材料現(xiàn)代研究方法--金相顯微鏡

1、第四章第四章 金相顯微鏡金相顯微鏡o微觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析對(duì)于理解材料的本質(zhì)至關(guān)重要。一部微觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析對(duì)于理解材料的本質(zhì)至關(guān)重要。一部探索微觀世界的歷史，是建立在不斷發(fā)展的顯微技術(shù)之上的。探索微觀世界的歷史，是建立在不斷發(fā)展的顯微技術(shù)之上的。o從光學(xué)顯微鏡到電子顯微鏡，再到掃描隧道顯微鏡，人們的從光學(xué)顯微鏡到電子顯微鏡，再到掃描隧道顯微鏡，人們的觀測(cè)顯微組織的能力不斷提高，現(xiàn)在已經(jīng)可以直接觀測(cè)到原觀測(cè)顯微組織的能力不斷提高，現(xiàn)在已經(jīng)可以直接觀測(cè)到原子的圖像。子的圖像。o光學(xué)顯微鏡最先用于在醫(yī)學(xué)及生物學(xué)方面，直接導(dǎo)致了細(xì)胞光學(xué)顯微鏡最先用于在醫(yī)學(xué)及生物學(xué)方面，直接導(dǎo)致了細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)

2、上形成了的發(fā)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上形成了19世紀(jì)最偉大的三大發(fā)現(xiàn)之世紀(jì)最偉大的三大發(fā)現(xiàn)之一一細(xì)胞學(xué)說(shuō)。細(xì)胞學(xué)說(shuō)。o冶金及材料學(xué)工作者利用顯微鏡觀察材料的顯微結(jié)構(gòu)。冶金及材料學(xué)工作者利用顯微鏡觀察材料的顯微結(jié)構(gòu)。圖中的圖中的“IBM”是由單個(gè)原子構(gòu)成的是由單個(gè)原子構(gòu)成的 1.光學(xué)顯微分析的發(fā)展光學(xué)顯微分析的發(fā)展o 15世紀(jì)中葉斯泰盧蒂：放大鏡（單式顯微鏡）世紀(jì)中葉斯泰盧蒂：放大鏡（單式顯微鏡） o 1590年荷蘭詹森父子年荷蘭詹森父子(Hans and Zacharias Janssen)創(chuàng)造了最早的復(fù)式顯微鏡創(chuàng)造了最早的復(fù)式顯微鏡 。o 17世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉R. Hooke設(shè)計(jì)第一臺(tái)性能較好的顯微鏡，

3、此設(shè)計(jì)第一臺(tái)性能較好的顯微鏡，此后惠更斯后惠更斯(Christian Huygens)又制成了光學(xué)性能優(yōu)良的惠又制成了光學(xué)性能優(yōu)良的惠更斯目鏡更斯目鏡 ，成為現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡中多種目鏡的原型。，成為現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡中多種目鏡的原型。o 19世紀(jì)德國(guó)阿貝世紀(jì)德國(guó)阿貝(Ernst Abbe)闡明光學(xué)顯微鏡成像原理，闡明光學(xué)顯微鏡成像原理，光學(xué)顯微鏡分辨本領(lǐng)達(dá)光學(xué)顯微鏡分辨本領(lǐng)達(dá)0.2微米理論極限。微米理論極限。R. Hooke設(shè)計(jì)第一臺(tái)顯微鏡設(shè)計(jì)第一臺(tái)顯微鏡2.光學(xué)顯微鏡的分類光學(xué)顯微鏡的分類按照其成像原理可分為：按照其成像原理可分為：o 幾何光學(xué)顯微鏡：包括生物顯微鏡、落射顯微鏡、倒置幾何光學(xué)顯微鏡

