1、Northeastern University第第4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 材材 料料 概概 論論 東北大學(xué)東北大學(xué)2006 年年 11 月月Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 第第4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)4.2 X射線衍射分析射線衍射分析4.3 掃描電鏡、透射電鏡分析掃描電鏡、透射電鏡分析 4.4 表面成分分析表面成分分析4.5 電子顯微技術(shù)的新進(jìn)展電子顯微技術(shù)的新進(jìn)展4.6 差熱分析差熱分析4.7 超聲波檢測(cè)超聲波檢測(cè) No

2、rtheastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)q 顯微鏡成像原理顯微鏡成像原理 q 顯微鏡的使用顯微鏡的使用 q 金相試樣的制備金相試樣的制備 q 金屬顯微組織的顯示金屬顯微組織的顯示 4.1.1 光學(xué)光學(xué)顯微鏡金相分析技術(shù)顯微鏡金相分析技術(shù)Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)4.1.2 特殊光學(xué)金相技術(shù)與顯微硬度的測(cè)定特殊光學(xué)

3、金相技術(shù)與顯微硬度的測(cè)定 q偏振光顯微鏡的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用偏振光顯微鏡的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用q相襯顯微分析的基本原理和相襯顯微鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)相襯顯微分析的基本原理和相襯顯微鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)q高溫金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用高溫金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用q顯微硬度及其測(cè)定顯微硬度及其測(cè)定 Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)4.1.3 定量金相技術(shù)定量金相技術(shù) q定量金相概述定量金相概述q定量金相的符號(hào)及測(cè)量基本原理定量金相的符號(hào)及測(cè)量基本原理q顯微組織特征參數(shù)測(cè)量顯微組織特

4、征參數(shù)測(cè)量 Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)4.1.1 光學(xué)光學(xué)顯微鏡金相分析技術(shù)顯微鏡金相分析技術(shù)（1）顯微鏡成像原理）顯微鏡成像原理n顯微鏡種類顯微鏡種類 普通光學(xué)顯微鏡的類型很多，常分臺(tái)式、立式和臥式三大類。若普通光學(xué)顯微鏡的類型很多，常分臺(tái)式、立式和臥式三大類。若按用途的不同來(lái)分，還有各類特種顯微鏡，如偏光顯微鏡、相襯顯微按用途的不同來(lái)分，還有各類特種顯微鏡，如偏光顯微鏡、相襯顯微鏡、干涉顯微鏡及高溫、低溫金相顯微鏡等。目前新型的金相顯微鏡鏡

5、、干涉顯微鏡及高溫、低溫金相顯微鏡等。目前新型的金相顯微鏡已趨萬(wàn)能已趨萬(wàn)能(多種用途多種用途)。 Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù) 臺(tái)式顯微鏡主要由一鏡筒臺(tái)式顯微鏡主要由一鏡筒(包括上裝目鏡和下配物鏡包括上裝目鏡和下配物鏡)、鏡體、鏡體(包括座包括座架和調(diào)焦裝置架和調(diào)焦裝置)、光源系統(tǒng)、光源系統(tǒng)(包括光源、燈座及垂直照明器包括光源、燈座及垂直照明器)和樣品臺(tái)四部和樣品臺(tái)四部分組成。臺(tái)式金相顯微鏡具有體積小、重量輕、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，其多分組成。臺(tái)式金相

6、顯微鏡具有體積小、重量輕、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，其多用鎢絲燈泡作光源，分直立式光程和倒立式光程兩種。用鎢絲燈泡作光源，分直立式光程和倒立式光程兩種。 Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù) 立式金相顯微鏡是按倒立式光程設(shè)立式金相顯微鏡是按倒立式光程設(shè)計(jì)的，并帶有垂直方向的投影攝影箱，計(jì)的，并帶有垂直方向的投影攝影箱，與臺(tái)式顯微鏡相比，立式金相顯徽鏡具與臺(tái)式顯微鏡相比，立式金相顯徽鏡具有附件多、使用性能廣泛可做明視場(chǎng)、有附件多、使用性能廣泛可做明視場(chǎng)、暗視場(chǎng)、偏光

7、觀察與攝影等。某些顯微暗視場(chǎng)、偏光觀察與攝影等。某些顯微鏡有多種光源，還配備干涉、相襯裝置鏡有多種光源，還配備干涉、相襯裝置及高溫附件。及高溫附件。 偏光顯微鏡59XANortheastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù) 大型臥式金相顯微鏡是按倒立大型臥式金相顯微鏡是按倒立式光程設(shè)計(jì)的，并帶有可伸縮水平投式光程設(shè)計(jì)的，并帶有可伸縮水平投影暗箱。臥式金相顯微鏡由倒立式光影暗箱。臥式金相顯微鏡由倒立式光程鏡體、照明系統(tǒng)和照相系統(tǒng)三部分程鏡體、照明系統(tǒng)和照相系統(tǒng)三部分組成，并

8、配有暗場(chǎng)、侗光、相襯、干組成，并配有暗場(chǎng)、侗光、相襯、干涉及顯微硬度、低倍分析等附件，設(shè)涉及顯微硬度、低倍分析等附件，設(shè)計(jì)較為完善，具有優(yōu)良的觀察和攝影計(jì)較為完善，具有優(yōu)良的觀察和攝影像質(zhì)。像質(zhì)。 NEOPHOT 32型大型臥式金相照相顯微鏡Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n金相顯微鏡成像原理金相顯微鏡成像原理 利用透鏡可將物體的像放大，但單個(gè)透利用透鏡可將物體的像放大，但單個(gè)透鏡或一組透鏡的放大倍數(shù)是有限的，為此鏡或一組透鏡的放大倍數(shù)是有限的，為此

9、要考慮用另一透鏡組將第一次放大的像再要考慮用另一透鏡組將第一次放大的像再進(jìn)行放大，以得到更高放大倍數(shù)的像。顯進(jìn)行放大，以得到更高放大倍數(shù)的像。顯微鏡就是基于這一要求設(shè)計(jì)的。顯微鏡裝微鏡就是基于這一要求設(shè)計(jì)的。顯微鏡裝有兩組放大透鏡，靠近物體的一組透鏡稱有兩組放大透鏡，靠近物體的一組透鏡稱為物鏡，靠近觀察的一組透鏡稱為目鏡。為物鏡，靠近觀察的一組透鏡稱為目鏡。 Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù) 物體物體AB置于物鏡的一倍焦距置于物鏡的一倍焦距(F1)之

10、外但之外但小于兩倍焦距之內(nèi)。它的一次像在物鏡的另小于兩倍焦距之內(nèi)。它的一次像在物鏡的另一側(cè)兩倍焦距之外，形成一個(gè)倒立、放大的一側(cè)兩倍焦距之外，形成一個(gè)倒立、放大的實(shí)像實(shí)像A/B/ ；當(dāng)；當(dāng)A/B/位于目鏡的前一倍焦距位于目鏡的前一倍焦距(F2)以外時(shí)，目鏡又使映像以外時(shí)，目鏡又使映像A/B/放大，而在目鏡的放大，而在目鏡的前兩倍焦距之外，得到的正立虛像前兩倍焦距之外，得到的正立虛像A/ / B/ / 。因。因此，最后的映像此，最后的映像A/ / B/ /是經(jīng)過(guò)物鏡、目鏡兩次是經(jīng)過(guò)物鏡、目鏡兩次放大后得到的。其放大倍數(shù)應(yīng)為物鏡放大倍放大后得到的。其放大倍數(shù)應(yīng)為物鏡放大倍數(shù)與目鏡放大倍數(shù)之積。數(shù)與

