彩色金相技术的发展和研究现状

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1、彩色金相技术的发展和研究现状彩色金相技术的发展和研究现状  从某种意义上讲，彩色金相技术起源于钢中非金属及矿物质的分析和鉴别，因为这些天然的矿物大多具有天然的固有色彩，同时还具有明显的光学各向同性和各向异性效应，因此通过观察各类夹杂物本来色彩的差别和变化，可作为鉴别钢中非金属夹杂物的依据之一，这完全是一种天然的彩色金相。早在70年代初，我国就开始利用光学金相法，观察和研究钢中非金属夹杂物的色彩和光学特征，并发表了关于铬铁矿、氧化亚锰和硅酸盐夹杂物的本来色彩和光学特征的彩色照片。  西方国家的科研工作者利用热染法显示各种显微组织。如1947年GEInman

2、ul用热染法显示了25-20奥氏体中的σ相。EBeraha应用热染法成功地显示了钦合金的显微组织。尽管在应用热染法显示显微组织方面也有不少的研究工作，但总得来看，西方国家在这方面起步较晚，而且应用也不甚广泛。  国内在60年代初期就开始对热染法进行广泛的研究，上海交通大学结合铸造高温合金K3的研究工作，用热染法成功地显示了合金中的初生碳化物、次生碳化物、γ、γ+γ’共晶以及基体γ相，结果表明，应用氧化着色法对铸态和热处理状态的铸造耐热合金的相分析是十分有效和方便的。  1949年10月，在美国费城召开的材料工程会议上，H.Kawitz在会上发表了关于“彩

3、色金相的某些应用”文。重点介绍了应用阳极化和化学试剂法产生的干涉膜。60年代末，联邦德国PePperho解筹人通过对真空镀膜法的研究指出，不同的合金相因其具有各自不同的光学常数，通过表面等厚膜产生的干涉效应，可产生不同的干涉色。在此基础上，H.EBuller等人进行大量的研究工作，并总结出版了“干涉层金相图谱”一书，对彩色金相的物理形膜方法和形膜机制进行较系统的论述。  E.Beraha和B.ShPigler等著的《彩色金相》一书，对化学腐蚀沉积干涉膜技术进行了深入系统的论述。介绍了各种彩色显示试剂，并发展了多种系列的彩色显示试剂。同时对各种化学试剂的作

4、用做了系统的论述，对采用化学方法获得的彩色衬度，对非均厚膜的薄膜干涉理论进行了解释。  70年代中，彩色金相技术的发展在西欧取得了显著的成就，由于当时真空镀膜法、离子溅射形膜法和恒电位法相继问世，使彩色金相的干涉膜技术不断地发展和完善。  70年代，国内的许多研究院所和高等院校相继开展彩色金相的研究工作。1980年由中国金属学会举办了第二届全国金相图片展，有十八个省市自治区的九十多个单位，选出了813幅图片公开展览。  1980年出版的《钢中非金属夹杂物图谱》一书，列举了钢中各类非金属夹杂物光学特征的彩色图片72幅，这是我国首次公开出版的彩色金相图谱，如

5、实地纪录和反映了钢中各类非金属夹杂物本来色彩和光学特征，使其更有直观的参考价值。  1991年出版的《彩色金相技术》分“原理及方法”和“应用图册”两部分，它的出版反映了我国彩色金相已趋于成熟，特别是应用图册部分中，汇集了北京理工大学、南京理工大学、五二研究所和中国科学院金属研究所等若干单位多年在彩色金相技术发面的研究成果，也反映彩色金相的适应性是非常规范的，应用的潜力是很大的。  国内最新的彩色金相研究的著作是2002年7月由机械工业出版社出版的《铸铁彩色金相学》，该书借助彩色金相的方法将高温组织及室温转化相进行彩色显示，然后根据获得的金相组织用铸铁的现

6、代凝固结晶理论去论述凝固组织的形成、转变及相互关系。作者在书中运用了大量彩色图片进行分析，并从这些彩色图片中观察到在常规金相中未能显示的结晶现象。  显示技术的变革，在金相技术的理论上开辟了一个崭新的天地，由于在实验技术上引用了一系列的近代形膜方法，大大丰富了光学金相的内容，增加了反映显微组织状态的信息，为精确的定量分析创造了有力的条件，充分挖掘了光学金相技术的内在潜力，开拓了新的应用领域，大大促进了彩色金相技术的发展。  计算机彩色金相技术  光学显微镜用于合金组织的研究，由索拜(sorby)开始至今己有上百年的历史，对揭穿合金内部组织的奥秘起了十分重

7、要的作用。几十年来，一方面新型的、鉴别率更高的、功能齐全的各式金相显微镜相继问世；另一方面，针对不同类型的合金，创造了显示其内部组织的各式试剂及显示方法。但总的来说，合金组织的显示都是依靠黑白衬度，即不同的合金组织呈现不同的灰度。但利用灰度差别来区分组织，很多情况下是不够灵敏的。虽然人们早就会利用热氧化法和某些化学浸蚀剂，把金属或合金的显微组织染成五颜六色，但是将彩色金相作为一门专门的技术来研究的时间并不是很长，利用计算机技术处理彩色金相既有许多传统黑白金相所没有的特点：首先，计算机彩色金相既有更高的鉴别力；其次由于光的薄膜干涉对于显微区域中的成分偏析、

8、晶粒位向以及应力状态等都很敏感。因此，彩色金相能够提供更加丰富的显微组织及其他很