CN109406238B - 一种用于金相试样制备的多功能卡具及金相试样制备方法 - Google Patents

一种用于金相试样制备的多功能卡具及金相试样制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于金相试样制备的多功能卡具及金相试样制备方法，夹具包括卡具本体、顶紧螺栓以及可置于试样与顶紧螺栓之间的压板，夹持凹槽内壁具有第一夹持工位和第二夹持工位，第一夹持工位为竖直平面，第二夹持工位为竖直弧面，且卡具本体上与第一夹持工位和第二夹持工位相对的侧壁分别设置有螺纹通孔，顶紧螺栓可旋入螺纹通孔内并通过压板顶紧试样。利用上述卡具进行金相试样制备的方法，包括以下步骤：S1：取样；S2：根据试样形状选择夹具并夹紧；S3：精磨；S4：抛光、冲洗及吹干；S5：腐蚀冲洗及吹干；本发明可以夹持薄板试样和细小圆形试样，夹持效果稳定，在金相试样制备过程中，试样表面不会残留污物并且腐蚀均匀，分析检验效果好。

Description

一种用于金相试样制备的多功能卡具及金相试样制备方法
技术领域
本发明涉及金相试样制备技术领域，具体涉及一种用于金相试样制备的多功能卡具及金相试样制备方法。
背景技术
金相显微组织的检验需要把样件制样、抛光后形成金相试样才能进行检验，试样制备质量的好坏直接影响到检验结果的正确性，试样抛光的目的是为了除去试样磨面上留下的磨痕、得到似镜面的表面，为显示组织做好准备。现有技术的状况：线切割试样后，先用预磨机（150#）预磨，然后分别用金相砂纸W28、W20、W14、W10、W7依次精磨，随后用抛光布配合抛光膏（W2.5）进行抛光、清洗试样表面、腐蚀，最后进行金相组织观察。现在技术的缺陷：1、清洗试样表面容易把抛光过程脏水、脏污遗留在试样表面影响检验结果（特别是影响非金属夹杂物的判别）；2、试样腐蚀过程操作不当会使试样表面受腐蚀不均匀，容易误判试样有偏析缺陷等。在金相检验过程中，试样尺寸过小如钢丝、细小弹簧、薄板等或者检测项目特殊如镀层厚度、表面完全脱碳层厚度、齿轮表面组织等需要对试样进行镶嵌然后进行磨样、抛光等。常用的有两种试样镶嵌方法：机械镶嵌法和树脂镶嵌法。机械镶嵌的方法由于操作方便又不浪费镶嵌料和无需购买镶嵌设备，一直是很多实验室的选择。目前实验室机械镶嵌卡具使用现状：实验室机械镶嵌卡具多采用GB/T13298-2015《金属显微组织检验方法》中b型和c型的卡具如图1和2所示。此类卡具是目前实验室针对小试样常用的两种试样卡具，b型卡具主要的使用方法是将细小圆形试样通过一个螺栓压紧在小圆管的内壁上，C型卡具是把薄板试样夹持在两块平板之间，然后进行后续的研磨→抛光→腐蚀→观察。但是存在以下不足：1、b型卡具由于试样仅靠一根螺栓压紧，在后续的研磨过程中可能由于固定试样的紧固力不够或不均匀，导致试样会倾斜，产生试样倒角情况，会影响后期的金相观察特别是镀层厚度、表面完全脱碳层厚度、齿轮表面组织等。2、细小圆形试块和薄板试块研磨试样时，需要两套卡具，使用麻烦，过程繁琐。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种用于金相试样制备的多功能卡具及金相试样制备方法，多功能卡具可以夹持薄板试样和细小圆形试样，夹持效果稳定，试样能够更好地固定，不易倾斜，在金相检验过程中，试样表面不会残留污物并且腐蚀均匀，分析检验效果好。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种用于金相试样制备的多功能卡具，包括卡具本体和顶紧螺栓，卡具本体的上端面设置有用于放置试样的夹持凹槽，所述多功能卡具还包括可置于试样与顶紧螺栓之间的压板，夹持凹槽内壁具有第一夹持工位和第二夹持工位，第一夹持工位为竖直的平面，第二夹持工位为竖直的弧面，且卡具本体上与第一夹持工位和第二夹持工位相对的侧壁分别设置有螺纹通孔，顶紧螺栓可旋入螺纹通孔内并通过压板顶紧试样。
作为本发明一种用于金相试样制备的多功能卡具的进一步优化：所述第一夹持工位与第二夹持工位之间呈90°夹角设置。
