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金相學的研究意義 日期:2018.04.10
1、 金相顯微鏡
       金相顯微鏡是專門用於觀察金屬和礦物等不透明物體金相組織的顯微鏡。這些不透明物體無法在普通的透射光顯微鏡中觀察,故金相和普通顯微鏡的主要差別在於前者以反射光,而後者以透射光照明。在金相顯微鏡中照明光束從物鏡方向射到被觀察物體表麵,被物麵反射後再返回物鏡成像。這種反射照明方式也廣泛用於集成電路矽片的檢測工作。
金相顯微鏡是金相分析的主要儀器。20世紀初使用開始使用倒立式金相顯微鏡,影響成像質量的主要因素是像差,特別是色差和像域彎曲。早期采用延長攝影距離的辦法來改進,所以出現了大型的臥式顯微鏡,如東德的Neophot係列。60 年代後,金相專用的平場寬視域物鏡的研製成功,無需長距離投影已經可以保證攝影質量。目前金相顯微鏡采用立式投影,結構緊湊。采用高分辨率的攝像頭或更高分辨率的數碼相機進行金相照片拍攝,既提高了效率,也降低了成本。
光學顯微鏡的景深與物鏡的數值孔徑成反比,隨著放大倍數的加大,景深迅速下降。尤其是用侵蝕法顯示組織,試樣上的凹陷深度一般為數微米,超出了油浸物鏡的景深。80年代後期推出“共焦激光掃描顯微鏡”利用激光束掃描試樣,解決了光學顯微鏡景深淺的問題,分辨率也有所提高。
2、 製樣技術
       金相試樣絕大多數需要經過研磨、拋光、合適的組織顯示,才能進行觀察和分析。如果使用不正確的製樣程序,會造成假象,即觀察到的圖像並不是真正的內部組織狀態,而是偽組織。試樣在機械研磨、拋光的過程中,表層發生了嚴重的塑性變形。所以試樣製備技術對於金相研究具有重要的意義,也是金相學中最活躍的研究領域。
侵蝕試劑是顯示組織的重要手段。至今金屬和合金的侵蝕試劑已經有數百種。另外還采用了真空沉積、電解陽極、熱染、真空陽極及磁侵等侵蝕技術。其中值得重視的是恒電位控製法,用於電解和拋光不同金屬或不同狀態的金屬的同種金屬,對顯微組織中的析出相、碳化物進行侵蝕或進行選擇性侵蝕。比一般的侵蝕方法更有效、可靠,而且具有良好的重現性。 國外已經研製了係列化的製樣設備,並推薦了適用於不同材料的製樣規範,致力於壓縮製樣步驟,提高製樣質量和縮短製樣時間。
3、 分析技術
       金相組織的判定是金相分析的核心,它包括定性和定量兩方麵。在常規的金相檢驗中,以各種金相檢驗標準作為判定的依據。我國已經相繼發布和修訂了包括國標和部標在內的金相標準100餘種,內容涉及鋼鐵、非鐵材料冶金產品以及汽車,機械、焊接等各種典型零部件的金相檢驗標準。 金相組織的評定正在由定性分析向定量分析發展,並已逐步體現在金相檢驗標準中。如YB27-77《鋼的晶粒度測定法》對晶粒度的測定方法規定“一般采用比較法”,GB6394-1986《鋼的平均晶粒度測定法》等效采用美國ASTM E112-81,同時規定了采用比較法、麵積法、截點法三種方法。2002年根據ASTM E112-96對GB/T6394重新起草發布。由於測量誤差正比於測量次數平方根的倒數,因此要提高測量精度,所需測量次數應以二次方律增長,而手工測量難以滿足這一要求。於是出現了圖像分析儀。利用計算機來完成成百上千次的重複測量和運算,從而為定量金相的應用創造了條件。 圖像分析儀可以測出麵積、周長、直徑等參數。把這些基本的參數進行不同組合,可完成複雜的圖像識別功能。再將處理結果進行轉換,獲得最終結果。
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