預(yù)磨，也稱平面研磨，或金相磨平，是樣品磨拋制備中一個重要環(huán)節(jié)。其目的是消除金相切割過程中產(chǎn)生的粗糙度，并迅速實現(xiàn)研磨表面的平整。預(yù)磨可以為后續(xù)的磨拋步驟做準備，去除變形層，以及實現(xiàn)高效率的定量磨削。當然，如果樣品的初始表面比較精細和平整，也可略過預(yù)磨程序，直接進入細磨或精磨步驟。
預(yù)磨采用的磨料粒度一般為P60-P180，具體選用的磨料類型和設(shè)備取決于樣品材料、尺寸和制備目的。若是軟質(zhì)材料，可采用SiC砂紙、研磨薄膜、磨盤；對于較硬的材料（>300HV如硬化鋼或陶瓷），則使用金剛石磨盤。上述兩種情形均可在常規(guī)手動或自動金相磨拋機上進行。如果樣品切割后有毛刺或者希望簡便實現(xiàn)單個樣品的磨平過程，下圖這種可使用不同粒度氧化鋁或碳化硅研磨砂帶的手動預(yù)磨機是方便經(jīng)濟的選擇。
QATM Qgrind 100手動砂帶預(yù)磨機
如果金相制備時，需要在最短的時間內(nèi)以最高的平面度實現(xiàn)快速材料去除，則建議使用預(yù)磨磨石，常見的種類有陶瓷粘接氧化鋁或碳化硅磨石。磨石需要在專業(yè)的金相自動預(yù)磨機上使用，通過高速旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)高效材料去除和磨平樣品。
QATM行業(yè)領(lǐng)先的Qgrind XL立式預(yù)磨機或Qpol 300 BOT全自動磨拋機系統(tǒng)的預(yù)磨工位，搭配專業(yè)的白氧化鋁或碳化硅磨石，即使針對高樣品吞吐量也可有效地進行平面研磨。預(yù)磨機或預(yù)磨工位采用精確電子力控制的中心力加載模式，配備自動磨石修整功能來實現(xiàn)高精度、最大化的材料去除，快速磨平批量鑲嵌或非鑲嵌樣品。
預(yù)磨的基本原理跟研磨相似，試樣表面以一定的壓力與固定在磨石中的磨料顆粒發(fā)生相對高速運動后，產(chǎn)生磨屑(即材料去除)并在表面留下磨痕。在此過程中，水作為冷卻液，對樣品和磨石表面起到冷卻和潤滑的作用，并及時沖走磨屑；而金剛石修整器以一定的時間間隔對磨石進行自動修整，及時去除磨鈍的磨料顆粒，讓尖銳的新磨料顆粒展露出來，確保持續(xù)的材料去除過程。
磨石預(yù)磨過程的主要影響因素包括加載力，試樣夾具及磨石的轉(zhuǎn)速，金剛石修整器的修整速度/深度以及冷卻因素等。您所關(guān)心的相關(guān)問題的答案都在這里啦！
磨石作為研磨介質(zhì)，采用高轉(zhuǎn)速（Qgrind XL的轉(zhuǎn)速范圍為1000~2000轉(zhuǎn)/分鐘）是自動預(yù)磨過程的特征之一。QATM實驗數(shù)據(jù)表明，隨著磨石轉(zhuǎn)速的增加，樣品材料去除率也隨之增加，而試樣表面質(zhì)量（粗糙度）基本保持恒定。
這一結(jié)果雖然表明提高轉(zhuǎn)速有助于提升材料去除率，但在實際應(yīng)用中高轉(zhuǎn)速會帶來更高的磨石損耗，同時也會增加磨石和樣品表面間產(chǎn)生的熱量。因此，磨石預(yù)磨的轉(zhuǎn)速通常選擇為1500 轉(zhuǎn)/分鐘。
是不是研磨力越大越好？
自動預(yù)磨時為了確保平面度，試樣均采用中心力加載模式。我們的實驗結(jié)果表明，隨著研磨力的增加，材料去除率上升，磨石損耗趨于下降（自動修整磨石次數(shù)減少），而樣品表面質(zhì)量保持不變；當加載力達到 300N時，去除率曲線趨于平緩。
我們都知道，過高的研磨壓力會增加樣品材料變形，而這些變形必須在后續(xù)的研磨和拋光步驟中去除，以便能夠分析真實的材料顯微組織。因此，在實際預(yù)磨應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)樣品材質(zhì)、大小及數(shù)量選擇合適的研磨力，且需謹慎地增加力值。一般情況下選擇的中心加載力不會超過350N，單位面積上的研磨力通常低于0.030 N/mm2。
預(yù)磨表面質(zhì)量可以選擇么？
是的，Qgrind XL預(yù)磨機的操作軟件界中有不同的研磨模式可供選擇，包括粗糙、正常、細磨和精細研磨四種模式，從而提供不同的表面質(zhì)量選擇。
研磨模式的不同本質(zhì)上是采用了不同的磨石修整速度：若選用較高的修整速度，磨石表面會形成螺旋狀紋理，此時去除率較高，但樣品表面也會比較粗糙；反之，如果低速修整磨石，磨石表面會相對光滑，樣品表面質(zhì)量也會比較精細，但材料去除率將明顯降低。
大量實驗數(shù)據(jù)表明，在“精細”研磨模式下，樣品表面質(zhì)量可提高至少達15%；在“粗糙”研磨模式下，與傳統(tǒng)工藝相比，材料去除率可提高20%，從而顯著減少了工藝時間。在實際操作中，可以通過選擇和組合不同的研磨方式，實現(xiàn)最大化的材料去除率和優(yōu)異的樣品表面制備效果。
什么時候該進行磨石修整？
什么時候是修整磨石的最佳時機？過去，必須通過聽、看、摸和測量來判斷修整時機——有經(jīng)驗的操作人員可以通過磨石工作的聲音判斷是否有材料被去除，通過觸摸磨石就能分辨出其是否鋒利。
現(xiàn)代預(yù)磨機集成了材料去除檢測和顯示系統(tǒng)，可根據(jù)實時材料去除情況，自動評估和選擇合適的修整時機。比如，當去除率降低到預(yù)設(shè)百分比時，機器會自動開始修整磨石。當然，用戶也可以按預(yù)先設(shè)定的時間間隔進行自動磨石修整或手動修整。
目標：
同步制備19個未鑲嵌截面樣品，其中每個夾具開孔中夾持3~4個樣品
預(yù)磨參數(shù)：
磨石：P100 Al2O3
轉(zhuǎn)速：1500 rpm（磨石）/ 120 rpm（試樣夾具）
加載力：180 N
時間：~ 2 min.
拋光步驟：
9/3/1 µm
目標：
將3個鑲嵌的馬氏體鋼（60 HRC）樣品定量磨削1mm后，觀察邊緣和芯部組織，鑲嵌尺寸 100 x 50 mm
預(yù)磨參數(shù)：
磨石：P100 Al2O3
轉(zhuǎn)速：1500 rpm（磨石）/ 120 rpm（試樣夾具）
加載力：200 N
時間：~5 min去除1mm
拋光步驟：
9/3/1 µm拋光后，硝酸酒精溶液腐蝕
目標：
將超大尺寸（140 x 100 mm）的鈦合金TC4樣品進行整體制備后觀察顯微組織
預(yù)磨參數(shù)：
磨石：P150 SiC
轉(zhuǎn)速：1500 rpm（磨石）/120 rpm（試樣夾具）
加載力：125 N
時間：~90s磨平
拋光步驟：
拋光后用Kroll溶液腐蝕
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