快速，高效和可重复的铁材料样品制备和分析欧洲杯足球竞彩

许多年前，铁材料非常罕见，人们只发现了陨石的碎片欧洲杯足球竞彩。铁及其合金仅用于饰品，如文化用品或珠宝。随着冶金工艺的开始，最初用于加工青铜，铁及其合金变得重要，并开始用于各种应用，如农业机械。

工业革命见证了技术技能的快速增长，以及关于材料的化学和物理特性的知识。高炉技术促进了各种冶金工艺和黑色金属材料的发展，现在应用于许多确定的化学成分，包括合金添加剂，如氧或碳。欧洲杯足球竞彩今天的铁材料包括数百种合金及其相欧洲杯足球竞彩应的应用。

制造商和用户必须依赖材料的特性和用途，例如，作为复杂的多部件结构的一部分。欧洲杯足球竞彩为了控制化学成分和力学性能，样品制备和分析作为一种方法学，在铁材料生产之初就建立起来了。欧洲杯足球竞彩

本文讨论了几种常用的铁质材料的样品制备和分析方法，并与使用最新耗材和设备的先进制备方法进行了比较。2020欧洲杯下注官网欧洲杯足球竞彩

背景

黑色金属材料的热处理欧洲杯足球竞彩

样品制备和分析用于过程控制，研发和失效分析。高应力材料需要适当的机械性能，以欧洲杯足球竞彩确保可靠性，弹性，灵活性，或耐久性取决于使用。

热处理钢通常用于高摩擦应用，如齿轮，转向杆和发动机部件。热处理是指对处于固态的金属或合金进行受控的加热和冷却，以获得特定的性能，这是通过局部修改其组织来实现的。典型的热处理工艺包括;退火，淬火，正火，回火或消除应力。例如，齿轮应该是硬的，并且应该能抵抗其齿面的磨损，但在核心需要有弹性，以补偿启动过程中的不规则或磨损。一种常见的热处理程序是感应淬火，即通过交流电压感应涡流来加热工件表面。随后的直接淬火会保持马氏体组织，如果使用渗碳钢，马氏体组织比铁素体/珍珠岩芯材料要硬得多。

热处理对许多最终用途部门都很重要，包括汽车、房屋建筑、航空和剃须刀轮等。钢可以用多种热处理方法进行强化。Cu, Al, Ni, Ti或Mg等有色合金也可以进行强化，但强度和方法不如钢。

另一种提高机械性能的技术是化学-热表面固化，如渗碳或氮化。在渗氮过程中，工件要保持在氨和氢的气氛中。在大气中确定的分压导致氮化物在表层形成，这导致硬度从核心到材料表面的变化。为了管理这样的硬度深度(形成氮扩散区)，可以对截面进行光学测量。对于这两种情况，样本应适当准备以进行此类检查。

使用Planarmet™300对铁及其合金进行有效的样品制备

样品制备过程

为了试样具有合适尺寸的工件，可以使用研磨刀具切片。这些刀具有不同的尺寸和车轮直径，以切割不同尺寸的工件。正确选择刀轮是开始有效的样品制备的第一步。根据材料的硬度，需要选择具有适当磨料结合的磨料切割砂轮。通常，结合强度随被切割材料硬度的增加而降低。磨料颗粒在软结合剂车欧洲杯猜球平台轮(对于硬材料)中比在硬结合剂车轮中释放得更频繁。欧洲杯足球竞彩

合适的砂轮选择是切削质量、金钱和时间的问题。较软结合剂砂轮的磨粒去除量高于硬结合剂砂轮。每次切割的时间也取决于砂轮的磨料粘接。选择合适的轮子通常是时间、质量和金钱的问题。表1显示了各种黑色材料的推荐砂轮，以及配备12英寸(305 mm)砂轮的AbrasiMatic™300的相关参数。欧洲杯足球竞彩

表1。推荐的磨料和参数砂轮，基于12in (305mm) abrasiatic™300磨料切割机。

轮式	材料	Avg进料速度。	Max。进料速度
软黑色金属50-350 HV (5-35 HRC)	1.25英寸[3毫米]软钢20 HRC	0.019英寸[0.5毫米]/秒	0.031英寸[0.8毫米]/秒
中等软黑色金属350-500 HV (35-50 HRC)	1.25英寸[3毫米]中硬钢30 HRC	0.019英寸[0.5毫米]/秒	0.047英寸[1.2毫米]/秒
中等硬黑色金属500-700 HV (50-60 HRC)	1.25英寸[3毫米]硬钢50 HRC	0.019英寸[0.5毫米]/秒	0.031英寸[0.8毫米]/秒
硬质黑色金属600-700 HV (55-60 HRC)	1.25英寸[3毫米]非常硬的钢60 HRC	0.015英寸[0.4毫米]/秒	0.023英寸[0.6毫米]/秒
软黑色金属50-350 HV (5-35 HRC)	1.25英寸[3毫米]不锈钢	0.019英寸[0.5毫米]/秒	0.031英寸[0.8毫米]/秒
中等软黑色金属350-500 HV (350-500 HRC)	1.25英寸[3毫米]铸铁	0.011英寸[0.3毫米]/秒	0.023英寸[0.6毫米]/秒

