隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,彩色金相以其色彩艷麗、辨別能力高的突出優(yōu)點(diǎn),逐漸顯現(xiàn)出替代黑白金相的趨勢(shì)。 與傳統(tǒng)黑白金相不同,彩色金相是利用化學(xué)或物理的方法,在試樣表面形成一層具有特殊性質(zhì)的薄膜。利用光的薄膜干涉效應(yīng),使得金屬及合金的顯微組織呈現(xiàn)出不同的顏色,再通過(guò)顏色襯度去識(shí)別顯微組織結(jié)構(gòu)。
本文中展示的彩色金相圖片均為電化學(xué)刻蝕沉積法制作,這里簡(jiǎn)要介紹一下其研制技術(shù)。 制樣過(guò)程與傳統(tǒng)金相方法基本相同主要為以下幾個(gè)步驟,但是研磨與拋光要求更為精細(xì)。 精磨:1000-1200號(hào)砂紙 拋光:拋光膏粒度W1或W1.5;尼龍花呢作拋光布,不宜用帶長(zhǎng)毛的呢料;試樣拋光后不可沖洗,靠余熱自然干燥光亮; 染色:染色前后均不必用棉花擦洗,將水和酒精甩掉用風(fēng)筒吹干; 預(yù)腐蝕:染色前進(jìn)行,可減免表面變形層及污漬的影響,增加表面活性,加快染色速度。 常用的染色劑及其用途如下表所示: 表中試劑主要是以亞硫酸鉀、硫代硫酸鈉為主要成分配制,為了在金屬表面形成金屬的硫化物、亞硫酸鹽或硫酸鹽薄膜。 此類膜優(yōu)點(diǎn):較穩(wěn)定、良好的反光能力、產(chǎn)生不同的色彩。 在水溶液中電化學(xué)反應(yīng)通式為: 陽(yáng)極區(qū):金屬原子失去電子成為正離子,正離子與試劑提供的陰離子結(jié)合形成化合物 陰極區(qū):陽(yáng)極放出的電子被吸收 染色方法: 1)滴注:將配制好的試劑裝入滴瓶,滴注到待染色試樣表面,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間用水及酒精沖洗吹干;可多次使用不受試樣污染。 2)浸入法:將試劑浸入到染色劑中,達(dá)到所需色彩時(shí)取出沖洗吹干。 染色溫度:溫度在18-30℃之間皆可達(dá)到較好的染色效果;低于18或者高于30℃都容易出現(xiàn)假現(xiàn)象或膜裂。 染色時(shí)間:與染色試劑種類、使用期限及溫度相關(guān)。 試劑使用期限:同一試劑使用期限長(zhǎng)短隨溫度變化,高溫下容易失效,低溫均可使用較長(zhǎng)時(shí)間。 下表展示的是上述不同試劑的染色時(shí)間與使用期限: 要達(dá)到理想的染色效果主要不是控制染色時(shí)間,而是控制染色過(guò)程中顏色變化。需要細(xì)心觀察色調(diào)的變化,達(dá)到所需要色彩時(shí)立刻沖洗吹干。 常用染色劑色彩變化及需要控制的色彩如下表所示: 試劑作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短,組織既不清晰,顏色也不鮮艷,而當(dāng)試劑作用到某一適當(dāng)時(shí)刻,組織的清晰度和顏色則會(huì)同時(shí)達(dá)到最佳狀態(tài)。最佳狀態(tài)的出現(xiàn)就是染色劑蝕刻和沉積的綜合作用結(jié)果,蝕刻使試樣表面腐蝕掉一些,沉積為試樣表面增添一層薄膜,當(dāng)膜厚和蝕刻深度適當(dāng)時(shí),顏色與組織清晰度均呈現(xiàn)最佳狀態(tài)。 嚴(yán)格控染色過(guò)程中的色調(diào),染后同種相的顏色基本一致。 碳鋼:含碳量≤2.0%的鐵碳合金,實(shí)際應(yīng)用的碳鋼含碳量≤1.3%。 低碳鋼以20鋼為例 中碳鋼以45鋼為例: 高碳鋼以60、70鋼為例 低合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素發(fā)展起來(lái)的,加入的合金元素主要以Mn為主,組織為鐵素體+珠光體(或貝氏體)。 鑄鐵又名生鐵,是一種多組元的鐵碳合金,含碳量高于鋼。 這類鋼成分上低碳,具有較好的冷、熱變形和焊接等公益性能,在500-600℃高溫下有較好的抗蠕變能力和持久強(qiáng)度,具有一定的抗氧化性。相組織為鐵素體和碳化物兩個(gè)相。 這類鋼是低、中合金鋼,所加元素仍以鉻、鉬、釩為主。熱處理一般是正火、回火或淬火、高溫回火處理,得到回火索氏體、回火貝氏體或回火馬氏體組織。 鑄鋼和鑄鐵都是通過(guò)將材質(zhì)熔化,澆注入預(yù)先制備好的鑄型中制成的機(jī)器零件的初形。而鑄鋼的鋼種是通過(guò)鍛壓方法成型的。大型鑄鋼件目前大多采用正火加回火作為最終熱處理,其組織一般是貝氏體或珠光體+鐵素體。 高合金馬氏體鋼屬于高鉻鋼,具有較好的耐腐蝕性和耐熱性,這類鋼在退火狀態(tài)下的組織是鐵素體+碳化物,在經(jīng)過(guò)適當(dāng)熱處理后具有馬氏體組織,其使用狀態(tài)通常是進(jìn)行淬火+高溫回火,具有索氏體組織,有時(shí)也有少量鐵素體出現(xiàn)。 奧氏體鋼的熱強(qiáng)性和耐腐蝕性很高,18%Cr+8%Ni是奧氏體鋼的典型成分,這樣的配合使組織穩(wěn)定性和耐腐蝕性都達(dá)到較高水平。奧氏體鋼的平衡組織使奧氏體+鐵素體+碳化物的復(fù)相組織,實(shí)際單相奧氏體使通過(guò)淬火進(jìn)行固溶熱處理得到的。 銅合金有單相黃銅H68和雙相黃銅H62.單相黃銅組織為鋅溶于銅中的α固溶體,雙相黃銅由化合物CuZn(β)和α固溶體組成。
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