4、：包括生物顯微鏡、落射顯微鏡、倒置顯微鏡、顯微鏡、金相顯微鏡金相顯微鏡、暗視野顯微鏡。、暗視野顯微鏡。o 物理光學(xué)顯微鏡：包括相差顯微鏡、偏光顯微鏡、干涉物理光學(xué)顯微鏡：包括相差顯微鏡、偏光顯微鏡、干涉顯微鏡、相差偏振光顯微鏡、相差干涉顯微鏡、相差熒顯微鏡、相差偏振光顯微鏡、相差干涉顯微鏡、相差熒光顯微鏡等。光顯微鏡等。o 信息轉(zhuǎn)換顯微鏡：包括熒光顯微鏡、顯微分光光度計(jì)、信息轉(zhuǎn)換顯微鏡：包括熒光顯微鏡、顯微分光光度計(jì)、圖象分析顯微鏡、聲學(xué)顯微鏡、照相顯微鏡、電視顯微圖象分析顯微鏡、聲學(xué)顯微鏡、照相顯微鏡、電視顯微鏡鏡3. 金相顯微鏡金相顯微鏡o 金相顯微鏡是進(jìn)行金屬顯微分析的主要工具。將專門制

5、備金相顯微鏡是進(jìn)行金屬顯微分析的主要工具。將專門制備的金屬試樣放在金相顯微鏡下進(jìn)行放大和觀察，可以研究的金屬試樣放在金相顯微鏡下進(jìn)行放大和觀察，可以研究金屬組織與其成分和性能之間的關(guān)系；確定各種金屬經(jīng)不金屬組織與其成分和性能之間的關(guān)系；確定各種金屬經(jīng)不同加工及熱處理后的顯微組織；鑒別金屬材料質(zhì)量的優(yōu)劣，同加工及熱處理后的顯微組織；鑒別金屬材料質(zhì)量的優(yōu)劣，如各種非金屬夾雜物在組織中的數(shù)量及分布情況，以及金如各種非金屬夾雜物在組織中的數(shù)量及分布情況，以及金屬晶粒度大小等。因此，利用金相顯微鏡來(lái)觀察金屬的內(nèi)屬晶粒度大小等。因此，利用金相顯微鏡來(lái)觀察金屬的內(nèi)部組織與缺陷是金屬材料研究中的一種基本實(shí)驗(yàn)技

6、術(shù)。部組織與缺陷是金屬材料研究中的一種基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)。o 簡(jiǎn)單地講，金相顯微鏡是利用光線的反射將不透明物簡(jiǎn)單地講，金相顯微鏡是利用光線的反射將不透明物件放大后進(jìn)行觀察的。下面分別介紹金相顯微鏡的基本原件放大后進(jìn)行觀察的。下面分別介紹金相顯微鏡的基本原理、構(gòu)造和使用方法。理、構(gòu)造和使用方法。光學(xué)金相顯微鏡光學(xué)金相顯微鏡4.1 金相顯微鏡的原理金相顯微鏡的原理 金相顯微鏡是利用光線的反射將不透明物體（如金屬、巖石、金相顯微鏡是利用光線的反射將不透明物體（如金屬、巖石、塑料等）放大后進(jìn)行觀察的。塑料等）放大后進(jìn)行觀察的。 金相顯微鏡主要利用放大鏡的原理，但是一般放大鏡的倍數(shù)金相顯微鏡主要利用放大鏡的原

7、理，但是一般放大鏡的倍數(shù)在在2.525倍之間，若要進(jìn)一步提高放大倍數(shù)，將會(huì)由于透鏡焦倍之間，若要進(jìn)一步提高放大倍數(shù)，將會(huì)由于透鏡焦距縮短使其表面曲率過(guò)分增大，而使所形成的影象模糊不清，距縮短使其表面曲率過(guò)分增大，而使所形成的影象模糊不清，所以為了得到高倍放大而又清晰的影象，就得采用多個(gè)透鏡組所以為了得到高倍放大而又清晰的影象，就得采用多個(gè)透鏡組成的顯微鏡。成的顯微鏡。o最簡(jiǎn)單的顯微鏡由兩個(gè)透鏡組最簡(jiǎn)單的顯微鏡由兩個(gè)透鏡組成，其光學(xué)原理如右成，其光學(xué)原理如右 圖。靠圖。靠近物體的透鏡叫物鏡。物鏡使近物體的透鏡叫物鏡。物鏡使物體物體AB 形成放大倒立的實(shí)像形成放大倒立的實(shí)像AB（稱為中間像）。靠近