使用半自动磨床和抛光机时，每个样品的负载和头和底座的速度是可调的。一般来说，300转的研磨阶段和150转的抛光阶段是合适的基础速度。

对于初步粗磨，CarbiMet™SiC研磨纸用于去除切割过程中产生的大部分变形区。用户还可以为进一步的制备步骤实现最佳的边缘保留，确保在粗-细抛光阶段研磨和抛光介质均匀分布在样品表面。通常一张SiC纸可以持续大约两分钟(取决于样品材料)。有时可能需要多篇论文来准备后续步骤的样本。在处理软铁素体材欧洲杯足球竞彩料时，需要调整压力和研磨次数。欧洲杯猜球平台

可对试样对底板的相对旋转进行调整。通常反相模式是侵略性的而不是互补的，并导致更高的材料去除率。抛光阶段可以使变形区最小化，最后抛光阶段后，样品表面有光泽，准备进行检查或蚀刻。

生产环境中常规钢和热处理钢的改进方法

以上讨论的方法说明了大多数金属和合金的制备原理。在钢铁生产工厂和淬火车间，需要实现高样品吞吐量，比勒通过使用最新的消耗品和设备，大大提高了制备。2020欧洲杯下注官网通过提高初始磨矿后的材料去除率，提高了工艺周期。

PlanarMet™300用于第一阶段，也是唯一的研磨阶段(图1)，以氧化铝石作为基板，粒度为120，很容易达到400µm/分钟的去除率。

图1所示。PlanarMet™300石磨机

切割后的样品设置在一个力样品夹具上，并根据样品大小，他们可以使用未安装和安装的形式。该样品架可用于所有的制备步骤，减少了时间，避免了样品在步骤之间的进出。重要的任务是在研磨和抛光步骤之后对样品进行适当的清洁，以确保前一步的磨料颗粒不污染后续的步骤。欧洲杯猜球平台通常用乙醇和水作为净化器。

表2。展示了各种金属和合金的研磨和抛光耗材的制备方法和参数。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

表2。当代许多金属和合金的通用制备方法。

表面	磨料/尺寸	负载磅。(N) /标本	基础速度(转速)	相对旋转*	时间(分钟:年代)
CarbiMet	120 [P120] 240 [P280]磨砂SiC水冷	6 (27)	300	>>	直到飞机
UltraPad	9µm MetaDi至尊钻石*	6 (27)	150	><	05：00
三叉戟	3µm MetaDi Supreme Diamond*	6 (27)	150	>>	04：00
ChemoMet	0.02-0.06µm MasterMet胶体二氧化硅	MasterMet硅胶	150	><	02：00

注意:*根据需要加MetaDi流体
>> =免费(压版与试样托旋转方向一致)
>< = Contra(压板与试样夹旋转方向相反)

软/中、中/硬铁及其合金的制备方法和非装裱试样的制备方法如表3-5所示。

表3。用PlanarMet 300制备软/介质(735 HRC)铁材料的改进方法。欧洲杯足球竞彩

表面	磨料/尺寸	负载磅。[N] /标本	基础速度(转速)	头转速(RPM)	相对旋转*	时间(分钟)
氧化铝磨石头	120 (P120)毅力	7 [30]	固定	120	>>	1：00
UltraPad	9µm MetaDi至尊钻石*	7 [30]	150	60	><	4：00
VerduTex	3µm MetaDi Supreme Diamond*	7 [30]	150	60	>>	3：00
ChemoMet	0.05µm MasterPrep Alumina	7 [30]	150	60	><	1：30

注意:
*根据需要加MetaDi流体
>> =免费(压版与试样托旋转方向一致)
>< = Contra(压板与试样夹旋转方向相反)

表4。用平面Met300制备中硬(735 HRC)铁材料的改进方法。欧洲杯足球竞彩

表面	磨料/尺寸	负载磅。[N] /标本	基础速度(转速)	头转速(RPM)	相对旋转*	时间(分钟)
氧化铝磨石头	120 (P120)毅力	7 [30]	固定	120	>>	1：00
UltraPad	9µm MetaDi至尊钻石*	7 [30]	150	60	><	4：00
VerduTex	3µm MetaDi Supreme Diamond*	7 [30]	150	60	>>	3：00

