стеариновой кислоты, 2 % церезина, 0,5 % олеиновой кислоты. В расплав при помешивании вводят 70 % крокуса. После тщательного перемешивания в расплавленную массу добавляют 9 % парафина, все вновь тщательно перемешивают и разливают в формы. Остывшую пасту вынимают из форм и укладывают в тару.

Шлифование и полирование этими пастами является не просто механической, а химико-механической обработкой. При обработке пастой на мельчайших выступах поверхности образуются пленки сернистых или оксидных соединений. При трении эти пленки легко срываются с выступающих частиц металла, и поверхность образца выравнивается [12].

4.2. ШЛИФОВКА

Шлифовка является наиболее важной операцией в технологии изготовления шлифов. Шлифование осуществляется путем истирания поверхности образца при последовательном переходе к все более и более мелкозернистому абразивному материалу. Шлифование должно начинаться с наиболее крупнозернистого абразивного материала, способного за несколько минут создать исходную ровную поверхность образца и снять эффект разрезки.

Для образцов, полученных путем разрезки ножовкой и ленточной пилой, и для других грубых поверхностей требуется абразивный материал с размером частиц 170-300 мкм. Для образцов, вырезанных абразивным кругом и другими способами, обеспечивающими ровную поверхность, абразивный материал должен быть с размером частиц менее 140 мкм.

Операции шлифования желательно производить «мокрым» способом. Мокрое шлифование в значительной мере предохраняет абразивный материал от загрязнения частицами обрабатываемого металла. Струи воды смывают с поверхности образца образовавшиеся при шлифовке частицы металла, прежде чем они успеют внедриться между частицами абразива. Поэтому поверхность шлифа

26

подвергается действию острых краев абразивных частиц в течение всего времени шлифования. Если острые края частиц абразива не выступают наружу из-за загрязнения абразивного материала продуктами обработки, то вместо удаления поверхностного слоя металла получается «замазывание» шлифуемой поверхности. Изношенный абразивный материал и затупленные режущие кромки частиц абразива препятствуют изготовлению качественного шлифа и скорее приносят вред, чем пользу.

Другим преимуществом мокрого шлифования является эффект охлаждения. Во время шлифовки образца в результате трения может происходить его значительный разогрев, приводящий к изменению истинной микроструктуры образца.

В ряде случаев в шлифуемую поверхность вдавливаются отделившиеся частицы абразива. Эти частицы могут сохраниться при дальнейшем изготовлении шлифа и могут быть приняты за неметаллические включения. Большую часть этих частиц смывает вода. Смазывание абразивного материала твердой парафиновой смазкой может свести к минимуму количество вдавленных абразивных частиц.

При шлифовании необходимо, чтобы каждая ступень шлифования полностью удаляла слой деформированного металла, созданный на предыдущей ступени. Обычно считают, что это осуществляется в том случае, если продолжительность шлифовки на данной ступени будет вдвое превышать время, необходимое для удаления царапин, созданных на предыдущей ступени. Кроме того, направление шлифовки должно изменяться на 45-90° при переходе от абразивного материала с одним размером частиц к абразивному материалу с другим размером частиц. Для оценки эффекта шлифовки можно исследовать шлифуемые поверхности под микроскопом при переходе от одной ступени шлифовки к другой. После каждой ступени шлифования поверхность должна быть покрыта равномерными по величине и отчетливо видимыми царапинами;

27

никаких следов царапин от предыдущего шлифования наблюдаться не должно [3].

Большое значение при шлифовке имеет давление, прикладываемое к образцу, находящемуся в контакте с абразивным материалом. Обычно оптимальное давление зависит от типа шлифуемого материала и лучше всего определяется опытным путем. При переходе от одной ступени шлифования к другой усилие давления необходимо снижать.

Во избежание переноса крупных частиц абразива с предыдущих ступеней на более тонкий абразивный материал, используемый при последующих ступенях шлифования, образец должен промываться под проточной водой после каждой ступени шлифовки. Необходимо избегать загрязнения шлифовального оборудования летящими частицами абразива.