8、眼（稱為中間像）?？拷劬Φ耐哥R叫目鏡，目鏡將睛的透鏡叫目鏡，目鏡將AB放大成倒立虛象放大成倒立虛象AB。其位。其位置正好是置正好是正常人眼觀察物體時(shí)正常人眼觀察物體時(shí)最適宜的距離最適宜的距離明視距離（約為明視距離（約為250mm處），在顯微鏡里看處），在顯微鏡里看到的就是這個(gè)虛像到的就是這個(gè)虛像AB。因因此在顯微鏡設(shè)計(jì)上，應(yīng)讓虛象此在顯微鏡設(shè)計(jì)上，應(yīng)讓虛象AB正好落在距人眼正好落在距人眼250mm處，以使觀察到的物處，以使觀察到的物體影像最清晰。體影像最清晰。放大倍數(shù)放大倍數(shù)o顯微鏡的放大倍數(shù)為物鏡放大倍數(shù)顯微鏡的放大倍數(shù)為物鏡放大倍數(shù)M物物和目鏡放大倍數(shù)和目鏡放大倍數(shù)M目目的乘積，即：的乘

9、積，即：o式中，式中，f物物 物鏡的焦距，物鏡的焦距，f目目目鏡的焦距；目鏡的焦距；L顯微鏡的光學(xué)鏡筒長(zhǎng)顯微鏡的光學(xué)鏡筒長(zhǎng)度；度；D 明視距離（明視距離（250mm）。）。 f物物和和f目目越短或越短或L越長(zhǎng)，則顯微鏡越長(zhǎng)，則顯微鏡的放大倍數(shù)越高。有的小型顯微鏡的放大倍數(shù)需再乘一個(gè)鏡筒系數(shù)，的放大倍數(shù)越高。有的小型顯微鏡的放大倍數(shù)需再乘一個(gè)鏡筒系數(shù)，因?yàn)樗溺R筒長(zhǎng)度比一般顯微鏡短些。因?yàn)樗溺R筒長(zhǎng)度比一般顯微鏡短些。 顯微鏡的主要放大倍數(shù)一般是通過(guò)物鏡來(lái)保證，物鏡的最高放大顯微鏡的主要放大倍數(shù)一般是通過(guò)物鏡來(lái)保證，物鏡的最高放大倍數(shù)可達(dá)倍數(shù)可達(dá)100倍，目鏡的放大倍數(shù)可達(dá)倍，目鏡的放大倍數(shù)可達(dá)

10、25倍。在物鏡和目鏡的鏡筒倍。在物鏡和目鏡的鏡筒上，均標(biāo)注有放大倍數(shù)，放大倍數(shù)常用符號(hào)上，均標(biāo)注有放大倍數(shù)，放大倍數(shù)常用符號(hào)“”表示，如表示，如100，200等。等。目物目物fDfLMMM4. 金相顯微鏡的構(gòu)造金相顯微鏡的構(gòu)造 金相顯微鏡的種類和型式很多，最常見(jiàn)的有臺(tái)式、金相顯微鏡的種類和型式很多，最常見(jiàn)的有臺(tái)式、立式和臥式金相顯微鏡三大類。金相顯微鏡的構(gòu)造通立式和臥式金相顯微鏡三大類。金相顯微鏡的構(gòu)造通常由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成，常由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成，有時(shí)顯微鏡還附設(shè)有照相攝影裝置有時(shí)顯微鏡還附設(shè)有照相攝影裝置 。光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)如圖所示，由燈泡如圖

11、所示，由燈泡1發(fā)出一束光線，經(jīng)發(fā)出一束光線，經(jīng)聚光透鏡聚光透鏡2的會(huì)聚和反光鏡的會(huì)聚和反光鏡8的反射，的反射，將光線聚集在孔徑光欄將光線聚集在孔徑光欄9上，之后經(jīng)過(guò)上，之后經(jīng)過(guò)聚光鏡聚光鏡3，再度將光聚集在物鏡的后焦，再度將光聚集在物鏡的后焦面上，最后光線通過(guò)物鏡使試樣表面面上，最后光線通過(guò)物鏡使試樣表面得到充分均勻的照明，從試樣反射回得到充分均勻的照明，從試樣反射回來(lái)的光線再經(jīng)過(guò)物鏡組來(lái)的光線再經(jīng)過(guò)物鏡組6、輔助透鏡、輔助透鏡5、半反射鏡半反射鏡4、輔助透鏡、輔助透鏡11以及棱鏡以及棱鏡12和棱鏡和棱鏡13等造成一個(gè)被觀察物體的倒等造成一個(gè)被觀察物體的倒立的放大的實(shí)像，該像再經(jīng)過(guò)目鏡立的放大

