1、序言

金相檢驗是分析材料的手段有效之一，旨在揭示材料真實結構。要進行金相檢驗就必須制備能用于微觀觀察檢驗的樣品---金相試樣。在金相檢驗中，選擇及制備有代表性的試樣是很重要的。通常，金相試樣制備要經過以下幾個步驟，取樣、鑲嵌（有時可省略）、磨光（粗磨和細磨）、拋光和腐蝕。每項操作都必須細心謹慎，嚴格按操作要求實施，因為有任何的操作失誤都可能影響后續步驟，在極端情況下，還可能造成假組織，從而得出錯誤的結論。金相試樣制備是與制樣經驗密切相關的技術，制備人員的水平決定了試樣的制備質量。下面介紹用于實驗室金相檢驗的金相試樣手工制備技術。

2、取樣

取樣是金相試樣制備的第一道工序，若取樣不當，則達不到檢驗目的。因此，所取試樣大小、部位、磨面方向等應嚴格按照相應的標準規定執行。經驗表明，金相試樣最適宜的尺寸是直徑12mm，高10mm的圓柱體，或底面為12mmX12mm高10mm的正方柱體。試樣太小難于把持不便磨制，太大會使磨制平面過大，既增加磨削時間，又不易磨平。為此，在條件允許的情況下，一般都要制成標準試樣。

金相檢驗工作中，被檢驗試樣大小，形狀往往各異，無法制成標準試樣，此時可以采用先鑲嵌后制備的制樣工序完成制樣。特別是不規則試樣的鑲嵌必須完成標準試樣制備。

金相檢驗試樣取樣部位的選擇應根據檢驗目的及相關標準規定實施。取樣部位確定后，應按不同的研究目的確定磨面方向。磨面方向與研究目的的關系如下。

2.1 試樣橫截面

①從試樣表面到中心位置金相組織的變化；
②表層各種缺陷的檢驗，如氧化、脫碳、過燒或過熱；
③表面熱處理工藝的研究，如表面淬火的淬硬層及組織，化學熱處理的滲碳層、氮化層、碳氮共滲層以及組織，表面鍍鉻、鍍鋅、鍍銅層等；
④非金屬夾雜物在整個橫截面上的分布；
⑤ 晶粒度的測定等。

2.2 試樣縱截面

①檢驗非金屬夾雜物的數量、大小和形狀；
②檢驗晶粒度及晶粒變形程度，從而了解材料冷變形情況；
③檢驗鋼材的帶狀組織、魏氏組織以及通過熱處理對帶狀組織的消除程度。

3、制樣

制樣過程大致可分為三步：粗磨（砂輪找平面），細磨（砂紙磨細面），拋光（拋出鏡面）。

3.1粗磨

金相砂輪機及金相預磨機是粗磨專用機。在粗磨過程中由于摩擦力作用，容易使試樣過熱，致使試樣組織發生變化，所以在磨制過程中接觸壓力不應過大且應及時浸入水中冷卻，以保證試樣組織不因過熱發生變化。粗磨出平面后，對非表層檢驗試樣（如表面缺陷、滲層、鍍層等），還應將棱邊倒圓，防止在后續工作中劃破砂紙和拋光織物，避免試樣在拋光時飛出造成安全事故。反之，對檢驗表層的試樣，嚴禁倒角并應保證磨平整，對此可采用鑲嵌試樣方法解決。待試樣表層平整，磨痕均勻一致后，粗磨即可完成。

3.2細磨

細磨的目的是將粗磨留下的較深痕去掉，為了拋光工序做好準備。細磨前操作者須將試樣和雙手洗凈，以免將粗砂粒帶到本工序，造成新的深磨痕。細磨可分為手工磨制和機械磨制兩種，二者的磨制原理是一樣的，都是依次在由粗到細的各號砂紙上完成。在機械細磨中，為避免轉盤上的砂紙局部磨損，手施加的壓力不僅大小適中，而且要使試樣沿轉盤徑向往復移動，直至被磨制平面上僅有單一方向的磨痕為止，至此，更換更細的砂紙，進一步磨制。注意，每次更換砂紙后，新的磨制方向必須保證與舊磨痕的方向垂直。當舊磨痕完全去除后更換下一道砂紙，如此反復。一般而言，金相試樣磨制從240#到600#砂紙就可以了。當金相砂紙失去了磨削力時，應及時更換，否則易產生金屬變形影響檢測，尤其是在磨制鑄鐵件時會使部分石墨脫落，影響鑄鐵的評定。細磨時間須同樣注意及時水冷卻試樣，使金屬組織不因受熱而發生變化。細磨后的試樣表面光潔。

3.3拋光

拋光是為了消除試樣細磨時在磨面上留下的細微磨痕，使之成為光亮無痕的平整鏡面。拋光的方法有機械拋光、電解拋光、化學拋光。其中，機械拋光是現階段應用最廣泛的拋光方法。拋光步驟分粗拋和精拋兩步。拋光織物和磨料的選擇，應隨被檢試樣材質及檢驗目的不同而不同。如拋光較硬的材料—鋼鐵，粗拋常用帆布、呢綸等；精拋則常用短毛細軟呢絨等；尤其是分析鋼中夾雜物或鑄鐵中石墨時，不能使用長呢絨，(文章由江蘇泰強不銹鋼螺絲廠整理編輯)，用長呢絨拋光會產生“曵尾”現象，使夾雜物或石墨易于拋掉，無法確切檢驗。對較軟的金屬和合金要用軟的織物，理想的拋光磨料應具有高的硬度，至少等于被拋光材料硬度，且細致、尺寸均勻。

檢驗中，金剛石磨料是目前使用最廣泛的。拋光時，應確保試樣磨面與拋光盤平行均勻地輕壓在拋光盤上，注意避免試樣飛出和因壓力過大而產生新磨痕。試樣沿轉盤徑向往復移動時還應自轉，以免拋光織物局部磨損和出現“曵尾”現象。在拋光過程中要保證濕度適中，濕度太大會減弱拋光的磨削作用，使試樣中較硬相呈現浮凸，更會使鋼中非金屬夾雜物及鑄鐵中石墨相產生“曵尾”現象；濕度太小時，潤滑作用減小，磨面失去光澤，甚至出現黑班，輕合金（如鋁、鎂合金）則可能拋傷表面。當拋光面沒有磨痕且明亮如鏡時，拋光完成。否則繼續拋光，直至磨痕完全消除為止。

4、腐蝕

拋光后的試樣根據檢測需要可直接觀察或腐蝕后觀察。腐蝕的目的是將金屬的顯微組織顯現出來。常用金相組織顯示法有化學腐蝕法、電解腐蝕法、金相組織特殊顯示等。試樣腐蝕是較為關鍵的，腐蝕過淺或過深、表面不干凈，特別是有石墨存在的鑄鐵，試樣表面很容易產生花班，這些都會使顯微組織特征不明顯，增加顯微組織評定困難。金相試樣腐蝕的一般步驟為：水沖洗試樣→擦酒精→涂腐蝕劑→水沖洗試樣→擦酒精→吹干。試樣腐蝕時間長短及腐蝕劑的選擇視材料的不同來確定。如果腐蝕效果不理想，應將試樣從粗磨開始重新制樣，直至能清晰顯示出顯微組織。

5、結束語

隨著金相檢驗技術的不斷完善，在半自動或全自動試樣制備方法還未普及的情況下，傳統的方法還是不可獲缺的。本文是給初學者一定的幫助，制樣方法不是一成不變的，需要不斷改進，不斷完善，才能收到良好的效果。