4.2化学腐蚀的方式化学腐蚀的方式取决于组织中组成相的性质和数量。纯粹的化学溶解是很少的。一般把纯金属和均匀的单相合金的腐蚀主要看作是化学溶解过程，两相或多相合金的腐蚀，主要是电化学溶解过程。1）纯金属或单相合金的化学腐蚀它是一个纯化学溶解过程，由于其晶界上原子排列紊乱，具有较高的能量，故易被腐蚀形成凹沟。同时由于每个晶粒排列位向不同，被腐蚀程度也不同，所以在明场下显示出明暗不同的晶粒。2）两相合金的侵蚀它是一个电化学的的腐蚀过程。由于各组成相具有不同的电极电位，样品浸入腐蚀剂中，就在两相之间形成无数对微电池。具有负电位的一相成为阳极，被迅速溶入浸蚀剂中形成低凹，具有正电位的另一相成为阴极，在正常的电化学作用下不受浸蚀而保持原有平面。当光线照到凹凸不平的样品表面上时，由于各处对光线的反射程度不同，在显微镜下就看到各种的组织和组成相。3）多相合金的腐蚀一般而言，多相合金的腐蚀，同样也是一个电化学溶解的过程，其腐蚀原理与两相合金相同。但多相合金的组成相比较复杂，用一种腐蚀剂来显示多种相难于达到，只有采取选择腐蚀法等专门的方法才行。4.3化学腐蚀剂是用于显示材料组织而配制的特定的化学试剂，多数腐蚀剂是在实际的实验中总结归纳出来的。一般腐蚀剂是由酸、碱、盐以及酒精和水配制而成，钢铁材料最常用的化学腐蚀试剂是3一5%硝酸酒精溶液，各种材料的腐蚀剂可查阅有关手册。4.4化学腐蚀方法一般有浸蚀法、滴蚀法和擦蚀法。见图13所示。1）浸蚀法：将抛光好的样品放入腐蚀剂中，抛光面向上，或抛光面向下，浸入腐蚀剂中，不断观察表面颜色的变化，当样品表面略显灰暗时，即可取出，充分冲水冲酒精，再快速用吹风机充分吹干。2）滴蚀法：一手拿样品，表面向上，另一手用滴管吸入腐蚀剂滴在样品表面，观察表面颜色的变化情况，当表面颜色变灰时，再过2一3秒即可充分冲水冲酒精，再快速用吹风机充分吹干。3）擦蚀法：用沾有腐蚀剂的棉花轻轻地擦拭抛光面，同时观察表面颜色的变化，当样品表面略显灰暗时，即可取出，充分冲水冲酒精，再快速用吹风机充分吹干。15PDF文件使用”pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
15 4. 2 化 学 腐 蚀的方 式 化 学 腐 蚀 的 方 式 取 决 于 组 织 中 组 成 相 的 性 质 和 数 量 。纯 粹 的 化 学 溶 解 是 很 少 的 。一 般 把 纯 金 属 和 均 匀 的 单 相合金的 腐 蚀 主 要 看 作 是 化 学 溶 解 过 程 ，两 相 或 多 相合金的 腐 蚀 ， 主 要 是 电 化 学 溶 解 过 程 。 1） 纯 金 属 或 单 相合金的 化 学 腐 蚀 它 是 一 个 纯 化 学 溶 解 过 程 ，由 于 其 晶 界 上 原 子 排 列 紊 乱 ，具 有 较 高 的 能 量 ， 故 易 被腐蚀 形 成 凹 沟 。 同时由于 每 个 晶 粒 排 列 位 向 不 同 ， 被腐蚀 程 度也不同 ， 所 以 在 明 场 下 显 示 出 明 暗 不 同 的 晶 粒 。 2） 两 相合金的 侵 蚀 它 是 一 个 电 化 学的的 腐 蚀 过 程 。由 于 各 组 成 相 具 有不同 的 电 极 电 位 ，样 品 浸 入 腐 蚀 剂 中 ，就 在 两 相 之 间 形 成 无 数 对 微 电 池 。具 有 负 电 位 的一相 成 为 阳 极 ， 被 迅速溶 入 浸 蚀 剂 中 形 成 低 凹 ，具 有 正 电 位 的 另 一 相 成 为 阴 极 ，在 正 常 的 电 化 学作用 下 不 受 浸 蚀 而 保 持 原 有 平 面 。当 光 线 照 到 凹 凸 不 平的样品 表 面 上 时 ，由 于 各 处 对 光 线 的 反 射 程 度不同 ， 在 显微镜 下 就 看 到 各 种 的组织和组 成 相 。 3） 多 相合金的 腐 蚀 一 般 而 言 ，多 相合金的 腐 蚀 ，同 样 也 是 一 个 电 化 学 溶 解 的 过 程 ，其 腐 蚀 原 理 与 两 相合金相 同 。