11、目鏡放大倍數(shù)之積。 Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n透鏡像差及校正透鏡像差及校正 透鏡在成像過(guò)程中，由于透鏡本身物理?xiàng)l件的限制，使像變形和像模透鏡在成像過(guò)程中，由于透鏡本身物理?xiàng)l件的限制，使像變形和像模糊不清。這種像的缺陷，稱為光學(xué)系統(tǒng)的像差。糊不清。這種像的缺陷，稱為光學(xué)系統(tǒng)的像差。 像差按產(chǎn)生原因可分兩類：一類是單色光成像時(shí)的像差，即單色像差像差按產(chǎn)生原因可分兩類：一類是單色光成像時(shí)的像差，即單色像差，如球差、慧差、像散、像場(chǎng)彎曲和畸變；另一類

12、是多色光成像時(shí)，由于，如球差、慧差、像散、像場(chǎng)彎曲和畸變；另一類是多色光成像時(shí)，由于介質(zhì)折射率隨光的波長(zhǎng)不同而引起的像差即色差。色差又分位置色差和介質(zhì)折射率隨光的波長(zhǎng)不同而引起的像差即色差。色差又分位置色差和放大率色差兩種。各種像差的存在從不同方而影響顯微鏡的成像質(zhì)量，在放大率色差兩種。各種像差的存在從不同方而影響顯微鏡的成像質(zhì)量，在設(shè)計(jì)中雖可盡量使之減小，但不可能完全消除。設(shè)計(jì)中雖可盡量使之減小，但不可能完全消除。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)（

13、2）顯微鏡的使用）顯微鏡的使用 金相顯微鏡必須依靠附加光源進(jìn)行工作。金相顯微鏡必須依靠附加光源進(jìn)行工作。 照明系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)研究目的調(diào)整、改變采光方法并完成光線照明系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)研究目的調(diào)整、改變采光方法并完成光線行程的轉(zhuǎn)換，其主要部件是光源與垂直照明器。行程的轉(zhuǎn)換，其主要部件是光源與垂直照明器。 Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n光源的要求與種類光源的要求與種類 對(duì)于金相顯微鏡光源強(qiáng)度要大，并可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整對(duì)于金相顯微鏡光源強(qiáng)度要大，并

14、可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整(借助借助于調(diào)壓裝置、濾光片或光闌于調(diào)壓裝置、濾光片或光闌)；光源的強(qiáng)度要均勻；光源的強(qiáng)度要均勻(借助于聚光鏡、毛玻璃借助于聚光鏡、毛玻璃等實(shí)現(xiàn)等實(shí)現(xiàn))；光源發(fā)熱程度不宜過(guò)高；光的位置；光源發(fā)熱程度不宜過(guò)高；光的位置(高低、前后、左右高低、前后、左右)可以調(diào)整?？梢哉{(diào)整。目前金相顯微鏡中最常用的光源是白熾燈和氙燈，此外還有碳弧燈、水銀目前金相顯微鏡中最常用的光源是白熾燈和氙燈，此外還有碳弧燈、水銀燈等。燈等。 一般中、小型金相顯微鏡都配有白熾燈一般中、小型金相顯微鏡都配有白熾燈(即鎢絲燈即鎢絲燈)，其工作電壓，其工作電壓6-12V，功率，功率15-20W適于各種臺(tái)式、立式

15、顯微鏡觀察及短投射距離的金相攝影，適于各種臺(tái)式、立式顯微鏡觀察及短投射距離的金相攝影，某些大型金相顯微鏡也備有鎢絲燈作金相觀察之用。超高壓氙燈是球形強(qiáng)某些大型金相顯微鏡也備有鎢絲燈作金相觀察之用。超高壓氙燈是球形強(qiáng)電流的弧光放大燈，具有亮度大、發(fā)光效率高及發(fā)光面積小等優(yōu)點(diǎn)，近年電流的弧光放大燈，具有亮度大、發(fā)光效率高及發(fā)光面積小等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛采用，尤其適于作偏光、暗場(chǎng)、相襯觀察及顯微攝影時(shí)的光源，來(lái)被廣泛采用，尤其適于作偏光、暗場(chǎng)、相襯觀察及顯微攝影時(shí)的光源，正常工作電壓正常工作電壓18V，額定電流，額定電流8A。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4

16、 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 臨界照明又稱奈爾雄臨界照明又稱奈爾雄(Nelson)照明，是早期金相顯微鏡設(shè)計(jì)中多照明，是早期金相顯微鏡設(shè)計(jì)中多用的照明方式，因其燈源成像在試樣表面而對(duì)顯微照相會(huì)產(chǎn)生用的照明方式，因其燈源成像在試樣表面而對(duì)顯微照相會(huì)產(chǎn)生很不均勻的照明，故目前很少使用。很不均勻的照明，故目前很少使用。 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n光源的使用方法光源的使用方法 光源由于集光透鏡位置不同，使光程中集光情況不同，因而得到光源由于集光透鏡位置不同，使光程中集光情況不同，因而得到不同的效果。金相顯微鏡中光源常用的使用方法為臨界照明、科勒照不同的

17、效果。金相顯微鏡中光源常用的使用方法為臨界照明、科勒照相、散光照明和平行光照明。相、散光照明和平行光照明。 (1) 臨界照明臨界照明 (2) 科勒科勒(Khler)照明照明 科勒照明是目前廣泛應(yīng)用的照明方式，其特點(diǎn)是：光源的一次像聚焦科勒照明是目前廣泛應(yīng)用的照明方式，其特點(diǎn)是：光源的一次像聚焦在孔徑光闌處，孔徑光闌同光源的一次像一起聚焦在接近物鏡的后焦在孔徑光闌處，孔徑光闌同光源的一次像一起聚焦在接近物鏡的后焦平面上。光源不需要包含一個(gè)均勻發(fā)射光的表面即可提供一個(gè)很均勻平面上。光源不需要包含一個(gè)均勻發(fā)射光的表面即可提供一個(gè)很均勻的照明場(chǎng)，故對(duì)光源要求不甚嚴(yán)格。的照明場(chǎng)，故對(duì)光源要求不甚嚴(yán)格。

18、Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) (3) 散光照明散光照明 (4) 平行光照明平行光照明4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)如用繞絲燈作為臨界照明的光源，鎢絲的投影像疊映在顯微放如用繞絲燈作為臨界照明的光源，鎢絲的投影像疊映在顯微放大的物像上則有顯著的明暗差別。為此，在第二透鏡組前面大的物像上則有顯著的明暗差別。為此，在第二透鏡組前面放置一塊毛玻璃使毛玻璃中央得到較大面積的均勻照明，于放置一塊毛玻璃使毛玻璃中央得到較大面積的均勻照明，于是光線在毛玻璃上的散射面就成了顯微鏡的二次照明光源，

