金相顯微鏡原理

    金相顯微鏡是將光學顯微鏡技術、光電轉換技術、計算機圖像處理技術結合在一起而開發研制成的高科技產品，可以在計算機上很方便地觀察金相圖像，從而對金相圖譜進行分析，評級等以及對圖片進行輸出、打印。眾所周知，合金的成分、熱處理工藝、冷熱加工工藝直接影響金屬材料的內部組織、結構的變化，從而使機件的機械性能發生變化。根據上述原理，金相顯微鏡來觀察檢驗分析金屬內部的組織結構是工業生產中的一種重要手段。

    金相顯微鏡主要由光學系統、照明系統、機械系統、附件裝置(包括攝影或其它如顯微硬度等裝置)組成。按照金相顯微鏡的工作原理，根據金屬樣品表面上不同組織組成物的光反射特征，用顯微鏡在可見光范圍內對這些組織組成物進行光學研究并定性和定量描述。它可顯示500～0.2m尺度內的金屬組織特征。早在1841年，俄國人(п．п．Ансов)就在放大鏡下研究了大馬士革鋼劍上的花紋。至1863年,英國人(H.C.Sorby)把巖相學的方法，包括試樣的制備、拋光和腐刻等技術移植到鋼鐵研究，發展了金相技術，后來還拍出一批低放大倍數的和其他組織的金相照片。索比和他的同代人德國人(A.Martens)及法國人(F.Osmond)的科學實踐，為現代光學金相顯微術奠定了基礎。至20世紀初，光學金相顯微術日臻完善，并普遍推廣使用于金屬和合金的微觀分析，迄今仍然是金屬學領域中的一項基本技術。

    金相顯微鏡是用可見光作為照明源的一種顯微鏡按照此原理可分為正立式和倒置式兩種。兩者的區別為：

    正立式顯微鏡光路短，光路設計簡單，光損少，制樣要求高，樣品高度有要求，方便多視場連續觀察，鏡頭不易落灰易維護。

    倒置式顯微鏡的原理復雜些，光路長，光損較大，光路設計較復雜，制樣要求較低，對樣品高低無要求，檢測方便快速，不適合多視場分析，同等配置下倒置顯微鏡的價格要高于正立式顯微鏡。

    金相顯微鏡應用領域

    金相顯微鏡的應用領域和重要性主要體現在下述幾個方面：

    1、選材：材料的顯微組織與性能之間存在一定的對應關系，據此可選擇合適的材料。

    2、校核：原材料校核和工藝校核。

    3、抽檢：產品制造流程對半成品進行金相檢驗，確保產品的顯微組織滿足下道工序的加工要求。

    4、工藝評定：判斷和鑒別產品工藝的合格。

    5、在役評價：為在役零件的安全性、可靠性及零件在役壽命提供依據。

    6、失效分析：發現工藝性和材料性缺陷，從而為失效原因的分析提供宏觀和微觀的分析依據。

    7、研究手段：為調整研究方向和工藝提供重要依據。

    金相顯微鏡應用

    金相顯微鏡在有色行業的應用

    1、鋼材組織及相的研究

    浸蝕處理后的檢測樣品，可以利用金相顯微鏡觀測到鋼材的亞顯微組織情況。

    大多數情況下，晶界處被漫反射所以不能進入物鏡，因而晶界大多數情況呈現為黑色。被晶界分割的即為鋼材的組織結構，可以依靠金相顯微鏡檢測結果對鋼材進行定性分析，包括：材料的組織形貌、晶粒大小、非金屬雜質——氧化物、硫化物等在組織中的含量和分布情況;材料的組織結構與其化學成分之間的關系;可以確定各類材料經不同加工工藝處理后的顯微組織;可以判別材料質量的優劣等。

    可鍛鑄鐵為退火態，石墨是黑色團絮狀組織，類似棉絮，外形較為規則。沒有進行浸蝕，基體顯示為白色。檢測樣品是白口鑄鐵生坯。通過退火的固態石墨化處理，使一次、二次、三次滲碳體經過充分的石墨化而得。

    在金相顯微鏡下石墨是黑色片狀組織，因為沒有對其進行浸蝕，故基本未顯示，呈白色，石墨主要以單獨的片狀散布在基體上，主要是分開的，相互間不發生關聯。片狀石墨長度不盡相同，其性能也具有差異。

    2、鋼材雜質的分析

    采用金相顯微鏡對雜質分析大多是是定量分析，采用明視場來對雜質的的顏色、形態、大小和分布進行觀察;采用暗視場來對雜質的固有色彩與透明度進行觀察;利用偏振光正交下的各種光學性質對雜質進行觀察，進而對雜質的類型進行判斷。大多數情況下硅酸鹽單獨呈現的是孤粒形狀分布，氧化鋁、氧化亞鐵和氫氧化氧錳等氧化物聚集成群呈現串狀分布，而硫化亞鐵及硫化亞鐵·氧化亞鐵則是沿晶界分布。

    3、偏光顯微鏡的相差分析

    在鋼材組織中，有時會碰到反射光的性能相同或者相近，表面高低只有很小的組織。兩種組織表明當入射光波射到其上經過反射后，這兩種的振幅基本相同，但其周相差。這種振幅相同但是周相差的反射光，肉眼是很難分辨。解決方法就是采用環形光光闌和相板，利用透過光線體現或滯后1/4的波長，從而產生正或者負的相差，就是將周相差的光轉變為強度差的光，進而提高辨別能力。

    金相顯微鏡使用方法和使用步驟

    1、將光源插頭接上電源變壓器，然后將變壓器接上戶內220V電源即可使用。

    2、金相顯微鏡觀察前原則上要裝上各個物鏡。在裝上或除下物鏡時，須把載物臺升起，避免碰觸透鏡。如選用某種擴大倍率，可參照總倍率表來挑選目鏡和物鏡。

    3、試樣放上載物臺時，使被觀察外表復置在載物臺傍邊，要是是小試樣，可用繃簧壓片把它壓緊。

    4、使用低倍物鏡觀察調焦時，要阻止金相顯微鏡鏡頭與試樣碰擊，可從旁邊面注視接物鏡，將載物臺只管即使下移，直至鏡頭幾乎與試樣接觸(但切不可接觸)，再從目鏡中觀察。此刻應先用粗調節手輪調節至初見物像，再改用細調節手輪調節至物像十分清晰停止。切不可用力過猛，避免損壞鏡頭，影響物像觀察。

    5、當使用高倍物鏡觀察，或使用油浸系物鏡時，有必要先詳盡極限標線，有必要使支架上的標線連接在齒輪箱外表二標線的中間，使微動留有妥當的起落余量。當轉變粗動手輪時，要警覺地將載物臺緩緩下降，當目鏡視界里剛呈現了物像外表后，馬上改用微動手輪作精確調焦至物像Z清晰停止。

    6、當使用某一數值孔徑的物鏡時，先對試樣精確調焦，之后，可調節視場光闌，這時從金相顯微鏡目鏡視場里看到了視界逐漸掩藏，然后再緩緩調節使光闌孔張開，至掩藏部分恰到視場呈現時停止。為一同使用不同的物鏡溫適應不同典范試樣的亮度需求設置了大小可調的孔徑光闌。轉變孔徑光闌套圈，使物像抵達清晰豁亮，外表理解。在光闌上刻有分度，體現孔徑尺度。