化學(xué)拋光在金相制樣中的應(yīng)用

鄭秀坤

摘要：本文介紹化學(xué)拋光代替機(jī)械拋光的這種制樣方法在檢驗(yàn)工作實(shí)踐中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：化學(xué)拋光? 金相制樣? 應(yīng)用

金相試樣的制備，我們一般采用手工或機(jī)械砂紙磨樣，機(jī)械拋光磨面，化學(xué)腐蝕顯示基體組織。下面介紹一下用化學(xué)拋光代替機(jī)械拋光的這種制樣方法在檢驗(yàn)工作實(shí)踐中的應(yīng)用?；瘜W(xué)拋光由于不受試樣形狀、大小的限制，對(duì)于磨面原來(lái)的光潔度要求不算太高，拋光表面不產(chǎn)生變層。用它來(lái)代替機(jī)械拋光或把機(jī)械拋光作為輔助手段使用，將會(huì)給制樣工作帶來(lái)很大的方便。

1 化學(xué)拋光原理及其應(yīng)用

化學(xué)拋光又稱(chēng)為化學(xué)光亮處理。它是靠化學(xué)藥劑對(duì)試樣表面不均勻的溶解過(guò)程，使之逐漸得到光亮的表面。在溶解過(guò)程中如同電解拋光一樣，在試樣表面也有一層氧化膜產(chǎn)生，其厚度隨表面凹凸而不同，這是使試樣表面逐漸光潔的原因?；瘜W(xué)拋光還兼有化學(xué)侵蝕的作用，通過(guò)對(duì)樣品組織中不同的相和晶粒位向的差異所產(chǎn)生的溶解度來(lái)顯示出金相組織，從而使某些類(lèi)型的試樣的拋光和侵蝕能夠在一次化學(xué)拋光過(guò)程中同時(shí)完成。

化學(xué)拋光劑成分如下：

①用于鑄鐵試樣

H2O2（大于29%）????????????????????? 40ml

H2C2O4（飽和水溶液）????????????????? 33ml

H2O??????????????????????????????? 27ml

②用于低、中、高碳類(lèi)鋼及低合金鋼試樣

H2O2（大于29%）????????????????????? 22ml

H2C2O4（飽和水溶液）????????????????? 45ml

H2SO4（1.42%）????????????????????? 2ml

H2O??????????????????????????????? 31ml

③用于高合金鋼試樣

H2O2（大于29%）????????????????????? 17ml

H2C2O4（飽和水溶液）????????????????? 34ml

HCl（1.09%）???????????????????? 1-1.5ml

H2O??????????????????????????????? 46ml

操作：將經(jīng)金相砂紙預(yù)磨的試樣充分水洗吹干，取侵透拋光液的棉球，沿一個(gè)方向不斷變換棉球部位輕擦磨面，邊擦邊觀察磨面變化情況，擦拭時(shí)間隨鋼種及磨面狀況不同而異，一般為數(shù)秒至數(shù)十秒，當(dāng)磨痕消失立即沖洗吹干后即可觀察。

試樣經(jīng)上述拋光劑拋光后均可得到光潔無(wú)痕的觀察面，基體組織顯示清晰，某些細(xì)微組織也能很好顯現(xiàn)。但還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①在同樣工作狀態(tài)下（拋光劑、溫度、方法）拋光速度與試樣的碳含量成反比而與合金元素含量成正比，且淬火及回火狀態(tài)較退火、正火狀態(tài)拋光時(shí)間長(zhǎng)。②拋光劑對(duì)常見(jiàn)顯微組織作用的強(qiáng)弱不同，一般對(duì)珠光體及滲碳體較強(qiáng)，而對(duì)馬氏體及鐵素體較弱。其它如索氏體、屈氏體、奧氏體、魏氏組織等隨其硬度值增加，其拋光作用有弱化的趨勢(shì)。因此，化學(xué)拋光后的試樣基體組織往往形成浮雕，基體組織硬度差值愈大，浮雕愈明顯。鑄鐵中石墨、鋼中非金屬夾雜物無(wú)拋光效果。③化學(xué)拋光后的顯微組織襯度較機(jī)械拋光后經(jīng)化學(xué)侵蝕所得到的組織襯度小，尤以馬氏體最為突出。某些組織的顯微特征與現(xiàn)行金相圖譜典型特征略有差異。為此，必要時(shí)可重復(fù)拋光一次，增加組織反差，力求與金相圖譜統(tǒng)一。④拋光反應(yīng)一旦開(kāi)始，磨面迅速產(chǎn)生泡沫，泡沫愈多，拋光作用愈強(qiáng)烈。反映后磨面的色澤以銀白色為佳，此時(shí)在顯微鏡下觀察磨痕完全消失，基體組織腐蝕也適當(dāng)。若磨面拋光時(shí)間已超過(guò)預(yù)期時(shí)間仍無(wú)反應(yīng)泡沫，此溶液處于鈍化狀態(tài)，雙氧水含量過(guò)多，磨面既無(wú)拋光作用又無(wú)腐蝕現(xiàn)象。若試樣出現(xiàn)僅有腐蝕而無(wú)拋光作用，則意味溶液處于活化狀態(tài)，及草酸含量過(guò)多，此時(shí)，添加適量的雙氧水即可拋光。⑤由于化學(xué)拋光反應(yīng)劇烈，時(shí)間短，應(yīng)嚴(yán)格掌握拋光時(shí)間，以免過(guò)腐蝕。一旦出現(xiàn)過(guò)蝕坑穴，試樣應(yīng)重新預(yù)磨。對(duì)尖角、棱邊及表層需檢測(cè)的試樣最好采用鑲嵌保護(hù)。⑥雙氧水和草酸混合后，隨著生成物O2的逸出，使溶液成為碳酸水溶液而失去效力。為使用方便，保證溶液拋光效力，除雙氧水外可先將其它成分一次配好密封保存，使用時(shí)按比例加入雙氧水即可。

2 影響化學(xué)拋光的因素

化學(xué)拋光其影響因素很多，但主要是溫度、時(shí)間、拋光液濃度和拋光工件的化學(xué)成分與處理狀態(tài)等。

溫度對(duì)拋光速度有較大影響，提高溫度能加快化學(xué)拋光速度。但溫度過(guò)高，容易引起過(guò)腐蝕，產(chǎn)生點(diǎn)狀腐蝕坑，使組織襯度不好。溫度過(guò)低起不到拋光作用。因此，拋光必須在指定的工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。拋光時(shí)間的影響和溫度的影響類(lèi)似，也必須加以嚴(yán)格控制。

拋光液濃度直接影響拋光效果，正確配制拋光液是得到理想拋光質(zhì)量的重要條件。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用化學(xué)拋光來(lái)代替機(jī)械拋光制備金相試樣，其主要特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、速度快、效率高。制樣質(zhì)量能滿(mǎn)足一般金相檢驗(yàn)的需要，特別是快速分析。如在化學(xué)拋光后輔以短暫的機(jī)械拋光和硝酸酒精溶液侵蝕，則質(zhì)量會(huì)更好。且能較少倒邊現(xiàn)象。對(duì)那些形狀不規(guī)則和不宜取樣破壞的工件及大型工件更有獨(dú)到之處。

但它還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能全面滿(mǎn)足金相檢驗(yàn)工作的需要，無(wú)論從理論上和實(shí)際應(yīng)用方面，都有大量的工作需要有人去做，有待今后不斷改進(jìn)，完善和發(fā)展，以滿(mǎn)足日益發(fā)展的金相檢驗(yàn)工作的需要。

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