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质量控制与检测
金相显微镜在钢材检测中的应用
朝羲
河源市质量计量监督檢测所)
摘要】本文对金相显微镜的构造和原理进行简单的介绍,主要分析和探讨金相显微镜在钢材检
测中的应用。
【关键词】金相显微镜:钢材检测:应用
1金相显微镜结构
个横截面的分布情況;测定晶粒度等
图1为主要在实验室中较为多见的金相显微镜
2.2金相实验中检测样品的磨制
其计算机观测系统,金相显微镜主要由光学系统、照明
金相实验中检测样品的磨制一般分为粗和细
系统和机械系统三部分组成,其中由光源、反光镜、物内道工序。粗陋主要是为了得到相对平整的表面。检测
组、日镜和多组柴光镜组组成光学系统:底座上低压
样品截取后,利用砂轮进行暦制,压力不要太大,并用冷
泡(为提高光源可靠性现多用冷光源即1ID灯),反光水随时进行冷却,以防止金属纽织受热发生变化。粗磨
镜、孔径光栏、视场光档和聚光镜组成照明系统;试后的检测样品虽然很平整,但仍然有磨痕:细磨的主要
台合、物转换器、接目镜、相调和微调手轮、视场光栏和是为丁研磨机期进留下的唐痕,得到相对平整而光消的
扎径光栏构成机械系统。新型的金相显微镜还具备瞬时面,为下一步的地光做好准备。将粗磨好的检测样品
高清抓拍和图像处理功能,金相显微镜一般显微镜成
冲洗擦干后,随后用由粗到细的金相砂纸将磨面磨光处
像的原理是大致相同。
理。除人工磨制外,还可使用预暦机来安装不同粗细的
金相砂纸进行机槭磨制。
2.3金相实验中检測样品的抛光
金相实验中检測样品的抛光主要是去除细磨时所
产生的细小摩痕和变形部位,得到光滑的镜面。经常使
用的抛光方式有三.种,分别为机械拋光、电解抛光和化
学抛光,使用范围最多的就是机械抛光,抛光后得到的
检测样品,其抛光面应该达到光亮无痕。地光完成的检
图
测样品用清水洗十浄后,用酒精去除多余的水后再用吹
2在金相实验中检測样品制作
风机吹干。
2.4金相实验中检測样品的浸蚀
2.1金相实验中检测样品的取样原则
抛光后的检测样品的面光亮无痕,倘若直接在金
金相实验中检测样品依照钢材上所取的模截面位相显微镜下进行观察,就只能观察到一片亮光,除了检
置的不同,大致可分为磨面为原构件的横截面和磨面为测样品中所含的杂质或者其他问题如孔洞、裂纹等外
原构件的纵截面两种原则。
没有办法分出形态特征利成分,要经过合适的浸蚀,
暦面为原构件的横截面常用于观察检测样品中心才可以利用金相显微镜观察出来。现今,经常使用化学
边缘组织分布的渐变情况:表面层、硬化层、镀层等表浸蚀方法进行浸蚀。
面处理的深度及其组织;表面质量缺陷,诸如裂纹、氧
化学浸蚀法是把抛光完成的试样磨面使用化学浸
化、大块碳化、网状候化、共晶碳化不均匀度、脱碳层深蚀剂(通常使用酸、碱、盐的酒精溶液)浸蚀一定时间。由
度、过烧等问的深度:珠光体组织、非金属的杂质在整于制材中各种相的化学成分和结构不同,所以有不同的
万数据
CMK
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电极电势。在浸蚀剂中存在很多微电池,电极电势低的行浸蚀,枚棊本末显示,呈白色,石墨主要以单独的片状
相为阳极而被溶解,电电势高的相为阴极而保持不散布在基体上,主要是分开的,相互间不发生关联。片状
变。钢材在浸蚀完成后形成了四凸不平的表面,在金相石墨长度不尽相同,其性能也具有差异
最微观察下,光线在各相的反射状况不同,能观察到3.2钢材杂质的分析
检测样品的组织特征。钢材浸蚀时,晶界原子排列比较
采用金相显微镜对杂质分析大多是是定量分析,采
混乱,杂质比较多,而且有很强的能量,所以晶界容易被用明视场米对杂质的的色、形态、大小和分布进行观
浸蚀呈现出凹沟。在金相显微镜下观察时,使光线在晶察:采用暗视场米对杂质的固有色彩与透明度进行观
界处被漫反射面不能进入物镜,所以会显示出一条条黑察:利用偏振光正交下的各种光学性质对杂质进行观
色的晶界。在钢材中各个晶粒的成分虽然相同,但是共察,进而对杂质的类型进行判断。大多数情況下佐酸盐
原子排列位向不同,也能造成面上各晶粒的浸蚀程度单独星现的是孤粒形状分布,氧化铝、氧化亚铁和氢氧
不同,所以在垂直光线照射下,各个晶柆就展现出明暗化氧锰等氧化物聚集成群呈现串状分布,而硫化亚铁及
不同的颜色。
硫化亚铁?氧化亚铁则是沿晶界分布。
3.3偏光显微镜的相差分析
在钢材组织中,有时会碰到反射光的性能相同或者
相近,表面高低?有很小的组织。炳种组织表明当入射
抛光前
抛光后
浸
光波射到其上经过反射后,这两种的振幅基本相同,但
图2
其周相差。这科振幅相同但是周相差的反射光,肉眼是
很难分。解决方法就是采用环形光光阑和相板,利用
3金相显微镜在金相分析中的应用
透过光线体现或滞后1/4的波长,从而声生正或者负的
金相显微镜主要是通过对纠织形貌的检查米分析相差,就是将周相差的光转变为强度差的光,进而提高
钢材的组织与其化学成分的关系;可以确定各类钢材迈别能力
过不一样的加工和热处理后的显微组织:以此来判断钢4结语
材的质量的好坏,如各类型的钢材夹杂物一一氧化物、
硫化物等在组织中的分布情况和数量以及金属晶柆度
经过几十年的发展,相继出现了X射线衍射电子显
的大小
微镜电子探针扫描电镜和图象分析仪等诸多实验设备,
3.1钢材组织及相的研究
金相显微镜和金相检测技术有时候人们就不会使用,大
多数检测人员认为使用新的设备和检测方法才能解决
浸蚀处理后的检测样品,可以利用金相显微镜观测问题,但是实际情況并非如此。金相显微镜和金相检测
反射所以不能进入物億,因而品界大多数情況呈现为黑、材检测的应用中得到大范龃的使用。由于金相
色。被晶界分割的即为钢材的组织结构,可以依靠检测
微镜米对钢材的检测今仍然是当下最实用简洁的方
结果对钢材进行定性分析,包括:材料的组织形貌、晶粒
法之一。
大小、非金属杂质一一氧化物、硫化物等在组织中的含
量和分布情况:材料的组织结构与其化学成分之间的【参考文献
系;以确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组
李宁,邹额.金相显微镜的检测[.J门.品脚与标准化,2010
织;可以判别材料质量的优劣等。
可锻铸铁为退火态,石墨是黑色团絮状组织,类似121金迪.金相实验技术在金属材料研究中的应用J.科技视
棉絮,外形较为规则。没有进行浸蚀,基体显示为白色。外,2015(13)
检测样品是白口铸铁生坯。通过退火的固态石墨化处
GB/1298-2008,碳素工具钢[S
理,使一次、二次、三次渗碳体经过充分的石墨化而得。
在金相显微镜下石墨是黑色片状组织,因为没有对其进
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