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ASTM E3-01 金相试样制备标准指南 ------中文版本，源自网络；略作修改、添加，请参考 Designation: E 3 – 01 Standard Guide for Preparation of Metallographic Specimens This standard is issued under the fixed designation E2014；the number immediately following the designation indicates the year of original adoption or, in the case of revision, the year of last revision. A number in parentheses indicates the year of last reapproval. A superscript epsilon (ε) indicates an editorial change since the last revision or reapproval. 此标准发行使用固定编号E2014；编号后面紧接的数字表示最初设立adoption的年份，或是，在有修订revision的情况下，最后修订的年份。括号内的数字表示最后重新核定reapproval的年份。上标ε（ε）表示自上次修订或重新核定后编辑上的变化。 This standard has been approved for use by agencies of the Department of Defense. 金相试样制备标准规范（译文） 上海汽车变速器有限公司设计工程公司 1. 概述 1.1 金相检验的主要目的是借助光学或扫描电子显微镜揭示金属及其合金的成分和结构。尽管在某些特殊情况下可能只需研究检验对象很少的细节，但是几乎所有的情况下，正确的取样和制样都非常重要。由于现有设备及可能遇到问题的多样性，下面用于指导金相工作者的内容仅介绍了一些实践证明有普适性的做法，它不能且没有描述为解决个别样品制备问题而做的技术要求的改变。 注1：如需要更多关于各种金相技术的介绍，参考塞缪尔《金相机械抛光机理的研究》， 美国金属学会（ASM）。（少翻译了2本书；参看如下： NOTE 1—For a more extensive description of various metallographic techniques, refer to Samuels, L. E., Metallographic Polishing by Mechanical Methods, American Society for Metals (ASM) Metals Park, OH, 3rd Ed., 1982; Petzow, G., Metallographic Etching, ASM, 1978; and Vander- Voort, G., Metallography: Principles and Practice, McGraw Hill, NY, 2nd Ed., 1999.） 1.2 本标准并非旨在说明安全问题，如有涉及，仅与其使用相关。使用本标准的用户有责任在使用前建立合适的安全及健康培训，并确定使用标准限制后的可行性。 2. 引用的文献 2.1 美国ASTM 标准： A 90 /A 90M 钢铁锌或锌合金涂层重量（质量）的标准测试方法 E 7 金相学相关术语 E 45 钢铁夹杂物含量的测定方法 E 340 金属及合金宏观腐蚀试验方法 E 407 金属及合金微观腐蚀试验方法 E 768 金属夹杂物自动评估试样的制备与评价方法 E 1077 钢铁脱碳层深度评价试验方法 E 1122 自动图像分析法确定JK 夹杂物级别 E 1245 自动图像分析法测定金属夹杂物或第二相含量 E 1268 带状组织或织构等级的评价方法 E 1558 金相试样电解抛光方法指导 E 1920 热喷涂金相试样制备方法指导 3．术语 3.1 定义： 3.1.1 本标准使用的定义参考E 7 的术语。 3.2 特别适用于本标准的术语定义： 3.2.1 浇注镶嵌法—— 金相浇注料通常由两种可浇注的塑料构成。一种成分是树脂另一种是固化剂。两种成分可均为液体或一种是液体一种是粉末。浇注镶嵌法通常不需要加热和加压力。 3.2.2 热压缩镶嵌法——需要加热和加压力使用树脂进行金相镶嵌。 3.2.3 砂轮磨平——磨平是制备金相的第一个步骤，目的使所有试样在同一抛光平面。