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铝型材常规金相试样的切取方法

作者: 时间:2019-06-282045 次浏览

 取样是铝型材金相试样制备的道工序,若取样不当,则达不到检验目的,因此,所取试样的部位、数量、磨面方向等应严格按照相应的标准规定执行。  

  (一)取样部位和磨面方向的选择     取样部位必须与检验目的和要求相一致,使所切取的试样具有代表性。必要时应在检验报告单中绘图说明取样部位、数量和磨面方向。例如,检验裂纹产生的原因时,应在裂纹部位取样,而旦还应在远离裂纹处取样,以资比较,检验铸件时;应在垂直于模壁的横断面上取样,对于大型铸件,还应从表面至中心的横断面上取3~5个试样,磨制横断面,由表面到中心逐个进行观察、比较。     图1-1表示轧制型材铝(Al)型材金相试样的切取方位,一般纵断面(图1-1中的1、2、4、5)主要用于
  (1)检验非金属夹杂物的数量、大小和形状;
  (2)检验晶粒的变形程度,
  (3)检验钢材的带状组织,以及通过热处理对带状组织的消除程度。工业铝材按照应用的领域划分,工业铝型材是指除建筑门窗、幕墙、室内外装饰及建筑结构用铝型材以外的所有铝型材。横断面(图1-1中的3)主要用于:
  (1)·检验从表面到中心的铝型材金相组织变化情况,
  (2)检验表层各种缺陷,如氧化,脱碳(C),过烧、折叠等,
  (3)检验表面热处理结果,  如表面淬火的淬硬层,  化学热处理的渗碳层,氮化层,碳氮共渗层以及表面镀铬(Chromium),镀铜层等:
  (4)检验非金属夹杂物在整个断面上的分布,
  (5)测定晶粒度等。 取样是铝型材金相试样制备的道工序,若取样不当,则达不到检验目的,因此,所取试样的部位、数量、磨面方向等应严格按照相应的标准规定执行。  
  (一)取样部位和磨面方向的选择(xuanze)     取样部位必须与检验目的和要求相一致,使所切取的试样具有代表性。必要时应在检验报告单中绘图说明取样部位、数量和磨面方向。例如,检验裂纹产生的原因时,应在裂纹部位取样,而旦还应在远离裂纹处取样,以资比较,检验铸件时;应在垂直于模壁的横断面上取样,对于大型铸件,还应从表面至中心的横断面上取3~5个试样,磨制横断面,由表面到中心逐个进行观察、比较。     图1-1表示轧制型材铝型材金相试样的切取方位,一般纵断面(图1-1中的1、2、4、5)主要用于
  (1)检验非金属夹杂物的数量、大小和形状;
  (2)检验晶粒的变形程度,
  (3)检验钢材的带状组织,以及通过热处理对带状组织的消除程度。横断面(图1-1中的3)主要用于:
  (1)·检验从表面到中心的铝(Al)型材金相组织变化情况,
  (2)检验表层各种缺陷,如氧(Oxygen)化,脱碳,过烧、折叠(含义:把物体的一部分折过)等,
  (3)检验表面热处理结果,  如表面淬火的淬硬层,  化学热处理的渗碳层,氮化层,碳氮共渗层以及表面镀铬,镀铜层等:
  (4)检验非金属夹杂物在整个断面上的分布,
  (5)测定晶粒度等。 一般说来,在进行非金属夹杂物评定时,应磨制纵横两个面,在观察铸件组织,表层缺陷以及测定渗层厚度、镀层厚度,晶粒度等均需磨制横断面,在进行破断(失效)综合分析时,往往需要切取几个试样,同时磨制纵横两个面进行观察分析。
     
