一、實驗原理
金相顯微分析是研究金屬內(nèi)部組織最重要的方法之一。用光學(xué)顯微鏡觀察和研究金屬內(nèi)部組織的步驟,首先是制備所取試樣的表面,然后選用合適的浸蝕劑試樣表面,并用 金相顯微鏡觀察和研究試樣表面組織。
試樣表面比較粗糙時,由于對人射光產(chǎn)生漫反射,無法用顯微鏡觀察其內(nèi)部組織,因此要對試樣表面加工,通常采用磨光和拋光的方法。
從而得到光亮如鏡的試樣表面。這個表面在顯微鏡下只能看到白亮的一片而看不到其組織細(xì)節(jié),因此必須采用合適的浸蝕劑對試樣的表面進(jìn)行浸蝕,使試樣表面有選擇性地溶解掉某些部分(如晶界),從而呈現(xiàn)微小的凹凸不平,這些凹凸不平在光學(xué)顯微鏡的景深范圍內(nèi)可以顯示出試樣的組織形貌、大小和分布。
二、金相試樣的制備方法
金相顯微試樣的制備包括取樣、鑲嵌、磨制、拋光、浸蝕等工序。
1)取樣
試樣的選取應(yīng)根據(jù)研究的目的,取其具有代表性的部位。待確定好部位,就可以把試樣截下,試樣的尺寸通常采用直徑12~15mm,高12~15mm的圓柱體或邊長12~15mm的方形試樣。取樣方法可用手鋸、鋸床切割或錘擊等方法。
2)鑲嵌
如試樣尺寸太小,直接用手來磨制困難時,可把試樣鑲嵌在低熔點(diǎn)合金或塑料中,以便于試樣的磨制和拋光。
3)磨制
切好或鑲好的試樣在砂輪機(jī)上磨平,尖角要倒圓。然后用2﹟、1?﹟和1﹟等粗砂布磨光,再換400.600.800.1000.1200.1500.2000.2500.3000等金相砂紙逐級細(xì)磨,一直磨到W10砂紙方可進(jìn)行粗拋光和細(xì)拋光。
磨制試樣時,每換一次磨制步驟(即每換一號砂紙)時,試樣磨制方向應(yīng)轉(zhuǎn)90°。這樣才能看出上次磨痕是否磨去。試樣在每一號砂布(紙)上磨制時,要沿一個方向磨,切忌來回磨削,而且給試樣施加的壓力要適當(dāng)。
4)拋光
細(xì)磨的試樣還需進(jìn)行拋光。拋光的目的是去除細(xì)磨時遺留下來的細(xì)微磨痕而獲得光亮的鏡面。試樣的拋光是在專用的拋光機(jī)上進(jìn)行的,轉(zhuǎn)速一般100~150r/min。拋光時在拋光盤盤面上鋪有絲絨等織物,并不斷滴注拋光液。拋光液是由Al2O3、Cr2O3或MgO等極細(xì)粒度的磨料加水而形成的懸浮液,依靠拋光液中極細(xì)的拋光粉末與試樣磨面間產(chǎn)生的相對磨削和滾壓作用來消除磨痕。拋光時應(yīng)使試樣磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上,并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)運(yùn)動。除機(jī)械拋光方法外,還有電解拋光、化學(xué)拋光等其他拋光方法。
5)浸蝕
經(jīng)拋光后的試樣還必須經(jīng)過浸蝕后才能在顯微鏡下進(jìn)行觀察。浸蝕主要是依靠浸蝕劑對金屬的溶解或電化學(xué)腐蝕過程,使金屬試樣表面的晶粒與晶界及各組成相之間呈現(xiàn)輕微的凹凸不平,在顯微鏡下就可以清楚地觀察到試樣表面,浸蝕時間要適當(dāng),一般試樣磨面發(fā)暗時就可停止。如果浸蝕不足重復(fù)浸蝕。浸蝕完畢后立即用清水沖洗,然后用酒精沖洗,最后用吹風(fēng)機(jī)吹干,試樣即可置于金相顯微鏡上進(jìn)行觀察
三、金相顯微鏡操作規(guī)程
金相顯微鏡屬于精密光學(xué)儀器,為了保證金相顯微鏡系統(tǒng)正常的發(fā)揮功能,特制定本規(guī)程。
金相顯微鏡由專人使用,專人負(fù)責(zé)日常維護(hù)、保養(yǎng)。任何人未經(jīng)許可,不得調(diào)試該設(shè)備。
金相顯微鏡系統(tǒng)的操作步驟及日常維護(hù)、保養(yǎng)注意事項如下:
1、顯微鏡部分
(1)去掉防塵罩,打開電源。
(2)將試樣置于載物臺墊片,調(diào)整粗/微調(diào)旋鈕進(jìn)行調(diào)焦,直到觀察到的圖像清晰為止。
(3)調(diào)整載物臺位置,找到關(guān)心的視場,進(jìn)行金相分析。
2、計算機(jī)及圖像分析系統(tǒng)
將金相顯微鏡上的觀察/照相切換旋鈕調(diào)至PHOT位置,金相顯微鏡里觀察到的信息便轉(zhuǎn)換到視頻接口和攝像頭,打開計算機(jī),啟動圖象分析軟件,即可觀察到來自金相顯微鏡的實時的圖像,找到關(guān)心的視場后將其采集、處理。
3、日常維護(hù)、保養(yǎng)及注意事項
為保證系統(tǒng)的使用壽命及可靠性,注意以下事項:
(1)試驗室應(yīng)具備三防條件:防震(遠(yuǎn)離震源)、 防潮(使用空調(diào)、干燥器)、防塵(地面鋪上地板);電源:220V±10%,50HZ;溫度:0°C—40°C。
(2)調(diào)焦時注意不要使物鏡碰到試樣,以免劃傷物鏡。
(3)當(dāng)載物臺墊片圓孔中心的位置遠(yuǎn)離物鏡中心位置時不要切換物鏡,以免劃傷物鏡。
(4)亮度調(diào)整切忌忽大忽小,也不要過亮,影響燈泡的使用壽命,同時也有損視力。
(5)所有(功能)切換,動作要輕,要到位。
(6)關(guān)機(jī)時要將亮度調(diào)到最小。
(7)非專業(yè)人員不要調(diào)整照明系統(tǒng)(燈絲位置燈),以免影響成像質(zhì)量。
(8)更換鹵素?zé)魰r要注意溫,以免灼傷;注意不要用手直接接觸鹵素?zé)舻牟Aw。
(9)關(guān)機(jī)不使用時,將物鏡通過調(diào)焦機(jī)構(gòu)調(diào)整到最低狀態(tài)。
(10)關(guān)機(jī)不使用時,不要立即該蓋防塵罩,待冷卻后再蓋,注意防火。
(11)不經(jīng)常使用的光學(xué)部件放置于干燥皿內(nèi)。
(12)非專業(yè)人員不要嘗試擦物鏡及其它光學(xué)部件。目鏡可以用脫脂棉簽蘸1:1比例(無水酒精:乙醚)混合液體甩干后擦拭,不要用其他液體,以免損傷目鏡。
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