但 多 相合金的组 成 相 比 较 复 杂 ，用 一 种 腐 蚀 剂 来 显 示 多 种 相 难 于 达 到 ， 只 有 采 取 选 择 腐 蚀 法 等 专 门 的 方 法 才 行 。 4. 3 化 学 腐 蚀 剂 是 用 于 显 示 材料组织 而 配制的特 定 的 化 学 试 剂 ，多 数 腐 蚀 剂 是 在 实 际 的 实 验 中 总 结 归 纳 出 来 的 。一 般 腐 蚀 剂 是 由 酸 、碱 、盐 以 及 酒 精 和 水 配 制 而 成 ，钢 铁材料 最 常用的 化 学 腐 蚀 试 剂 是 3— 5%硝 酸 酒精溶 液 ， 各 种 材料的 腐 蚀 剂 可 查 阅 有 关 手 册 。 4. 4 化 学 腐 蚀方法 一 般 有 浸 蚀 法 、 滴 蚀 法 和 摖 蚀 法 。见图 13 所 示 。 1） 浸 蚀 法 ： 将 抛 光 好 的样品 放 入 腐 蚀 剂 中 ，抛 光 面 向 上 ，或 抛 光 面 向 下 ，浸 入 腐 蚀 剂 中 ，不 断 观 察 表 面 颜 色 的 变 化 ，当 样 品 表 面 略 显 灰 暗 时 ，即 可 取 出 ，充 分 冲 水 冲 酒 精 ， 再 快 速 用 吹 风 机 充 分 吹 干 。 2） 滴 蚀 法 ： 一 手 拿 样品，表 面 向 上 ，另 一手用 滴 管 吸 入 腐 蚀 剂 滴 在 样 品 表 面 ，观 察 表 面 颜 色 的 变 化 情 况 ， 当 表 面 颜 色 变 灰 时 ， 再 过 2— 3 秒 即 可 充 分 冲 水 冲 酒 精 ， 再 快 速 用 吹 风 机 充 分 吹 干 。 3） 擦 蚀 法 ： 用 沾 有 腐 蚀 剂 的 棉花轻轻 地 摖 拭 抛 光 面 ，同 时 观 察 表 面 颜 色 的 变 化 ，当 样 品 表 面 略 显 灰 暗 时 ， 即 可 取 出 ， 充 分 冲 水 冲 酒 精 ， 再 快 速 用 吹 风 机 充 分 吹 干 。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
样品沾腐蚀剂棉样品品腐蚀剂滴管OO图 13 化学腐蚀方法（a）浸蚀法（b）滴蚀法（c）擦蚀法经过上述操作，腐蚀完成后，金相样品的制备即告结束。这时候要将手和样品的所有表面都完全干燥后，方可在显微镜下观察和分析金相样品的组织。16PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
16 经 过 上 述 操作， 腐 蚀 完成后 ，金相样品的 制 备 即 告 结 束 。 这 时 候 要 将 手 和样品的所 有 表 面 都 完 全 干 燥 后 ， 方 可 在 显 微 镜 下 观察和分析金相样品的组 织 。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
材料硬度试验相关知识一、概述硬度并不是金属独立的基本性能，它是指金属在表面上的不大体积内抵抗变形或者破裂的能力。究竞它表征哪一种抗力则决定于采用的试验方法，如刻划法型硬度试验则表征金属抵抗破裂的能力，而在压入法试验中，材料的硬度是指金属材料表面在接触压应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测量能够给出材料软硬程度的数量概念。由于在材料表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内材料的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。硬度越大，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。另外，硬度与其它机械性能（如强度指标及塑性指标）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。