12、的實(shí)像，該像再經(jīng)過(guò)目鏡14和和15的兩次放大，觀察者就能在目鏡的兩次放大，觀察者就能在目鏡視場(chǎng)中觀看到最后被放大的像。視場(chǎng)中觀看到最后被放大的像。 數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑o 數(shù)值孔徑（數(shù)值孔徑（NA）是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)）是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率（的折射率（n）和半孔徑角（）和半孔徑角（）的正弦之乘積。）的正弦之乘積。NA= nsino 孔徑角是物鏡光軸上的物點(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑孔徑角是物鏡光軸上的物點(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑角越大，進(jìn)入物鏡的光通量就越所形成的角度?？讖浇窃酱螅M(jìn)入物鏡的光通量就越大，分辨率越高?？讖浇桥c物鏡的有效直徑成正比，大，分辨率越

13、高。孔徑角與物鏡的有效直徑成正比，與焦點(diǎn)的距離成反比。與焦點(diǎn)的距離成反比。分辨率分辨率o 樣品上相應(yīng)的兩個(gè)物點(diǎn)間距離樣品上相應(yīng)的兩個(gè)物點(diǎn)間距離r0定義為透鏡能分辨的最小定義為透鏡能分辨的最小距離，也就是透鏡的分辨本領(lǐng)。距離，也就是透鏡的分辨本領(lǐng)。o 分辨本領(lǐng)是由物鏡的分辨本領(lǐng)是由物鏡的NA值與照明光源的波長(zhǎng)兩個(gè)因素決定，值與照明光源的波長(zhǎng)兩個(gè)因素決定，NA值越大，照明光線波長(zhǎng)越短，分辨率就越高。當(dāng)使用高值越大，照明光線波長(zhǎng)越短，分辨率就越高。當(dāng)使用高數(shù)值孔徑（數(shù)值孔徑（1.31.5）的鏡頭時(shí)，分辨率）的鏡頭時(shí)，分辨率r的上限約為波長(zhǎng)的上限約為波長(zhǎng)的一半，由于這個(gè)限制，用傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡不可能分辨

14、比的一半，由于這個(gè)限制，用傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡不可能分辨比/2更小的物體。例如，當(dāng)以波長(zhǎng)為更小的物體。例如，當(dāng)以波長(zhǎng)為400nm的紫光作光源的紫光作光源時(shí)，僅能分辨相距為時(shí)，僅能分辨相距為200nm的兩個(gè)物點(diǎn)，達(dá)到傳統(tǒng)光學(xué)顯的兩個(gè)物點(diǎn)，達(dá)到傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率極限。微鏡的分辨率極限。sin222. 10nr o 為了提高顯微分析的分辨率，可采用三個(gè)傳統(tǒng)途徑來(lái)提為了提高顯微分析的分辨率，可采用三個(gè)傳統(tǒng)途徑來(lái)提高顯微鏡的分辨率：高顯微鏡的分辨率：（1）選擇更短的波長(zhǎng)（如紫光、）選擇更短的波長(zhǎng)（如紫光、X射線、電子束等）。射線、電子束等）。（2）采用折射率很高的材料（如采用浸油顯微鏡）。）采用折射率很高

