摘　要：　以紫銅與低碳鋼釬焊接頭為例，介紹了異種金屬焊接接頭金相試樣制備過程中磨光、拋光和浸蝕等關鍵操作，成功地獲得了紫銅與低碳鋼釬接頭金相組織圖，可在科研中推廣應用。
關鍵詞：　異種金屬　焊接接頭　金相試樣
通過對焊接接頭的金相組織觀察，可以了解母材及焊接熱影響區(qū)晶粒大小及分布、取向等，特別是可觀察出母材和焊縫金屬之間是否熔合(是否有互相擴散)，從而可對接頭的焊接質(zhì)量作出正確判斷。目前有關異種金屬接頭金相試樣制備的報道較少，這主是跟操作困難有關，因為異種金屬具有不同的物理和化學性能，在制備焊接接頭過程中，兩種金屬界面處易形成臺階。此外，由于異種金屬的電化學電位不同，浸蝕試樣也較困難，為此合理地選擇浸蝕劑顯得十分重要。近年來我們對制備紫銅與低碳鋼接頭的金相試樣進行了一些摸索，整個過程為:取樣→鑲嵌→磨光與拋光→浸蝕→組織觀察。鑒于取樣、鑲嵌和組織觀察的操作較規(guī)范，下面主要對磨光，拋光及浸蝕的操作過程作一些探討。
1　磨光
磨光是為了得到平整、光滑的磨面，磨面上允許有極細而均勻的磨痕，磨光分為粗磨和細磨兩步。
(1)粗磨。粗磨前，試樣較軟一側(cè)(紫銅側(cè))可用銼刀修平，而較硬的一側(cè)(低碳鋼側(cè))用砂輪機整平，然后在XQ22型鑲嵌機上鑲嵌成規(guī)格為<22×15mm的金相試樣。在粗磨操作中，壓力不宜過大，以免產(chǎn)生范性變形。為了保證試樣不致因發(fā)熱而引起金屬組織發(fā)生變化，要不斷將試樣浸入水中冷卻，粗磨時一定要保證磨面平整。
(2)細磨。試樣表面粗磨后，用水沖洗干凈即可細磨，細磨的目的是消除粗磨**下來的較深的痕跡，為拋光作好準備。細磨是在由粗到細的各號金相砂紙上(底下墊金屬平臺)進行?？紤]到本試樣的特殊性，我們先用粒度為280#、320#的金相砂紙把試樣磨得較為平整，然后再按砂紙的粒度400#、500#、600#、800#由粗到細順序磨制。為了能觀察磨痕是否消除，后道磨削的方向應與前道磨痕方向相垂直。磨面與砂紙應保持完全接觸，施加的壓力要力求均勻，不能把觀察面磨成鼓肚狀。更換砂紙時，注意不要把前一道的砂粒帶入，磨制過程中，應在明亮處反復觀察磨面的均勻程度與磨紋狀況。
2　拋光
拋光的目的在于除去金相磨面上由細磨所留下的細微磨痕，使磨面成為無劃痕的光滑鏡面。本實驗采用機械拋光，所用的拋光機為P22型。
(1)粗拋:拋光盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min左右，拋光前先將金剛石研磨膏(粒度為W2.5)均勻涂在拋光織物上靠近中心部分，然后滴加清水，開機拋光。具體操作是握住試樣，使磨面均衡地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并不斷地將試樣在盤與盤的邊緣之間往返轉(zhuǎn)動。由于拋光盤的邊緣和近中心處的線速度不同，所以拋光時應盡可能使較硬的一側(cè)(低碳鋼側(cè))離盤心較遠，而較軟的一側(cè)(紫銅側(cè))靠近盤心的位置。整個試樣由盤邊逐漸移至盤心處拋磨。對試樣施加的壓力要均衡，且應先重后輕。在拋光初期，試樣上的磨痕方向應與拋光盤轉(zhuǎn)動的方向垂直，以利于較快地消除磨痕。在拋光后期，需將試樣緩緩轉(zhuǎn)動，這樣可獲得光亮平整的磨面，同時能防止夾雜物及硬性的相產(chǎn)生曳尾現(xiàn)象，一般情況下是觀察磨痕一致時轉(zhuǎn)動90°再拋。反復幾次，直到顯微鏡下看到細細的并且方向一致的磨痕時為止。此外，拋光時水是一直不能缺少的，以保持金屬磨面與拋光織物之間具有一個潤滑層，使磨面光滑、明亮。
