金相制样系列之切割方法大奉送

一、取样位置的确定：

    金相观察的试样应该取自样品易发生各种缺陷的部位，比如钢材：按照钢的化学成分、铸锭的浇注方式、条件、以及变形方法、成品形状和尺寸的不同，钢中的宏观缺陷有不同的种类、大小、分布情况。试样的选取要参考检验的目的来选择。传统的钢材选取一般会遵循这几个原则：1）观察表面缺陷时，例如磨削裂纹、热处理裂纹等时，选取钢材或者钢制品的外表面进行金相制样；2）抽样检查时，应该在钢材的两端分别切取试样；3）在分析检测铸锭及坯料时，应该选取一个纵向刨面和两个或三个（铸锭或坯料的两端或者上中下）横截面。比如钢材的白点、偏析、皮下气泡、疏松、残留缩孔、沿轴向的晶间裂纹等缺陷，在横截面上可以观察到；在钢材中的条带组织等能在纵向试样上观察到。4）失效分析的样品和缺陷检测的样品除了在缺陷处取样，还要在正常区域取样，进行对比。此粗糙取样过程中，一定要注意，不要因为切割过程中过热等原因导致的待检测区域金相组织发生改变：挤压变形和晶粒长大、以及裂纹等。试样切割时传统的试面距切割面的参考距离为：热切割时不小于20mm;冷切时不小于10mm;烧切割时不小于40mm。横向取样时一般样品厚度为20mm,试面应垂直钢材（坯料）的纵轴（金相检查的平面应该垂直于变形方向）。

    总之，所选取的样品必须具有金相观察的代表性，具体操作可以参考具体材料的技术要求做为取样指导。

    二、砂轮切割：

    试样的切取方法有剪、锯、切割等，可以选择的工具有，金相切割机、带锯、电钻、手锯或者线切割等其他类似的方法来从较大的材料块上切割，然后送到实验室进行后的切割等一系列备样过程。砂轮切割时过中程应该有冷却润滑液循环流动，这样不仅可以获得一个比较光滑的切割表面，而且可以避免材料表面产生热变形。

    金相切割机的砂轮切割片应根据砂轮切割机生产商的推荐来选择，例如一般的工具钢，60HRC以上的渗碳钢，50HRC左右的钢，35~50HRC的钢，以及15~35HRC的钢，或者50~90HRB的软钢或退火钢，硬度小于45HRC的工具钢和硬钢以及高温合金等材料要选Al2O3砂轮切割片；非铁基合金比如钛，铝，镁等中等硬度的金属材料尽量选择SiC砂轮切割片。

    砂轮切割片的切割介质颗粒主要是氧化铝或碳化硅，使用的黏结剂有树脂、橡胶或树脂和橡胶的混合物。氧化铝(Al2O3)砂轮切割片更适合铁基金属材料的切割，而碳化硅砂轮切割片更适合非铁基金属和矿石的材料的切割。另外，砂轮切割片区分不同的黏结强度，厂家推荐的砂轮切割片是依据适当的黏结强度和被切割材料的类别来确定的。

    此外，还要根据被切割样品的尺寸大小及取样要求，来选择恰当的直径尺寸和厚度的砂轮切割片，也是切取高质量样品的关键因素。

    四、切割方式和切割片轨迹：

    为了更好的切割样品，工件必须以小的接触面与切割片接触，对于比较小的零部件，相对容易切割， 而比较大的零部件，可能不容易按照比较好的方向位置切割。当圆形的切割片以直切的方式切割圆棒材时，开始的接触面非常小，但随着切割的继续，切割的接触面越来越大，后到达圆形样品的直径处，随后切割接触面逐渐减小到直至切割完成，维持恒定的负载，以保持切割片在切割的过程中承受的压力不随切割接触面减小或增加而变化。如果压力不合适，因摩擦产生的热量可能不易带走，从而导致变形损伤，相的改变，也许可能导致烧伤或者熔化。

    切割方式和切割片轨迹：

    （1）直切式切割：传统形式的切割，切割片接触轨迹的弧度由试样尺寸决定，不适用于比较大的工件和硬度比较大的材料的切割。

    （2）脉冲式切割：切割片接触轨迹仍由工件的尺寸决定，脉冲式运动负载产生的震动以剥离切割颗粒，切割片通常容易磨损。

    （3） 横向进刀式切割：切割片接触轨迹的弧度能够通过深度增量精确控制，横向必须超出零部件长度以避免切割片接触区的弧度。设备必须每次设定切割参数，切割过程要缓慢进行。

    （4） 轨道式切割：类似于横向增量式切割，但接触轨迹是曲线。操作简单迅速，由于接触区的弧度小，所以零件尺寸就显得无关紧要。