利用上述卡具进行金相试样制备的方法，包括以下步骤：
S1：通过线切割取样，用预磨机把线切割痕迹磨平并同时加水防止过热；
S2：若试样为薄板形状时，将顶紧螺栓旋入第一夹持工位对应的螺纹通孔内，然后将试样紧贴第一夹持工位，并将压板置于试样与顶紧螺栓头之间，通过旋动螺栓使压板夹紧试样，进行后续金相试样制备；
若试样为细小圆形时，将顶紧螺栓旋入第二夹持工位对应的螺纹通孔内，然后将试样紧贴第二夹持工位，并将压板置于试样与顶紧螺栓头之间，通过旋动螺栓使压板夹紧试样，进行后续金相试样制备；
S3：对试样进行精磨处理，每换一次粒度更细的砂纸要把试样旋转90°再进行精磨，直至把上一次划痕覆盖完全；
S4：对精磨后的试样进行抛光，抛光后用水冲洗同时用脱脂棉把试样表面残留污物擦洗干净，然后倾斜试样，用酒精滴管沿试样上方的棱角进行冲洗，冲洗过程中试样和手指尖保持接触，用手指引流酒精，且试样和指尖保持一定的倾斜角度，加快蒸发速度，使最后干燥区域不在试样的中部而是位于试样和手指接触的一个很小的区域，最后用吹风机把试样吹干；
S5：将吹干后的试样采用浸蚀的方式进行腐蚀处理，腐蚀后使试样倾斜，依次用水和酒精沿试样上方棱角对试样进行冲洗，冲洗过程中试样和手指尖保持接触，用手指引流酒精，且试样和指尖保持一定的倾斜角度，加快蒸发速度，使最后干燥区域不在试样的中部而是位于试样和手指接触的一个很小的区域，最后用吹风机把试样吹干。
作为本发明金相试样制备方法的进一步优化：所述步骤S3中：依次使用W28、W20、W14、W10以及W7型号的砂纸进行精磨。
有益效果
一、本发明的卡具增加了试样压板，提高了对试样的夹持力，使试样更好地固定，不易倾斜，能够防止试样倾斜后倒角，保证制样过程顺利进行，并且在检验时具有较好的观察效果；
二、本发明的卡具设置有两个夹持工位，第一夹持工位为在夹持凹槽内壁机加工成型的平面，通过该平面和压板可以夹持薄板和方形试块，第二夹持工位则用于夹持细小圆形试样，达到一个卡具适用多种类型试样的效果；
三、本发明的卡具操作简单，试样与卡具内壁紧密贴合，易于观察试样端面和卡具端面是否平齐。
四、本发明的试样制备方法在试样表面不会残留抛光时的抛光泥等污物影响金相组织分析（特别是非金属夹杂物的评判），并且试样腐蚀均匀，不会有组织偏析和大面积抛光时残留的污水未及时干透带来的误判断。
附图说明
图1为现有技术中试样卡具（b型）的结构示意图；
图2为现有技术中试样卡具（c型）的结构示意图；
图3为本发明试样卡具中卡具本体的结构示意图；
图4为实施例1中卡具（夹持细小圆形试样）的结构示意图；
图5为实施例2中卡具（夹持薄板试样）的结构示意图；
图6为实施例1中金相试样制备效果的对比示意图；
图7为实施例2中金相试样制备效果的对比示意图；
图8为本发明制备方法中使用酒精冲洗试样的操作示意图；
图9为本发明制备方法中使用吹风机吹干试样的操作示意图；
图中标记：1、卡具本体，2、顶紧螺栓，3、夹持凹槽，4、压板，5、螺纹通孔，6、试样，301、第一夹持工位，302、第二夹持工位。
具体实施方式
以下结合具体实施方式进一步对本发明的技术方案进行阐述。
实施例1
一种用于金相试样制备的多功能卡具以及金相试样制备方法，如图3和4所示：卡具包括卡具本体1和顶紧螺栓2，卡具本体1的上端面设置有用于放置试样6的夹持凹槽3。多功能卡具还包括可置于试样6与顶紧螺栓2之间的压板4，夹持凹槽3内壁具有第一夹持工位301和第二夹持工位302，第一夹持工位301为竖直的平面，第二夹持工位302为竖直的弧面，第一夹持工位301与第二夹持工位302之间呈90°夹角设置。且卡具本体1上与第一夹持工位301和第二夹持工位302相对的侧壁分别设置有螺纹通孔5，顶紧螺栓2可旋入螺纹通孔5内并通过压板4顶紧试样6。
一种合金钢非金属夹杂物试样制备的方法，包括以下步骤：
S1：按照GB/T10561-2005对试样进行线切割取样尺寸为：25mm*25mm*25mm，用预磨机把线切割痕迹磨平并同时加水防止过热；
S2：对试样进行精磨处理，每换一次粒度更细的砂纸要把试样旋转90°再进行精磨，直至把上一次划痕覆盖完全；
