金相制樣過程中變形層的成因分析及對策

    制備金相樣品是金相檢驗中的必要步驟，而樣品制備的質量受人為因素影響較大，在樣品的切割、磨光和拋光過程中，若操作不當，極易使樣品表面產生變形或使磨面產生變形層而影響檢驗效果。雖然在機械磨拋過程中產生變形層是不可避免的，但如果注意方法，可以將變形層的產生減至最小程度，便于在以后的侵蝕過程中完全去除掉，獲得一個平整、真實的金相樣品，提高制樣的一次成功率。本文結合多年的制樣經驗，分析總結出磨拋過程中試樣磨面產生變形層的原因及解決方法。
 

  1　 磨制過程中變形層的產生與消除方法

  1.1 接觸壓力

     在試樣的磨制過程中，壓力過大會使試樣磨面溫度升高引起組織變化，并使磨痕加深，變形層增厚。解決的辦法，用力應盡量輕而均勻。

  1.2 金相砂紙粒度

    實驗表明，砂紙粒度在40μm以上時，磨削速率幾乎不變，但變形層的深度卻隨磨粒尺寸的增大而增加。解決辦法是不宜選用粒度過大的金相砂紙磨光，通常先用280號磨制，再依次選用400號和600號的金相砂紙細磨即可。

  1.3 砂紙的新舊程度

     新金相砂紙磨削速率快，但易使試樣變形層加深。用新砂紙磨制50～100次后，試樣變形層基本保持不變，但金相砂紙磨削速率下降。當金相砂紙使用到一定時間后，其磨削作用銳減，滾壓作用增大，這時試樣磨面變形層又大增，所以過舊的金相砂紙也不宜使用。

  1.4　其它操作因素

    ①每換一道金相砂紙，應清洗試樣及雙手，并將試樣轉90°，與舊磨痕垂直，以減少磨痕的加深和變形層的增厚。②磨制軟材料時應在砂紙上加幾滴潤滑油，以免沙粒嵌入造成假像。磨過硬材料的砂紙不能再磨軟材料。③最好用流動水沖刷金相砂紙上脫落的磨粒，以減少磨光過程中磨粒的嵌入和滾壓造成的變形層加深。

  2　拋光過程中變形層的產生與消除方法

     拋光過程是將試樣上由磨光產生的磨痕和變形層去掉，但拋光只能拋去很薄的一層，不可能把很深的變形層拋去。所以試樣只有在細磨后得到均勻的磨痕及較淺的變形層時才能進行拋光，但拋光過程中同樣也會產生變形層，但拋光變形層的深度遠小于磨光變形層。拋光產生變形層的原因有:

  2.1　金相拋光劑

  (1)  金相拋光劑粒度的影響　粒度大的拋光劑拋光速率高，但拋光變形層厚;粒度小的拋光劑所產生的變形層薄，但拋光速率低。解決辦法:①選用粒度為5～7μm的拋光劑，其有較大的拋光速率，可有效地消除變形層。②可分粗拋和精拋兩步完成，精拋用粒度<1μm的金相拋光劑，可消除殘留的變形層。

  (2) 金相拋光劑的硬度　拋光劑種類較多，硬度低的拋光劑如氧化鐵，其滾壓作用強，易使變形層增厚，適用于拋較軟金屬。金剛石研磨膏被證實是比較好的對軟硬金屬都適宜的拋光劑。

  2.2　金相拋光布

    金相拋光布應纖維柔軟，不能混有硬纖維，拋光前必須洗凈雙手及金相拋光布，以免將粗沙粒帶入拋光盤，造成新的變形層。

  2.3　拋光盤的濕度

    若拋光盤的濕度太大會減弱磨削作用，增大滾壓作用，使變形層增厚。理想的拋光盤的濕度是當試樣離開拋光盤后，試樣磨面上的水膜在1～5s內蒸發掉。

  2.4　拋光壓力

     拋光壓力過大，滾壓作用增強，變形層增厚。

   3　結語

   (1)試樣制備過程中產生的變形層未完全去除時，會造成假像，不能得到真實組織。

   (2)磨光和拋光的壓力、介質等是產生變形層的關鍵。

   (3)由于機械力的作用，不可避免地會產生金屬變形層，合理的磨拋能使變形層的深度減到最小程度，再經侵蝕即可消除變形層，得到真實的顯微組織，提高制樣的一次成功率。如果變形層稍厚，侵蝕后不能得到清晰的組織，可用拋光侵蝕交替法，直至顯微組織清晰為止。