二、压入法硬度试验及其特点在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度，压入法就是把一个很硬的压头以一定的压力压入试样的表面，使金属产生压痕，然后根据压痕的大小来确定硬度值。压痕越大，则材料越软；反之，则材料越硬。压入法硬度试验的主要特点是：（1）设备简单，操作迅速方便（2）适用范围广。压入试验时材料的应力状态最软（即最大切应力远远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。（3）可初略估计材料的其他力学性能。金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：C,=K×HB式中：一一材料的抗拉强度；HB一一布氏硬度值；K一一系数。退火状态的碳钢：K=0.34~0.36；合金调质钢：K=0.33~0.35；有色金属：K=0.33~0.53。此外，硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度值高，这些性能也就好。在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求往往只标注硬度值，其原因就在于此。（4）硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕并不损坏零件，因而适合于成品检验。根据压头类型和几何尺寸等条件的不同，常用的压入法可分为布氏法、洛氏法和维氏法三种。三、布氏硬度试验3.1基本原理布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P，将直径为D的钢球压入被测金属表面后保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压出的压痕直径查表即可得硬度值。用钢球压头所测出的硬度值用HBS表示；用硬质合金球压头所测出的硬度值用HBW表示。目前布氏硬度计一般以钢球为压头，主要用于测定较软的金属材料的硬度。布氏硬度值的计算式如下：17PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
17 材料硬度试验相关知识 一 、 概 述 硬度并不 是 金 属 独 立 的基本 性 能 ，它 是指金 属 在 表 面 上 的 不 大 体 积 内 抵 抗 变 形 或 者 破 裂 的能力。究 竞 它 表 征 哪 一 种 抗 力 则 决定于 采 用的试验 方 法 ，如 刻 划 法 型 硬 度 试 验 则 表 征 金 属 抵抗破裂 的 能 力 ，而 在 压 入 法 试 验 中 ，材料的 硬 度 是指金 属 材 料 表 面 在 接 触 压 应 力作用 下 抵 抗 塑 性 变 形 的 一 种 能力。硬 度 测 量 能 够 给 出 材 料 软 硬 程 度 的 数 量 概 念 。由于在 材 料 表 面以下不同 深 处 材料所 承 受 的 应 力和所 发 生 的 变 形 程 度不同 ，因 而 硬 度 值 可 以 综 合 地 反 映 压 痕 附 近 局 部 体 积 内材料的 弹 性 、 微 量 塑 变 抗 力 、 塑 变 强 化 能 力 以 及 大 量 形 变 抗 力 。 硬 度 越 大 ， 表 明 金 属 抵抗塑 性 变 形 的能力 越 大 ，材 料 产 生 塑 性 变 形 就 越 困 难 。硬 度 是 金 属 材料一 项 重 要 的力学 性 能 指 标 。 另 外 ， 硬 度 与 其 它机械 性 能 (如 强 度 指 标 及 塑 性 指 标 )之间有 着 一 定 的 内 在 联 系 ， 所 以 从 某 种 意 义 上 说 硬 度 的 大 小 对 于 机 械 零 件 或 工 具 的使用 性 能 及 寿命具 有决定性 意 义 。 