S3：对精磨后的试样进行抛光，抛光后用水冲洗同时用脱脂棉把试样表面残留污物（主要是抛光泥和其他污物）擦洗干净、然后用酒精冲洗试样表面（加速水的蒸发速度），最后倾斜试样（倾斜时注意：1、试样和手指尖要接触（目的：达到引流的效果），2、试样和指尖要保证一定的倾斜角度（目的：加快蒸发速度，使最后干燥区域不在试样的中部而是位于试样和手指接触的一个很小的区域，这个区域不影响试样的检验观察）3、用酒精滴管冲洗时沿试样的上方棱角（目的：每个表面的污物不会影响别的表面，特别是不会影响被检测表面）用手指引流酒精（如图8所示操作），并用吹风机（吹风机的风口和被观测表面保持一定角度加速酒精蒸发速度）把试样吹干（如图9所示操作）。
制备完成后的试样表面效果与使用常规方法制备的试样表面进行对比，见附图6，图中左侧为按常规试样制备后的试样，黑色横道为制样时划痕，黑色团絮状为试样吹干时未按本专利制样所留下的抛光时的抛光泥等赃物。
实施例2
一种用于金相试样制备的多功能卡具以及金相试样制备方法，如图3和4所示：卡具包括卡具本体1和顶紧螺栓2，卡具本体1的上端面设置有用于放置试样6的夹持凹槽3。多功能卡具还包括可置于试样6与顶紧螺栓2之间的压板4，夹持凹槽3内壁具有第一夹持工位301和第二夹持工位302，第一夹持工位301为竖直的平面，第二夹持工位302为竖直的弧面，第一夹持工位301与第二夹持工位302之间呈90°夹角设置。且卡具本体1上与第一夹持工位301和第二夹持工位302相对的侧壁分别设置有螺纹通孔5，顶紧螺栓2可旋入螺纹通孔5内并通过压板4顶紧试样6。
利用上述卡具进行合金钢非金属夹杂物试样制备的方法，包括以下步骤：
S1：按照GB/T10561-2005对试样进行线切割取样，取样形状为细小圆柱，用预磨机把线切割痕迹磨平并同时加水防止过热；
S2：将顶紧螺栓旋入第二夹持工位对应的螺纹通孔内，然后将试样紧贴第二夹持工位，并将压板置于试样与顶紧螺栓头之间，通过旋动螺栓使压板夹紧试样，进行后续金相试样制备；
S3：对试样进行精磨处理，每换一次粒度更细的砂纸要把试样旋转90°再进行精磨，直至把上一次划痕覆盖完全；
S4：对精磨后的试样进行抛光，抛光后用水冲洗同时用脱脂棉把试样表面残留污物（主要是抛光泥和其他污物）擦洗干净、然后用酒精冲洗试样表面（加速水的蒸发速度），最后倾斜试样（倾斜时注意：1、试样和手指尖要接触（目的：达到引流的效果），2、试样和指尖要保证一定的倾斜角度（目的：加快蒸发速度，使最后干燥区域不在试样的中部而是位于试样和手指接触的一个很小的区域，这个区域不影响试样的检验观察）3、用酒精滴管冲洗时沿试样的上方棱角（目的：每个表面的污物不会影响别的表面，特别是不会影响被检测表面）用手指引流酒精（如图8所示操作），并用吹风机（吹风机的风口和被观测表面保持一定角度加速酒精蒸发速度）把试样吹干（如图9所示操作）。
实施例3
一种用于金相试样制备的多功能卡具以及金相试样制备方法，如图3和5所示：卡具包括卡具本体1和顶紧螺栓2，卡具本体1的上端面设置有用于放置试样6的夹持凹槽3。多功能卡具还包括可置于试样6与顶紧螺栓2之间的压板4，夹持凹槽3内壁具有第一夹持工位301和第二夹持工位302，第一夹持工位301为竖直的平面，第二夹持工位302为竖直的弧面，第一夹持工位301与第二夹持工位302之间呈90°夹角设置。且卡具本体1上与第一夹持工位301和第二夹持工位302相对的侧壁分别设置有螺纹通孔5，顶紧螺栓2可旋入螺纹通孔5内并通过压板4顶紧试样6。
利用上述卡具进行316L不锈钢试样制备的方法，包括以下步骤：
S1：按照GB/T10561-2005对试样进行线切割取样尺寸为：3mm*3mm*3mm，用预磨机把线切割痕迹磨平并同时加水防止过热；
S2：将夹具的顶紧螺栓旋入第一夹持工位对应的螺纹通孔内，然后将试样紧贴第一夹持工位，并将压板置于试样与顶紧螺栓头之间，通过旋动螺栓使压板夹紧试样，进行后续金相试样制备；
S3：对试样进行精磨处理，每换一次粒度更细的砂纸要把试样旋转90°再进行精磨，直至把上一次划痕覆盖完全；
