通过正置金相显微镜观察金属晶粒度与相组成,需结合样品制备、显微镜参数调节及图像分析技术,具体步骤如下:
一、样品制备:确保表面质量与组织真实性
取样与切割
使用线切割或砂轮切割机从金属材料上截取代表性试样(如横截面或纵截面),避免因局部变形影响组织观察。
镶嵌与磨平
对小尺寸或不规则试样进行热镶嵌(如酚醛树脂)或冷镶嵌(如环氧树脂),固定后依次用240#、400#、600#、800#、1000#、1200#砂纸逐级打磨,每道工序后需用流水冲洗并转向90°进行下一道打磨,消除前道划痕。
抛光与腐蚀
机械抛光:使用0.5μm金刚石抛光膏在丝绸布上抛光至镜面,无可见划痕。
电解抛光(可选):对硬脆材料(如高碳钢)采用电解抛光,避免机械抛光引入伪组织。
化学腐蚀:根据金属类型选择腐蚀剂(如4%硝酸酒精溶液腐蚀碳钢,王水腐蚀金),腐蚀时间需通过预实验确定(通常5-30秒),以清晰显示晶界或相界。
二、显微镜操作:优化成像条件
光源与对比度调节
开启柯勒照明,调整光源亮度至适中,通过聚光镜和孔径光阑控制入射光角度,增强晶界或相界的对比度(如暗场照明可突出晶粒轮廓)。
物镜选择与放大倍数
根据晶粒尺寸选择物镜:粗晶材料(如铸铁)用10×或20×物镜;细晶材料(如冷轧钢)用50×或100×物镜。总放大倍数建议为500×-1000×,兼顾视野范围与细节分辨率。
调焦与图像采集
先低倍粗调焦至图像清晰,再切换高倍物镜微调,避免压碎样品。使用CCD相机或手机适配器采集图像,保存为TIFF或JPEG格式以便后续分析。
三、图像分析:定量评估晶粒度与相组成
晶粒度测定
比较法:将采集图像与ASTME112标准评级图对比,确定晶粒度级别(如6-8级)。
截线法:在图像上绘制等间距直线,统计直线与晶界的交点数,计算平均晶粒直径(公式:d=NL?,其中L为直线长度,N为交点数)。
相组成分析
根据腐蚀后颜色差异区分不同相(如铁素体为白色,珠光体为暗色),使用图像分析软件(如ImageJ)计算各相面积占比,评估材料热处理状态(如淬火+回火组织中马氏体与残余奥氏体的比例)。
四、注意事项
腐蚀后需立即用酒精冲洗并吹干,防止过度腐蚀导致组织模糊。
观察时避免显微镜镜头接触样品,防止划伤物镜。
对非金属夹杂物或第二相颗粒,可结合能谱仪(EDS)进行成分分析,确认相类型(如TiC、Al?O?等)。
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