Существуют два способа шлифования металлографических образцов: ручной и механический. При ручном способе шлифования на жесткую плоскую подкладку (толстое стекло или лист металла), расположенную горизонтально, кладут наждачную бумагу. Затем образец ставят на бумагу заторцованной плоскостью и шлифуют с легким нажимом [3]. Шлифование ведут до полного уничтожения рисок, оставшихся после торцовки. Когда на шлифе останутся риски только от бумаги, шлифование прекращают. Шлифовальную бумагу удаляют с подкладки, стряхивают с нее выкрошившиеся абразивные зерна и частицы металла или промывают под струей воды. Остатки абразива удаляют также с подкладки и шлифа. После этого операцию шлифования повторяют на бумаге с более мелким зерном. Шлифование проводят путем ритмичного перемещения шлифа вперед по прямой линии.

Шлифование механическим способом ведут на специальных шлифовальных станках (рис. 4.1).

28

Рис. 4.1. Шлифовально-полировальный станок с двумя дисками

Шлифовальный станок представляет собой один или несколько металлических кругов, приводимых в движение электродвигателем. На металлические круги накладывают или наклеивают круги, вырезанные из шлифовальной бумаги, а иногда вместо шлифовальной бумаги крупной зернистости применяют карборундовые крути. При механическом шлифовании, так же как и при ручном, меняют шлифовальную бумагу, последовательно переходя от крупнозернистых к мелкозернистым. При шлифовании на вращающемся диске шлифовальной бумаги необходимо учитывать, что скорость резания зависит от расстояния образца от центра диска. В случае больших поверхностей образцов их наружная часть сошлифовывается значительно сильнее, чем внутренняя, вследствие чего образец шлифуется под углом, если его не вращать. Этот эффект сильнее проявляется на мягких материалах, залитых и комбинированных образцах из материалов различной прочности на истирание. В таких случаях образец рекомендуется по истечении половины времени шлифования повернуть на 180º.

4.3. ПОЛИРОВКА

29

Полировка представляет собой конечную ступень в процессе изготовления гладкой зеркальной поверхности, свободной от рисок. Получение такой поверхности является необходимым условием для проведения правильного металлографического анализа, как качественного, так и количественного. При этом используемая методика полирования не должна создавать дополнительных искажений строения металла, ямок, вырывов в виде «хвостов комет», не должна способствовать выкрашиванию неметаллических включений и вызывать окрашивание отдельных участков [12].

Перед переходом к полированию качество состояния поверхности должно соответствовать поверхности, получающейся после шлифования абразивом с размером частиц не более 25 мкм.

Полирование должно производиться в относительно свободном от пыли помещении. Желательно, чтобы помещение для полирования было отделено от помещения, где производится разрезка, монтирование и грубая шлифовка образцов. Недопустимо загрязнение полировального круга продуктами, внесенными с предыдущих операций, или пылью и грязью из воздуха [2].

Для полирования шлифов применяют два способа: механический

иэлектрический. Шлиф механическим способом полируют на полировальном станке. Принципиальное устройство его такое же, как

ишлифовального. Иногда один и тот же станок применяют и для шлифования, и для полирования [3].

Давление при полировке. Надлежащий нажим на образец должен быть определен опытным путем, но, как правило, сильный нажим на образец рукой применяется на первой стадии полировки и пропорционально уменьшается по мере перехода на следующие ступени полировки с более мелким абразивом. Для очень мягких

30

Промывка и сушка. Сначала рекомендуется промыть образец и протереть ватой под струей теплой воды, а затем промыть спиртом, не оставляющим следов, и высушить струей теплого воздуха [2].

Механическая полировка. Механическое полирование проводится аналогично шлифованию в несколько ступеней с уменьшением размера абразивного зерна. При двух-трех ступенях их называют предварительным, промежуточным или окончательным полированием (или грубым и тонким полированием).

Цель предварительного полирования заключается в возможно большем съеме материала, чтобы с уверенностью удалить оставшийся от предшествующего шлифования искаженный слой.

Окончательное полирование должно обеспечить полное удаление всех неровностей, полученных при предварительном полировании, и при этом не «выполировать» хрупкой или мягкой фаз и не нанести новых рисок. Эта цель достигается с тем большим трудом, чем более гетерогенный и мягкий материал образца и чем выше требования к качеству шлифа. Поэтому в наиболее сложных случаях прибегают к промежуточному полированию.

