球墨铸铁金相试样的制备

丰车

要制备出良好的球墨铸铁金相试样，磨制和抛光用什么材料、方法好，特别是抛光用什么抛光剂、粒度、冷却液、抛光布和转速等等，求助各位提供一些你们用过的好的方法和要注意的问题。谢谢。

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铸态铁素体球墨铸铁金相试样制备体会
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莱钢集团机械制造有限公司  (山东  27l004)  李建彩  马利永  秦英超



    我公司相当一部分铸件是以本公司自行研制的QT400-20为材质，其基体组织主要为铁素体。在生产中，我们对每一件产品都制作了附铸试样并对其进行力学性能及金相检验。值得注意的是，在金相试样制备过程中，由于材料软硬程度、磨光程度及抛光程度的差异，试样会或多或少地出现变形损伤层。经抛光后．若变形损伤层未消除或又出现了新的变形损伤层，经侵蚀后，基体组织就会出现假象，影响测定结果，尤其是硬度较低的材料，此种现象较为严重。而我公司生产的OT400-20产品，其硬度在150HB左右，属低硬度材料，所以在磨光、抛光及侵蚀过程中，稍有不慎，就会产生扰乱缺陷，影响对基体组织的正确判断。

& V3 \+ s4 `+ a7 A, Q  ]    我们结合近期工作中积累的经验，将球墨铸铁金相试样制作过程中的心得体会与大家共享。

7 I& _) }1 i# W, G8 q* U. q1．球墨铸铁金相试样的制备

4 d" B( x9 o/ {    (1) 磨光过程控制  铸态球墨铸铁含碳量相对较高，碳又呈现石墨状，有一定润滑作用，加之硬度较低，因此当该种试样在磨床上粗磨之后，只要先后用400#和600#金相砂纸干磨即可。若经多重砂纸磨制、磨制时间过长以及磨制用力过大或用力不均，都会出现变形损伤层，且在下一个工艺环节也难以消除。压力过大时，甚至会使试样表面升温而引起基体组织变化。
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    根据实践经验，球墨铸铁试样经磨床粗磨后，一般用400#和600#两种砂纸分别经3～4min和2～3min的磨削即可。磨削时用力均匀得当，600#砂纸比400#砂纸用力稍轻一些。

    (2) 抛光过程控制  抛光时，首先要注意Cr2O3抛光液的加入量，抛光液加入不足会降低抛光能力，延长抛光时间，甚至会使石墨或夹杂物拽出，影响石墨大小的判断；抛光液加入过多，硬的Cr2O3，颗粒会划伤观察面，影响试验效果。理想的加入量应是在试样离开抛光盘后，其抛光面上水雾在l～5s内蒸发掉。在这种理想情况下，用力均匀地抛光3～5min即可。若抛光不彻底，则基体组织会不清晰或不出观，甚至出现假象影响观察结果。对于铁索体球墨铸铁(QT400-20)来说，若抛光程度不够就经腐蚀，则有时会出现类似于粒状珠光体的组织，造成假象，易误认为是珠光体过多，此种情况下对试样施加很小的力甚至利用其自重在抛光盘中心抛光1min左右，该现象即可消除。抛光过程中，若抛光面出现划痕，可采用以下措施去除：①在抛光片中心部位减轻抛光压力。②清洁或更换抛光布。③配置新的抛光液。
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    (3) 侵蚀过程控制  一般以3％硝酸酒精溶液作为侵蚀剂，侵蚀时间以1～2min为宜。若侵蚀时间过长，则在观察面上容易出现黑白晶粒相间甚至铁素体发黄现象，影响观察效果；若侵蚀时间过短，铁素体晶界可能不明显。

