法
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浸蚀-常用侵蚀剂• G. Petzow & V. Carie, Metallographic Etching, 2nd
edition, ASM International, 1999
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电解抛光/浸蚀(electrolytic polishing/etching)
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特殊显示方法
• 着色显示法(彩色金相)
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Example of a welded low-carbon steel etched with Klemm's I showing
the clear superiority of color etching in revealing the grain structure
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Base metalWeld Heat-affected zone
George F. Vander Voort, ASM Handbook, vol. 9: Metallography and Microstructures, 2004, pp. 493-512