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17

2022

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03

特鲁利 | 螺栓螺母的金相制备报告

作者：

螺栓螺母是最常用的坚固件，是利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理，循序渐进地紧固器物机件的工具。
螺栓螺母要求能够在交变应力下满足高负荷长效使用，金相组织的优劣就非常重要，一般都要求内部有较好的韧性和合理的硬度，表面有较高的硬度和较强的耐磨耐腐能力，不同的材料和热处理制度下具有不同的金相组织。

01设备和耗材

设备

特鲁利TableCUT-200自动精密切割机；
 

特鲁利FlexPRESS-600自动镶嵌机；
 

特鲁利Alpha双盘双控磨抛机；
 

特鲁利 Alpha-600 磨抛机；
 

特鲁利ThetaMount压力冷镶嵌机；
 

Leica DM2700M金相显微镜；
 

吹风机；
 

耗材

酒精；脱脂棉；
特鲁利TJ2237保边型热镶嵌料；
特鲁利TJ2568AB环氧树脂；
特鲁利PL-W抛光润滑液；
特鲁利SiC金相砂纸(P180；P400；P800；P1200；P2000；P2500)；
特鲁利YS-JP 白色纤维抛光布(8in)；
特鲁利ET-JP白色合成人造丝抛光布(8in)；
特鲁利3μm多晶金刚石抛光液 ；
特鲁利0.05μm二氧化硅抛光液。

02制样过程

1-切割

使用TableCUT-200精密自动切割机将螺栓螺母对半切开（尺寸太小或形状不规则者需要专用夹具）。

 

设备

TableCUT-200精密自动切割机

 

耗材

SiC砂轮切割片

 

参数

转速3000rpm，进给0.2mm/s

2.1-热镶嵌

使用FlexPRESS-600自动镶嵌机镶嵌切割好的试样，其中直径较小的螺母也可不切割直接镶嵌。

设备

FlexPRESS-600自动镶嵌机
 

耗材

TJ2237保边型热镶嵌料
 

参数

压力180Bar，温度175℃，时间5min，中速冷却

2.2-冷镶嵌

按比例配制TJ2568AB环氧树脂浇注试样，试样浇注好后放置在ThetaMount压力冷镶嵌机中加压固化。

设备

ThetaMount压力冷镶嵌机

 

耗材

TJ2568AB环氧树脂
 

参数

压力0.2MPa，时间30min

3.1.1-自动研磨

使用Alpha-600自动磨抛机研磨试样。

设备

Alpha-600自动磨抛机

耗材

SiC砂纸：P180；P400；P800；P1200；P2000；P2500

参数

压力22N，同向200rpm，时间120s

3.1.2-抛光（自动粗抛）

使用Alpha-600自动磨抛机抛光试样，先使用YS抛光布，配合3μm多晶金刚石抛光液粗抛，同时添加PL-W抛光润滑液。

设备

Alpha-600自动磨抛机

耗材

YS抛光布，3μm多晶金刚石抛光液，PL-W抛光润滑液

参数

压力25N，同向150rpm，时间300s

3.1.3-抛光（自动精抛）

使用Alpha-600自动磨抛机抛光试样，然后使用ET抛光布配合0.05μm二氧化硅抛光液进行精抛。

设备

Alpha-600自动磨抛机

耗材

ET抛光布，0.05μm二氧化硅抛光液

参数

压力22N，同向120rpm，时间120s

3.2.1-手动研磨

使用Alpha-202双盘双控磨抛机研磨试样。

设备

Alpha-202双盘双控磨抛机

耗材

SiC砂纸：P180,P400,P800,P1200,P2000,P2500

参数

300rpm

3.2.2-手动粗抛

使用Alpha-202磨抛机抛光试样，先使用YS抛光布，配合3μm多晶金刚石抛光液粗抛，同时添加PL-W抛光润滑液。

设备

Alpha-202双盘双控磨抛机
 

耗材

YS抛光布，3μm多晶金刚石抛光液，PL-W抛光润滑液

参数

转速500rpm，时间5min

3.2.3-手动精抛

使用Alpha-202磨抛机抛光试样，然后使用ET抛光布配合0.05μm二氧化硅抛光液精抛。

设备

Alpha-202双盘双控磨抛机

耗材

ET抛光布，0.05μm二氧化硅抛光液

参数

转速200rpm，时间2min

4-腐蚀

客户提供的螺栓螺母材质未知，默认按照碳钢或低中合金钢进行腐蚀。使用4%硝酸酒精擦蚀。

设备
 

配方

使用方法

4%硝酸酒精

HNO?   4ml
H?O    96ml
 

 

擦蚀法

5-观察

设备

Leica DM2700M金相显微镜

耗材

 

参数

50×→500×倍观察

03分析

热镶    螺丝    50×

可见大量硫化物夹杂

热镶    螺丝    200×

可见大量硫化物夹杂

热镶    螺母    200×

牙底可见裂纹

热镶    螺母    500×

牙底可见裂纹

抛光态    50×

含有大量硫化物夹杂

图一：腐蚀态    50×

含有大量硫化物夹杂

图二：腐蚀态    200×

含有大量硫化物夹杂。心部为正火组织，存魏氏体。表面冷速快生成马氏体。

 

图一：腐蚀态    50×

保留马氏体位向的回火索氏体

图二：腐蚀态    200×

保留马氏体位向的回火索氏体

图一：腐蚀态    50×

组织呈纤维状，可见牙顶有断流和紊流

图一：腐蚀态    50×

组织呈纤维状，可见牙顶有断流和紊流

图一：腐蚀态    100×

可见铁素体和三次渗碳体，表面晶界有渗入物

图二：腐蚀态    200×

可见铁素体和三次渗碳体，表面晶界有渗入物

图三：腐蚀态    500×

表面晶界有渗入物，有一定厚度的涂层

提供的材料多种多样，既有螺栓也有螺母，尺寸不一。对于尺寸较小或形状特殊的件应设计专门的夹具以便切割时夹持。当然，一些尺寸很小的件也可以直接镶嵌后粗磨到中间剖面。

对于有涂镀层的试样，应使用保边型热镶嵌料镶嵌。

一些薄壁件在热压镶嵌时会变形，应使用冷镶。

要针对不同的材料开发不同的磨抛步骤。

 

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