金相顯微鏡是一種重要的光學(xué)設(shè)備，用于分析金屬材料的合金成分。金相學(xué)主要是指利用光學(xué)(金相)顯微鏡和體視顯微鏡對(duì)材料顯微組織、低倍組織和斷口組織進(jìn)行分析、研究和表征的材料學(xué)科分支。它不僅包括材料顯微組織的成像及其定性和定量特征，還包括必要的樣品制備、準(zhǔn)備和取樣方法。它主要反映和表征組成材料的相和組織組成、晶體(也包括可能的亞晶體)、非金屬夾雜物，甚至一些晶體缺陷(如位錯(cuò))的總數(shù)、形狀、大小、分布、方向、空間布置狀態(tài)等。以下是金相顯微鏡的應(yīng)用和金相試樣的制備。

　　01

　　金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)

　　光學(xué)金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)一般包括三個(gè)部分：放大系統(tǒng)、光路系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，其中放大系統(tǒng)是顯微鏡的關(guān)鍵部分。目前，它主要是一種計(jì)算機(jī)金相顯微鏡。它將光學(xué)顯微鏡技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)成高科技產(chǎn)品。它可以方便地在計(jì)算機(jī)上觀察金相圖像，然后對(duì)金相圖譜進(jìn)行分析和評(píng)級(jí)，并導(dǎo)出和打印圖像。

　　02

　　使用顯微鏡時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)

　　1)操作人員的手必須清洗干燥，并保持環(huán)境清潔，并保持環(huán)境清潔、干燥;

　　2)使用低壓鎢絲燈泡作為燈源時(shí)，需要通過變壓器插入電源，不得誤接220V電源上;

　　3)更換物鏡時(shí)，目鏡應(yīng)格外小心，嚴(yán)防失手落地;

　　4)在調(diào)整物體與物鏡前鏡片之間的軸向距離(以下簡稱聚焦)時(shí)，必須首先找出粗調(diào)旋鈕與載體臺(tái)升降方向之間的關(guān)系。物鏡應(yīng)該用粗調(diào)旋鈕調(diào)整到盡可能靠近物體，但不能觸摸。然后仔細(xì)觀察視場(chǎng)的亮度，用粗調(diào)旋鈕慢慢調(diào)整物鏡，使其遠(yuǎn)離物體。當(dāng)視場(chǎng)突然變亮甚至出現(xiàn)印象時(shí)，用微調(diào)旋鈕調(diào)整印象，直到印象最清晰為止。

　　5)使用油系物鏡時(shí)，漏油量不宜過多，使用后必須立即用二甲苯清洗，擦干;

　　6)待觀察的樣品必須徹底干燥，用氫氟酸浸漬的樣品干燥時(shí)間較長，因?yàn)闅浞釋?duì)透鏡有嚴(yán)重的腐蝕性。

　　03

　　金相試樣制備

　　金相試樣的制備過程一般包括五個(gè)步驟：取樣、精磨、精磨、拋光和侵蝕。

　　1)取樣

　　從需要檢測(cè)的金屬材料和零件中截取的樣品稱為“取樣”。取樣部位和研磨表面的選擇應(yīng)根據(jù)分析要求確定。截取方法有很多，對(duì)于軟材料可以使用鋸、汽車、平面等方法;對(duì)于硬材料可以使用砂輪切片機(jī)或線切割機(jī)切割方法，對(duì)于硬脆材料可以使用錘論采用哪種方法，都要注意避免和緩解塑性變形或加熱引起的組織失真。樣品的大小沒有統(tǒng)一的規(guī)定統(tǒng)一的規(guī)定，從易于抓握和研磨的角度來看，一般直徑或邊長為15~20mm，高為12~18mm比較合適。對(duì)于尺寸過小、形狀不規(guī)則、需要保護(hù)邊緣的樣品，可采用嵌入式或機(jī)械夾緊的方法。

　　采用熱固性塑料(如PVC)、熱凝性塑料(如膠木粉)和冷凝性塑料(如環(huán)氧樹脂固化劑)作為填料進(jìn)行。前兩種屬于熱鑲填料，熱鑲嵌必須在專業(yè)設(shè)備中進(jìn)行。第三種屬于冷鑲填料。

　　2)精磨

　　精磨的目的主要有以下三點(diǎn)：

　　1.修整一些樣品，如用錘擊法敲出的樣品，形狀非常不規(guī)則，需要精磨，修整規(guī)則的樣品形狀;

　　2.無論采用何種方法取樣，切口通常都不是很光滑，為了將觀察面磨平，同時(shí)去除切割過程中產(chǎn)生的變形層，必須進(jìn)行細(xì)磨;

