金相学习_金相晶体学方法
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金相试验学习
一、金相分析的含义
金相分析是运用放大镜和显微镜，根据对金属材料的宏观及微观组织进行观察研究的方法，生产实际中常常称为金相检验。
宏观组织是用10倍以下的放大镜或者人眼睛直接观察到的金属材料表面或内部所具有的各组成物的直观形貌，一般也称低倍检验。
微观组织主要是指在光学显微镜（金相显微镜）下所观察到得金属材料内部具有的各组成物的直观形貌，一般也称高倍检验。
二、金相检验基础
搞清楚几个基础概念：晶体、晶格、晶粒、晶界
金属及合金在固态下通常都是晶体，而晶体就是原子在三维空间中有规则作周期重复排列的固体物质。相反即是非晶体。
组成晶体的结构微粒(分子、原子、离子)在空间有规则地排列在一定的点上，这些点群有一定的几何形状，叫做晶格。排有结构粒子的那些点叫做晶格的结点。金刚石、石墨、食盐的晶体模型，实际上是它们的晶格模型。晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。
常见晶格类别有：
体心立方晶格：体心立方晶格晶胞的3个棱边长度相等，3个轴间夹角均为90度，构成立方体。晶胞的8个角上各有一个原子，在立方体的中心还有一个原子。
面心立方晶格：面心立方晶格晶胞的8个角上各有一个原子，构成立方体。在立方体的6个面的中心各有一个原子。
密排六方晶格：密排六方晶格晶胞在晶胞的12个顶角上各有1个原子，构成六方柱体，上、下底面的中心也各有一个原子，晶胞内有6个原子。
晶粒：多晶体材料内以晶界分开的晶体学位向相同的晶体。结晶物质在生长过程中，由于受到外界空间的限制，未能发育成具有规则形态的晶体，而只是结晶成颗粒状，称晶粒。
晶界：晶粒之间交界面，晶粒间取向不同出现晶粒间界，在晶粒界面上的排列是一种过渡状态与两晶粒都不相同。晶界上有界面能的作用，因此晶粒形成一个在几何学上与肥皂泡相似的三维阵列。可以设想：晶粒边界如果都具有基本上相同的表面张力，晶粒呈正六边形。
三、金相检验方法
按照国家标准GB/T3246 1 高倍检验（GB/T3246.1-2000）1.1 金相试样制备 1.1.1 取样
纵向取样，沿着型材的挤压方向进行取样。主要检验内容：非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、第二相化合物分布情况等。
横向取样，在垂直于挤压（铸造）方向取样。主要检验内容：金属材料从表层到中心的组织、显微组织状态、晶粒度级别、表层缺陷深度、氧化层深度、渗氮层深度等。
试样尺寸以磨面面积小于200mm2，高度以15~30mm为宜。试样切取时均应该注意不能使试样由于变形或受热导致组织发生变化。对于使用高温切割的试样，必须除去热影响部分。1.1.2 镶样
在金相试样制备过程中，有许多试样直接磨抛有困难，需要进行镶嵌。通常进行镶嵌的试样有：形状不规则的试样、线材及板材，细小工件；表面处理及渗层、镀层等。
常用镶样方法为冷镶（树脂镶嵌法）。1.1.3 预磨
金相试样经切割或镶嵌后，需进行研磨才能得到光亮的磨面。研磨的过程包括粗磨和细磨。
粗磨，粗磨一般在砂轮上进行，磨料粒度的粗细对试样表面粗糙度和磨削效率有一定的影响。粗磨时，应注意用水冷却，防止组织变化。（我们一般使用铣床加工）
细磨，一般采用金相砂纸，磨料为碳化硅和氧化铝。依次用不同规格的砂纸进行磨光，每更换一道砂纸，试样应转动90°，并使前一道的磨痕彻底去除。磨光时需要用水冷却，避免磨面过热。1.1.4 机械抛光
抛光的目的是在于去除金相磨面上由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面。
机械抛光，是靠抛光粉的磨削和滚压作用，把金相试样抛成光滑的镜面。抛光时，抛光粉嵌入抛光织物的间隙内，起着相当于磨光砂纸的切削作用。机械抛光分为粗抛光和精抛光，两种方式在抛光布、抛光粉、抛光速度上要求各不相同。1.1.5 电解抛光
因铝合金材质偏软，在机械抛光过程中不易将细微的划痕抛去，且在机械抛光中容易形成变形层造成伪组织现象。所以，一般情况铝合金抛光还需配合电解抛光。
电解抛光，是采用电化学溶解作用，在使试样达到抛光的目的。抛光时先接通电源，然后夹住试样放置在电解液中，此时正确调整至额定抛光电压、电流、时间，必要时应给予电解液适当的搅拌或冷却，抛光完毕后切断电源并放入水中冲洗、吹干。1.1.6 浸蚀
多数情况下，抛光好的金相试样如若不经过浸蚀，其显微组织一般不易显现（其组织反光能力差别比较小），因此需要采用不同的化学试剂来对试样进行浸蚀，以增加相或组织间的衬度，以更好的显示其显微组织。
铝合金浸蚀一般采用3#浸蚀剂，主要观察试样的晶粒组织及一般的第二相组织。浸蚀过程中应适当的晃动试样以防止表面气泡聚集而阻隔浸蚀剂与试样的接触，影响浸蚀效果。浸蚀完毕将试样冲洗干净，酒精擦拭、吹干。1.1.7 阳极化制膜
低倍检验晶粒度级别只是一种粗略的评级，有些时候对于铸锭及退火态制品需要我们进行更精确的评级，即显微晶粒度评级方法（GB/T6394-2002），这就需要对试样进行阳极化制膜。
电解抛光后的试样经过阳极化制膜处理，在偏光下清楚观察其晶粒组织，并采用相应的方法（截距法、面积法等）进行评级。阳极化制膜原理即通过电化学反应在试样表面形成一层氧化膜，因各晶粒组织位相不一，成膜厚度及方向均不一样，在偏光下我们便可以观察到不同颜色的晶粒组织。
制膜也采用硫酸、磷酸和水的混合液（38:43:19），电压22V，电流0.15A，时间60S~180S。1.1.8 观察、拍照
在金相显微镜下观察试样，分析。