15、的材料（如采用浸油顯微鏡）。（3）增大顯微鏡的孔徑角（如采用復(fù)合透鏡以加大顯微）增大顯微鏡的孔徑角（如采用復(fù)合透鏡以加大顯微鏡物鏡的孔徑角）。鏡物鏡的孔徑角）。照明系統(tǒng)照明系統(tǒng) 照明系統(tǒng)是儀器的主要組成部分，在底座內(nèi)有一照明系統(tǒng)是儀器的主要組成部分，在底座內(nèi)有一低壓（低壓（68V，15W）燈泡，由變壓器降壓供電，靠）燈泡，由變壓器降壓供電，靠次級(jí)電壓調(diào)節(jié)改變亮度。此外再通過(guò)聚光鏡、孔徑光欄、次級(jí)電壓調(diào)節(jié)改變亮度。此外再通過(guò)聚光鏡、孔徑光欄、視場(chǎng)光欄以及反光鏡的一系列的透鏡作用和配合，使試視場(chǎng)光欄以及反光鏡的一系列的透鏡作用和配合，使試樣表面獲得充分均勻的照明。樣表面獲得充分均勻的照明。 機(jī)械系

16、統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng) 金相顯微鏡的機(jī)械系統(tǒng)主要有顯微鏡的調(diào)焦裝金相顯微鏡的機(jī)械系統(tǒng)主要有顯微鏡的調(diào)焦裝置和載物臺(tái)。在顯微鏡鏡體兩側(cè)有粗調(diào)和微調(diào)調(diào)焦置和載物臺(tái)。在顯微鏡鏡體兩側(cè)有粗調(diào)和微調(diào)調(diào)焦手輪通過(guò)內(nèi)部齒輪傳動(dòng)，使支撐載物臺(tái)的彎臂作上手輪通過(guò)內(nèi)部齒輪傳動(dòng)，使支撐載物臺(tái)的彎臂作上下運(yùn)動(dòng)。載物臺(tái)用于放置金相試樣，與下面托盤之下運(yùn)動(dòng)。載物臺(tái)用于放置金相試樣，與下面托盤之間有導(dǎo)架，可在水平面的一定范圍內(nèi)十字定向運(yùn)動(dòng)，間有導(dǎo)架，可在水平面的一定范圍內(nèi)十字定向運(yùn)動(dòng)，以改變?cè)嚇拥挠^察部位。以改變?cè)嚇拥挠^察部位。金相顯微鏡的調(diào)節(jié)金相顯微鏡的調(diào)節(jié)（1）根據(jù)放大倍數(shù)選用所需的目鏡和物鏡，分別安裝）根據(jù)放大倍數(shù)選用所需的目鏡

17、和物鏡，分別安裝在物鏡座上及目鏡筒內(nèi)，并使轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換至固定位置。在物鏡座上及目鏡筒內(nèi)，并使轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換至固定位置。（2）將試樣放在樣品臺(tái)中心，使觀察面朝下。）將試樣放在樣品臺(tái)中心，使觀察面朝下。（3）轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪先使鏡筒上升，同時(shí)用眼觀察，使）轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪先使鏡筒上升，同時(shí)用眼觀察，使物鏡盡可能的接近試樣表面（但不能與試樣相碰），物鏡盡可能的接近試樣表面（但不能與試樣相碰），然后相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，使鏡筒漸漸下降以調(diào)節(jié)然后相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，使鏡筒漸漸下降以調(diào)節(jié)焦距，當(dāng)視場(chǎng)亮度增強(qiáng)時(shí)再改用細(xì)調(diào)手輪調(diào)節(jié)，直到焦距，當(dāng)視場(chǎng)亮度增強(qiáng)時(shí)再改用細(xì)調(diào)手輪調(diào)節(jié)，直到物像調(diào)整到最清晰程度為止。物像調(diào)整到最清

18、晰程度為止。（4）適當(dāng)調(diào)節(jié)孔徑光欄和視場(chǎng)光欄，以獲得最佳質(zhì)量）適當(dāng)調(diào)節(jié)孔徑光欄和視場(chǎng)光欄，以獲得最佳質(zhì)量的物像。的物像。金相試樣的制備金相試樣的制備o 金相樣品的制備過(guò)程：金相樣品的制備過(guò)程： 取樣取樣 鑲嵌鑲嵌 磨光磨光 拋光拋光 腐蝕腐蝕取樣取樣1. 取其具有代表性的取其具有代表性的部位部位。 2. 截取方法截取方法視材料的性質(zhì)不同而異。視材料的性質(zhì)不同而異。 3. 試樣尺寸試樣尺寸應(yīng)便于握持和易于磨制。應(yīng)便于握持和易于磨制。 4. 不易握持的試樣，可采用鑲嵌法或機(jī)械裝夾不易握持的試樣，可采用鑲嵌法或機(jī)械裝夾法。法。 長(zhǎng)裂紋處取樣長(zhǎng)裂紋處取樣 淬火裂紋取樣淬火裂紋取樣 環(huán)圈類零件取樣環(huán)圈類

19、零件取樣 從鑄件上取樣從鑄件上取樣 鋼中非金屬夾雜物取樣部位示意圖鋼中非金屬夾雜物取樣部位示意圖 鑲嵌鑲嵌磨制磨制1 1、粗磨、粗磨 用砂輪、銼刀用砂輪、銼刀 、水砂紙。為了獲得一個(gè)平整的表面。、水砂紙。為了獲得一個(gè)平整的表面。正確正確錯(cuò)誤錯(cuò)誤2、細(xì)磨、細(xì)磨 用用由粗到細(xì)由粗到細(xì)的各號(hào)金相砂紙。以消除粗磨時(shí)留下的磨痕，以得到的各號(hào)金相砂紙。以消除粗磨時(shí)留下的磨痕，以得到平平整而光滑整而光滑的磨面，并為下一步的拋光做準(zhǔn)備。的磨面，并為下一步的拋光做準(zhǔn)備。手工磨制過(guò)程中手腕動(dòng)作手工磨制過(guò)程中手腕動(dòng)作 合合格格不不合合格格 磨面質(zhì)量磨面質(zhì)量 拋光拋光機(jī)械拋光機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光、電解拋光、化

20、學(xué)拋光 機(jī)械拋光機(jī)械拋光-拋光布、拋光液。拋光布、拋光液。靠極細(xì)的拋光粉對(duì)磨面的機(jī)械作用來(lái)消除磨痕而使其成為光滑的鏡面。靠極細(xì)的拋光粉對(duì)磨面的機(jī)械作用來(lái)消除磨痕而使其成為光滑的鏡面。 拋光操作過(guò)程及其應(yīng)注意的事項(xiàng)：拋光操作過(guò)程及其應(yīng)注意的事項(xiàng)： a) a) 添加拋光液狀態(tài)添加拋光液狀態(tài) b) b) 初期拋光狀態(tài)初期拋光狀態(tài) C)C)拋光過(guò)程中向中心加水拋光過(guò)程中向中心加水 d) d) 拋光時(shí)的試樣轉(zhuǎn)動(dòng)拋光時(shí)的試樣轉(zhuǎn)動(dòng) e) e) 拋光末期精拋狀態(tài)拋光末期精拋狀態(tài) （2）電解拋光電解拋光。電解拋光時(shí)，在試樣表面上形成一層具有較高電阻。電解拋光時(shí)，在試樣表面上形成一層具有較高電阻的薄膜，試樣凸起部

21、分的膜比凹下部分薄，膜越薄電阻越小，金的薄膜，試樣凸起部分的膜比凹下部分薄，膜越薄電阻越小，金屬溶解速度越快，從而使凸起部分漸趨平坦。屬溶解速度越快，從而使凸起部分漸趨平坦。（3）化學(xué)拋光化學(xué)拋光?；瘜W(xué)拋光的原理與電解拋光類似，是化學(xué)藥劑對(duì)試。化學(xué)拋光的原理與電解拋光類似，是化學(xué)藥劑對(duì)試樣表面不均勻溶解的結(jié)果。樣表面不均勻溶解的結(jié)果。o 2. 電解拋光o 利用電化學(xué)反應(yīng)時(shí)的陽(yáng)極溶解原理，以試樣作為陽(yáng)極，碳棒或其他材料為陰極，根據(jù)樣品材料選用相應(yīng)的拋光液、電壓、電流、溫度和時(shí)間，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)而得到光亮表面。常用電解拋光液及使用條件見(jiàn)表1。表1 常用金相電解拋光液序號(hào)成 份拋 光 規(guī) 范用途備

