金相检验-焊接接头的金相检验实验指导书.doc

焊接接头的金相检验实验指导书
实验目的
熟悉金相试样的制备过程，了解显微镜和其他金相试样加工设备的使用。
观察典型焊接接头的宏观组织，理解焊接接头的焊缝区、熔合线、热影响区等不同宏观组织之间的关系。
观察焊接接头的显微组织，理解焊缝区和热影响区显微组织的分布和特征，了解焊接缺陷的形成机理。
讨论焊接接头组织与性能的关系。

实验原理
2.1金相制备
进行金相分析，首先应根据各种检验标准和规定制备试样（即金相试样），若金相试样制备不当，在观察上出现划痕、凹坑、水迹、变形层或浸蚀过深过浅都会影响正确的分析，从而得出错误的结论，因此金相试样的制备十分重要。
制备试样是将待观察的试样表面磨制成光亮无痕的镜面，然后经过浸蚀分析组织形态。金相试样制备过程一般包括五步：
取样粗磨细磨抛光浸蚀
1．取样
从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为“取样”。

尺寸
直径、边长：15~20mm；
高：12~18mm

2．粗磨
目的
修整：有些试样，例如用锤击法敲下来的试样，形状很不规则，必须经过粗磨，修整为规则形状的试样。
磨平：无论用什么方法取样，切口往往不十分平滑，为发将观察面磨平，同时去掉切割时产生的变形层，必须进行粗磨。
倒角：在不影响观察目的的前提下，需将试样上的棱角磨掉，以免划破砂纸和抛光织物。

3．细磨
粗磨后的试样，磨面上仍有较深的磨痕，为了消除这些磨痕必须进行细磨。细磨可分为手工磨和机械磨两种。
手工磨：手工磨是将砂纸铺在玻璃板上，左手按住砂纸，右手捏住试样在砂纸上作单向推磨。金相砂纸由粗到细分许多种，其规格可参考表1。用砂轮粗磨后的试样，要依次由01号磨至05号（或06号）。砂纸磨光表面变形层消除过程如图1所示。
表1常用金相砂纸的规格
砂纸序号24030040060080010001200粒度1602002804006008001000编号01（选一种）0203040506
图1砂纸磨光表面变形层消除过程示意图
（a）严重变形层（b）变形较大层（c）变形微小层（d）无变形原始组织；1、2、3、4分别是第一步、第二步、第三步、第四步磨光后试样表面的变形层。
4．抛光
抛光的目的是去除细磨后遗留在磨面上的细微磨痕，得到光亮无痕的镜面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光物化学抛光三种，其中最常用的是机械抛光。
a概念：机械抛光是在抛光机上进行，将抛光织物（粗抛常用帆布，精抛常用毛呢）用水浸湿、铺平、绷紧用固定在抛光盘上。启动开关使抛光盘逆时针转动，将适量的抛光液（氧化铝、氧化铬或氧化铁抛光粉加水的悬浮液）滴洒在盘上即可进行抛光。机械抛光与细磨本质上都是借助磨料尖角锐利的刃部，切去试样表面隆起的部分，抛光时，抛光织物纤维带动稀疏分布的极微细的磨料颗粒产生磨削作用，将试样抛光。
5．浸蚀
a意义：抛光后的试样在金相显微镜下观察，只能看到光亮的磨面，如果有划痕、水迹或扔料中的非金属夹杂物、石墨以及裂纹等也可以看出来，但是要分析金相组织还必须进行浸蚀。
b方法：
浸蚀法：利用浸蚀剂对试样的化学溶解和电化学浸蚀作用将组织显露出来（如图）。
擦蚀法：用沾有浸蚀剂的棉花轻轻擦拭抛光面，观察表面颜色的变化。待试样表面被浸蚀得略显灰暗时即刻取出，用流水冲洗后在浸蚀面上滴些酒精，再用滤纸吸去过多的水和酒精，迅速用吹风机吹干，完成整个制备试样的过程。
c原理：
纯金属（或单相均匀固溶体）的浸蚀基本上为化学溶解过程。位于晶界处的原子和晶粒内部原子相比，自由能较高，稳定性较差，故易受浸蚀形成凹沟，晶粒内部被浸蚀程度较轻，大体上仍保持原抛光平面。在明场下观察，可以看到一个个晶粒被晶界（黑色网络）隔开。如浸蚀较深，还可以发现各个晶粒明暗程度不同的现象，这是因为每个晶粒原子排列的位向不同，浸蚀后，以最密排面为主的外露面与原抛光面之间倾斜程度不同的缘故。
浸蚀后的试样在显微镜下观察时，如发现表面变形层严重影响组织的清晰度时，可采取反复抛光、浸蚀的办法去除变形层。

2.2显微镜的使用
1．基本原理

HYPERLINK"file:///H:\\yemian.html"\t"_parent"图2-5金相显微镜光学原理图
金相显微镜光学原理图如图2-5所示。
a显微镜的放大倍数：显微镜的放大倍数等于物镜和目镜单独放大倍数的乘积，即物镜放大倍数为M物，目镜放大倍数为M目，显微镜放大倍数为M=M物*M目。物镜和目镜的放大倍数刻在嵌套圈上，例如10X、20X、45X分别表示放大10倍、20倍、45倍。b显微镜的鉴别率：显微镜的鉴别率是指它能清晰地分辨试样上两点间最小距离d的能力，d值越小，鉴别率越高。鉴别率是显微镜的一个重要的性能，它决定于物镜数值孔径A和所用的光线波长λ，可用下式表示：d=λ/(2A)式中：λ表示入射光线的波长；A表示物镜的数值孔径。λ越小，A越大，