金相顯微鏡原理
金相顯微鏡是將光學(xué)顯微鏡技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)結(jié)合在一起而開發(fā)研制成的高科技產(chǎn)品，可以在計(jì)算機(jī)上很方便地觀察金相圖像，從而對(duì)金相圖譜進(jìn)行分析，評(píng)級(jí)等以及對(duì)圖片進(jìn)行輸出、打印。眾所周知，合金的成分、熱處理工藝、冷熱加工工藝直接影響金屬材料的內(nèi)部組織、結(jié)構(gòu)的變化，從而使機(jī)件的機(jī)械性能發(fā)生變化。根據(jù)上述原理，金相顯微鏡來觀察檢驗(yàn)分析金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)是工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要手段。
金相顯微鏡主要由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、附件裝置(包括攝影或其它如顯微硬度等裝置)組成。按照金相顯微鏡的工作原理，根據(jù)金屬樣品表面上不同組織組成物的光反射特征，用顯微鏡在可見光范圍內(nèi)對(duì)這些組織組成物進(jìn)行光學(xué)研究并定性和定量描述。它可顯示500～0.2m尺度內(nèi)的金屬組織特征。早在1841年，俄國(guó)人(п．п．Ансов)就在放大鏡下研究了大馬士革鋼劍上的花紋。至1863年,英國(guó)人(H.C.Sorby)把巖相學(xué)的方法，包括試樣的制備、拋光和腐刻等技術(shù)移植到鋼鐵研究，發(fā)展了金相技術(shù)，后來還拍出一批低放大倍數(shù)的和其他組織的金相照片。索比和他的同代人德國(guó)人(A.Martens)及法國(guó)人(F.Osmond)的科學(xué)實(shí)踐，為現(xiàn)代光學(xué)金相顯微術(shù)奠定了基礎(chǔ)。至20世紀(jì)初，光學(xué)金相顯微術(shù)日臻完善，并普遍推廣使用于金屬和合金的微觀分析，迄今仍然是金屬學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)基本技術(shù)。
金相顯微鏡是用可見光作為照明源的一種顯微鏡按照此原理可分為正立式和倒置式兩種。兩者的區(qū)別為：
正立式顯微鏡光路短，光路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，光損少，制樣要求高，樣品高度有要求，方便多視場(chǎng)連續(xù)觀察，鏡頭不易落灰易維護(hù)。
倒置式顯微鏡的原理復(fù)雜些，光路長(zhǎng)，光損較大，光路設(shè)計(jì)較復(fù)雜，制樣要求較低，對(duì)樣品高低無要求，檢測(cè)方便快速，不適合多視場(chǎng)分析，同等配置下倒置顯微鏡的價(jià)格要高于正立式顯微鏡。
金相顯微鏡應(yīng)用領(lǐng)域
金相顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域和重要性主要體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：
1、選材：材料的顯微組織與性能之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，據(jù)此可選擇合適的材料。
2、校核：原材料校核和工藝校核。
3、抽檢：產(chǎn)品制造流程對(duì)半成品進(jìn)行金相檢驗(yàn)，確保產(chǎn)品的顯微組織滿足下道工序的加工要求。
4、工藝評(píng)定：判斷和鑒別產(chǎn)品工藝的合格。
5、在役評(píng)價(jià)：為在役零件的安全性、可靠性及零件在役壽命提供依據(jù)。
6、失效分析：發(fā)現(xiàn)工藝性和材料性缺陷，從而為失效原因的分析提供宏觀和微觀的分析依據(jù)。
7、研究手段：為調(diào)整研究方向和工藝提供重要依據(jù)。
金相顯微鏡應(yīng)用
金相顯微鏡在有色行業(yè)的應(yīng)用
1、鋼材組織及相的研究
浸蝕處理后的檢測(cè)樣品，可以利用金相顯微鏡觀測(cè)到鋼材的亞顯微組織情況。
大多數(shù)情況下，晶界處被漫反射所以不能進(jìn)入物鏡，因而晶界大多數(shù)情況呈現(xiàn)為黑色。被晶界分割的即為鋼材的組織結(jié)構(gòu)，可以依靠金相顯微鏡檢測(cè)結(jié)果對(duì)鋼材進(jìn)行定性分析，包括：材料的組織形貌、晶粒大小、非金屬雜質(zhì)——氧化物、硫化物等在組織中的含量和分布情況;材料的組織結(jié)構(gòu)與其化學(xué)成分之間的關(guān)系;可以確定各類材料經(jīng)不同加工工藝處理后的顯微組織;可以判別材料質(zhì)量的優(yōu)劣等。
可鍛鑄鐵為退火態(tài)，石墨是黑色團(tuán)絮狀組織，類似棉絮，外形較為規(guī)則。沒有進(jìn)行浸蝕，基體顯示為白色。檢測(cè)樣品是白口鑄鐵生坯。通過退火的固態(tài)石墨化處理，使一次、二次、三次滲碳體經(jīng)過充分的石墨化而得。
在金相顯微鏡下石墨是黑色片狀組織，因?yàn)闆]有對(duì)其進(jìn)行浸蝕，故基本未顯示，呈白色，石墨主要以單獨(dú)的片狀散布在基體上，主要是分開的，相互間不發(fā)生關(guān)聯(lián)。片狀石墨長(zhǎng)度不盡相同，其性能也具有差異。
2、鋼材雜質(zhì)的分析
采用金相顯微鏡對(duì)雜質(zhì)分析大多是是定量分析，采用明視場(chǎng)來對(duì)雜質(zhì)的的顏色、形態(tài)、大小和分布進(jìn)行觀察;采用暗視場(chǎng)來對(duì)雜質(zhì)的固有色彩與透明度進(jìn)行觀察;利用偏振光正交下的各種光學(xué)性質(zhì)對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行觀察，進(jìn)而對(duì)雜質(zhì)的類型進(jìn)行判斷。大多數(shù)情況下硅酸鹽單獨(dú)呈現(xiàn)的是孤粒形狀分布，氧化鋁、氧化亞鐵和氫氧化氧錳等氧化物聚集成群呈現(xiàn)串狀分布，而硫化亞鐵及硫化亞鐵·氧化亞鐵則是沿晶界分布。
3、偏光顯微鏡的相差分析
在鋼材組織中，有時(shí)會(huì)碰到反射光的性能相同或者相近，表面高低只有很小的組織。兩種組織表明當(dāng)入射光波射到其上經(jīng)過反射后，這兩種的振幅基本相同，但其周相差。這種振幅相同但是周相差的反射光，肉眼是很難分辨。解決方法就是采用環(huán)形光光闌和相板，利用透過光線體現(xiàn)或滯后1/4的波長(zhǎng)，從而產(chǎn)生正或者負(fù)的相差，就是將周相差的光轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)度差的光，進(jìn)而提高辨別能力。
金相顯微鏡使用方法和使用步驟
1、將光源插頭接上電源變壓器，然后將變壓器接上戶內(nèi)220V電源即可使用。
2、金相顯微鏡觀察前原則上要裝上各個(gè)物鏡。在裝上或除下物鏡時(shí)，須把載物臺(tái)升起，避免碰觸透鏡。如選用某種擴(kuò)大倍率，可參照總倍率表來挑選目鏡和物鏡。
3、試樣放上載物臺(tái)時(shí)，使被觀察外表復(fù)置在載物臺(tái)傍邊，要是是小試樣，可用繃簧壓片把它壓緊。
4、使用低倍物鏡觀察調(diào)焦時(shí)，要阻止金相顯微鏡鏡頭與試樣碰擊，可從旁邊面注視接物鏡，將載物臺(tái)只管即使下移，直至鏡頭幾乎與試樣接觸(但切不可接觸)，再?gòu)哪跨R中觀察。此刻應(yīng)先用粗調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)至初見物像，再改用細(xì)調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)至物像十分清晰停止。切不可用力過猛，避免損壞鏡頭，影響物像觀察。
5、當(dāng)使用高倍物鏡觀察，或使用油浸系物鏡時(shí)，有必要先詳盡極限標(biāo)線，有必要使支架上的標(biāo)線連接在齒輪箱外表二標(biāo)線的中間，使微動(dòng)留有妥當(dāng)?shù)钠鹇溆嗔?。?dāng)轉(zhuǎn)變粗動(dòng)手輪時(shí)，要警覺地將載物臺(tái)緩緩下降，當(dāng)目鏡視界里剛呈現(xiàn)了物像外表后，馬上改用微動(dòng)手輪作精確調(diào)焦至物像Z清晰停止。
6、當(dāng)使用某一數(shù)值孔徑的物鏡時(shí)，先對(duì)試樣精確調(diào)焦，之后，可調(diào)節(jié)視場(chǎng)光闌，這時(shí)從金相顯微鏡目鏡視場(chǎng)里看到了視界逐漸掩藏，然后再緩緩調(diào)節(jié)使光闌孔張開，至掩藏部分恰到視場(chǎng)呈現(xiàn)時(shí)停止。為一同使用不同的物鏡溫適應(yīng)不同典范試樣的亮度需求設(shè)置了大小可調(diào)的孔徑光闌。轉(zhuǎn)變孔徑光闌套圈，使物像抵達(dá)清晰豁亮，外表理解。在光闌上刻有分度，體現(xiàn)孔徑尺度。