二 、 压 入 法 硬 度试验及 其特点 在 机 械 工 业 中 广 泛 采 用 压 入 法 来 测 定硬度 ，压 入 法 就 是 把 一 个 很 硬 的 压 头 以 一 定 的 压 力 压 入 试样的 表 面 ，使 金 属 产 生 压 痕 ，然 后 根 据 压 痕 的 大 小 来 确 定 硬 度 值 。 压 痕 越 大 ， 则 材 料 越 软 ； 反 之 ， 则 材 料 越 硬 。 压 入 法 硬 度 试验的 主 要 特 点 是 ： (1) 设 备 简 单 ，操作 迅 速 方 便 。 (2) 适 用 范 围 广 。 压 入 试 验 时 材料的 应 力 状 态 最 软 (即 最 大 切 应 力 远 远 大 于 最 大 正 应 力 )， 因 而 不 论 是 塑 性 材 料 还 是 脆 性 材 料 均 能 发 生 塑 性 变 形 。 (3)可 初 略 估 计 材料的其 他 力 学 性 能。金 属 的 硬 度 与 强 度 指 标之间 存 在 如 下 近 似 关 系 ： 式 中 ： — — 材料的 抗 拉 强 度 ； HB— — 布 氏 硬 度 值 ； K— — 系 数 。 退 火 状 态 的碳钢 ：K=0.34~0.36；合 金 调 质 钢 ：K=0.33~0.35；有 色 金 属 ： K=0.33~0.53。 此 外 ，硬 度 值 对 材料的 耐 磨 性 、疲 劳 强 度 等 性 能 也有定性 的 参 考 价 值 ，通 常 硬 度 值 高 ，这 些 性 能 也 就 好 。在 机 械 零 件 设 计 图 纸 上 对 机 械 性 能 的 技 术 要 求 往 往 只 标 注 硬 度 值 ， 其 原 因 就 在 于 此 。 (4)硬 度 测 定后由于 仅 在 金 属 表 面 局 部 体 积 内 产 生 很 小 压 痕 并 不 损 坏 零 件 ， 因 而 适 合 于 成 品 检 验 。 根 据 压 头 类 型 和 几 何 尺 寸 等 条 件 的 不 同 ，常 用 的 压 入 法 可 分 为 布 氏 法 、洛 氏 法 和 维 氏 法 三 种 。 三 、 布 氏 硬 度 试 验 3. 1 基 本 原 理 布 氏 硬 度 试验是 施 加 一 定 大 小 的 载 荷 P， 将 直 径 为 D 的 钢 球压入 被 测 金 属 表 面后保 持 一 定时间 ，然 后 卸 除 载 荷 ，根 据 钢 球 在 金 属 表 面 上 所 压 出 的 压 痕 直 径 查 表 即 可 得 硬 度 值 。 用 钢 球 压 头 所 测 出 的 硬 度 值 用 HBS 表 示 ；用 硬 质 合 金 球 压 头 所 测 出 的 硬 度 值 用 HBW 表 示 。目 前 布 氏 硬 度 计 一 般 以 钢 球 为 压 头 ，主 要 用 于 测 定 较 软 的 金 属 材料的 硬 度 。 布 氏 硬 度 值 的 计 算 式 如 下 ： PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
2PHBS=0.102xD(D-D3-2式中：P一一试验力（N）：ID一一压头球体直径（mm）：d一一相互垂直方向测得的压痕直径，d1、d2的平均值（mm）。布氏硬度的优点是测定结果较准确，缺点是压痕大由于材料有硬有软，所测工件若只采用同一种载荷和钢球直径有厚有薄则对硬的金属适合时，对极软的金属就不适合，甚至会发生整个钢球陷入金属中的现象：若其对厚的工件适合时，则对于薄件会出现压透的可能，所以在测定不同材料的布氏硬度值时就要求有不同的载荷P和钢球直径D，以供选择使用。3.2布氏硬度试验机及其基本操作和程序图1是布氏硬度试验机的基本结构，其基本操作程序如下(1）将试样放在工作台上，顺时针转动手轮，使压头向试祥表面直至手轮对下面螺旋产生相对运动（打滑）为止。此时试样已承受98.07N初载荷。（2）按动加载按钮，开始加主载荷，当红色指示灯闪亮时，迅速拧紧紧压螺钉，使圆盘转动。达到所要求的持续时间后，转动即自行停让。