Для выполнения этих условий необходимы правильный подбор полировальной ткани и абразива, а также режимы полирования.

Для проведения предварительного или грубого полирования следует брать ткань без ворса или с очень коротким ворсом. Отсутствие ворса обеспечивает максимальный контакт с полировальным абразивом, за счет чего достигается быстрое резание при минимальном рельефе поверхности. Наиболее часто используются грубое полотно, хлопчатобумажная ткань с низким ворсом, нейлон, шелк. Эти ткани плотно натягиваются на круг и надежно закрепляются по периферии диска. После закрепления на круге ткань пропитывается соответствующей суспензией абразива. Обычно применяют корунд белого цвета α – Al2O3 с размером частиц от 1 до 15 мкм или алмазную пасту со средним размером частиц от 5 до 7 мкм. В последнем случае вместо ткани можно применять ватман. Качество образца при полировании с помощью алмазной пасты явно лучше. Грубое

31

полирование обычно проводится на кругах, вращающихся со скоростью 500-600 об/мин.

Промежуточное полирование проводится с помощью алмазных паст с зернистостью 2-3 мкм на сукне саржевого плетения или с помощью белого корунда α – Al2O3 с зернистостью от 0,3 до 1 мкм на тонком пушистом бархате.

Для окончательного полирования применяют ткани со средним или длинным ворсом (фетр, шинельное сукно, бархат и т.п.). Скорость вращения круга при промежуточном и окончательном полировании, как правило, менее 300 об/мин. Твердые материалы (закаленные и высоколегированные стали) могут окончательно полироваться белее тонкой алмазной пастой (0,2-1 мкм) или белым корундом α – Al2O3 (0,3 мкм). Для окончательной полировки Al сплавов применяется окись хрома Cr2O3, которая поставляется в виде порошка зеленого цвета с размером частиц до 0,05 мкм.

Окись магния MgO рекомендуется для окончательной полировки шлифов из магния, алюминия и сплавов на их основе.

Полировочную жидкость из Cr2O3 и MgO готовят, размешивая в 1 л дистиллированной воды примерно 2 г порошка оксида металла; смеси дают отстояться в течение 1 часа. За это время наиболее крупные частицы оксида оседают на дно, а мелкозернистые остаются в воде. Чем дольше отстаивается полировочная жидкость, тем более дисперсны в ней частицы. Окись магния применяют только свежеприготовленной [1-3].

На круг полировочную жидкость наносят с помощью капельницы, при этом целесообразно предварительно смачивать круг полировочной жидкостью. Подача осуществляется к центру круга. Благодаря центробежным силам и движению образца жидкость перемещается к периферии круга [2].

Полирующий порошок может быть равномерно нанесен на медленно вращающийся, предварительно смоченный подходящей жидкостью (спирты, легкие масла и др.) полировальный круг с помощью распылителя (солонки, пудреницы). Кругообразным

32

движением пальцев или вспомогательного образца полирующий порошок и жидкость тщательно перемешиваются и втираются в ткань.

Твердые полировальные пасты, такие как паста ГОИ и ей подобные, наносятся на сукно, закрепленное на вращающемся круге методом натирания. При вращении круга паста за счет трения натирается на сукно.

Паста из тюбика или шприца наносится зигзагообразными линиями на смоченный, но неподвижный носитель (ткань или ватман), а затем равномерно распределяется пальцами по поверхности. Алмазные пасты требуют экономного дозирования. Чтобы добиться равномерного съема металла в течение длительного времени, нужно задавать все количество пасты не сразу, а многократно малыми дозами через промежутки времени.

Электролитическая полировка. Даже при самом аккуратном проведении механического полирования неизбежно возникает небольшое искажение поверхностного слоя металла. Если образец должен исследоваться после полировки в нетравленом состоянии или если искажение поверхностного слоя совершенно недопустимо, необходимо проводить электролитическую полировку.

Схема простейшей лабораторной установки, удовлетворяющей большинству требований, предъявляемых к электролитической полировке, приведена на рис. 4.2.

6

5

2

4

1

3

33