注意:
*根据需要加MetaDi流体
>> =免费(压版与试样托旋转方向一致)
>< = Contra(压板与试样夹旋转方向相反)

表5所示。使用PlanarMet 300制备非安装中/硬(735 HRC)铁材料的改进方法。欧洲杯足球竞彩

表面	磨料/尺寸	负载磅。[N] /标本	基础速度(转速)	头转速(RPM)	相对旋转*	时间(分钟)
氧化铝磨石头	120 (P120)毅力	7 [30]	固定	120	>>	01：00
UltraPad	9µm MetaDi至尊钻石*	7 [30]	150	60	><	04：00
MicroFloc	3µm MetaDi Supreme Diamond*	7 [30]	150	60	>>	04：00

注意:
*根据需要加MetaDi流体
>> =免费(压版与试样托旋转方向一致)
>< = Contra(压板与试样夹旋转方向相反)

对于制备方法，切片后的第一步是在PlanarMet™300上研磨样品一分钟。铝轮,毅力大小为120 (P120)(图2),并调整参数,比如30 N /样品,头速度(速度1500 rpm),和相对的旋转头和基地,深度和调味周期,保证连续和稳定的材料去除,节省耗材成本。根据材料硬度，MRR在250-800 μ m/min范围内，划痕图案均匀。

图2。高耐用的初始磨削砂轮(氧化铝)。

软/中铁材料的制备方法见表3。欧洲杯足球竞彩初始步骤包括在PlanarMet™300上研磨一分钟。磨后样品均匀，去除切削刺激变形区的核心部分。在UltraPad™抛光布上经过一个9µm抛光步骤，可细化划痕图案，并将变形区减少到限制范围。耐用的VerduTex™丝绸采用3µm钻石悬浮液消除了在上一个抛光步骤中产生的变形，并在ChemoMet™上的最后抛光步骤与MasterPrep™抛光介质提供了镜面状，无变形的样品表面。在此之前，样品被夹在样品夹中。样品的制备完成，可以用显微镜进一步检查。样品经过3µm抛光后，即可进行硬度测试(500g载荷以上)。

中硬铁材料的制备方法，如热处理钢，如表4所示，包括三个步骤。欧洲杯足球竞彩在初始研磨后，使用PlanarMet 300，使用Apex™Hercules S刚性研磨盘进行9µm粗研磨。尖端大力神S盘适用于钢，常用于6µm或9µm的硬钢抛光。暂停4分钟后，从早期的磨削步骤去除划痕图案和变形，并进行最后的抛光。VerduTex或MicroFloc布上的3µm抛光步骤用于样品制备的最后阶段，因为材料的硬度更高，抗外部杂质。

样品可用于显微组织检验或硬度测试。当样本显示锋利的边缘和卸载,MicroFloc抛光布是理想的最后抛光步骤硬钢(表5)。抛光布的柔软,长有绒毛的表面覆盖整个样品的接触面积,包括边缘,结果在一个闪亮的表面光洁度。

实验

材料选择

表6列出了应用于铁材料的新样品制备方法。欧洲杯足球竞彩

表6所示。用铸态分析评价材料的选择及相应的化学成分。

缩写	没有材料。	ASTM	C (wt. %)	Si (wt. %)	Mn (wt. %)	P (wt. %)	年代(wt. %)	Cr (wt. %)	莫(wt. %)	倪(wt. %)	艾尔(wt. %)	Cr +莫+倪(wt. %)	铜(wt. %)	其他
100年cr6	1.3505	6440 K (AMS)	0.93 - -1.05	0.15 - 0.35	0.25 - -0.45	≤0.025	= 0.015	1.35 - -1.60	≤0.10		≤0.050		≤0.30	O≤0.0015
平方米	1.1003	软铁	≤0.030	痕迹	≤0.030	≤0.010	≤0.025	≤0.035			痕迹
C35	1.0501	1040 (SAE)	0.32 - -0.39	≤0.40	0.50 - -0.80	≤0.045	≤0.045	≤0.40	≤0.10	≤0.40		≤0.63
C45	1.0503	1043 (SAE)	0.42 - -0.50	≤0.40	0.50 - -0.80	≤0.045	≤0.045	≤0.40	≤0.10	≤0.40		≤0.63
9 smn28k	1.0715	1213 (SAE)	≤0.14	≤0.05	0.9 - -1.3	≤0.11	0.27 - -0.33
42 crmo4	1.7225	一个372	0.30 - -0.45	≤0.40	0.60 - -0.90	≤0.025	< 0.035	0.90 - -1.20	0.15 - -0.30
c100	1.1274	1095 (AISI)	0.95 - -1.05	0.15 - -0.35	0.30 - -0.60	≤0.025	≤0.025	≤0.04	≤0.10	≤0.40
X5CrNi1810	1.4301	304 (SAE)	≤0.07	≤1.0	≤2.0	≤0.045	≤0.015	17.0 - -19.5		8.0 - -10.5				N≤0.11
25 crmo4	1.7218	4130 (SAE)	0.22 - -0.29	≤0.40	0.60 - -0.90	≤0.025	≤0.035	0.90 - -1.20	0.15 - -0.30					(Pb)

