1、序言

金相检验是分析材料的手段有效之一，旨在揭示材料真实结构。要进行金相检验就必须制备能用于微观观察检验的样品---金相试样。在金相检验中，选择及制备有代表性的试样是很重要的。通常，金相试样制备要经过以下几个步骤，取样、镶嵌（有时可省略）、磨光（粗磨和细磨）、抛光和腐蚀。每项操作都必须细心谨慎，严格按操作要求实施，因为有任何的操作失误都可能影响后续步骤，在极端情况下，还可能造成假组织，从而得出错误的结论。金相试样制备是与制样经验密切相关的技术，制备人员的水平决定了试样的制备质量。下面介绍用于实验室金相检验的金相试样手工制备技术。

2、取样

取样是金相试样制备的第一道工序，若取样不当，则达不到检验目的。因此，所取试样大小、部位、磨面方向等应严格按照相应的标准规定执行。经验表明，金相试样最适宜的尺寸是直径12mm，高10mm的圆柱体，或底面为12mmX12mm高10mm的正方柱体。试样太小难于把持不便磨制，太大会使磨制平面过大，既增加磨削时间，又不易磨平。为此，在条件允许的情况下，一般都要制成标准试样。

金相检验工作中，被检验试样大小，形状往往各异，无法制成标准试样，此时可以采用先镶嵌后制备的制样工序完成制样。特别是不规则试样的镶嵌必须完成标准试样制备。

金相检验试样取样部位的选择应根据检验目的及相关标准规定实施。取样部位确定后，应按不同的研究目的确定磨面方向。磨面方向与研究目的的关系如下。

2.1 试样横截面

①从试样表面到中心位置金相组织的变化；
②表层各种缺陷的检验，如氧化、脱碳、过烧或过热；
③表面热处理工艺的研究，如表面淬火的淬硬层及组织，化学热处理的渗碳层、氮化层、碳氮共渗层以及组织，表面镀铬、镀锌、镀铜层等；
④非金属夹杂物在整个横截面上的分布；
⑤ 晶粒度的测定等。

2.2 试样纵截面

①检验非金属夹杂物的数量、大小和形状；
②检验晶粒度及晶粒变形程度，从而了解材料冷变形情况；
③检验钢材的带状组织、魏氏组织以及通过热处理对带状组织的消除程度。

3、制样

制样过程大致可分为三步：粗磨（砂轮找平面），细磨（砂纸磨细面），抛光（抛出镜面）。

3.1粗磨

金相砂轮机及金相预磨机是粗磨专用机。在粗磨过程中由于摩擦力作用，容易使试样过热，致使试样组织发生变化，所以在磨制过程中接触压力不应过大且应及时浸入水中冷却，以保证试样组织不因过热发生变化。粗磨出平面后，对非表层检验试样（如表面缺陷、渗层、镀层等），还应将棱边倒圆，防止在后续工作中划破砂纸和抛光织物，避免试样在抛光时飞出造成安全事故。反之，对检验表层的试样，严禁倒角并应保证磨平整，对此可采用镶嵌试样方法解决。待试样表层平整，磨痕均匀一致后，粗磨即可完成。

3.2细磨

细磨的目的是将粗磨留下的较深痕去掉，为了抛光工序做好准备。细磨前操作者须将试样和双手洗净，以免将粗砂粒带到本工序，造成新的深磨痕。细磨可分为手工磨制和机械磨制两种，二者的磨制原理是一样的，都是依次在由粗到细的各号砂纸上完成。在机械细磨中，为避免转盘上的砂纸局部磨损，手施加的压力不仅大小适中，而且要使试样沿转盘径向往复移动，直至被磨制平面上仅有单一方向的磨痕为止，至此，更换更细的砂纸，进一步磨制。注意，每次更换砂纸后，新的磨制方向必须保证与旧磨痕的方向垂直。当旧磨痕完全去除后更换下一道砂纸，如此反复。一般而言，金相试样磨制从240#到600#砂纸就可以了。当金相砂纸失去了磨削力时，应及时更换，否则易产生金属变形影响检测，尤其是在磨制铸铁件时会使部分石墨脱落，影响铸铁的评定。细磨时间须同样注意及时水冷却试样，使金属组织不因受热而发生变化。细磨后的试样表面光洁。

3.3抛光

抛光是为了消除试样细磨时在磨面上留下的细微磨痕，使之成为光亮无痕的平整镜面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光。其中，机械抛光是现阶段应用最广泛的抛光方法。抛光步骤分粗抛和精抛两步。抛光织物和磨料的选择，应随被检试样材质及检验目的不同而不同。如抛光较硬的材料—钢铁，粗抛常用帆布、呢纶等；精抛则常用短毛细软呢绒等；尤其是分析钢中夹杂物或铸铁中石墨时，不能使用长呢绒，(文章由江苏泰强不锈钢螺丝厂整理编辑)，用长呢绒抛光会产生“曵尾”现象，使夹杂物或石墨易于抛掉，无法确切检验。对较软的金属和合金要用软的织物，理想的抛光磨料应具有高的硬度，至少等于被抛光材料硬度，且细致、尺寸均匀。

检验中，金刚石磨料是目前使用最广泛的。抛光时，应确保试样磨面与抛光盘平行均匀地轻压在抛光盘上，注意避免试样飞出和因压力过大而产生新磨痕。试样沿转盘径向往复移动时还应自转，以免抛光织物局部磨损和出现“曵尾”现象。在抛光过程中要保证湿度适中，湿度太大会减弱抛光的磨削作用，使试样中较硬相呈现浮凸，更会使钢中非金属夹杂物及铸铁中石墨相产生“曵尾”现象；湿度太小时，润滑作用减小，磨面失去光泽，甚至出现黑班，轻合金（如铝、镁合金）则可能抛伤表面。当抛光面没有磨痕且明亮如镜时，抛光完成。否则继续抛光，直至磨痕完全消除为止。

4、腐蚀

抛光后的试样根据检测需要可直接观察或腐蚀后观察。腐蚀的目的是将金属的显微组织显现出来。常用金相组织显示法有化学腐蚀法、电解腐蚀法、金相组织特殊显示等。试样腐蚀是较为关键的，腐蚀过浅或过深、表面不干净，特别是有石墨存在的铸铁，试样表面很容易产生花班，这些都会使显微组织特征不明显，增加显微组织评定困难。金相试样腐蚀的一般步骤为：水冲洗试样→擦酒精→涂腐蚀剂→水冲洗试样→擦酒精→吹干。试样腐蚀时间长短及腐蚀剂的选择视材料的不同来确定。如果腐蚀效果不理想，应将试样从粗磨开始重新制样，直至能清晰显示出显微组织。

5、结束语

随着金相检验技术的不断完善，在半自动或全自动试样制备方法还未普及的情况下，传统的方法还是不可获缺的。本文是给初学者一定的帮助，制样方法不是一成不变的，需要不断改进，不断完善，才能收到良好的效果。