19、使是光線在毛玻璃上的散射面就成了顯微鏡的二次照明光源，使之最終得到均勻照明的像域。之最終得到均勻照明的像域。 將點(diǎn)光源置于透鏡焦點(diǎn)上，經(jīng)透鏡后將得到平行的光束。平行光將點(diǎn)光源置于透鏡焦點(diǎn)上，經(jīng)透鏡后將得到平行的光束。平行光照明效果較差，主要用于暗視場(chǎng)照明。各類光源均可適用。照明效果較差，主要用于暗視場(chǎng)照明。各類光源均可適用。 Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n垂直照明器與光路行程垂直照明器與光路行程 金相顯微鏡的光源一般位于鏡體的側(cè)面，與主光軸成正交

20、。故需一金相顯微鏡的光源一般位于鏡體的側(cè)面，與主光軸成正交。故需一個(gè)個(gè)“垂直照明器垂直照明器”起光路垂直換向作用。垂直照明器的種類有平面玻璃、起光路垂直換向作用。垂直照明器的種類有平面玻璃、全反射棱鏡、暗場(chǎng)用環(huán)形反射鏡等。全反射棱鏡、暗場(chǎng)用環(huán)形反射鏡等。 由于觀察目的不同，金相顯微鏡對(duì)試樣的采光方式要求也不相同，由于觀察目的不同，金相顯微鏡對(duì)試樣的采光方式要求也不相同，一般分為明視場(chǎng)照明光路行程和暗現(xiàn)場(chǎng)照明光路行程。明視場(chǎng)照明是金一般分為明視場(chǎng)照明光路行程和暗現(xiàn)場(chǎng)照明光路行程。明視場(chǎng)照明是金相研究中的主要采光方法，暗視場(chǎng)則適于觀察平面視野上細(xì)小的浮雕微相研究中的主要采光方法，暗視場(chǎng)則適于觀察平

21、面視野上細(xì)小的浮雕微粒，常用于鑒定非金屬夾雜物。粒，常用于鑒定非金屬夾雜物。 Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)（3）金相試樣的制備金相試樣的制備 n金相試樣的取樣原則金相試樣的取樣原則 用金相顯微鏡對(duì)金屬的一小部分進(jìn)行金相分析，其成功與否首先決定于所用金相顯微鏡對(duì)金屬的一小部分進(jìn)行金相分析，其成功與否首先決定于所取試樣有無(wú)代表性。取試樣有無(wú)代表性。在一般情況下，研究金屬及合金顯微組織的金相試樣應(yīng)從在一般情況下，研究金屬及合金顯微組織的金相試樣應(yīng)從材料

22、或零件在使用中最重要的部分截取，或在偏析夾雜等缺陷最嚴(yán)重的部位截材料或零件在使用中最重要的部分截取，或在偏析夾雜等缺陷最嚴(yán)重的部位截取。取。在分析損壞原因時(shí)，則應(yīng)在損壞的地方與完整的部位分別截取試樣，以探在分析損壞原因時(shí)，則應(yīng)在損壞的地方與完整的部位分別截取試樣，以探究其損壞或失效的原因。對(duì)于有些產(chǎn)生長(zhǎng)裂紋的部件，則應(yīng)在裂紋發(fā)源處、擴(kuò)究其損壞或失效的原因。對(duì)于有些產(chǎn)生長(zhǎng)裂紋的部件，則應(yīng)在裂紋發(fā)源處、擴(kuò)展處和裂紋尾端分別取樣，以分析裂紋產(chǎn)生的原因。展處和裂紋尾端分別取樣，以分析裂紋產(chǎn)生的原因。 對(duì)于大型的金相分析項(xiàng)目或較重要的金相檢驗(yàn)項(xiàng)目，在報(bào)告中都應(yīng)有圖或?qū)τ诖笮偷慕鹣喾治鲰?xiàng)目或較重要的金相檢

23、驗(yàn)項(xiàng)目，在報(bào)告中都應(yīng)有圖或文字說(shuō)明試樣選取的部位及方向。文字說(shuō)明試樣選取的部位及方向。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù) 金相試樣截取的部位確定以后，需進(jìn)一步明確選取哪個(gè)方向、哪個(gè)面作為金相試金相試樣截取的部位確定以后，需進(jìn)一步明確選取哪個(gè)方向、哪個(gè)面作為金相試樣的磨面。按照在金屬或鋼材上所取的斷面位置不同，可分為橫向試樣樣的磨面。按照在金屬或鋼材上所取的斷面位置不同，可分為橫向試樣(磨面為原構(gòu)件磨面為原構(gòu)件的橫截面的橫截面)和縱向試樣和縱向試樣(磨面

24、為原構(gòu)件的縱截面磨面為原構(gòu)件的縱截面)。 橫向試樣常用于觀察：橫向試樣常用于觀察： (1)試樣中心至邊緣組織分布的漸變情況；試樣中心至邊緣組織分布的漸變情況； (2)表面滲層、硬化層、鍍層等表面處理的深度及其組織；表面滲層、硬化層、鍍層等表面處理的深度及其組織； (3)表面缺陷，如裂紋、脫碳、氧化、過(guò)燒等的深度；表面缺陷，如裂紋、脫碳、氧化、過(guò)燒等的深度； (4)非金屬夾雜物在整個(gè)斷面上的分布情況；非金屬夾雜物在整個(gè)斷面上的分布情況； (5)測(cè)定晶粒度等。測(cè)定晶粒度等。 縱向試樣常用于觀察：縱向試樣常用于觀察： (1)非金屬夾雜物大小、變形情況及其含量；非金屬夾雜物大小、變形情況及其含量； (

25、2)帶狀組織的存在或消除情況；帶狀組織的存在或消除情況； (3)塑性變形引起的晶?；蚪M織變形的情況。塑性變形引起的晶?；蚪M織變形的情況。 對(duì)于一些常規(guī)檢驗(yàn)的取樣部位、相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定，必須嚴(yán)格執(zhí)行。對(duì)于一些常規(guī)檢驗(yàn)的取樣部位、相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定，必須嚴(yán)格執(zhí)行。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n金相試樣的截取金相試樣的截取 金相試樣較理想的形狀是圓柱狀或正方柱體，共直徑或邊長(zhǎng)約金相試樣較理想的形狀是圓柱狀或正方柱體，共直徑或邊長(zhǎng)約10

26、20mm，高約，高約10mm。一般由實(shí)際情況決定，形狀與大小以便于握在手中磨制為原則。對(duì)于要進(jìn)行鑲嵌的試樣，可一般由實(shí)際情況決定，形狀與大小以便于握在手中磨制為原則。對(duì)于要進(jìn)行鑲嵌的試樣，可根據(jù)要求檢測(cè)及鑲嵌模子的尺寸選擇適當(dāng)大小。根據(jù)要求檢測(cè)及鑲嵌模子的尺寸選擇適當(dāng)大小。 試樣的切割應(yīng)依具體材料選樣適當(dāng)方法。試樣的切割應(yīng)依具體材料選樣適當(dāng)方法。無(wú)論用何種方法切割試樣，應(yīng)盡量減小變形和無(wú)論用何種方法切割試樣，應(yīng)盡量減小變形和發(fā)熱，發(fā)熱，以保證所取試樣組織與原金相組織一致；軟鋼、普通鑄鐵及有色金屬可用以保證所取試樣組織與原金相組織一致；軟鋼、普通鑄鐵及有色金屬可用般的車、般的車、銑、刨等加工方法