取样与制备程序

如前所述，通过适当的车轮选择，可以获得一个干净和光滑的切割表面。对于以上讨论的黑色材料，研究了三欧洲杯足球竞彩种砂轮，以获得最佳的切削表面。

在切割出有代表性的部分后，使用中等粗糙的SiC纸，如280 [P320]砂纸，来去除切割后可能产生的尖锐边缘和毛刺。

未安装的样品可直接定位固定在样品支架上。当需要安装样品时，使用压缩安装化合物，如EpoMet™，因为安装化合物由于其更好的边缘保留是理想的。在安装前，用乙醇对部件脱脂，以确保样品表面和安装化合物之间良好的接触，并避免样品和树脂之间的缝隙或裂缝。最好选用去除率相近的安装化合物作为样品。安装后，试件被固定在如图3所示的中央力试件固定器中。

图3。样品夹紧并对准一个中心力样品夹。

图像分析方法

微观结构对比

常用的样品制备方法包括几个步骤。最后一步主要是抛光步骤，研磨颗粒在亚微米区域精细分散。欧洲杯猜球平台经过抛光步骤后，金属材料的表面往往是闪亮的和镜子一样。欧洲杯足球竞彩初步检查包括在亮场中分析抛光状态下样品表面的裂纹、气孔、夹杂等。在抛光状态下，通常不检查微观结构细节。为了进一步检查，进行了金相蚀刻，以揭示晶界、带状或偏析、合金成分和合金变形。

蚀刻分为两类:电化学或物理蚀刻，改变样品表面;以及不影响样品表面的蚀刻。佩佐出版了一本著名的金相蚀刻指南，这是一个很好的参考来源。“光学”蚀刻可用于某些材料，通过调节反射光束和照度。欧洲杯足球竞彩光学操作提供了不同的照明方法，影响对比度和从表面获得的细节水平。

这些技术包括:

• 暗场显微术:有助于检测不平整表面的反射光(如裂缝、半不透明相)。
• 相位反差显微镜:主要用于透射光学显微镜(如测定折射率和密度的差异)。
• 差示干涉反差(DIC)显微术:图像可以塑料映射(例如，分钟高度差)。
• 偏振光显微术:用于测定各向异性相。

当“光学”蚀刻样品表面未经过化学处理时，通过使用不同的蚀刻剂对其表面进行化学蚀刻，可以定量研究铁材料的微观结构——不同相的面积分数和晶粒尺寸的测定。欧洲杯足球竞彩

物理蚀刻是另一种可能的方法。阴极溅射或反应溅射是物理蚀刻的两种类型，可以用于弱反射样品，例如某些类型的陶瓷。为了在这些方法中进行适当的蚀刻，特殊的腔室和规定的真空是必不可少的。热蚀刻是物理蚀刻的另一种类型，经常用于钛或陶瓷。在这种情况下，通过扩散过程实现界面能与表面的平衡状态，使微观结构可见。

在这项工作中，电化学蚀刻方法用于微观结构分析。

铁含有多种合金。每种铁合金都有不同的性能和特点。在生产环境和研发中，质量和微观结构分析应该是可访问的，例如，对比微观结构细节可能是有趣的。因此，蚀刻剂可以确保不同晶体晶粒取向的微观结构对比和着色。表7列出了用于材料选择的蚀刻剂清单。

表7所示。铁质材料的常用蚀刻剂。欧洲杯足球竞彩

材料	腐蚀剂	应用程序
低合金钢，铸铁，焊缝，扩散区	尼塔尔(1-10%硝酸、乙醇)	秒到分钟，湿法蚀刻大多使用
高合金钢，奥氏体铸件，铁素体	V2A腐蚀剂(15-20%盐酸，1-5%硝酸)	秒至分钟，可加热至最高70°C。、湿蚀刻
不锈钢，奥氏体CrNi钢	Beraha II(32%盐酸、二氟化铵、焦亚硫酸钾)	着色、湿蚀刻
渗碳体,diffusionzones	硫代硫酸钠、焦亚硫酸钾	1-2分钟，湿法蚀刻，上色

