不銹鋼金相檢驗過程中的電解制樣的應用分析

摘 要：在實際的金相檢驗工作中，通常會采取電解法，將電流通入電解質中，通過發生反應對金屬的內部結構有更好的認識，與機械制樣方法相比，該方法首先可以避免拋光時產生的雜質，其次速度快，消耗時間少，而且能夠節約材料，工作效率大大提高，能取得更好的制樣效果，應用越來越廣泛。本文對其在金相檢驗中的應用進行了簡要分析。

關鍵詞：不銹鋼金相檢驗；電解制樣；應用分析

引言

金相指的是金屬內部結構的物理或化學狀態，反映金相的具體形態叫做金相組織，主要包括馬氏體、鐵素體、奧氏體等。在制備金相試樣時，主要采取的方法有手工法、機械法以及電解法等。人工法現在已很少用，機械法因為需要進行拋光，往往會在磨光面上出現一些雜質，而且需要多次拋光，浪費大量時間。電解法是當前較為常見的一種制樣方法，在有色金屬及耐熱不銹鋼等制樣中較為適用，在較短的時間內就能完成制樣工作，減輕了勞動量，提高了工作效率，值得推廣應用。

1 金相技術及制備

金屬的內部結構及其物理化學成分決定著其性能，為判斷金屬的性能，經常要對其內部結構進行分析，其內部結構就是金相。金相分析檢驗通過對金屬性能的判定，對零件生產工藝做進一步的完善，從而能找出零件缺陷的原因。金相檢驗對金屬行業及各種金屬產品的制作意義重大，在檢驗過程中，首先要遵循規定的標準，及制備試樣，一旦試樣工作出現失誤，極有可能會得出錯誤結論，因此應重視試驗制備的作用。在試樣中，經常要依次進過取樣、鑲嵌、標記、磨光以及拋光、浸蝕等程序，在此以電解法為例，對整個檢驗過程做了簡要分析。

2 電解制樣試驗

試驗材料主要有A（馬氏體不銹鋼）、B（鐵素體不銹鋼）、C（奧氏體不銹鋼）三種不銹鋼材料。在每一種材料上進行切割，得到小塊的試樣，并用專用的金相砂紙預磨檢驗面。這次試驗采取的是電解法，設備是集拋光、腐蝕于一體的電解拋光儀，能夠自動將電流、電壓等等電解參數自動顯示出來。電解液多使用電磁泵作為驅動。關于其電解參數，必須保證其符合要求，主要有如下幾種：工作電壓在150V以內，輸入電壓為220V；正常使用的電流在0-6A，輸出的直流電流在0-10A之間；電磁泵的轉速保持在0-750r/min，可以進行適當的調整，磁泵的兩極磁感應的強度在0.08T以上；電磁泵的驅動電機功率通常為30W，電壓為12V；進行拋光時，要注意拋光面積，最大面積不超過5cm2，時間在1-999s內，根據實際情況而定；為了能夠在更多的材料中使用，通常會在陰極配備有銅鋁及不銹鋼等材料，三者可以互換使用。圖1所表示的是電壓與電流密度在拋光、腐蝕中的最佳狀態。

基礎工作做好后，連接電源，拋光儀的穩壓器和攪拌器開始工作，首先利用金相砂紙對試驗面浸入到電解液中，電解液主要包含蒸餾水、酒精、高氯酸及乙醇等物質，同時利用陰極上的條形磁鋼價格試樣壓住，對穩壓器的電力進行適當調整，直到拋光工作結束，取出試樣，其檢驗面多呈銀灰色。然后將其放入腐蝕液進行電解腐蝕，C材料在此溶液中進行檢驗，A、B兩種材料在適宜采取化學腐蝕腐法進行。最后用水沖洗試樣，進行吹干，在專門的設備下仔細觀察。

