金相抛光：抛光机与耗材

金相抛光，就像金相磨光一样，是金属样品制备过程的最后阶段。其目的是纠正先前工作步骤（取样和切割期间）引起的变形。 下面的介绍提供了样品准备过程中一些一般考虑事项以及提示。
金相抛光包括几个步骤，每个步骤均使用比前个步骤更细的磨料。通常，可区分为三个操作阶段：预抛光、中间抛光和最终抛光。最终目标是产生一个无变形、无划痕和高度反射的样品表面。为了获得准确的结果，需要选择合适的耗材、抛光机和与各个仪器设置匹配（根据材料优化）的制样指南。 QATM是一家知名的高质量抛光耗材的制造商和供应商，以及一系列创新的金相抛光机，从手动到全自动的型号。QATM应用专家结合了几十年的经验和成千上万的处理样品，很乐意帮助您的制样应用。

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金相抛光分为3个步骤

在抛光步骤的数量和选择以及晶粒大小的分级方面，金相抛光通常没有有效的规则。不过，对于单个材料或材料类型，有制备建议，通常会区分三个较大的工艺步骤。

抛光布的范围很好地涵盖了技术材料组的任务范围。在选择抛光布材料和金刚石粒度时，必须注意绒毛高度和粒度的选择，使金刚石颗粒始终与试样表面和抛光布接触。只有这样，才能保证最佳的去除效果，从而保证良好的平整度/边缘锐利度，制备过程才能成功。

1. 预抛光

第一道工序的总体目标是在短的时间内实现理想的材料去除效果。只有确保金刚石始终处于运动状态，尽可能始终保持滚动，才能在磨削过程后保持良好的表面平整度。这种滚动运动导致必要的多余材料去除。

所用耗材：金刚石 15 µm 至 9 µm / 硬织布或硬压布

2. 中间抛光

在中间步骤中，变形层和涂抹层被去除。如果材料非常坚硬，可能需要几个中间步骤。

所用耗材：金刚石 9 微米至 3 微米/硬织布或轻绒布

3. 最终抛光

最后一步的目的是消除变形，尤其是表面的涂抹。这一步并不容易，但可以做到。然而，并非每项任务都需要最终抛光。

所用耗材： 金刚石 3 µm 至 0.5 µm / 氧化物抛光 0.1 µm 至 0.06 µm / 绒布或植绒布，用于氧化物悬浮液的发泡布

在金相最终抛光中，金刚石磨粒的纯机械去除与化学机械去除之间存在区别，后者是通过微碱性悬浮液实现的。必须根据具体应用来确定哪种抛光液更为合适。

金相金刚石抛光

In metallographic polishing, diamond polishing agents are differentiated according to the diamond shape. There are poly- and monocrystalline diamonds.

Polishing agents containing polycrystalline diamonds have clear advantages over polishing agents containing monocrystalline diamonds. The polycrystalline diamond has a uniform grain shape and many sharp edges.

The removal rate of diamond polishing agents depends on the number and size of diamond cutting edges that are working simultaneously.

For the right choice of diamond polishing or grinding abrasive (i. e. whether mono- or polycrystalline), it is important to determine its requirements beforehand. Basically, a good result can also be achieved with the cheaper monocrystalline diamond, even though the way to get there requires more effort.

Diamond polishing agents also differ in the type of their carrier material. Which of the three common carrier materials is chosen depends on the circumstances.

金刚石抛光膏：在布上的浓度较高，始终需要额外的润滑剂

金刚石悬浮液：确保金刚石悬浮液在布上均匀分布，如果静置时间较长，应注意分层

金刚石喷剂：确保金刚石悬浮液在布上均匀分布，始终需要额外的润滑剂，由于用量大，消耗量较高

金相抛光耗材

金相氧化物抛光

在金相学中，氧化物主要用于最后的制备步骤。

二氧化硅和氧化铝悬浮液是有区别的。这两种悬浮液都是即用型水悬浮液或酒精悬浮液。粒度尺寸位于 0.1- 0.06 µm之间。

悬浮液的应用没有绝对的规则。酒精悬浮液应用于易受腐蚀的试样。

二氧化硅：所有奥氏体钢、铝合金、钛合金、贵金属合金

氧化铝：黄铜、低合金到非合金钢、灰铸铁牌号

使用氧化物抛光剂可实现机械或化学机械去除，从而去除先前金相抛光时可能仍然存在的涂抹层和变形层；该工艺的质量从好到非常好不等。

"双重 "去除还可缩短抛光时间。与金刚石制剂相比，材料成本大大降低是另一个优势。

金相抛光耗材

金相抛光布和盘

金相抛光布可采用不同的表面结构或材料（例如丝绸、人造丝、羊毛织物、植绒和发泡塑料）。也提供特别研发的集成了金刚石磨料的磨盘。

金相预抛光通常在使用润滑剂的低弹性（硬）布上进行（低冲击弹性对保持边缘锋利非常重要）。如果边缘被太软的布磨成倒角，则会对薄层的评估产生负面影响。

在最终抛光过程中，应改用弹性更强的长绒抛光布和粘度更高的润滑剂。

用于中间抛光的抛光布的弹性介于上述两个极端之间。

金相抛光耗材

金相振动抛光

通过金相振动抛光，可以对容易变形的材料进行几乎无变形、无划痕的制备。这种方法也特别适合用于 EBSD 分析的样品。

With metallographic vibratory polishing, the relative movement between a sample and polishing base necessary for removal is achieved by a vibrating work surface. The working surface is set into vertical vibrations which are superimposed by torsional vibrations. These combined vibrations cause the samples, which are weighted down with a weight, to run in a circle on the working wheel.