（3）逆时针转动手轮降下工作台，取下试样用读数显微镜测出压痕直径d，以此查表即得HBS值。指示灯H8压头B散萄祛码工作台立柱C压象螺钉丝红T时间定位荐手轮如歌按钮国图图1HB一3000布氏硬度试验机四、洛氏硬度试验4.1基本原理洛氏硬度试验是采用金刚石园锥体（锥角为120。）或采用萍火钢球（直径为1.588毫米）做压头，一般较硬的金属材料（如淬火后的工件）用金钢石压头：较软的金属材料则用钢球做压头，如图2所示，压头压入金属表面时，与试样的表面接触良好，此时，压痕分两次加载。先加10公斤的初载使压头深度为h1（附图1-a），这时总载荷（初载荷+主载然后加140公T的主载荷，荷）为150公斤，（附图1-b），然后将主载荷卸面压痕的深度18PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
18 式 中 ： P— — 试验力 （ N） ； D——压 头 球 体 直 径 （ mm） ； d— — 相 互 垂 直 方 向 测 得 的 压 痕 直 径 ， d1、 d 2 的 平 均 值 （ mm） 。 布 氏 硬 度 的 优 点 是 测 定 结 果 较 准 确 ， 缺 点 是 压 痕 大 。 由 于 材 料 有硬有 软 ，所 测 工 件 有 厚 有 薄 ，若 只 采 用 同 一 种 载 荷 和 钢 球 直 径 则 对 硬 的 金 属 适 合 时 ，对 极 软 的 金 属 就 不 适 合 ，甚 至 会 发 生 整 个 钢 球 陷 入 金 属 中 的 现 象 ；若 其 对 厚 的工件 适 合 时 ，则 对 于 薄 件 会 出 现 压 透 的 可 能 ，所 以 在 测 定不同 材料的 布 氏 硬 度 值 时 就 要求有不同 的 载 荷 P 和 钢 球 直 径 D， 以供选 择 使 用 。 3. 2 布 氏 硬 度试验 机 及 其 基 本 操作和 程 序 图 1 是 布 氏 硬 度 试 验 机 的基本 结 构 ，其基 本 操作程 序 如 下 (1) 将 试 样 放 在 工 作 台 上 ， 顺 时 针 转 动 手 轮 ， 使 压 头 向 试 祥 表 面 直 至 手 轮 对 下 面 螺 旋 产 生 相 对 运 动 (打 滑 )为 止 。 此 时 试 样 已 承 受 98． 07N 初 载 荷 。 (2) 按 动 加 载 按 钮 ，开 始 加 主 载 荷 ，当 红 色 指 示 灯 闪 亮 时 ，迅 速 拧 紧 紧 压 螺 钉 ， 使 圆 盘 转 动 。 达 到 所 要 求 的 持 续 时间后 ， 转 动 即 自 行 停 让 。 (3) 逆 时 针 转 动 手 轮 降 下 工 作 台 ，取 下 试 样 用 读 数显微镜 测 出 压 痕 直 径 d，以 此 查 表 即 得 HBS 值 。 图 1 HB— 3000 布 氏 硬 度 试 验 机 四 、 洛 氏 硬 度 试 验 4.1 基 本 原 理 洛 氏 硬 度 试验是 采 用 金 刚 石 园 锥 体 （ 锥 角 为 120。 ） 或 采 用 淬 火 钢 球 （ 直 径 为 1.588 毫 米 ）做 压 头 ，一 般 较 硬 的 金 属 材 料（ 如 淬 火 后 的工件 ）用金钢 石 压 头 ； 较 软 的 金 属 材 料 则 用 钢 球 做 压 头 ， 如 图 2 所 示 ， 压 头 压 入 金 属 表 面 时 ， 分 两 次 加 载 。 先 加 10 公 斤 的 初 载 使 压 头 与 试 样 的 表 面 接 触 良 好 ， 此 时 ， 压 痕 深 度 为 h1(附 图 1-a)， 然 后 加 140 公 斤 的 主 载 荷 ， 这 时 总 载 荷 （ 初 载 荷 +主 载 荷 ）为 150 公 斤 ，而 压 痕 的 深 度 增 加 到 h2 位 置（ 附 图 1-b），然 后 将 主 载 荷 卸 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn