金相显微镜是一种重要的光学设备,用于分析金属材料的合金成分。金相学主要是指利用光学(金相)显微镜和体视显微镜对材料显微组织、低倍组织和断口组织进行分析、研究和表征的材料学科分支。它不仅包括材料显微组织的成像及其定性和定量特征,还包括必要的样品制备、准备和取样方法。它主要反映和表征组成材料的相和组织组成、晶体(也包括可能的亚晶体)、非金属夹杂物,甚至一些晶体缺陷(如位错)的总数、形状、大小、分布、方向、空间布置状态等。以下是金相显微镜的应用和金相试样的制备。
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金相显微镜的结构
光学金相显微镜的结构一般包括三个部分:放大系统、光路系统和机械系统,其中放大系统是显微镜的关键部分。目前,它主要是一种计算机金相显微镜。它将光学显微镜技术、光电转换技术和计算机图像处理技术结合起来,开发成高科技产品。它可以方便地在计算机上观察金相图像,然后对金相图谱进行分析和评级,并导出和打印图像。
02
使用显微镜时应注意的事项
1)操作人员的手必须清洗干燥,并保持环境清洁,并保持环境清洁、干燥;
2)使用低压钨丝灯泡作为灯源时,需要通过变压器插入电源,不得误接220V电源上;
3)更换物镜时,目镜应格外小心,严防失手落地;
4)在调整物体与物镜前镜片之间的轴向距离(以下简称聚焦)时,必须首先找出粗调旋钮与载体台升降方向之间的关系。物镜应该用粗调旋钮调整到尽可能靠近物体,但不能触摸。然后仔细观察视场的亮度,用粗调旋钮慢慢调整物镜,使其远离物体。当视场突然变亮甚至出现印象时,用微调旋钮调整印象,直到印象最清晰为止。
5)使用油系物镜时,漏油量不宜过多,使用后必须立即用二甲苯清洗,擦干;
6)待观察的样品必须彻底干燥,用氢氟酸浸渍的样品干燥时间较长,因为氢氟酸对透镜有严重的腐蚀性。
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金相试样制备
金相试样的制备过程一般包括五个步骤:取样、精磨、精磨、抛光和侵蚀。
1)取样
从需要检测的金属材料和零件中截取的样品称为“取样”。取样部位和研磨表面的选择应根据分析要求确定。截取方法有很多,对于软材料可以使用锯、汽车、平面等方法;对于硬材料可以使用砂轮切片机或线切割机切割方法,对于硬脆材料可以使用锤论采用哪种方法,都要注意避免和缓解塑性变形或加热引起的组织失真。样品的大小没有统一的规定统一的规定,从易于抓握和研磨的角度来看,一般直径或边长为15~20mm,高为12~18mm比较合适。对于尺寸过小、形状不规则、需要保护边缘的样品,可采用嵌入式或机械夹紧的方法。
采用热固性塑料(如PVC)、热凝性塑料(如胶木粉)和冷凝性塑料(如环氧树脂固化剂)作为填料进行。前两种属于热镶填料,热镶嵌必须在专业设备中进行。第三种属于冷镶填料。
2)精磨
精磨的目的主要有以下三点:
1.修整一些样品,如用锤击法敲出的样品,形状非常不规则,需要精磨,修整规则的样品形状;
2.无论采用何种方法取样,切口通常都不是很光滑,为了将观察面磨平,同时去除切割过程中产生的变形层,必须进行细磨;
3.倒角在不影响观察目的的前提下,需要将样品上的棱角磨掉,以防划伤砂纸和抛光织物。
3)精磨
对于精磨后的样品,研磨表面仍有厚而深的划痕。为了消除这些划痕,必须进行精细研磨。精细研磨可分为手工研磨和机械研磨。目前,机械研磨是磨方法。
目前广泛使用的机械研磨设备是预磨机。电机推动铺有水砂纸的圆盘旋转。研磨时,样品沿板的轴向来回移动,力要对称,边打磨边用水冲洗。水流不仅起到冷却样品的作用,还可以利用离心力不断将掉落的沙粒和磨屑冲到轮盘的边缘。机械研磨的切割速度比手工研磨快很多,但平整度不够好,表面变形层也很严重。因此,要求较高或材料较软的样品应手工研磨。
4)抛光
抛光的目的是去除研磨表面留下的小划痕,获得明亮的无痕镜面。抛光方法有研磨抛光、电解抛光和化学抛光抛光和化学抛光,其中最常用的是研磨抛光。研磨和抛光在抛光机中进行。抛光织物(粗糙的帆布和细羊毛)用水浸泡、铺设、拧紧并固定在抛光盘上。
启动开关使抛光盘逆时针旋转,将适量的抛光液(氧化铝、氧化铬或氧化铁抛光粉加水悬浮液)滴在抛光盘上进行抛光,抛光时应注意:
1.样品沿盘轴来回缓慢移动,同时反向抛光盘转为自转,待抛光快速结束时进行短时定位轻抛。
2.在抛光过程中,应经常滴适量的抛光液或清水,以保持抛光盘的湿度。如果发现抛光盘太脏或含有粗颗粒,在正常使用前必须清洗干净。
3.应尽可能缩短抛光时间,不能过长,为满足这一要求,可分粗抛和精抛两步进行。
4.抛光有色金属(如铜、铝及其合金等)时,最好在抛光盘上涂抹少量肥皂或滴适量肥皂液。
5)浸蚀
抛光样品在金相显微镜下观察,只能看到明亮的研磨表面。如果材料中有划痕、水渍或非金属夹杂物、石墨和裂缝,则可以看到,但必须对合金成分进行分析。
化学法有多种,最常用的是化学腐蚀法,利用腐蚀剂对试样的化学溶解和电化学腐蚀作用来显示组织。
纯金属(或单相对称固体溶体)的腐蚀基本上是一种化学溶解过程。与晶界原子和晶体内部原子相比,自由能高,稳定性差,易受腐蚀而产生凹槽。晶体内部的腐蚀程度较轻,原始抛光面大致保持不变。在开放场下观察时,可以看到晶体被晶体边界(黑色网络)分隔。如果腐蚀较深,您还可以发现每个晶体的明暗情况不同。这是因为每个晶体原子的排列方向不同。腐蚀后,以最密集的排列表面为主的外观表面与原始抛光表面之间的倾斜度不同。
检查后,可将合格的样品放入腐蚀剂中,抛光面朝上,并不断观察表面颜色的变化。这是一种侵蚀方法。你也可以用沾有腐蚀剂的棉花轻轻擦洗抛光表面,观察表面颜色的变化。这是一种侵蚀方法。当样品表面被稍微腐蚀时,立即取出,用流水清洗,在腐蚀表面滴一些乙醇,然后用滤纸吸收过多的水和酒精,用吹风机快速干燥,完成样品的整个制备过程。