一、金相试验(检验)的意义
金属及其合金在工业、农业、交通、国防及民用等各个方面是应用*广泛的材料。
众所周知,合金的成分、热处理工艺、冷热加工工艺直接影响金属材料的内部组织、结构的变化,从而使机件的机械性能发生变化。因此用金相分析的方法来观察检验金属内部的组织结构是工业生产中的一种重要手段,常用的金相观察检验主要可分为以下几个方面:
1.原材料检验:
对原材料的冶金质量情况如偏析、非金属夹杂物分布类型与级别检查;对铸造材料的铸造疏松、气孔、夹渣组织均匀性检查;对锻造件的表面脱碳、过热、过烧、裂纹、变形等情况检查。
2.生产过程中的质量控制:
金相分析可以提供调整工序及修改工艺参数的根据,指导生产,如热处理淬火加热温度、保温时问、冷却速度等是否合适(正确);化学表面热处理工艺参数的控制;锻造的起始和终锻温度是否合适等。
3.产品质量检验:
有些机械零件或产品除要求机械性能、物理性能指标外,有的还要求显微组织参数,作为质量评定的技术指标之一。
4.失效分析:
金相组织分析方法在机械失效分析方面广泛应用,对一些常见的弊病鉴定很方便。如机件表面脱碳;显微裂纹的形貌及分布特征;化学热处理缺陷;热处理后的不正常组织;晶界脆性相析出等。这些金相分析的结果常作为故障分析的根据。
二、金相试样的制备
金相试样制备是金相研究极其重要的一部分,包括试样的截取、试样的镶嵌、试样的磨光、试样的抛光、金相显微组织的显示。下面分别讨论:
(一)金相试样的截取:
金相试样截取的原则,选择有代表性的金相试样是金相研究的重要的**步,不重视取样的重要性常常会影响试验结果的正确程度。
1.截取试样的部位,必须能表征材料或部件的特点及检验的目的。
①对机件破裂的原因进行金相分析时,试样应在部件破裂部位截取。为了得到更多的资料,还需要在离开破裂源较远的部位截取参考试样,进行对照研究
②工艺过程或热处理不同的材料或部件,试样的截取部位也要相应地改变。
③研究分析铸件的金相组织,必须从铸件的表层到中心同时观察.根据各部位组织的差异,而了解铸件的偏析程度。小件可直接取垂直于模壁的横断面,大件应在垂直于模壁的横断面上,从表层到中心取几个试样。
④轧制型材或锻件取样应考虑表层有无脱碳、折迭等缺陷,以及非金属夹杂物的鉴定。所以要在横向和纵向上截取试样,横向试样主要研究表层缺陷及非金属夹杂物的分布,对于很长的型材应在两端分别取样,以便比较夹杂物的偏析情况,纵向试样主要研究夹杂物的形状;鉴别夹杂物的类型,观察晶粒粒长的程度,估计逆性形变过程中冷变形的程度。
⑤经过各种热处理后的零件,显微组织是比��均匀的,故只在任一截面截取试样即可,同时要考虑到表层情况,如脱碳、渗碳、表面镀膜、氧化等。
2.确定试样的金相磨面:如图1所示。研究结果或试验报告上的金相照片应说明取样的部位和磨面的方向。