金相显微镜原理

    金相显微镜是将光学显微镜技术、光电转换技术、计算机图像处理技术结合在一起而开发研制成的高科技产品，可以在计算机上很方便地观察金相图像，从而对金相图谱进行分析，评级等以及对图片进行输出、打印。众所周知，合金的成分、热处理工艺、冷热加工工艺直接影响金属材料的内部组织、结构的变化，从而使机件的机械性能发生变化。根据上述原理，金相显微镜来观察检验分析金属内部的组织结构是工业生产中的一种重要手段。

    金相显微镜主要由光学系统、照明系统、机械系统、附件装置(包括摄影或其它如显微硬度等装置)组成。按照金相显微镜的工作原理，根据金属样品表面上不同组织组成物的光反射特征，用显微镜在可见光范围内对这些组织组成物进行光学研究并定性和定量描述。它可显示500～0.2m尺度内的金属组织特征。早在1841年，俄国人(п．п．Ансов)就在放大镜下研究了大马士革钢剑上的花纹。至1863年,英国人(H.C.Sorby)把岩相学的方法，包括试样的制备、抛光和腐刻等技术移植到钢铁研究，发展了金相技术，后来还拍出一批低放大倍数的和其他组织的金相照片。索比和他的同代人德国人(A.Martens)及法国人(F.Osmond)的科学实践，为现代光学金相显微术奠定了基础。至20世纪初，光学金相显微术日臻完善，并普遍推广使用于金属和合金的微观分析，迄今仍然是金属学领域中的一项基本技术。

    金相显微镜是用可见光作为照明源的一种显微镜按照此原理可分为正立式和倒置式两种。两者的区别为：

    正立式显微镜光路短，光路设计简单，光损少，制样要求高，样品高度有要求，方便多视场连续观察，镜头不易落灰易维护。

    倒置式显微镜的原理复杂些，光路长，光损较大，光路设计较复杂，制样要求较低，对样品高低无要求，检测方便快速，不适合多视场分析，同等配置下倒置显微镜的价格要高于正立式显微镜。

    金相显微镜应用领域

    金相显微镜的应用领域和重要性主要体现在下述几个方面：

    1、选材：材料的显微组织与性能之间存在一定的对应关系，据此可选择合适的材料。

    2、校核：原材料校核和工艺校核。

    3、抽检：产品制造流程对半成品进行金相检验，确保产品的显微组织满足下道工序的加工要求。

    4、工艺评定：判断和鉴别产品工艺的合格。

    5、在役评价：为在役零件的安全性、可靠性及零件在役寿命提供依据。

    6、失效分析：发现工艺性和材料性缺陷，从而为失效原因的分析提供宏观和微观的分析依据。

    7、研究手段：为调整研究方向和工艺提供重要依据。

    金相显微镜应用

    金相显微镜在有色行业的应用

    1、钢材组织及相的研究

    浸蚀处理后的检测样品，可以利用金相显微镜观测到钢材的亚显微组织情况。

    大多数情况下，晶界处被漫反射所以不能进入物镜，因而晶界大多数情况呈现为黑色。被晶界分割的即为钢材的组织结构，可以依靠金相显微镜检测结果对钢材进行定性分析，包括：材料的组织形貌、晶粒大小、非金属杂质——氧化物、硫化物等在组织中的含量和分布情况;材料的组织结构与其化学成分之间的关系;可以确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织;可以判别材料质量的优劣等。

    可锻铸铁为退火态，石墨是黑色团絮状组织，类似棉絮，外形较为规则。没有进行浸蚀，基体显示为白色。检测样品是白口铸铁生坯。通过退火的固态石墨化处理，使一次、二次、三次渗碳体经过充分的石墨化而得。

    在金相显微镜下石墨是黑色片状组织，因为没有对其进行浸蚀，故基本未显示，呈白色，石墨主要以单独的片状散布在基体上，主要是分开的，相互间不发生关联。片状石墨长度不尽相同，其性能也具有差异。

    2、钢材杂质的分析

    采用金相显微镜对杂质分析大多是是定量分析，采用明视场来对杂质的的颜色、形态、大小和分布进行观察;采用暗视场来对杂质的固有色彩与透明度进行观察;利用偏振光正交下的各种光学性质对杂质进行观察，进而对杂质的类型进行判断。大多数情况下硅酸盐单独呈现的是孤粒形状分布，氧化铝、氧化亚铁和氢氧化氧锰等氧化物聚集成群呈现串状分布，而硫化亚铁及硫化亚铁·氧化亚铁则是沿晶界分布。

    3、偏光显微镜的相差分析

    在钢材组织中，有时会碰到反射光的性能相同或者相近，表面高低只有很小的组织。两种组织表明当入射光波射到其上经过反射后，这两种的振幅基本相同，但其周相差。这种振幅相同但是周相差的反射光，肉眼是很难分辨。解决方法就是采用环形光光阑和相板，利用透过光线体现或滞后1/4的波长，从而产生正或者负的相差，就是将周相差的光转变为强度差的光，进而提高辨别能力。

    金相显微镜使用方法和使用步骤

    1、将光源插头接上电源变压器，然后将变压器接上户内220V电源即可使用。

    2、金相显微镜观察前原则上要装上各个物镜。在装上或除下物镜时，须把载物台升起，避免碰触透镜。如选用某种扩大倍率，可参照总倍率表来挑选目镜和物镜。

    3、试样放上载物台时，使被观察外表复置在载物台傍边，要是是小试样，可用绷簧压片把它压紧。

    4、使用低倍物镜观察调焦时，要阻止金相显微镜镜头与试样碰击，可从旁边面注视接物镜，将载物台只管即使下移，直至镜头几乎与试样接触(但切不可接触)，再从目镜中观察。此刻应先用粗调节手轮调节至初见物像，再改用细调节手轮调节至物像十分清晰停止。切不可用力过猛，避免损坏镜头，影响物像观察。

    5、当使用高倍物镜观察，或使用油浸系物镜时，有必要先详尽极限标线，有必要使支架上的标线连接在齿轮箱外表二标线的中间，使微动留有妥当的起落余量。当转变粗动手轮时，要警觉地将载物台缓缓下降，当目镜视界里刚呈现了物像外表后，马上改用微动手轮作精确调焦至物像Z清晰停止。

    6、当使用某一数值孔径的物镜时，先对试样精确调焦，之后，可调节视场光阑，这时从金相显微镜目镜视场里看到了视界逐渐掩藏，然后再缓缓调节使光阑孔张开，至掩藏部分恰到视场呈现时停止。为一同使用不同的物镜温适应不同典范试样的亮度需求设置了大小可调的孔径光阑。转变孔径光阑套圈，使物像抵达清晰豁亮，外表理解。在光阑上刻有分度，体现孔径尺度。