27、，也可用手鋸或鋸床切??；有一定硬度的材料，如淬火處理后的鋼鐵材料，銑、刨等加工方法，也可用手鋸或鋸床切??；有一定硬度的材料，如淬火處理后的鋼鐵材料，常用砂輪切割機(jī)切取，某些試樣也可用電火花切割；對(duì)于硬而脆材料，如白口鐵可先將其擊常用砂輪切割機(jī)切取，某些試樣也可用電火花切割；對(duì)于硬而脆材料，如白口鐵可先將其擊碎，然后揀出合適形狀和尺寸試樣，或鑲嵌成符合要求的金相試樣。碎，然后揀出合適形狀和尺寸試樣，或鑲嵌成符合要求的金相試樣。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分

28、析技術(shù)n金相試樣的鑲嵌金相試樣的鑲嵌 當(dāng)試樣尺寸過(guò)于細(xì)薄當(dāng)試樣尺寸過(guò)于細(xì)薄(如鋼板、細(xì)線材、細(xì)管材等如鋼板、細(xì)線材、細(xì)管材等)，磨光拋光不易持拿，或者當(dāng)試樣，磨光拋光不易持拿，或者當(dāng)試樣較軟、易碎又需要檢驗(yàn)邊緣組織以及為了便于在自動(dòng)磨光和拋光機(jī)上研磨的試樣，都需較軟、易碎又需要檢驗(yàn)邊緣組織以及為了便于在自動(dòng)磨光和拋光機(jī)上研磨的試樣，都需要鑲嵌或夾持。鑲嵌是把試樣鑲?cè)腓偳读现?，夾持是把試樣夾入預(yù)先制備好的夾具內(nèi)。要鑲嵌或夾持。鑲嵌是把試樣鑲?cè)腓偳读现校瑠A持是把試樣夾入預(yù)先制備好的夾具內(nèi)。 為達(dá)到保護(hù)試樣邊緣和便于手持操作的目的，要求為達(dá)到保護(hù)試樣邊緣和便于手持操作的目的，要求夾具或鑲嵌料緊貼試樣

29、夾具或鑲嵌料緊貼試樣，沒(méi)有空，沒(méi)有空隙；夾具和鑲嵌料的硬度要稍低于或等于試樣的硬度；夾具和鑲嵌料在浸蝕時(shí)應(yīng)不影響隙；夾具和鑲嵌料的硬度要稍低于或等于試樣的硬度；夾具和鑲嵌料在浸蝕時(shí)應(yīng)不影響試樣的化學(xué)浸蝕過(guò)程。試樣的化學(xué)浸蝕過(guò)程。 鑲嵌分為冷鑲嵌和熱鑲嵌。冷鑲法指在室溫下使鑲嵌料固化，反應(yīng)式為：環(huán)氧樹脂鑲嵌分為冷鑲嵌和熱鑲嵌。冷鑲法指在室溫下使鑲嵌料固化，反應(yīng)式為：環(huán)氧樹脂+固化劑聚合物固化劑聚合物+熱，熱，船適于不宜受壓的軟材料及組織結(jié)構(gòu)對(duì)溫度變化敏感或熔點(diǎn)較低船適于不宜受壓的軟材料及組織結(jié)構(gòu)對(duì)溫度變化敏感或熔點(diǎn)較低的材料。熱鑲法是把試樣和鑲嵌料一起放入鋼模內(nèi)加熱壓，冷卻后脫模，反應(yīng)式為：樹的

30、材料。熱鑲法是把試樣和鑲嵌料一起放入鋼模內(nèi)加熱壓，冷卻后脫模，反應(yīng)式為：樹脂脂+壓力壓力+熱熱=聚合物。聚合物。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù) 進(jìn)行冷鑲嵌時(shí)，將金相試樣置于模子中，注入冷鑲劑，冷凝后脫模進(jìn)行冷鑲嵌時(shí)，將金相試樣置于模子中，注入冷鑲劑，冷凝后脫模(也有部分不脫模也有部分不脫模的的)，編號(hào)后即可進(jìn)行下道工序操作；冷鑲嵌有多種，有，編號(hào)后即可進(jìn)行下道工序操作；冷鑲嵌有多種，有“自凝牙托水自凝牙托水”和和“牙托粉牙托粉”，調(diào)，調(diào)成糊狀即可使

31、用。成糊狀即可使用。環(huán)氧樹脂也是常用的冷鑲料環(huán)氧樹脂也是常用的冷鑲料，加人適當(dāng)?shù)墓袒瘎┖?，就可在室溫進(jìn)行鑲，加人適當(dāng)?shù)墓袒瘎┖螅涂稍谑覝剡M(jìn)行鑲嵌，并在室溫固化。嵌，并在室溫固化。 熱鑲嵌料常用的有酚熱鑲嵌料常用的有酚-甲醛樹脂，酚甲醛樹脂，酚-糠醛樹脂，聚氯乙烯、聚苯乙烯糠醛樹脂，聚氯乙烯、聚苯乙烯，前兩種主要為，前兩種主要為熱凝性材料，后兩種為熱塑性材料。并呈透明或半透明性；在酚熱凝性材料，后兩種為熱塑性材料。并呈透明或半透明性；在酚-甲醛樹脂內(nèi)加人電木粉，甲醛樹脂內(nèi)加人電木粉，可以染以不同顏色。熱鑲嵌是在鑲嵌樣機(jī)上進(jìn)行。它主要包括加壓設(shè)備、加熱設(shè)備和壓?？梢匀疽圆煌伾徼偳妒窃阼偳稑?/p>

32、機(jī)上進(jìn)行。它主要包括加壓設(shè)備、加熱設(shè)備和壓模三部分。鑲樣時(shí)將要檢驗(yàn)的試樣磨面除去油漬等，向下放在下模上，在套筒空隙間填入塑三部分。鑲樣時(shí)將要檢驗(yàn)的試樣磨面除去油漬等，向下放在下模上，在套筒空隙間填入塑料，放入上摸，加壓加熱，待溫度和壓力分別達(dá)到規(guī)定要求時(shí)停止加熱，此時(shí)鑲嵌已成型，料，放入上摸，加壓加熱，待溫度和壓力分別達(dá)到規(guī)定要求時(shí)停止加熱，此時(shí)鑲嵌已成型，稍待幾分鐘，即可取出鑲嵌試樣。稍待幾分鐘，即可取出鑲嵌試樣。 對(duì)于需要研究表面組織的試樣，為防止倒棱，還可用機(jī)械夾具夾持試樣，夾具應(yīng)選擇對(duì)于需要研究表面組織的試樣，為防止倒棱，還可用機(jī)械夾具夾持試樣，夾具應(yīng)選擇與試樣硬度、化學(xué)性能近似的材料

33、，確保磨光和拋光時(shí)不出現(xiàn)磨損不一，以及浸蝕時(shí)不出與試樣硬度、化學(xué)性能近似的材料，確保磨光和拋光時(shí)不出現(xiàn)磨損不一，以及浸蝕時(shí)不出現(xiàn)偽組織?，F(xiàn)偽組織。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n金相試樣的磨制金相試樣的磨制 磨光是為了消除取樣時(shí)產(chǎn)生的變形層。為消除變形層，一般先用砂輪磨平，再用砂磨光是為了消除取樣時(shí)產(chǎn)生的變形層。為消除變形層，一般先用砂輪磨平，再用砂紙磨光。對(duì)于用砂輪鋸或鉬絲切割機(jī)截取的試樣，表面平整光滑，可直接用砂紙磨光。紙磨光。對(duì)于用砂輪鋸或鉬

34、絲切割機(jī)截取的試樣，表面平整光滑，可直接用砂紙磨光。（a）金相試樣的磨光）金相試樣的磨光 機(jī)械磨光機(jī)械磨光 金相檢驗(yàn)是金屬材料生產(chǎn)中控制質(zhì)量的重要手段，大量金相試樣的磨光，更需要便金相檢驗(yàn)是金屬材料生產(chǎn)中控制質(zhì)量的重要手段，大量金相試樣的磨光，更需要便捷的機(jī)械磨光來(lái)代替手工操作。機(jī)械磨光前一般將各種粒度的砂紙粘附在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的捷的機(jī)械磨光來(lái)代替手工操作。機(jī)械磨光前一般將各種粒度的砂紙粘附在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的圓盤或蠟盤上，用干砂紙磨光時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)低，用水砂紙磨光時(shí)轉(zhuǎn)速可以高些。磨光時(shí)用力圓盤或蠟盤上，用干砂紙磨光時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)低，用水砂紙磨光時(shí)轉(zhuǎn)速可以高些。磨光時(shí)用力要均勻，注意試樣不要發(fā)熱。蠟盤磨光速度快且效

35、果好，故廣泛用于大批量檢驗(yàn)?zāi)ス?。要均勻，注意試樣不要發(fā)熱。蠟盤磨光速度快且效果好，故廣泛用于大批量檢驗(yàn)?zāi)ス?。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù) 手動(dòng)磨光手動(dòng)磨光 將砂紙平鋪在玻璃板上，一手按住砂紙，將砂紙平鋪在玻璃板上，一手按住砂紙，手將試樣磨面輕壓在砂紙上并向前推磨，直手將試樣磨面輕壓在砂紙上并向前推磨，直到試樣磨面上僅留一個(gè)方向的均勻磨痕為止。磨光過(guò)程中應(yīng)均衡加力，磨面與砂紙必須完全到試樣磨面上僅留一個(gè)方向的均勻磨痕為止。磨光過(guò)程中應(yīng)均衡加力，磨面

36、與砂紙必須完全接觸。在磨光回程中最好將試樣提起拉回，不與砂紙接觸。接觸。在磨光回程中最好將試樣提起拉回，不與砂紙接觸。 磨光開始選用何種粒度的砂紙，這主要與磨平或截取試樣表面的粗糙程度有關(guān)。磨光開始選用何種粒度的砂紙，這主要與磨平或截取試樣表面的粗糙程度有關(guān)。用干砂用干砂紙一般從紙一般從280號(hào)開始號(hào)開始，磨好后將磨面及雙手沖洗干凈，換上較細(xì)一號(hào)，磨好后將磨面及雙手沖洗干凈，換上較細(xì)一號(hào)40號(hào)砂紙?jiān)倌?，第三次?hào)砂紙?jiān)倌?，第三次換用換用28號(hào)。號(hào)。般磨到般磨到20號(hào)砂紙為止，此時(shí)砂紙留下的磨痕很容易在拋光時(shí)消除：磨光操作中號(hào)砂紙為止，此時(shí)砂紙留下的磨痕很容易在拋光時(shí)消除：磨光操作中每更換一號(hào)砂紙

37、，磨面磨削方向應(yīng)與前次磨痕方向成每更換一號(hào)砂紙，磨面磨削方向應(yīng)與前次磨痕方向成90或或45 ，以便觀察前道較粗磨痕的，以便觀察前道較粗磨痕的消除情況。消除情況。 目前廣泛使用目前廣泛使用SiC水砂紙磨金相試樣效果很好，一般選用水砂紙磨金相試樣效果很好，一般選用240，320，400和和600四個(gè)號(hào)，四個(gè)號(hào)，磨光操作與使用干砂紙基本相同。對(duì)于較軟的有色金屬材料，可磨到粒度磨光操作與使用干砂紙基本相同。對(duì)于較軟的有色金屬材料，可磨到粒度800號(hào)或更細(xì)的水號(hào)或更細(xì)的水砂紙。由于流水沖刷砂紙上脫落的磨粒，從而減少磨光過(guò)程的嵌人和滾壓，故用水砂紙磨較砂紙。由于流水沖刷砂紙上脫落的磨粒，從而減少磨光過(guò)程的

38、嵌人和滾壓，故用水砂紙磨較軟的有色金屬材料或軟的有色金屬材料或18-8不銹鋼等更有優(yōu)點(diǎn)。不銹鋼等更有優(yōu)點(diǎn)。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)（b）金相試樣的拋光）金相試樣的拋光 金相試樣經(jīng)磨光后，仍有細(xì)微磨痕及表面金屬形變擾動(dòng)層，這將影響正確的顯示組金相試樣經(jīng)磨光后，仍有細(xì)微磨痕及表面金屬形變擾動(dòng)層，這將影響正確的顯示組織，因而必須通過(guò)拋光加以消除。拋光的基本方法有機(jī)械拋光、化學(xué)拋光和電解拋光，織，因而必須通過(guò)拋光加以消除。拋光的基本方法有機(jī)械拋光、化

39、學(xué)拋光和電解拋光，或者它們間的組合，其中機(jī)械拋光最為普遍?；蛘咚鼈冮g的組合，其中機(jī)械拋光最為普遍。機(jī)械拋光機(jī)械拋光電解拋光電解拋光化學(xué)拋光化學(xué)拋光機(jī)械拋光一般分兩步，即試樣磨光后先粗拋，最后細(xì)拋。拋光時(shí)先拿牢執(zhí)平機(jī)械拋光一般分兩步，即試樣磨光后先粗拋，最后細(xì)拋。拋光時(shí)先拿牢執(zhí)平試樣并與拋織物接觸，壓力要適當(dāng)。若用力過(guò)大，表面易發(fā)熱變暗，使形變?cè)嚇硬⑴c拋織物接觸，壓力要適當(dāng)。若用力過(guò)大，表面易發(fā)熱變暗，使形變擾動(dòng)層加厚，不利于拋好試樣。其次，拋光時(shí)試樣應(yīng)逆著拋光盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)擾動(dòng)層加厚，不利于拋好試樣。其次，拋光時(shí)試樣應(yīng)逆著拋光盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也要做從拋光盤邊到中心往復(fù)移動(dòng)。第三，拋光時(shí)要不斷添灑磨料