　　3.倒角在不影響觀察目的的前提下，需要將樣品上的棱角磨掉，以防劃傷砂紙和拋光織物。

　　3)精磨

　　對(duì)于精磨后的樣品，研磨表面仍有厚而深的劃痕。為了消除這些劃痕，必須進(jìn)行精細(xì)研磨。精細(xì)研磨可分為手工研磨和機(jī)械研磨。目前，機(jī)械研磨是磨方法。

　　目前廣泛使用的機(jī)械研磨設(shè)備是預(yù)磨機(jī)。電機(jī)推動(dòng)鋪有水砂紙的圓盤旋轉(zhuǎn)。研磨時(shí)，樣品沿板的軸向來回移動(dòng)，力要對(duì)稱，邊打磨邊用水沖洗。水流不僅起到冷卻樣品的作用，還可以利用離心力不斷將掉落的沙粒和磨屑沖到輪盤的邊緣。機(jī)械研磨的切割速度比手工研磨快很多，但平整度不夠好，表面變形層也很嚴(yán)重。因此，要求較高或材料較軟的樣品應(yīng)手工研磨。

　　4)拋光

　　拋光的目的是去除研磨表面留下的小劃痕，獲得明亮的無痕鏡面。拋光方法有研磨拋光、電解拋光和化學(xué)拋光拋光和化學(xué)拋光，其中最常用的是研磨拋光。研磨和拋光在拋光機(jī)中進(jìn)行。拋光織物(粗糙的帆布和細(xì)羊毛)用水浸泡、鋪設(shè)、擰緊并固定在拋光盤上。

　　啟動(dòng)開關(guān)使拋光盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將適量的拋光液(氧化鋁、氧化鉻或氧化鐵拋光粉加水懸浮液)滴在拋光盤上進(jìn)行拋光，拋光時(shí)應(yīng)注意：

　　1.樣品沿盤軸來回緩慢移動(dòng)，同時(shí)反向拋光盤轉(zhuǎn)為自轉(zhuǎn)，待拋光快速結(jié)束時(shí)進(jìn)行短時(shí)定位輕拋。

　　2.在拋光過程中，應(yīng)經(jīng)常滴適量的拋光液或清水，以保持拋光盤的濕度。如果發(fā)現(xiàn)拋光盤太臟或含有粗顆粒，在正常使用前必須清洗干凈。

　　3.應(yīng)盡可能縮短拋光時(shí)間，不能過長，為滿足這一要求，可分粗拋和精拋兩步進(jìn)行。

　　4.拋光有色金屬(如銅、鋁及其合金等)時(shí)，最好在拋光盤上涂抹少量肥皂或滴適量肥皂液。

　　5)浸蝕

　　拋光樣品在金相顯微鏡下觀察，只能看到明亮的研磨表面。如果材料中有劃痕、水漬或非金屬夾雜物、石墨和裂縫，則可以看到，但必須對(duì)合金成分進(jìn)行分析。

　　化學(xué)法有多種，最常用的是化學(xué)腐蝕法，利用腐蝕劑對(duì)試樣的化學(xué)溶解和電化學(xué)腐蝕作用來顯示組織。

　　純金屬(或單相對(duì)稱固體溶體)的腐蝕基本上是一種化學(xué)溶解過程。與晶界原子和晶體內(nèi)部原子相比，自由能高，穩(wěn)定性差，易受腐蝕而產(chǎn)生凹槽。晶體內(nèi)部的腐蝕程度較輕，原始拋光面大致保持不變。在開放場(chǎng)下觀察時(shí)，可以看到晶體被晶體邊界(黑色網(wǎng)絡(luò))分隔。如果腐蝕較深，您還可以發(fā)現(xiàn)每個(gè)晶體的明暗情況不同。這是因?yàn)槊總€(gè)晶體原子的排列方向不同。腐蝕后，以最密集的排列表面為主的外觀表面與原始拋光表面之間的傾斜度不同。

　　檢查后，可將合格的樣品放入腐蝕劑中，拋光面朝上，并不斷觀察表面顏色的變化。這是一種侵蝕方法。你也可以用沾有腐蝕劑的棉花輕輕擦洗拋光表面，觀察表面顏色的變化。這是一種侵蝕方法。當(dāng)樣品表面被稍微腐蝕時(shí)，立即取出，用流水清洗，在腐蝕表面滴一些乙醇，然后用濾紙吸收過多的水和酒精，用吹風(fēng)機(jī)快速干燥，完成樣品的整個(gè)制備過程。