目前利用計(jì)算機(jī)定量金相分析正逐漸成為人們分析研究各種材料，建立材料的顯微組織與各種性能間定量關(guān)系，研究材料組織轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)等的有力工具。采用計(jì)算機(jī)圖像分析系統(tǒng)可以很方便地測(cè)出特征物的面積百分?jǐn)?shù)、平均尺寸、平均間距、長(zhǎng)寬比等各種參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)來(lái)確定特征物的三維空間形態(tài)、數(shù)量、大小及分布，并與材料的機(jī)械性能建立內(nèi)在聯(lián)系，為更科學(xué)地評(píng)價(jià)材料、合理地使用材料提供可靠的數(shù)據(jù)。

一、金相顯微鏡的基本構(gòu)造

金相顯微鏡最常見(jiàn)的有臺(tái)式、立式和臥式三大類(lèi)。金相顯微鏡通常由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成。現(xiàn)以立式金相顯微鏡為例加以說(shuō)明。

金相顯微鏡的基本操作步驟：

（1）根據(jù)放大倍數(shù)選用所需的物鏡和目鏡，分別安裝在物鏡和目鏡筒內(nèi)，并使轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)至固定位置（由定位器定位）。

（2）轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使物鏡位于載物臺(tái)中心孔的中央，然后把金相試樣的 觀察面朝下倒置在載物臺(tái)上。

（3）將顯微鏡的電源插頭插在變壓器上，通過(guò)低壓（6～8V）變壓器接 通電源。

（4）轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，使載物臺(tái)漸漸上升以調(diào)節(jié)焦距，當(dāng)視場(chǎng)亮度增強(qiáng)時(shí) 再改用微調(diào)手輪進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至物象調(diào)整到最清晰程度為止。

（5）適當(dāng)調(diào)節(jié)孔徑光欄和視場(chǎng)光欄，以獲得最佳質(zhì)量的物象。

二、光學(xué)顯微鏡的放大成像原理

顯微鏡的成像放大部分主要由物鏡和目鏡組成。通過(guò)物鏡和目鏡的兩次放大，就能將物體放大到較高的倍數(shù)，下圖為顯微鏡的放大光學(xué)原理圖。物體AB置于物鏡前，離其焦點(diǎn)略遠(yuǎn)處，物體的反射光線穿過(guò)物鏡折射后，得到了一個(gè)放大的實(shí)象A1B1，若此象處于目鏡的焦距之內(nèi)，通過(guò)目鏡觀察到的圖象是目鏡放大了的虛象A2B2。

三、金相試樣的制備方法

為了在金相顯微鏡下正確有效地觀察到內(nèi)部顯微組織，就需制備能用于微觀檢驗(yàn)的樣品――金相試樣，也可稱(chēng)之為磨片。金相試樣制備的主要程序?yàn)椋喝?mdash;嵌樣(對(duì)于小樣品)—磨光—拋光一浸蝕等。

（1）取樣原則

手工用金相顯微鏡對(duì)金屬的一小部分進(jìn)行金相研究，其成功與否，可以說(shuō)首先取決所取試樣有無(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)從材料或零件在使用中最重要的部位截?。换蚴瞧?、夾雜等缺陷最嚴(yán)重的部位截取。在分析失效原因時(shí)，則應(yīng)在失效的地方與完整的部位分別截取試樣，以探究其失效的原因。對(duì)于生長(zhǎng)較長(zhǎng)裂紋的部件，則應(yīng)在裂紋發(fā)源處、擴(kuò)展處、裂紋尾部分別取樣，以分析裂紋產(chǎn)生的原因。研究熱處理后的零件時(shí)，因組織較均勻，可任選一斷面試樣。若研究氧化、脫碳、表面處理(如滲碳)的情況，則應(yīng)在橫斷面上觀察。有些零部件的“重要部位”的選擇要通過(guò)對(duì)具體服役條件的分析才能確定。

（2）試樣截取

手工無(wú)論采取何種截取方法截取試樣，都必須保證不使試樣觀察面的金相組織發(fā)生變化。金相試樣較理想的形狀是圓柱形和正方柱體。

（3）鑲嵌

手工當(dāng)試樣尺寸過(guò)小、形狀特殊（如金屬碎片、絲材、薄片、細(xì)管、鋼皮等）不易握持，或要保護(hù)試樣邊緣（如表面處理的檢驗(yàn)、表面缺陷的檢驗(yàn)等）則要對(duì)試樣進(jìn)行夾持或鑲嵌。

（4）磨光

手工磨光的目的是要能得到一個(gè)平整的磨面，這種磨面上還留有極細(xì)的磨痕，這將在以后的拋光過(guò)程中消除。磨光工序又可分為粗磨和細(xì)磨兩步。

（5）拋光

手工拋光的目的是除去金相試樣磨面上由細(xì)磨留下的磨痕，成為平整無(wú)疵的鏡面。常見(jiàn)的拋光方法有機(jī)械拋光、電解拋光及化學(xué)拋光等。

（6）顯示

手工為了把磨面的變形層除去，同時(shí)還要把各個(gè)不同的組成相顯著地區(qū)分開(kāi)來(lái)，得到有關(guān)顯微組織的信息，就要進(jìn)行顯微組織的顯示工作。常用的金相組織顯示方法主要為化學(xué)方法主要是浸蝕方法，包括化學(xué)浸蝕，電化學(xué)浸蝕及氧化法，是利用化學(xué)試劑的溶液借化學(xué)或電化學(xué)作用顯示金屬的組織。

四、金相分析方法的應(yīng)用

（1）焊接金相檢驗(yàn)；

（2）鑄鐵金相檢驗(yàn)；

（3）熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)；

（4）各種金屬制品及原材料顯微組織檢驗(yàn)及評(píng)定；

（5）鑄鐵、鑄鋼、有色金屬、原材低倍缺陷檢驗(yàn)；

（6）金屬硬度（HV、HRC、HB、HL）測(cè)定、晶粒度評(píng)級(jí)；

（7）非金屬夾雜物含量測(cè)定；

（8）脫碳層/滲碳硬化層深度測(cè)定等。

（文章轉(zhuǎn)自百家號(hào)）