22、注1高氯酸 15%20%酒精 80%85%電流密度(0.10.3)A/cm,小于50，時(shí)間15min90 min 鋼鐵配制時(shí)，將高氯酸緩緩加入到酒精中2高氯酸 18%20%醋酸 80%85%電壓2040V, 溫度7080,電流密度 (0.71.0)A/cm2,鋼鐵配制時(shí)，將高氯酸緩緩加入到醋酸中3磷酸 48(重量百分比)甘油 50(重量百分比)水 2(重量百分比)電流密度15A/cm2溫度 7080時(shí)間 13min不銹鋼鉛作陰極o 3. 化學(xué)拋光化學(xué)拋光o 利用化學(xué)試劑對(duì)試樣利用化學(xué)試劑對(duì)試樣表面進(jìn)行不均勻溶解，表面進(jìn)行不均勻溶解，從而得到光亮表面。從而得到光亮表面。該方法只能使試樣表該方法只

23、能使試樣表面光滑，不能達(dá)到表面光滑，不能達(dá)到表面平整的要求。常用面平整的要求。常用金相化學(xué)拋光液見(jiàn)表金相化學(xué)拋光液見(jiàn)表2。表表2 常用金相化學(xué)拋光液常用金相化學(xué)拋光液序序號(hào)號(hào)成成 份份拋光規(guī)范拋光規(guī)范用途用途1硝酸硝酸 (比重比重1.33) 30ml氫氟酸氫氟酸 (比重比重1.12) 70ml水水 300ml溫度溫度60低碳鋼低碳鋼2雙氧水雙氧水 100ml草酸草酸 2.53g氫氟酸氫氟酸 510ml低合金低合金鋼鋼3鹽酸鹽酸 (重量百分比重量百分比) 30%硫酸硫酸 (重量百分比重量百分比) 40%氯化鈦氯化鈦 (重量百分比重量百分比) 5.5%水水 (重量百分比重量百分比) 24.5%溫度

24、溫度7080不銹鋼不銹鋼返 回侵蝕侵蝕 金相試樣必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)那治g，才能使顯微組織正確地顯示出來(lái)。金相試樣必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)那治g，才能使顯微組織正確地顯示出來(lái)。最常用的侵蝕方法是最常用的侵蝕方法是化學(xué)浸蝕法化學(xué)浸蝕法?；瘜W(xué)浸蝕法化學(xué)浸蝕法-是將拋光好的試樣磨面在化學(xué)浸蝕劑中是將拋光好的試樣磨面在化學(xué)浸蝕劑中 浸蝕或擦拭一定時(shí)間。浸蝕或擦拭一定時(shí)間。化學(xué)浸蝕的原理：是利用試劑對(duì)金屬試樣中各相或組織的浸蝕速度、著化學(xué)浸蝕的原理：是利用試劑對(duì)金屬試樣中各相或組織的浸蝕速度、著色能力不同，在拋光面上呈現(xiàn)出高低不平的峰谷及色澤的差異，由色能力不同，在拋光面上呈現(xiàn)出高低不平的峰谷及色澤的差異，由于晶界上原子排

25、列不規(guī)則，具有較高的自由能，所以晶界易受腐蝕于晶界上原子排列不規(guī)則，具有較高的自由能，所以晶界易受腐蝕而呈凹溝，使組織顯示出來(lái)。然后在可見(jiàn)光的垂直照射下，對(duì)光線而呈凹溝，使組織顯示出來(lái)。然后在可見(jiàn)光的垂直照射下，對(duì)光線的吸收和反射不同，從而顯示出各種明暗不同的組織來(lái)。的吸收和反射不同，從而顯示出各種明暗不同的組織來(lái)。 鋼鐵材料最常用的侵蝕劑為鋼鐵材料最常用的侵蝕劑為34%的硝酸酒精溶液或的硝酸酒精溶液或4%苦苦味酸酒精溶液。其它可查有關(guān)侵蝕劑手冊(cè)味酸酒精溶液。其它可查有關(guān)侵蝕劑手冊(cè)浸蝕操作方法及步驟浸蝕操作方法及步驟 試試 樣樣 浸浸 蝕蝕 操操 作作鐵鐵素素體體組組織織 水清洗水清洗熱風(fēng)機(jī)吹