40、和潤(rùn)滑液也要做從拋光盤邊到中心往復(fù)移動(dòng)。第三，拋光時(shí)要不斷添灑磨料和潤(rùn)滑液并保持適當(dāng)拋光織物上的濕潤(rùn)度，一般以試樣上的濕潤(rùn)膜從拋光盤上拿起來(lái)并保持適當(dāng)拋光織物上的濕潤(rùn)度，一般以試樣上的濕潤(rùn)膜從拋光盤上拿起來(lái)25秒鐘后能干燥為宜。當(dāng)磨光和拋光正常操作時(shí)試樣拋光秒鐘后能干燥為宜。當(dāng)磨光和拋光正常操作時(shí)試樣拋光25分鐘即能完成。分鐘即能完成。電解拋光是把待拋光的金相試樣放入電解液中，接通試樣電解拋光是把待拋光的金相試樣放入電解液中，接通試樣(陽(yáng)極陽(yáng)極)與陰極間的電與陰極間的電源，在一定條件下可使試樣磨面產(chǎn)生選擇性的溶解源，在一定條件下可使試樣磨面產(chǎn)生選擇性的溶解(表面微凸出部分比凹陷處表面微凸出部分

41、比凹陷處溶解來(lái)得快溶解來(lái)得快)，使磨面變得光滑平整。電解拋光對(duì)機(jī)械拋光有困難的硬度低且，使磨面變得光滑平整。電解拋光對(duì)機(jī)械拋光有困難的硬度低且易加工硬化的金屬材料，如高錳鋼、不銹鋼及有色金屬等有良好的效果。不易加工硬化的金屬材料，如高錳鋼、不銹鋼及有色金屬等有良好的效果。不過(guò)，電解拋光仍不能完全代替機(jī)械拋光，因?yàn)樗鼘?duì)金屬材料化學(xué)成分的不均過(guò)，電解拋光仍不能完全代替機(jī)械拋光，因?yàn)樗鼘?duì)金屬材料化學(xué)成分的不均勻性及顯微偏析特別敏感。勻性及顯微偏析特別敏感。化學(xué)拋光是將試樣浸入適當(dāng)?shù)膾伖庖褐?，無(wú)需外加電流即可進(jìn)行拋光的方法?；瘜W(xué)拋光是將試樣浸入適當(dāng)?shù)膾伖庖褐校瑹o(wú)需外加電流即可進(jìn)行拋光的方法。試樣經(jīng)砂紙

42、磨光到粒度號(hào)試樣經(jīng)砂紙磨光到粒度號(hào)320，清洗干凈后放在拋光液中，擺動(dòng)試樣幾秒至幾，清洗干凈后放在拋光液中，擺動(dòng)試樣幾秒至幾分鐘，表面的粗糙痕跡去掉，得到無(wú)變形的拋光面、再洗凈后即可在顯微鏡分鐘，表面的粗糙痕跡去掉，得到無(wú)變形的拋光面、再洗凈后即可在顯微鏡下檢驗(yàn)?；瘜W(xué)拋光過(guò)程兼有化學(xué)腐蝕。下檢驗(yàn)。化學(xué)拋光過(guò)程兼有化學(xué)腐蝕。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)（4）金屬顯微組織的顯示金屬顯微組織的顯示 拋光好的金相試樣要得到有關(guān)的拋光好的金相試樣要得到有關(guān)

43、的顯微組織信息、必須經(jīng)過(guò)組織的顯顯微組織信息、必須經(jīng)過(guò)組織的顯現(xiàn)，即浸蝕或腐蝕現(xiàn)，即浸蝕或腐蝕。未經(jīng)浸蝕的金相試樣，只有組織組成的反光能力差。未經(jīng)浸蝕的金相試樣，只有組織組成的反光能力差別大于別大于10%者才能明顯區(qū)分開來(lái)。者才能明顯區(qū)分開來(lái)。多數(shù)情況下，拋光的金相試樣不經(jīng)浸多數(shù)情況下，拋光的金相試樣不經(jīng)浸蝕，不能顯示其顯微組織蝕，不能顯示其顯微組織。根據(jù)對(duì)拋光表面改變的情況，組織顯示方法。根據(jù)對(duì)拋光表面改變的情況，組織顯示方法分為光學(xué)法、化學(xué)分為光學(xué)法、化學(xué)(或電化學(xué)或電化學(xué))法和物理法。法和物理法。 光學(xué)法基于科勒照明的原理，借助于顯微鏡上某些特殊裝置，應(yīng)用光學(xué)法基于科勒照明的原理，借助于

44、顯微鏡上某些特殊裝置，應(yīng)用一定的照明方式顯示組織，包括暗場(chǎng)、偏光、干涉和相襯一定的照明方式顯示組織，包括暗場(chǎng)、偏光、干涉和相襯(參閱本課件參閱本課件下節(jié)下節(jié))。 化學(xué)法包括化學(xué)或電化學(xué)腐蝕，電解浸蝕和恒電位浸蝕等。化學(xué)法包括化學(xué)或電化學(xué)腐蝕，電解浸蝕和恒電位浸蝕等。 物理法顯示組織包括陰極浸蝕、真空沉積鍍膜等。物理法顯示組織包括陰極浸蝕、真空沉積鍍膜等。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n化學(xué)顯示化學(xué)顯示純金屬與單相合金的顯微組織由許多金屬純金屬與單相

45、合金的顯微組織由許多金屬晶粒組成。浸蝕劑首先把磨面表層很薄的晶粒組成。浸蝕劑首先把磨面表層很薄的變形層溶解掉，接著就對(duì)晶界起化學(xué)溶解變形層溶解掉，接著就對(duì)晶界起化學(xué)溶解作用。由于晶界原子排列特別紊亂，其自作用。由于晶界原子排列特別紊亂，其自由能較高，故晶界處較易受浸蝕而呈溝凹，由能較高，故晶界處較易受浸蝕而呈溝凹，在顯微鏡下就可看到單相合金或純金屬的在顯微鏡下就可看到單相合金或純金屬的多面體顆粒。多面體顆粒。繼續(xù)浸蝕，則會(huì)對(duì)晶粒產(chǎn)生溶解作用。各繼續(xù)浸蝕，則會(huì)對(duì)晶粒產(chǎn)生溶解作用。各晶粒中金屬原子的溶解多是沿原子排列最晶粒中金屬原子的溶解多是沿原子排列最密的晶面進(jìn)行，由于金相試樣一般都是多密的晶面

46、進(jìn)行，由于金相試樣一般都是多晶體，磨面上各晶粒的取向不會(huì)一致，所晶體，磨面上各晶粒的取向不會(huì)一致，所以以每個(gè)晶粒溶解的速度并不一樣每個(gè)晶粒溶解的速度并不一樣。它們都。它們都把浸蝕后的原子密排面露在表面，即浸蝕把浸蝕后的原子密排面露在表面，即浸蝕后顯露出來(lái)的晶面相對(duì)于原來(lái)的拋光而傾后顯露出來(lái)的晶面相對(duì)于原來(lái)的拋光而傾斜了一定角度，這就是垂直照明下晶粒顯斜了一定角度，這就是垂直照明下晶粒顯示明暗程度不同的原因。示明暗程度不同的原因。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金