(2)精拋:精拋光的目的是為了消除粗拋光所留下的劃痕。試驗中采用絲絨作為拋光織物，以粒度稍細(W1或W0.5)的金剛石研磨膏作為拋光材料。具體操作是:開始加少許研磨膏，滴加清水量稍多，使研磨膏的濃度先大后小，由于紫銅較軟，試樣表面易劃傷而形成細微的劃痕，應盡量做到拋光機專用。手拿試樣要輕、穩(wěn)，并間隙地輕輕轉(zhuǎn)動試樣；在顯微鏡下觀察到磨痕極細時，可只用清水拋光，清水拋光一般10-15分鐘為宜，待顯微鏡下觀察幾乎無磨痕時，便可認為試樣已拋光好。注意拋光時間不宜太長，否則會使表面產(chǎn)生變形層或造成夾雜物曳尾或脫落，有時銅表面還會出現(xiàn)氧化層和浮雕等。
3　試樣的浸蝕
金相試樣的浸蝕主要采用化學浸蝕和電化學浸蝕方法。在本實驗中，采用了通常的化學浸蝕。
(1)浸蝕劑的選擇。焊接接頭的組成包括三部分，即紫銅、焊縫金屬、低碳鋼，由焊接工藝可知，火焰釬焊紫銅與低碳鋼時，所加入的填充材料為黃銅類，它與母材紫銅之間的熔合該是不存在問題的，對它們的浸蝕也容易。至于焊縫金屬與低碳鋼之間的浸蝕，從理論上講，F(xiàn)eCl3水溶液對紫銅和低碳鋼都能達到浸蝕目的，但實際操作中發(fā)現(xiàn)，僅用Fe2Cl3水溶液浸蝕，低碳鋼一側(cè)的組織能清楚顯示，而紫銅一側(cè)浸蝕效果不理想，故對兩種母材的浸蝕很難同時達到*佳效果。有資料報道[1]，對于異種金屬接頭，例如焊縫是奧氏體金屬，母材是以鐵素體為基的金屬，往往難以同時浸蝕出焊縫與熱影響區(qū)金屬的組織。只有采用電解浸蝕與化學浸蝕雙重處理才能得到兩者兼顧的效果。其浸蝕過程是試樣經(jīng)拋光后，先采用10%鉻酸或10%草酸試劑電解浸蝕，以獲得滿意的焊縫浸蝕質(zhì)量，然后再采用化學浸蝕顯示母材熱影響區(qū)組織。
根據(jù)如上所述，考慮到紫銅與低碳鋼的焊接接頭的特殊性及實際制備過程中的可操作性，在參閱了大量文獻資料的基礎上[2，3，4，5]，我們選擇并配置了對銅和鋼都能進行浸蝕的兩種浸蝕劑，這兩種浸蝕劑在組成上也大致相近。一種為酸性的FeCl3酒精溶液(FeCl35g，HCl2ml，酒精 96ml)，用于浸蝕銅，另一種為酸性的FeCl3水溶液(FeCl3 5g，HCl 50ml，H2O100ml)，用于浸蝕鋼。實踐證明，用這兩種不同的浸蝕劑分別浸蝕不同的母材，效果很好，不過在具體操作過程中要注意先后順序和浸蝕時間等。
(2)浸蝕操作過程。常規(guī)的化學侵蝕方法有浸蝕法和擦拭法兩種，本實驗選用了擦蝕法，即將試樣拋光面朝上，平放在浸蝕臺上，用蘸有浸蝕劑的棉花球在試樣表面輕輕擦蝕，直至獲得恰當?shù)慕g程度為止，沖洗和吹干的程序與通常的浸蝕法相同。針對紫銅與低碳鋼接頭，具體操作過程是:先用酸化FeCl3水溶液浸蝕劑擦拭鋼的一側(cè)，在界面處應盡量避免浸蝕液與銅接觸，時間約為半分鐘左右;擦拭完鋼后，不沖洗，立即用另一棉花球蘸酸性FeCl3酒精溶液浸蝕劑擦拭焊縫金屬和紫銅側(cè)，變色后(時間約為十幾秒種)即用水沖洗磨面，再滴幾滴酒精脫水，用吹風機吹干，浸蝕過程即告完成。整個浸蝕過程要及時、迅速，稍有怠慢將難于達到理想的浸蝕效果。
4　結　語
在紫銅與低鋼接頭金相試樣制備過程中，從磨光和拋光到浸蝕劑的選擇和試樣的浸蝕，都采用了較為特殊的操作方法，*后成功地制備出所需的金相試樣，所得焊縫金屬與低碳鋼釬焊接頭的金相組織圖十分清晰。圖中焊縫金屬與低碳鋼之間熔合良好，分子間相互滲透，從而可斷定該接頭質(zhì)量良好，焊接工藝可行。隨著焊接技術的進一步發(fā)展，在科學研究中對焊接接頭金相組織的觀察必將越來越多，特別是異種材料焊接的日益廣泛，同時對異種金屬焊接接頭金相試樣的制備也提出了新的課題。因此本實驗中所采用異種金屬接頭金相試樣制備的操作過程可供科研和生產(chǎn)中推廣運用。