The metallographic vibratory polisher QPol Vibro automatically finds the best frequency for the sample movement on the cloth depending on the mass to be moved. Due to the very gentle material removal, the method is particularly suitable for very soft and ductile materials such as copper or copper alloys, aluminium and aluminium alloys, Ni-based materials, as well as soft steels. However, this gentle and therefore very low material removal results in long processing times that sometimes take considerably more than 30 minutes.

Qpol Vibro振动抛光机

金相磨抛的贴士和窍门

研磨和抛光是金相学中的一项标准技术。几乎所有材料都有专业的制备知识。然而，在寻找合适的程序时，必须考虑到一些潜在的错误源。由于需要多步骤的工作流程，该程序非常耗时，尤其是在手动制备时。

另一方面，如果希望实现更高的自动化程度，则必须进行更大的投资。

在每种情况下，必须评估以下风险：

使用磨料材料进行金相抛光可能会导致试样表面划伤，尤其是在材料含有不同硬度值的相时。对于复合材料，这种情况是绝对不能排除的。
边缘和晶界可能会被磨圆。
冷却剂和润滑剂不得与材料发生反应，因为纸张或纤维等有机材料会膨胀。如果冷却性能不足，样品材料就会发生热降解和/或微观结构变化。

市场上的研磨和抛光设备种类繁多，可为各种应用提供合适的解决方案。根据不同的应用和生产能力，可提供从简单的半自动系统到全自动系统。应用范围之广也是不言而喻的。通过精心匹配的耗材和合适的制备参数，几乎所有材料都能获得出色的效果。机械研磨和抛光通常是唯一适用于陶瓷、复合材料和填充/增强塑料的制备技术。

为了向用户提供帮助，下面列出了一些提示和技巧。

1. 金相抛光和研磨动力学

在半自动和全自动制备过程中，样品夹具与工作盘之间的位置关系尤为重要。试样夹具的位置、旋转速度、旋转方向和接触压力是影响耗材耐用性和表面质量的重要因素。

如果试样夹具的位置太靠近中心，则会产生不利的研磨和抛光动力学（示意图 1）。

示意图2中的位置是理想的：样品夹具应稍稍超出工作盘边缘，约 5 至 10 毫米。通过这种设置，样品将仍然在抛光布上运动！
；

2. 彗尾

在金相学中，如果在手工制样过程中仅在一个方向上固定切片，那么所谓的彗尾通常会与软基体中的非金属夹杂物、孔隙和硬相伴生。这种假象在大型材料样品中非常典型。为了达到最佳的金相制样效果，应移动试样防止产生偏好方向。

3. 铅笔效应

在金相抛光中，"铅笔效应 "是一种普遍存在的手动或单点力制备过程中形成的制样假象。表面向中心逐渐变细，这在表面的形貌中清晰可见。在使用单点力制备试样时会出现这种问题。

原因可能有以下几种：

夹具开口过大，即试样间隙过大
选择的直径不正确，例如：试样直径 38 毫米（1 ½ 英寸），但夹具直径为 40 毫米
样品形状不合适（过高，因此样品前后倾斜）
接触压力过低，样品开始不规则倾斜
不符合研磨和抛光动态参数
样品不是圆柱形（用于冷镶嵌的镶嵌模具是椭圆形的）

。

4. 金相研磨剂和抛光剂的沉积

金相研磨剂和其他抛光剂，如砂纸中的碳化硅颗粒、金刚石抛光剂中的金刚石或氧化最终抛光剂中的氧化物，可能会在制备过程中被压入表面。
在以下情况下可能会出现这种情况：

在对由极硬和极软材料组成的复合材料进行干式金相研磨时
在制备极软材料和/或由软相和硬相组成的复合材料时，如果压力过高
在磨料浓度过高和压力过大的情况下
抛光液粒度选择不当
抛光过程中润滑膜破裂。如果添加的润滑剂太少，试样会明显升温
使用粘度很低的润滑剂时
如果选择了错误的抛光布（太硬或太软），请注意冲击弹性
试样过于单侧移动时

5. 制备用于金相分析的氮化钢

研磨方向也会影响最终结果的质量：在这一手动制备过程中，左边的试样被固定在碳化硅纸上，磨粒的研磨方向从钢试样指向镶嵌树脂。脆性氮化层因而被压入镶嵌树脂的最小间隙中，从而导致破裂。

这个问题可以通过旋转试样来解决。必须从镶嵌树脂到试样的方向研磨。结果（右侧的试样）尚未完全抛光，从而清晰地显示问题和解决方案。

DIN 30902:2016-12（黑色金属材料的热处理--氮化和软氮化工件复合层厚度和孔隙率的光学显微测定）建议在镶嵌前用铝箔或铜箔包裹试样，以便在制备过程中保护复合层。