  (二)取样方法     铝型材金相试样一般为ф12×12mm或ф18×20mm的圆柱体或12×12×12mm的立方体。若太小则操作不便,若太大则磨制平面过大,增长磨制时间且不易磨平。由于被检验材料或零件的形状各异,也有用不规则外形的试样。非检验表面缺陷、渗层、镀层的试样,应将棱边倒圆,防止在磨制中划破砂纸和抛光织物,避免在抛光时试样飞出造成事故。反之,检验表层组织的试样,严禁倒角并应保证磨面平整。     切取试样时根据被检验材料的软硬程度采取不同的方法。一般硬度较低的材料,如低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、有色金属等均可用锯、车、刨,铣等机械加工,硬度较高的材料,如白口铸铁、硬质合金(alloy)等脆性材料,以及经淬火后的零件,可用锤击法,:从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。韧性较高的材料可用切割机切割。对于大断面零件或高锰钢零件等也可采用氧乙炔焰气割,但须预留大于20mm的余量,以便在试样磨制中.将气割的热影响区除掉。     目前广泛使用的国产Q-2型铝型材金相切割机,它是由电动机、薄片砂轮、试样夹具和冷却装置等组成。薄片砂轮尺寸为∮250× 2 × 32mm,以氧化铝或碳化硅为磨料,用树脂胶合而成,安装在电动机主轴上,转速为2800r/min,切割时喷水冷却。一般软砂轮用于切割硬材料,硬的砂轮用于切割较软的材料。     不论采用何种方式取样,都须防止因温度升高而引起组织变化或因受力而产生塑性变形。如淬火马氏体(martensite)因温度升高而转变为回火马氏体;裂纹处因受热而使其扩展,某些锌、锡等低熔点金属,因受热而使其再结晶,低碳钢,奥氏体类钢和某些有色金属等,因受力而引起塑性变形,使滑移线增多或出现形变孪晶,诸如此类都使试样原来的组织发生变化,从而导致错误的检验结论。因此在取样中务必注意冷却和润滑,特别是采用氧乙炔气割的试样,一定要磨去热影响区。     
  (三)试样的热处理     经取样而获得的铝型材金相试样,有的可直接进行磨制,有的尚需热处理后才能进行磨制,如检验钢的非金属夹杂物,碳化物不均匀(jūn yún)度等项目的试样,需经热处理,其处理规程按相应标准中规定执行。     1.非金属夹杂物试样的热处理     检验非金属夹杂物的试样,一般都经淬火处理,使其硬度增高便于磨制,抛光。     2.碳化物不均匀度试样的热处理    .     检验碳化物不均匀度的试样,须经淬火和高温回火,浸蚀后使基体呈黑色而碳化物呈白亮色,利于鉴别。 金相试样制备是金相研究(research)非常重要的一部分,它包括(bāo kuò)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步,不重视取样的重要性常常会影响试验结果的成败。
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。铝梯安全导轨超宽壁厚3mm,承受600kg集中载荷无变形,非对称前舱防止误操作。
  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(Means),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对于工艺过程或热处理(chǔ lǐ)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,从而了解(Find out)铸件的偏析程度。小机件可直接截取垂直于模壁的横断面,大机件应在垂直于模壁的横断面上,从表层到中心截取几个试样。
  ④轧制型材或锻件取样应考虑表层有无脱碳(C)、折迭等缺陷,以及非金属夹杂物的鉴定(同义词:判定、判断、判决),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截取试样,以便比较夹杂物的偏析情况(Condition);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(chǔ lǐ)的零件,显微组织是比较均匀(jūn yún)的,因而只在任一截面上截取试样即可,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: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。汽车铝材为了促进铝的消费,许多成立了铝的相关组织,并将汽车用铝的应用写入有关的政策法规。日本铝业协会还专门成立了汽车用铝委员会。随着世界汽车轻量化进程的加快,汽车市场竞争国际化日趋激烈,国产汽车要达到国外同类车水平,汽车用铝增加是必然趋势。今后铝合金的用量将随着各类汽车产量的上升而增加,必将给我国铝工业提供广阔的市场,带来发展机遇。
  ① 横截面主要研究内容:a.试样外层边缘到中心部位金相显微组织的变化。b.表层缺陷的检验,如、氧(Oxygen)化、脱碳、过烧、折迭等。c.表面处理结果观察,如表面镀膜、表面淬火(quenching)、化学热处理等。d.非金属夹杂物在截面上的分布情况。e.晶粒度的测定。
  ② 纵截面主要研究内容:a.非金属夹杂物的数量、形状、大小,夹杂物的情况与取样部位关系非常大,因而必须注意取样部位能代表整块材料。b.测定晶粒拉长的程度,了解材料冷变形的程度。c.鉴定钢的带状组织以及热处理(chǔ lǐ)消除带状组织的效果。
3.金相试样截取截面方法:试样的截取必须采用合适的方法,避免因切割加工不当而引起显微组织的变化。引起组织变化的可能性(Possibility)有两方面必须注意:
  ①逆性变形使金相组织发生变化。如低碳(Low carbon)钢、有色金属中晶粒受力压缩拉长或扭曲,多晶锌晶粒内部形变挛晶的出现,奥氏体类钢晶粒内部滑移线的增加等都是容易发生的毛病。尤其某些低熔点金属{锡、锌等),由于它们的再结晶温度低于室温,如果试样发生逆性变化,将同时伴随有再结晶过程,使原来的组织、晶粒大小发生根本改变。
  ②材料(Material)因受热引起的金相组织变化.如淬火马氏体组织,往往因磨削热影响,使马氏体回火.产生回火马氏体。
  ③根据材料的硬度不同,采用不同方法截取试样。a.对软性的材料可用手锯或锯床等截取。b.极硬的合金材料,如淬火(quenching)钢及硬质合金等,可用砂轮片,金相试样切割机截取。c.硬脆合金一般用锤击,挑选合适的碎块,然后镶嵌成规整的试样。d.斜面截取法对表层金相组织的分析(Analyse)研究是一种有效的方法,在很多情况下表层厚度极薄,在一般试样截面上是一条极细的线条,无法观察到清晰的组织。但采用斜面截切法可扩大观察范围,如表面镀层、拜尔培层的研究。

  (二) 金相试样的镶嵌适用于对不是整形、不易于拿的微小金相试样进行热固性塑料(结构:合成树脂、增塑剂、稳定剂、色料)压制,如线材、细小管材、薄板、锤击碎块等。在磨光时不易握持,用镶嵌方法镶成标准大小的试块,然后进行切割、抛光(polishing)等。常用的镶嵌法有低熔点合金镶嵌法、塑料镶嵌法。