如图4-18所示的显微照片显示了应用现代样品制备方法对不同的铁材料的结果。欧洲杯足球竞彩

图4。带有Klemm i蚀刻残余奥氏体(白色)的马氏体钢。放大倍数200x。

图5。软铁，铁素体晶界有一些球墨碳化物。用3%尼达蚀刻。放大200倍。

图6。软铁，铁氧体颗粒用Klemm I蚀刻剂着色。放大200倍

图7。正火钢C35/1035，层状珠光体含铁素体。用3%尼达蚀刻。放大500倍。

图8。正火钢C35/1035，层状珠光体含铁素体。Klemm I.蚀刻，放大倍数500x。

图9。热处理C45钢，淬火，表面脱碳。用3%尼达蚀刻。放大200倍。

图10。球化钢C45/1045，铁素体晶粒和球状渗碳体。用3%尼达蚀刻。放大500倍。

图11。加工钢9 smn28k。MnS粒子欧洲杯猜球平台灰色。用3%尼达蚀刻。放大200倍。

图12。氮化层，镀铝箔。复合层内部的多孔层非常清晰可见。放大200倍。

图13。用3%硝酸酯蚀刻后的氮化层。放大200倍。

图14。氮化层。用3%尼特尔蚀刻后的扩散区。放大100倍。

图15。高档钢C100。用3%尼达蚀刻。放大500倍。

图16。不锈钢X5CrNi18-10。在60°C下用V2A蚀刻。放大200倍。

图17。不锈钢X5CrNi18-10。Ti (C,N)颗粒欧洲杯猜球平台(橙色)。放大1000倍。

图18。不锈钢X5CrNi18-10。Ti (C,N)颗粒欧洲杯猜球平台(橙色)。放大1000倍。

硬度测试

硬度测试是热处理过程控制的常用方法。它也用于评价表面硬度和确定表面工程材料的硬度深度，包括氮化钢。欧洲杯足球竞彩在氮化或碳氮化钢中，氮化硬度深度(NHT，德文为Nitrierhärtetiefe”，acc。适用于DIN 50190-3)。有确定间距的压痕垂直于样品表面排成一行，以测量不同形成区域的硬度，然后可以显示为深度的函数。用于此类试验的通常载荷小于1公斤，主要是500克。NHT测量原理如图19所示。

图19所示。NHT评估原则。硬度从表面到芯部测量，导致表面硬化材料的硬度下降。欧洲杯足球竞彩

NHT评估调整了以下参数:

• 极限硬度:由技术图纸确定或以芯部硬度测量。
• 极限硬度+ 50 HV:用于插值NHT值所需满足的硬度水平。
• 缩进间距和边缘距离:这些值应符合最新的DIN EN ISO 6507- 1。

在氮化表面层中有两个明显的区域:复合层和沉淀区。前者厚度只有几微米，主要由铁氮化物(α-Nferrite， γ′-Fe4N， ε-Fe)组成₂N(1-x))，后者显示冷却后析出的各种氮化物，或在渗氮过程中形成的特殊氮化物。由于基体晶格和氮化物之间的晶格不匹配，该区域的各种氮化物导致了诱导应力的增加，从而增加了硬度。氮化材料用于重型磨欧洲杯足球竞彩损敏感部件，如发动机齿轮。

目前的硬度评估方法，如NHT或CHD，是自动化的现代维氏硬度试验机。自动对焦和自动测量选项(甚至自动照明)算法实现了高一致性，并减少了处理时间。图20显示了用于这项工作的全自动维氏硬度计。

图20。威尔逊VH3300自动维氏硬度计。

常用NHT测量的显微维氏压痕图如图21所示。这些凹痕是用300克装的。选择了两行，以确保所有的缩进都是按照ISO 6507-1的缩进距离放置的。压痕尺寸的增大与硬度的降低有关。

图21。NHT测量的维氏压痕。硬度的降低与压痕尺寸的增大有关。放大200倍。

结论

在生产环境中，样品制备必须是可靠的和一致的，并且应该快速执行。这对于高样品量是至关重要的，当修改程序中的特定制备步骤时，样品制备序列可以增强。在对样品进行金相评估切片后，必须对切片产生的热影响区进行压扁和缩小。使用PlanarMet™300磨石机缩短周期时间，并保持理想的表面质量，如平整度，均匀的材料去除和划痕图案。

这些信息已经从比勒提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问比勒．