试样的平整

用手锯或锤击所得的试样表面很粗糙，切割后的试样由于机械力的作用表层存在较深 的变形层，还有由夹具夹持的试样，这些试样都需要用砂轮机进行打磨平整后才能得到一 个平整的表面，平整又称为粗磨。在粗磨时由于砂轮机的转速极快，易产生很大的热量, 并且接触压力越大产生的热量也越大，变形也越大，故操作时应注意下列问题：

(1) 手持试样前后用力均匀，接触压力不可过大，以防过量发热及机械变形。

(2) 平整时不断用冷却液冷却试样，以保证试样的组织不因受热而发生变化。

(3) 凡不作表面层金相检验的，试样必须倒角，以免在以后的工序中划伤砂纸和抛光 织物，甚至划伤手指。

(4) 软材料要用铿刀铿平，不能在砂轮机上平整，以免产生较大的粗磨痕与大的变 形层。

(5) 平整完毕后，必须将手和试样清洗干净，防止粗大沙粒带入下道工序，造成较深 的磨痕。

2.3.2试样的磨光

2. 3. 2. 1 磨光的目的

磨光又称为细磨，细磨的目的是消除粗磨留下来的深而粗的磨痕和变形层，也 是使试样表面的变形损伤逐渐减少到零，即达到无损伤，为抛光做好准备。磨光是在某种基底 (例如砂纸的纸基)上的磨料颗粒以高应力划过试样表面，以产生磨屑的形式去除材料， 在试样表面留下磨痕并形成具有一定深度的变形损伤层。因此，在实际操作过程中，只要 使变形损伤减少到不会影响观察到试样的真实组织 可以了。

2. 3. 2. 2 磨光材料

磨光通常在砂纸上进行，砂纸分为干砂纸(金相砂纸)和水砂纸两种。金相砂纸通常 用于手工磨光，水砂纸用于机械磨光，即在磨光过程中需要用水、汽油、柴油的润滑冷却 剂冷却。无论是金相砂纸还是水砂纸都是由纸基、黏结剂、磨料组合而成。磨料主要为 SiC、ALO3等，按照磨料颗粒的粗细尺寸来编号，粗细是按单位面积内磨料的颗粒度来定义 的，常用的砂纸编号为：No. 180、No. 280、No. 320. No. 400、No. 500. No. 600、No. 700、 No. 800、No. 900、No. 1000、No. 1200、No. 1500、No. 2000 等，号数越大砂纸越细。磨光过程 中，应注意砂纸及磨光器材的选用和操作方法，合理制定磨光工艺，尽量将变形层减至 小。

还有一种新型磨光材料为研磨盘，它一般是使用酚醛树脂将金刚石微粉黏结于研磨 盘。根据金刚石的粗、细选用。这种研磨盘具有很 强的磨削力，高效并能获得很好的磨光效果，适用 于硬质、脆性材料及复合材料的研磨。与普通的碳 化硅水砂纸相比，这种研磨盘由于使用了金刚石磨 料，材料去除速率大大提高，且能保持较长时间较 高的材料去除速率，因此，从制样开始 可以使用 粒度较细的磨料，已获得较低的残余损伤。这种新 型的金刚石磨盘价格较贵，但耐用，寿命较长。如

Buehler公司生产的HERCULES型磨光片，如图 图2-13 HERCULES型磨光片

2-13所示。基体为不锈钢片，上面黏结有金属填料 和衬垫，其直径约为12mm,衬垫只占制备表面的一部分，使表面应力得到控制并获得适 度的材料去除速率，同时也能有效地清除磨屑并使变形量减小到 低。

2. 3.3试样的磨光方法

试样的磨光可分为手工磨光与机械磨光两类。

2. 3. 3. 1 手工磨光

手工磨光是将金相砂纸放在玻璃板上，一手按紧砂纸，另一手持试样，使试样和砂 纸相接触，并用手给予一定的压力向前推，同时保持压力均衡，砂纸由粗到细的磨制。 图2-14是手工磨光操作示意图，图2-15是试样磨面在磨光过程中的变化。磨制时应 注意：

(1) 进行粗磨后，凡不作表面层金相检验的，棱边应倒成小圆弧，以免在以后工序中 将砂纸或抛光织物撕裂。在抛光时还有可能被抛光织物钩住往外飞岀，造成事故。

(2) 磨制时用砂纸从粗到细逐次磨。在更换砂纸时，不宜跳号太多(一般钢铁材料 用No. 150(200)、No. 400、No. 600、No. 800、No. 1000五个编号的砂纸磨光即可)，因为每号砂纸的切削能力是保证在短时内将前一道砂纸的磨痕全部磨掉来分级的。跳号过多, 不仅会增加磨削，而且前面砂纸留下来的表面变形层和扰乱层也难以消除，达不到消除划 痕的目的。

(3) 试样的磨制方向应和上道工序的磨痕垂直，当前磨制的划痕已经将上道砂纸留下 的划痕完全覆盖，再换下一道砂纸，每换一道砂纸，试样换90。，使新的磨痕方向与旧磨 痕垂直，易于观察磨痕的逐渐消除的情况。当新的磨痕盖过旧的磨痕，而且磨痕是一个方 向时，可更换下一号砂纸。

(4) 磨制时对试样的压力要均匀适中，压力小磨削效率慢，压力过大则会增加磨粒与 磨面之间的滚动，产生过深的划痕，不宜消除，而且又会发热并造成试样表面有变形层。

(5) 试样和手要洗干净，以免将粗沙粒带到下道工序中，在磨制软试样时，应加煤油 作润滑剂。

(6) 砂纸一旦变钝，磨削作用降低，不宜继续使用，否则磨粒与磨面间会增加表面刮层，

取决于材料的性质、试样表面的粗糙度等因素，同时对砂纸的特性也要有所了解。

图2-16为碳化硅砂纸磨光速率及损伤层深度与砂纸粒度的 关系。由图可知，磨粒大到一定尺寸(50~80am)后，磨光速率相差不多，但损伤深度却随磨粒尺寸增大而增加。因此，开始磨光时，并非砂纸愈粗愈好，通常可以从No. 220 或No. 280用起，然后依次用No. 400、No. 600、No. 800、No. 1000磨制后，随后即可进行 抛光，整个过程更换砂纸4~5次即可。对于较软的材料还应该用更细的砂纸磨制。

碳钢经砂轮和金相砂纸打磨后磨面逐渐被磨光的情况，见图2-17 （金相显微镜下进 行100x观察）。从图可知，砂轮打磨后的划痕不仅粗而且深（见图2-17a）,经No. 280砂 纸打磨后划痕已明显变细变浅（见图2-17b）,经No. 600砂纸打磨后划痕密度减少，平坦 的面增加（见图2-17c）,当打磨到No. 1000砂纸时，不仅划痕变细、变浅，而且数量减 少，平坦的面明显增加（见图2-17d）,此时即可进行抛光操作。

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