47、相分析技術(shù)兩相合金的浸蝕過(guò)程主要是電化學(xué)浸蝕過(guò)程兩相合金的浸蝕過(guò)程主要是電化學(xué)浸蝕過(guò)程。不同相出于成分結(jié)構(gòu)不同而具有不同的電極電不同相出于成分結(jié)構(gòu)不同而具有不同的電極電位，在浸蝕液中形成了許多微電池，位，在浸蝕液中形成了許多微電池，具有較高具有較高負(fù)電位的相為陽(yáng)極，浸蝕時(shí)發(fā)生溶解，拋光面負(fù)電位的相為陽(yáng)極，浸蝕時(shí)發(fā)生溶解，拋光面上該微區(qū)逐漸凹洼；具有正電位的相為陰極，上該微區(qū)逐漸凹洼；具有正電位的相為陰極，基本不受浸蝕，保持原有光滑狀態(tài)。基本不受浸蝕，保持原有光滑狀態(tài)。前者在光學(xué)顯微鏡下顯示暗黑色，后者則顯示前者在光學(xué)顯微鏡下顯示暗黑色，后者則顯示亮白色，于是可把兩相組織區(qū)分開來(lái)。亮白色，于是可

48、把兩相組織區(qū)分開來(lái)。多相合金的侵蝕同樣也是電化學(xué)溶解的過(guò)程，但多相合金電化學(xué)溶解過(guò)程遠(yuǎn)比兩相合金的多相合金的侵蝕同樣也是電化學(xué)溶解的過(guò)程，但多相合金電化學(xué)溶解過(guò)程遠(yuǎn)比兩相合金的電化學(xué)溶解過(guò)程復(fù)雜得多，因而很難用一種試劑清晰地顯示出各種相。與兩相合金相似，浸電化學(xué)溶解過(guò)程復(fù)雜得多，因而很難用一種試劑清晰地顯示出各種相。與兩相合金相似，浸蝕后在顯微鏡下通常只顯示黑白兩種顏色，這是由于多相合金浸蝕時(shí)，負(fù)電位的各相都發(fā)生蝕后在顯微鏡下通常只顯示黑白兩種顏色，這是由于多相合金浸蝕時(shí)，負(fù)電位的各相都發(fā)生溶解，而只有正電位最高的一相未被浸蝕的結(jié)果。溶解，而只有正電位最高的一相未被浸蝕的結(jié)果。在這種情況下，鑒

49、別各相只能根據(jù)有關(guān)的金相知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從形狀特征上區(qū)分。在這種情況下，鑒別各相只能根據(jù)有關(guān)的金相知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從形狀特征上區(qū)分。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n電解顯示電解顯示 電解浸蝕是將拋光試樣浸入合適的化學(xué)試劑溶液電解浸蝕是將拋光試樣浸入合適的化學(xué)試劑溶液(電解浸蝕劑電解浸蝕劑)中、通以較小的直流電中、通以較小的直流電進(jìn)行浸蝕。電解浸蝕原理和電解拋光一樣，只是電解浸蝕操作規(guī)范選擇在電解拋光特性曲進(jìn)行浸蝕。電解浸蝕原理和電解拋光一樣，只是電

50、解浸蝕操作規(guī)范選擇在電解拋光特性曲線的浸蝕線的浸蝕(拋光前拋光前)一段，工作電壓為一段，工作電壓為26V之間，工作電流密度約為之間，工作電流密度約為0.050.3A/cm2。 電解浸蝕主要用于化學(xué)穩(wěn)定性較高的合金，如不銹鋼、耐熱鋼和鎳基合金等。這些合電解浸蝕主要用于化學(xué)穩(wěn)定性較高的合金，如不銹鋼、耐熱鋼和鎳基合金等。這些合金用化學(xué)浸蝕很難得到清晰的組織，而用電解浸蝕效果好，設(shè)備也不復(fù)雜，按有關(guān)手冊(cè)所金用化學(xué)浸蝕很難得到清晰的組織，而用電解浸蝕效果好，設(shè)備也不復(fù)雜，按有關(guān)手冊(cè)所給試劑和操作規(guī)范進(jìn)行即可。給試劑和操作規(guī)范進(jìn)行即可。Northeastern University材料概論：材料概論：

51、第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n其它顯示其它顯示陰極真空浸蝕陰極真空浸蝕 陰極真空浸蝕方法始于陰極真空浸蝕方法始于30年代，在一般方法難以顯示組織的情況下，用此法往往得到較年代，在一般方法難以顯示組織的情況下，用此法往往得到較好的結(jié)果，目前廣泛用來(lái)顯示各種材料的顯微組織，如金屬、金屬陶瓷、陶瓷和半導(dǎo)體等。好的結(jié)果，目前廣泛用來(lái)顯示各種材料的顯微組織，如金屬、金屬陶瓷、陶瓷和半導(dǎo)體等。其原理是在輝光放電的環(huán)境中，用正離子轟擊拋光好的試樣表面。使試樣表面上的原子有選其原理是在輝光放電的環(huán)境中，用正離子轟擊拋光好的試樣表

52、面。使試樣表面上的原子有選擇地去掉，從而顯露了組織。擇地去掉，從而顯露了組織。 影響陰極真空浸蝕效果的主要因素是氣壓、電壓、時(shí)間及保持陰極試樣有低的溫度。影響陰極真空浸蝕效果的主要因素是氣壓、電壓、時(shí)間及保持陰極試樣有低的溫度。恒電位浸蝕恒電位浸蝕 恒電位侵蝕是電解浸蝕的進(jìn)一步發(fā)展。一般電解浸蝕時(shí)，試樣的陽(yáng)極電位是發(fā)生變化的，恒電位侵蝕是電解浸蝕的進(jìn)一步發(fā)展。一般電解浸蝕時(shí)，試樣的陽(yáng)極電位是發(fā)生變化的，難以掌溫顯露組織的過(guò)程。恒電位顯示組織，采用恒電位儀保證浸蝕過(guò)程陽(yáng)極電位恒定，這難以掌溫顯露組織的過(guò)程。恒電位顯示組織，采用恒電位儀保證浸蝕過(guò)程陽(yáng)極電位恒定，這樣就可對(duì)組織中特定的相、根據(jù)其極化

53、條件進(jìn)行選樣浸蝕或著色處理。樣就可對(duì)組織中特定的相、根據(jù)其極化條件進(jìn)行選樣浸蝕或著色處理。 恒電位顯示組織的原理是以合金中各相的極化曲線為依據(jù)。極化曲線是以鉑為陰極，試恒電位顯示組織的原理是以合金中各相的極化曲線為依據(jù)。極化曲線是以鉑為陰極，試樣為陽(yáng)極借助外電源使電極極化，得到陽(yáng)極電位的電流密度的曲線，即極化曲線。樣為陽(yáng)極借助外電源使電極極化，得到陽(yáng)極電位的電流密度的曲線，即極化曲線。 恒電位顯示織織法多用于多相合金的相鑒定。多相合金中的每個(gè)相，在一定的電解液中，恒電位顯示織織法多用于多相合金的相鑒定。多相合金中的每個(gè)相，在一定的電解液中，都有它自己的電位都有它自己的電位-電流密度關(guān)系曲線，比