S4：对精磨后的试样进行抛光，抛光后将试样从卡具中取下，水冲洗同时用脱脂棉把试样表面残留污物（主要是抛光泥和其他污物）擦洗干净、然后用酒精冲洗试样表面（加速水的蒸发速度），最后倾斜试样（倾斜时注意：1、试样和手指尖要接触（目的：达到引流的效果），2、试样和指尖要保证一定的倾斜角度（目的：加快蒸发速度，使最后干燥区域不在试样的中部而是位于试样和手指接触的一个很小的区域，这个区域不影响试样的检验观察）3、用酒精滴管冲洗时沿试样的上方棱角（目的：每个表面的污物不会影响别的表面，特别是不会影响被检测表面）用手指引流酒精（如图8所示操作），并用吹风机（吹风机的风口和被观测表面保持一定角度加速酒精蒸发速度）把试样吹干；
S5：将吹干后的试样进行腐蚀（最好用浸蚀方式，不提倡擦拭的腐蚀方式（目的：浸蚀不会产生腐蚀不均匀，造成“组织偏析”的假象））处理，腐蚀后用水冲洗腐蚀剂，然后用酒精冲洗试样表面，冲洗的过程中，保持试样倾斜（倾斜时注意：1、试样和手指尖要接触（目的：达到引流的效果），2、试样和指尖要保证一定的倾斜角度（目的：加快蒸发速度，使最后干燥区域不在试样的中部而是位于试样和手指接触的一个很小的区域，这个区域不影响试样的检验观察）3、用酒精滴管冲洗时沿试样的上方棱角（目的：每个表面的污物不会影响别的表面，特别是不会影响被检测表面）用手指引流酒精（如图8所示操作），并用吹风机（吹风机的风口和被观测表面保持一定角度加速酒精蒸发速度）把试样吹干（如图9所示操作）。制备完成后的试样表面效果与使用常规方法制备的试样表面进行对比，见附图7。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种金相试样制备的方法，其特征在于：利用多功能卡具进行金相试样的制备，多功能卡具包括卡具本体(1)和顶紧螺栓(2)，卡具本体(1)的上端面设置有用于放置试样(6)的夹持凹槽(3)；
所述多功能卡具还包括可置于试样(6)与顶紧螺栓(2)之间的压板(4)，夹持凹槽(3)内壁具有第一夹持工位(301)和第二夹持工位(302)，第一夹持工位(301)为竖直的平面，第二夹持工位(302)为竖直的弧面，且卡具本体(1)上与第一夹持工位(301)和第二夹持工位(302)相对的侧壁分别设置有螺纹通孔(5)，顶紧螺栓(2)可旋入螺纹通孔(5)内并通过压板(4)顶紧试样(6)，第一夹持工位(301)与第二夹持工位(302)之间呈90°夹角设置；
金相试样的制备方法具体包括以下步骤：
S1：通过线切割取样，用预磨机把线切割痕迹磨平并同时加水防止过热；
S2：若试样为薄板形状时，将顶紧螺栓旋入第一夹持工位对应的螺纹通孔内，然后将试样紧贴第一夹持工位，并将压板置于试样与顶紧螺栓头之间，通过旋动螺栓使压板夹紧试样，进行后续金相试样制备；
若试样为细小圆形时，将顶紧螺栓旋入第二夹持工位对应的螺纹通孔内，然后将试样紧贴第二夹持工位，并将压板置于试样与顶紧螺栓头之间，通过旋动螺栓使压板夹紧试样，进行后续金相试样制备；
S3：对试样进行精磨处理，每换一次粒度更细的砂纸要把试样旋转90°再进行精磨，直至把上一次划痕覆盖完全；
S4：对精磨后的试样进行抛光，抛光后用水冲洗同时用脱脂棉把试样表面残留污物擦洗干净，然后倾斜试样，用酒精滴管沿试样上方的棱角进行冲洗，冲洗过程中试样和手指尖保持接触，用手指引流酒精，且试样和指尖保持一定的倾斜角度，加快蒸发速度，使最后干燥区域不在试样的中部而是位于试样和手指接触的一个很小的区域，最后用吹风机把试样吹干；
S5：将吹干后的试样采用浸蚀的方式进行腐蚀处理，腐蚀后使试样倾斜，依次用水和酒精沿试样上方棱角对试样进行冲洗，冲洗过程中试样和手指尖保持接触，用手指引流酒精，且试样和指尖保持一定的倾斜角度，加快蒸发速度，使最后干燥区域不在试样的中部而是位于试样和手指接触的一个很小的区域，最后用吹风机把试样吹干。
2.如权利要求1所述金相试样制备方法，其特征在于：所述步骤S3中：依次使用W28、W20、W14、W10以及W7型号的砂纸进行精磨。
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