金属材料检测技术 教学课件 作者 胡美些 第二单元 显微组织分.ppt

单元二 显微组织分析与检验 模块一 金相试样的制备 一、取样 1．取样部位及尺寸 在分析零件失效原因时应从失效部位取样。研究冷加工变形组织、带状组织或定向凝固组织时应着重观察纵向截面。在测定表面处理层深时，截面应垂直于表面，如层深很浅，则可以选取斜截面试样，使层深的测量更为精确，组织的变化也更为清晰。 一、取样 2．取样方法 试样的切取方法很多，有机械切割、电弧〔或气)切割、电解切割等，检验者可因地制宜选取合适的方法，无论何种方法都必须保证试样表面的显微组织不因切割而发生变化，必要时应采取冷却措施。目前工厂中使用最多的方法是砂轮片切割，它适用于各种硬度的金属材料，表面也比较光洁。 二、 制样 1．镶嵌 常用试样镶嵌 方法 (1) 机械夹持法 (2) 热压法 (3) 冷镶嵌 (4) 特殊试样的镶嵌 2．机械磨光与抛光 1)每一道工序必须彻底去掉前一道磨制的变形层，因此在把前一道的磨痕完全消除后仍要持续片刻。为便于检查上道磨痕是否消除，更换砂纸时试样应旋转90°。 2)尽量采用湿磨，我国长期习惯干式磨光。国外已广泛改用湿磨。湿磨可防止试样温升，减少摩擦力、使变形层减至最小，并可及时把磨屑冲走，以免嵌人试样表面。 3)对于软金属（如Al, Zn, Mg, Pb等)磨制时表面极易产生变形层，且磨料容易嵌人试样表面，划痕难以去除。 3．电解抛光与化学抛光 三、显微组织的显示 1．化学显示 2．电解显示 3．着色显示法 4．其他显示方法 模块二 光学显微镜及电子显微镜在显微分析中的应用 光学显微镜分类（依据成像原理） 1、偏光显微镜的构成 1—目镜， 2— 镜筒， 3— 勃氏镜 4— 粗动手轮， 5— 微调手轮， 6 —镜臂， 7— 镜座， 8 —上偏光镜， 9 —试板孔， 10— 物镜， 11— 载物台， 12 —聚光镜， 13—锁光圈， 14—下偏光镜， 15—反光镜 反光显微镜 研究不透明晶体（薄片厚度在0.03mm时）的光学性质。 反光显微镜的构造：镜座、镜臂、镜筒、载物台、物镜、目镜、调焦手轮、光源、视场光阑、孔径光阑。 莱卡光学显微镜 5、显微摄影与图像分析技术 将显微镜目镜视域观察到的物相形态及显微结构图像，利用专门的照相机或摄影机拍摄纪录； 用图像分析技术分析各组成相的尺寸、形貌、分布和光密度等结构数据，定量或定性提供光学显微分析数据。 合格光片样品的条件： 能代表所要研究的对象； 光片的检测面平整光滑； 能显示所要研究的内部组织结构。 光片的制作的一般过程： ? 取样：锯、车、刨、砂轮切割；避免局部过热或变形 镶嵌：机械夹持法、塑料镶嵌法、低熔点镶嵌法 磨光：去除取样时引入样品表面的损伤 抛光：去除细磨痕和变形层，以获得平整无疵的镜面（机械抛光、电解抛光、化学抛光） 浸蚀：清晰显示材料的内部组织，并去除抛光引起的变形层（化学浸蚀、电解浸蚀、物理蚀刻法） 化学浸蚀法：除去表面非晶质变形层，晶体着色 二、电子显微镜 1、透射电镜 工作原理 通常透射电镜由电子光学系统、电源系统、真空系统、循环冷却系统和控制系统组成。 电子光学系统通常称为镜筒，是电镜的核心组成部分，它又分为照明系统、成像系统和观察记录系统三部分。 工作原理 2．扫描电镜(SEM) 扫描电子显微镜构造 扫描电子显微镜构造示意图 样品制备 尺寸适合：样品直径和厚度一般从几毫米至几厘米蒸镀一层厚度约10~20nm的导电层 在某些情况下采用复型样品 或抛光，腐蚀 应用 模块三 定量金相方法 一、定量金相的标准符号及基本公式 定量金相是利用点、线、面和体积等要素来描述显微组织的定量特征的。 二、测量方法 1．基本方法 （1）计点法 （2）截线法 （3）面积分析法 1．晶粒大小的测定 （1）比较法 1．晶粒大小的测定 （2）面积法 （3）截点法(也称线分析法) 2．第二相相对量的测定 （1）面积法 （2）截点法 （3）计点法 3．第二相间距的测量 （1）粒子间距的测量 式中(PP)α及(VV)α——分别为α相粒子的点分数或体积分数； （NL）α一一与单位长度测试线交截的粒子数。 λ-粒子的平均自由程 (指任意方向上从粒子边界到相邻粒子边界的平均距离) σ-平均粒子间距（粒子中心到相邻粒子中心的平均距离) -平均粒子截距 （2）片间距测量 片层平均间距S0可由下式算出 四、图像分析仪 图像分析仪信息处理的流程图如下：光学成像→光电转换→信号预处理→检测→图像变换→分析→分类识别→数据处理。 现代化的图像分析仪一般包括三部分设备：输入外围设备、中心处理机和输出外围设备。输出外围设备包括成像系统和光电扫