铁白铜铸锭性能及缺陷分析(2)

抛光的目的是去除试样磨面上经细磨留下的细微划痕，使试样磨面成为光亮无痕的镜面。抛光有机械抛光、电解抛光、化学抛光，本实验用的是机械抛光，在PG-1型金相试样抛光机上进行抛光，试样磨面均匀的轻压在抛光盘上，并将试样由中心至边缘移动，并做轻微移动。以量少次数多和由中心向外扩展的原则不断加入抛光微粉乳液，本实验选用Cr2O3作为抛光粉，抛光前期抛光液的浓度应大些，后期使用较稀的，最后用清水抛，直至试样成为光亮无痕的镜面，即停止抛光。用清水冲洗干净后即可进行浸蚀。

组织显示的方法有化学浸蚀法，电解浸蚀法，物理浸蚀法。本实验用化学浸蚀法。即利用化学试剂对试样表面进行溶解或电化学作用来显示金属的组织。本实验宏观组织采用配比为1:1的硝酸和蒸馏水，即各取50 mL为腐蚀剂。将试样观察面用酒精棉擦拭干净后均匀浇上一层腐蚀剂，经观察反应较剧烈，试样表面有大量气泡产生，当合金组织或缺陷显示后，要立即用大量清水冲洗并及时擦干，用清水冲洗约2～3 min后再用酒精棉擦拭，之后吹干进行观察。图1所示即为BFe10-1-1合金铸锭宏观金相组织照片。

图1 BFe10-1-1宏观金相组织Fig.1 BFe10-1-1 macroscopic metallographic structure

由于Cu-Ni合金具有较宽的结晶范围，故有较大的生成等轴晶的倾向[5]。据观察该BFe10-1-1合金铸造状态的宏观低倍组织为典型的铸造组织，边缘位置为过冷细小晶粒层；中心部位为细等轴晶，所占面积较大；中间为不发达的柱状晶过渡区，柱状晶较粗大，不细密。且铸锭内部存在气孔缺陷，对比三个特殊位置的宏观组织分析可知，边缘位置的气孔尺寸较大，分布较均匀；二分之一半径处的气孔尺寸及数量相对减小，但分布相对不均匀；中心位置只有极少数的细小气孔，相对来说这部分组织较好较致密。

2.3 微观组织分析

加工产品试样应沿产品变形方向切取。试样大小一般为φ(10～15 mm)×(15～20 mm)之圆柱或10 mm×(15～20 mm)之方柱。

试样制备过程同样分磨光、抛光和组织显示三步。磨光又分粗磨和细磨，微观组织试样制备过程与宏观组织试样制备过程大致相同，只是微观组织试样观察面粗糙度要求较高，要磨至接近镜面。所以磨光过程要依次用型号为180号，320号，600号的水磨砂纸和600号，800号，1000号及1200号的金相砂纸进行磨光。

抛光同样采用机械抛光，在PG-1型金相试样抛光机上，采用帆布、毡片、呢子或丝绒，加上抛光粉依次进行抛光，本实验选用Cr2O3作为抛光粉。由于铜合金较软，在取样和磨光过程中表层会有严重变形，故在帆布上粗抛必须充分，最后一道精抛用力要轻。前期抛光液的浓度应大些，后期使用较稀的，最后用清水，直至光亮无痕的镜面停止抛光。用清水冲洗干净后进行浸蚀。

抛光后的金相试样要通过处理金相组织才会显示，金相组织显示的方法有不浸蚀法、化学浸蚀法、电解浸蚀法、物理浸蚀法和热染色法等。本实验用化学浸蚀法。两相合金的浸蚀是一个电化学过程。因不同相具有不同电位，浸蚀时形成许多微小的局部电池，具有较高负电位的一相为阳极被迅速溶解而逐渐凹洼，具有较高正电位的一相为阴极不被浸蚀，保持原有的平面，电位差越大，浸蚀速度越快，在光线的照射下，凹洼处呈黑色，凸出一相发亮呈白色。

腐蚀方法及步骤与宏观组织的腐蚀过程大致相同。采用擦拭法进行腐蚀，观察面用酒精棉擦拭干净后用蘸有腐蚀剂的棉花均匀擦拭，一边擦拭一边观察表面变化，擦拭数十秒后用酒精棉擦去残存的腐蚀剂，用大量清水冲洗2～3 min，用酒精棉擦去残存水渍，最后吹干。先选用1 g FeCl3+20 mL HCl+100 mL蒸馏水作为腐蚀剂，以去除细小划痕。但经观察组织晶界模糊不清晰，腐蚀效果不是非常理想，后将腐蚀剂配比改为1 g FeCl3+30 mL HCl+8 mL蒸馏水，腐蚀出的组织晶界较清晰，效果较好。

使用XJP-200晶相显微镜观察，可清晰的看到微观组织晶界。如图2所示即为放大150倍的金相组织照片。

图2 BFe10-1-1微观金相组织Fig.2 BFe10-1-1 microstructure

经观察，微观金相组织表明所研究试样铸态组织为晶内枝晶组织，且晶内存在成分偏析，晶间成分均匀。另外，在铸锭内部存在气孔缺陷，气孔较集中的部位还存在疏松缺陷。进一步观察此部位，除有明显的树枝状晶内偏析组织以外，还有较严重的疏松，而疏松可能构成形态不规则的孔洞，这些孔洞中可能充有大量的气体。

文章来源：《硬质合金》 网址: http://www.yzhjzzs.cn/qikandaodu/2021/0224/484.html