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金相学：色彩与相衬度分析－ 微观结构对比分析 2015-11-23 徕卡显微系统 2015-08-25 Ursula 徕卡显微系统 清洁横截面 第一步通常需要制作一个经过抛光的金相试样。但是，真正的微观结构制备，只能 在试样表面完全洁净且无形变的情况下方可完成。试样制作后，通常需要立刻放入 酸性、碱性溶液或盐溶液中进行腐蚀，以获得微观结构。这会腐蚀晶界或使晶粒变 粗糙，而导致相界在明场变暗。 结合正确的观察方法 如果上述技术手段不足以完成全部检测，腐蚀结果无法满足标准要求，或者材料具 有耐腐蚀性，那么，还可以使用着色腐蚀或其他光镜技术手段，例如，偏光、暗场 或微分相衬等观察方法。通常情况下，将着色腐蚀和光学相衬这两种观察方法结合 使用，能够获得最佳检测结果。针对铜合金试样的相同细节图片展示不同种类的成 像技术（图 1-6 ）。 图 1：明场 图 2：暗场 图 3：干扰 图 4–6 （从左到右）：偏光中铜合金的面心立方晶格以及不同角度的图像。 图 7 - 12 显示了对比不同材料微观结构组成的不同方式。此处采用的着色腐蚀技 术，会在晶粒或混合晶体区域上产生厚度不同的硫酸层。 该横截面将在 Klemm (K) 或 Beraha (B) 腐蚀剂中予以腐蚀，所述腐蚀剂是基于 亚硫酸钾的着色侵蚀剂。Günter Petzow 和 Veronika Carle 于 2006 年通过 Borntraeger 出版的“Metallographisches, keramographisches, plastographisches Ätzen”一书中给出了上述组分。在图 7 和 8 中，钢的铁素体已经着色，同时，碳 化铁仍保持白色，以获得碳化物沉淀的清晰对比度。图 9 和 10 展示了奥氏体钢 的焊接层。图像不仅突出了铸态组织，还突出了偏析和高热影响区。图 11 还显示 了由于初熔造成的锡青铜试样出现偏析的现象。图 12 很好地展示了多大程度的腐 蚀才能使亚晶粒结构清晰可见。 图 7–9 （从左到右）：不同晶粒或混合晶体区域的着色腐蚀以及不同厚度的硫酸层： 图 7：铁素体-珍珠岩微观结构，对铁素体进行着色，Fe3C 保持白色 Klemm (K) 腐 蚀剂 图 8：该对比分析令软化退火 (K) 的品质清晰可见 图 9：经过激光处理制成的奥氏体铸件微观结构，Beraha (B) 腐蚀剂 带或不带着色腐蚀的偏光 通过对显微镜下的腐蚀试样进行光学偏振处理，常常能够增强色彩对比度，并促进 特定微观结构的构成。在图 13 - 18 中，利用上述方法突出了不同的变形机制（主 要在半成品或部件中催生），随后，还将突出显示材料微观结构中的特定变形结构。 图 13– 15 （从左到右）：带/不带着色腐蚀的偏光： 图 13：铌，冷成型 (B) 图 14：钴，冷轧 (B) 图 15：因动态变形使锌中产生孪晶 (K) 图 16– 18 （从左到右）：带/不带着色腐蚀的偏光： 图 16：SnPb 焊锡，出现孪晶表示在焊接点处发生了变形 (K) 图 17：Sn 动态变形，产生明显的形变孪晶是动力载荷的标志 (K) 图 18：带面心立方晶格的 CuZn 线发生明显变形而产生滑移带 (K)。 如果通过着色腐蚀未能产生单个微观结构部件的对比度，或者复合材料中仅一个相 位接受腐蚀的情况下，那么，采用将试样放入偏振光，使其接受检测，这种方法通 常是大有帮助的。上述示例参见图 19 - 20 。图 19 显示了北欧金制成的 10 分硬 币中晶粒和孪晶结构的更佳成像，而图 20 显示单个晶体及其针状结构为碳化钨。 图 21 显示了黑色碳素纤维强化塑料中石墨纤维的数量、大小和形状。如果还需要 记录合成材料的不同部件，通常则需要进行额外的光学对比分析。图 22 记录了通 过特殊黄铜微观结构的光学成像（同时还有玻璃纤维编织涂层）而获得的良好结果。 在断开的电容器图片中，可以看到薄壁铜套管中的玻璃纤维芯已经焊接在锡青铜的 导线带上（图 23 ）。本系列最后一张图片展示了带石墨组件和陶瓷颗粒的锡青铜所 具备的耐磨烧结层（图 24 ）。 这些示例清晰展示了不同阶段的分布与形成 （在未覆盖的情况下）对材料的属性具 有很大的影响。这就是为什么此处阐述的区分方法如此重要的原因了。 图 19–21 （从左到右）：带/不带着色腐蚀的偏光： 图 19：北欧金制成的 10 欧分硬币 (K) 图 20：含针状结构