3 影響電解制樣的因素

從上面的試驗結果中，可對電解制樣有更深一步的認識，與電解質量密切相關的主要有以下因素。

3.1 電解的電壓影響

如果電解液是磷酸或高氯酸等成分，在拋光過程中，應選擇圖1中的CD段作為最適合的電壓。如果電壓過高，在電解時會擊破試樣表面的薄膜，以至于有腐蝕坑出現。如果是鐵基材料，在選擇拋光電壓時盡量選擇25-40V的電壓，電解腐蝕電壓以0.2-10V為佳，即圖1中的AB段。

3.2 電解拋光液

電解拋光液有很多種，且效果也有很大差異，在選擇時，應根據實際情況而定，拋光質量要有保證，同時還要重視其通用性，盡量對多種材料都能適用。經過大量試驗可知，在拋光液中含有10%的草酸水溶液時，對C種不銹鋼的變形帶及晶粒等參數能夠很好的顯示。

3.3 泵速及拋光時間

電解過程中，在磁力泵的驅動下，電解液通過陰極管濺到試樣表面，所以磁力泵的速度應保持適中，若太快的話，很容易對試樣表面形成沖刷，加大壓力，出現腐蝕不均的情況，甚至表面會有波紋產生，泵速以400-500r/min為佳。拋光時間要結合磨面的粗糙程度、材料類別以及對結果的要求做綜合考慮，一般只需十幾秒，在電壓充足的情況下，如果表面起始很好，則效率快，時間就短。此外，為了保持拋光面浸蝕的均勻度，試樣拋光盤應當水平放置。

4 電解制樣過程中的問題及解決措施

4.1 氧化膜

由于在攪拌電解液時不到位，或者電解時的電壓不符合要求等原因，試樣表面會形成一種黑色無光澤的薄膜，即氧化膜，對電解效果有一定程度的影響。解決方法很簡單，將電壓調至要求范圍內即可，也可通過加強攪拌工作來實現。

4.2 腐蝕坑

引起腐蝕坑的出現的原因有很多，如電壓過高，電解液時間較久、性能下降，再加上電解時間太長，很容易導致試樣檢驗面出現許多麻點，即是腐蝕坑，腐蝕坑極小，只能借助專業的觀察設備進行觀察。腐蝕坑對檢驗工作會產生一定的副作用，從而影響電解制樣的質量，解決這些問題，可采取適當降低電壓，減少電解時間以及更換電解液等方法。

4.3 過腐蝕

在電解過程中，如果電解的電壓或電流密度過大，而且電解時間較長，極有可能對試樣顯微組織造成過腐蝕，影響到檢驗效果。因此，在電解時，務必要對這些問題加以重視，對電解時間、電壓電流等都有所調整，保證各項參數都符合要求標準。

4.4 其他注意事項

從當前的水平來看，電解制樣在其他非金屬夾雜物的試樣制備中還缺乏應用，可能是電位差的影響，因為金屬基體和夾雜物間的電位差通常比較大，在電解過程中，兩者交界處很容易有強烈的電化學腐蝕現象出現，以至于形成腐蝕坑，難以對夾雜物進行明確的評級。而對不銹鋼材料進行電解時，電流多集中于試樣邊緣及棱角等部位，導致此處會發生劇烈的金屬腐蝕，以至于試樣邊緣常會出現倒角。另外，若不使用夾具，直接用機械對試樣進行磨制，在試樣邊緣也會產生倒角，如果電解制樣能夠正常進行，即便出現些微的倒角，也不影響顯微組織的檢驗工作。關于夾具，應避免與電解液直接接觸，若受條件限制，不得不接觸時，可選擇銅等惰性較大的夾具材料，這樣可有效防止選擇性腐蝕。

5 結束語

電解制樣在不銹鋼金相檢驗中得到了良好的應用，但還處于初步階段，目前也有很多問題值得進一步解決，因此，應對該技術不斷進行改善，將其廣泛普及。

參考文獻

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