54、較各相的極化曲線，就能選出合適的浸蝕電位。電流密度關(guān)系曲線，比較各相的極化曲線，就能選出合適的浸蝕電位。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)4.1.2 特殊光學(xué)金相技術(shù)與顯微硬度的測(cè)定特殊光學(xué)金相技術(shù)與顯微硬度的測(cè)定 （1）偏振光顯微鏡的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用）偏振光顯微鏡的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 物質(zhì)發(fā)出的光波具有一切可能的振動(dòng)方向，且各方問(wèn)振動(dòng)矢量的物質(zhì)發(fā)出的光波具有一切可能的振動(dòng)方向，且各方問(wèn)振動(dòng)矢量的大小相等，稱為自然光。與自然光不同，當(dāng)光矢量在一個(gè)固定的平

55、面大小相等，稱為自然光。與自然光不同，當(dāng)光矢量在一個(gè)固定的平面內(nèi)只沿一個(gè)固定方向作振動(dòng)，這種光稱為偏振光。偏振光的光矢量振內(nèi)只沿一個(gè)固定方向作振動(dòng)，這種光稱為偏振光。偏振光的光矢量振動(dòng)方向和傳播方向所構(gòu)成的面稱為振動(dòng)面。動(dòng)方向和傳播方向所構(gòu)成的面稱為振動(dòng)面。 自然光通過(guò)偏振棱鏡自然光通過(guò)偏振棱鏡(常用尼科爾棱鏡常用尼科爾棱鏡)或人造偏振片可獲得偏振或人造偏振片可獲得偏振光。利用偏光原理，可對(duì)某些物質(zhì)具有的偏光性進(jìn)行觀察的顯微鏡，光。利用偏光原理，可對(duì)某些物質(zhì)具有的偏光性進(jìn)行觀察的顯微鏡，就稱為偏振光顯微鏡。就稱為偏振光顯微鏡。Northeastern University材料概論：材料概論：

56、第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù) 一般大型光學(xué)金相顯微一般大型光學(xué)金相顯微鏡和部分臺(tái)式金相顯微鏡均鏡和部分臺(tái)式金相顯微鏡均帶有偏光裝置附件，可同時(shí)帶有偏光裝置附件，可同時(shí)進(jìn)行明現(xiàn)場(chǎng)、暗視場(chǎng)、偏光進(jìn)行明現(xiàn)場(chǎng)、暗視場(chǎng)、偏光等觀察。等觀察。 顯微鏡的偏光裝置就是顯微鏡的偏光裝置就是在入射光路和觀察鏡筒內(nèi)各在入射光路和觀察鏡筒內(nèi)各加入一個(gè)偏光鏡而構(gòu)成，前加入一個(gè)偏光鏡而構(gòu)成，前一個(gè)偏光鏡稱一個(gè)偏光鏡稱“起偏鏡起偏鏡”，作用是把來(lái)自光源的自然光作用是把來(lái)自光源的自然光變成偏振光。后一個(gè)偏光鏡變成偏振光。后一個(gè)偏光鏡為為“檢偏鏡

57、檢偏鏡”，其作用是分，其作用是分辨被偏振光照射于金屬磨面辨被偏振光照射于金屬磨面后出射光的偏振狀態(tài)。后出射光的偏振狀態(tài)。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)n應(yīng)用應(yīng)用（a）組織與晶粒的顯示）組織與晶粒的顯示 各向異性金屬的多晶體，其晶粒在正交偏振光下可看到不同亮度。亮度不同，各向異性金屬的多晶體，其晶粒在正交偏振光下可看到不同亮度。亮度不同，表明晶粒位向不同，而具有相同亮度的兩個(gè)晶粒，有相同的位向。表明晶粒位向不同，而具有相同亮度的兩個(gè)晶粒，有相同的位向

58、。（b）多相合金的相分析）多相合金的相分析 兩相合金中一相為各向同性，另一相為各向異性，極易由偏振光鑒別。兩相合金中一相為各向同性，另一相為各向異性，極易由偏振光鑒別。 兩相都屬各向同性。經(jīng)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)侵蝕后，使一相被浸蝕后具有光學(xué)各向異兩相都屬各向同性。經(jīng)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)侵蝕后，使一相被浸蝕后具有光學(xué)各向異性，而對(duì)另一相并不發(fā)生浸蝕作用。性，而對(duì)另一相并不發(fā)生浸蝕作用。 例如例如55SiMnMo鋼正火后的組織為馬氏體加貝氏體，因馬氏體較貝氏體難鋼正火后的組織為馬氏體加貝氏體，因馬氏體較貝氏體難于被浸蝕，所以經(jīng)于被浸蝕，所以經(jīng)4%的硝酸酒精適度浸蝕后，貝氏體形成傾斜的晶面，在正交的硝酸酒精適度浸蝕后，

59、貝氏體形成傾斜的晶面，在正交偏振光下傾斜的晶面將引起橢圓偏振，故可觀察到明暗不同的貝氏體；因馬氏體偏振光下傾斜的晶面將引起橢圓偏振，故可觀察到明暗不同的貝氏體；因馬氏體未被侵蝕，不能引起橢圓偏振，呈一片黑暗。未被侵蝕，不能引起橢圓偏振，呈一片黑暗。Northeastern University材料概論：材料概論： 第第4 4講講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 4.1 光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)光學(xué)顯微鏡、定量金相分析技術(shù)（c）非金屬夾雜物的鑒別）非金屬夾雜物的鑒別 金屬中常存在各種類型的非金屬夾雜物，它們具有各種光學(xué)特性，如反射能力、透明度、金屬中常存在各種類型的非金屬夾雜物，它們具有各種光

60、學(xué)特性，如反射能力、透明度、固有色彩、均質(zhì)及非均質(zhì)性等。利用偏振光可觀察到這些夾雜物的特性。如鑒別鋼中非金屬固有色彩、均質(zhì)及非均質(zhì)性等。利用偏振光可觀察到這些夾雜物的特性。如鑒別鋼中非金屬夾雜物。夾雜物。（d）塑性變形、擇優(yōu)取向及晶粒位向的測(cè)定）塑性變形、擇優(yōu)取向及晶粒位向的測(cè)定 如果多晶體金屬受外界條件的影響，晶粒以一位向排列起來(lái)例如塑性變形后，或塑性如果多晶體金屬受外界條件的影響，晶粒以一位向排列起來(lái)例如塑性變形后，或塑性變形再結(jié)晶后晶粒的擇優(yōu)取向即形變織構(gòu)成再結(jié)晶織構(gòu)變形再結(jié)晶后晶粒的擇優(yōu)取向即形變織構(gòu)成再結(jié)晶織構(gòu))，由于多晶體位向的一致排列，在，由于多晶體位向的一致排列，在同同金屬磨面