26、干熱風(fēng)機(jī)吹干正常浸蝕（上）與欠浸蝕（下）的組織示意圖正常浸蝕（上）與欠浸蝕（下）的組織示意圖 1.宏觀檢驗(yàn)浸蝕表表3 鋼鐵材料常用宏觀組織浸蝕劑鋼鐵材料常用宏觀組織浸蝕劑浸蝕劑名稱浸蝕劑名稱成成 份份使使 用用 要要 點(diǎn)點(diǎn)適適 用用 范范 圍圍硝酸水溶液硝酸水溶液硝酸硝酸 10ml水水 90ml室溫下約室溫下約1020min浸蝕浸蝕后后10過(guò)硫酸銨水過(guò)硫酸銨水溶液擦蝕溶液擦蝕顯示碳鋼、低合金鋼及顯示碳鋼、低合金鋼及焊縫的宏觀組織焊縫的宏觀組織氧化銅過(guò)氯氧化銅過(guò)氯化化銨水溶液銨水溶液氧化銅氧化銅 35g過(guò)氯化銨過(guò)氯化銨 53g水水 100ml浸蝕浸蝕3090S，再擦洗去，再擦洗去磨面上的銅磨面上

27、的銅適用于低、中合金焊縫，適用于低、中合金焊縫，能顯示焊縫中的點(diǎn)、能顯示焊縫中的點(diǎn)、氣孔、裂紋氣孔、裂紋混合酸溶液混合酸溶液鹽酸鹽酸 500ml硫酸硫酸 25ml硫酸銅硫酸銅 100g試樣需拋光，用浸蝕法直試樣需拋光，用浸蝕法直到顯現(xiàn)出組織時(shí)為到顯現(xiàn)出組織時(shí)為止止適用于不銹鋼奧氏體鋼適用于不銹鋼奧氏體鋼焊接焊接2. 微觀檢驗(yàn)浸蝕表4 鋼鐵材料常用微觀組織浸蝕劑浸蝕劑浸蝕劑名名 稱稱成成 份份 使使 用用 要要 點(diǎn)點(diǎn) 適適 用用 范范 圍圍 備備 注注硝酸酒硝酸酒精精溶溶 液液硝酸硝酸 1-5ml酒精酒精 100ml硝酸含量增加，則選擇性減少，硝酸含量增加，則選擇性減少，而浸蝕作用加劇。用蒸餾水

28、代替而浸蝕作用加劇。用蒸餾水代替部分酒精（一半），可加速浸蝕；部分酒精（一半），可加速浸蝕；用甘油代替部分酒精則減緩浸蝕用甘油代替部分酒精則減緩浸蝕適用于碳鋼及低適用于碳鋼及低合金鋼。合金鋼。配制時(shí)，將配制時(shí)，將硝硝酸緩慢地倒酸緩慢地倒入入酒精中。酒精中。鉻酸鹽鉻酸鹽酸酸水水 溶溶 液液鹽酸鹽酸 25ml 10% 鉻酸水溶鉻酸水溶 550ml 適用于熱處理后適用于熱處理后的的18-8不銹鋼。不銹鋼。王水溶王水溶液液鹽酸鹽酸 1份份硝酸硝酸 3份份使用前試劑應(yīng)放置使用前試劑應(yīng)放置24小時(shí)，長(zhǎng)時(shí)小時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間浸蝕會(huì)形成凹坑。間浸蝕會(huì)形成凹坑。顯示奧氏體鋼的顯示奧氏體鋼的晶界、晶界、腐蝕不銹鋼的腐蝕不銹鋼的相相 （一）工業(yè)純鐵o碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.0218%的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵。當(dāng)其冷到碳在的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵。當(dāng)其冷到碳在-Fe中的固溶度線中的固溶度線PQ以下時(shí)，將沿鐵素體晶界析出少量三次滲碳體，鐵素體的硬以下時(shí)，將沿鐵素體晶界析出少量三次滲碳體，鐵素體的硬度