因金相制样者使用半自动或全自动制样设备不同而不同。 3.2.4 刚性磨盘——非织物的支撑表面，如金属/陶瓷或金属/聚合物复合材料加上磨料（通常是6 至15μm 的金刚石颗粒），并在金相试样制备精磨操作过程中使用。 4. 重要性和应用 4.1 显微组织对金属和合金的性能及正确使用有显著影响。认识和控制显微组织需要借助金相检验。 4.2 许多对材料的要求是关于微观组织方面的，因此金相检验的一个主要用途是检查微观组织以确保符合要求。其他主要应用于失效分析以及研究与开发。 4.3 正确选择试样的位置和方向可最大限度地减少所需的试样数量并使分析简单化。通常只需几个试样进行分析，很少有拿很多试样去研究的。 5. 金相试样的选取 5.1 取样非常重要，如果金相检验被用来做评价指标，所取试样对于所研究的材料应具有代表性。金相检验的意图或目的通常决定了取样的位置。按研究目的不同，金相检验可划分为三种: 5.1.1 普通研究或常规制样——试样应从可揭示被研究材料最大差异的部位选取。例如，铸件宜从中预期会发生最大和最小偏析的位置选取试样。在检验板带或钢丝时，试样宜取自每卷的尾部。 5.1.2 失效分析——取样位置应尽可能靠近断口或失效源。金相检验前应完成断口形貌的研究，或者至少应留有断口的记录。在多数情况下，应在完好的区域取样来进行结构和性能的对比。 5.1.3 研究型——研究性质决定了取样的位置，方向等。取样位置往往比常规检验更广泛。 5.2 选定进行研究金相的取样位置后，应确定待检验截面的类型。 5.2.1 对于铸件，垂直表面的截面可显示铸件由外至内的组织结构变化。 5.2.2 经热加工或冷加工的金属，横向和纵向截面都应加以考察。特殊的检验可能要求金相试样表面与产品的原始表面平行。 5.2.3 对于线材和小截面圆钢，选取穿过试样中心的纵截面比横截面更合适。 5.3 选择与材料的主轴线相垂直的横截面进行取样分析，常常用于揭示以下信息： 5.3.1 从中心到表面存在结构上的变化， 5.3.2 非金属夹杂物在截面上散乱分布， 5.3.3 钢铁材料表面的脱碳（见E 1077 测试方法）， 5.3.4 表面缺陷的深度， 5.3.5 腐蚀的深度， 5.3.6 保护涂层的厚度， 5.3.7 保护涂层的结构。 5.4 在平行于材料主轴的纵截面取样分析，通常用于揭示以下信息： 5.4.1 钢中夹杂物含量（见标准E 45，E 768， E 1122 和E 1245）， 5.4.2 通过晶粒的变形判断塑性变形程度， 5.4.3 有无带状组织（见标准E 1268）， 5.4.4 热处理后的显微组织。 5.5 在检验报告结果和显微照片中应指明表面的检验位置。适当指示表面位置的方法如图1 所示。
图1 金像照片取样位置指示方法 图1 金相照片（示意图）中指出了取样所处的指定位置 6. 金相试样的尺寸 6.1 为方便起见，进行抛光的金属试样截面是边长12~25 mm（0.5~1.0 英寸）的正方形或直径12~25mm 的圆形（如果材料是圆柱形的）。试样镶嵌高度应不超过方便抛光处理所必要的高度。 6.1.1 较大的试样，一般较难制备。 6.1.2 如果试样是易碎的、异形的或尺寸太小在抛光过程中无法夹持的，需要镶嵌以确保有一个可供显微镜观察的表面。按方式分类，有三种不同的基本镶嵌方法（见第9 节）。 7. 金相试样的切割 7.1 从材料主体上切割金相试样时应注意尽量减少金属结构的改变。三种常见切割方式如下： 7.1.1 锯切，无论有润滑的手工或机器锯切，特点是操作简单，快速，发热相对少。它可以用在所有硬度低于350HV 的材料上。锯切会产生一个有大量塑性变形的粗糙表面，应在随后的制样步骤中去除。 7.1.2 砂轮刀片切割可形成利于精磨的光滑表面。这种切法通常速度比锯切快。砂轮片的选择、润滑、冷却条件以及待切金属的类型和硬度都会影响切割的质量。恶劣的切割条件很容易损坏试样，造成显微组织的变化。一般来说，软材料切割用硬砂轮片而硬材料切割用软砂轮片。氧化铝砂轮片适用于黑色金属，碳化硅砂轮片适用于有色金属合金。待切割金属的硬度高于350HV 时宜用砂轮刀片切割。超硬金属材料和陶瓷材料使用金刚石浸渗刀片切割更有效。砂轮片厂商的说明书上应附上刀片的选择方法。表1 列出了不同维氏硬度材料建议使用的切割刀片。 表1 切割刀片的选择
7.1.3 剪切刀是剪切工具，在两相对刃口间切断金属丝，片，板或杆。 7.2 只要不改变抛光面的微观组织其他的切割方法均可以用来取样。所有切割作业都会对材料产生一定深度的破坏，应在随后的制备过程中消除。 |
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