2．结语

    通过上述方式，可以快速便捷地制作出铁素体球墨铸铁金相试样，为准确可靠的金相判定提供有力的保障。

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金相试样的磨制，须经过粗磨和细磨二道工序。
粗磨是将试样的待观察面用磨床，砂轮机的砂轮之侧平面或锉刀等加工成一平整的表面，然后用1 号砂布和280号砂纸进一步磨平。在粗磨过程中，特别要避免试样表面发生过热现象，并要求表面尽量平整，磨（锉）痕方向要保持一致。粗磨完毕后，应洗净试样上的粗磨残留砂粒，为细磨作好准备。
  n  G3 a8 z) f2 D* @* {# k细磨操作一般需经1、1/0、2/0、3/0 号金相砂纸逐次磨制。磨制时要求保持试样表面
& u* k+ b# F. z# W  x7 Q平整、磨痕方向一致。在每换一道砂纸之前，应先将试样表面擦净（以免使粗砂粒带到下
+ [: M: V3 h* v9 B$ Y道的细砂纸上去），并且要将试样按前道磨痕方向旋转九十度，这样可便于辨认前道粗痕
1 ^' l. d% Y1 V* r2 I4 I/ x是否已彻底去除。用手工细磨时用力要均匀，开始时用力可大些，在将近结束时则用力小
一些，这样可以缩短后道砂纸的磨制时间。目前机械细磨的方法很多，例如可利用试验室
中现有的金相抛光机，将金相砂纸固定在抛光盘上，按上述过程进行磨制。也可用特制的
铅盘和腊盘在抛光机上磨制。还可以用帆布固定在抛光盘上，用专门的固体研磨膏涂在
0 \8 _! N4 V  Z! K; c帆布上进行磨制等。应用机械细磨，可大大缩短磨制时间。对细磨后的试样也应将表面
洗净，以准备下一步的抛光。
$ r: T. z' @7 U% R$ P+ m二、试样的抛光
+ C4 ?8 q( j' n7 T' Y/ t& S. ^$ q经细磨的试样，还须进行抛光，以便将表面抛成无划痕呈镜面的金相样品。此工作一
般在抛光机上进行。事先将抛光布洗净，紧箍在抛光盘上。开动抛光机后，加上适当的抛
4 T; d$ z7 Z2 N) z; {光液将经细磨的试样表面平压在旋转的抛光布上进行抛光。
抛光布的材料，常采用丝绒、呢料及的确良布等。一般以短毛丝绒的抛光效果较好，
而且石墨不易剥落。也有采用尼龙作抛光布的。
, \3 x* S$ {: m" `抛光液也是多种多样的。应用较广泛的是经过高温焙烧过的氧化镁粉，三氧化二铬
+ u' K9 s7 O8 _, `（化学纯）粉的悬浊水液。用氧化镁悬浊水液抛光时，石墨不易被拉曳或污染，抛光质量也
* z' y% h# a8 u9 i较理想，但是抛光时间比较长，一般约需半小时以上。用三氧化二铬悬浊水液抛光时，基
体金属的抛光是较快的，但是石墨表面较容易污染，不易迅速达到理想的效果。因此，可
, ^+ e: [/ D' k0 a0 E) ]2 U以在其中溶入极少量的铬酸酐（又称三氧化铬，在一千毫升水液中加0.2克左右）使抛光
( q/ h8 p* F9 f& R; j, I+ k' i液略具腐蚀性，这将有助于迅速去除磨痕及减少试样表面的污染。这种抛光液若用于手
持试样抛光时，在抛光刚开始时施加于试样上的压力要大些，抛光将结束前则压力应小
些，在抛光时要不断旋转试样。一般经抛光二至三分钟后就可得到较满意的抛光面，且石墨不被拉曳和剥落，抛光速度比用氧化镁抛光液时大大提高。
为了提高抛光效果，应当注意抛光液浓度的适中。一般在抛光初期所用的抛光液可
- Q- ?- D2 ?8 ^& h浓些，抛光布的湿度可保持大些；在抛光后期，则抛光液应淡些，同时抛光布也应适当干
8 A+ f( y2 x# ~些。这样不但可缩短抛光时间，而且也有助于使石墨不致被污染和剥落。抛光时还应注
+ [" @' ^: [" ~意掌握好抛光速度。一般在抛光初期，可将试样置于抛光盘距中心远一些的位置上，这样
由于该处的线速度比中心的大，有助于抛除较粗的磨痕。在抛光后期，则应将试样移至抛
8 T' r7 z0 s: f% p光盘近中心的位置，以降低抛光速度，避免石墨剥落。
在抛光过程中，应保持试样平整，用力均匀，压力适中，抛光时间不宜延续过久（压力
过大，抛光时间过长都容易使石墨剥落和可能产生麻点），并在抛光盘上沿径向作微小的
0 M5 h2 I! N, g8 x; ^( ]移动。为了进一步提高抛光效果，还可在粗略地抛去表面的较粗磨痕后，将试样用! "
, g+ }9 D0 o% q6 I, b6 K6 `- J#$硝酸酒精溶液侵蚀至一定程度再进行抛光，这样反复几次，直至达到满意为止。
/ W: G; R$ ?' i6 N& m1 a球铁试样除采用手持抛光法外，也可用机械自动抛光。自动抛光机的形式很多，有旋
转式、磁吸式、振动式等抛光机，它们对大批生产的试样检验工作提高工效是十分显著的。
抛光质量良好的金相试样表面应达到：平整光滑，无划痕，没有紊乱金属层和麻点，并
且石墨球保持完整无损，不污染，不剥落也不曳尾。抛光后如果发现试样表面不平整而有
碍显微镜观察或有石墨剥落等制样缺陷时，应根据缺陷的具体情况从粗磨或细磨开始重
! C* ~- @" L5 V( \7 F新制备试样。若发现存在未抛净的磨痕、石墨曳尾，石墨污染或试样表面不清洁等制样缺
陷有碍金相检验时，应将试样继续进行抛光，直至缺陷消除为止。若发现试样表面有紊乱
5 `$ u* r) D, a! v+ g) p1 D金属层（在以铁素体为主的基体上出现的可能性较大），可用反复侵蚀和抛光，交替进行的
方法消除之，直至获得满意的抛光面为止。
, @) ~4 O7 V/ R! w对抛光后的球铁金相试样，应立即用清水冲净表面，淋以酒精，吹干。然后放在干燥
器中贮存，以免试样表面氧化锈蚀。对抛光质量良好的试样，可直接在显微镜下观察其石
* |+ e5 c. W$ h% B墨及非金属夹杂物的情况。

5 W& I; V1 T  }/ T! T[ 本帖最后由 mysuncool0315 于 2007-11-30 22:25 编辑 ]

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“一般用400#和600#两种砂纸分别经3～4min和2～3min的磨削即可"坦率的说，我并不认为需要磨这么长时间，磨样的原则是下道砂纸上将上道粗砂纸的变形层去除即可，长时间磨制会加深形变层。