金相组织显示.ppt

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1、组织的显示金相分析技术之第4讲14.1.1概述：光学金相显微镜，是利用磨面的反射光成像的。要鉴别金相组织，应该使试样磨面上各相或其边界的反射光强度或色彩有所区别。2有些组成相。如灰铸铁中的石墨，铝硅合金中的硅及钢中的非金属夹杂物等，它们本身就有独特的反射能力。因此可以利用抛光磨面直接进行金相研究。各组成相的反光能力不同3大多数组成相，对光线都有较强的反射能力。这就需要利用物理或化学的方法对抛光磨面进行专门的处理，以使试样各组织之间呈现出良好的衬度。﹙什么是衬度？就是黑白或各种颜色能分得清楚﹚这就是金相组织的显示。

2、衬度4试样中，各组成相及其边界具有不同的物理和化学性质。利用这些差异，使它们转换为磨面反射光强度或色彩的区别，这就是金相组织显示的原理。各组成相及其边界的特性5金相组织的显示方法可分为光学法，侵蚀法，干涉层法高温浮凸法等几类。64.1.2光学方法：光学方法是把金相试样在反射光中，把肉眼无法分辨的光学信息，转换成可见衬度的方法。如偏振状态或位相差异，试样不经过其它显示处理，只是利用显微镜上的特殊附件来实现的。7如果试样中，所研究的组成相与基体对入射光的反射能力有显著差异，就可以直接在明视场下观察抛光磨面。这是最简单

3、的光学法。由非金属元素组成的相，对光的反射能力明显低于金属。8例如，灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨﹙暗的亮的﹚铸造铝硅合金中的初晶硅和共晶硅，都能在抛光磨面上直接观察到它们的形貌和分布状态。金属氧化物，硫化物，氮化物等，也具有非金属的光学特性，统称非金属夹杂物。它们不仅反射光强度不同，往往还具有特殊的色彩，或有透明和不透明之别。这些都可以作为鉴别非金属夹杂物的依据。另外显微裂纹和疏松等缺陷可直接观察。有一些金属元素吸光的能力也很强。如铅青铜中的铅，不用显示也可以清晰地区分9有些试样。例如具有光学各向异性的金属锌等，它

4、反射光的偏振状态，随晶体取向不同而有差异。有些虽然只是具有微小的高度差但是反色光的位相具有很大的差别，象这些虽然人眼是无法直接分辨出这些差别的，但是利用光学附件，可以将其转化为亮度或色彩的差别，从而就能显示出组织的细节。这种利用光学手段显示组织衬度的方法就是光学法。10利用的光学附件有：偏振光，相衬，微差干涉衬度等，（显微镜一章在介绍）。光学法显示组织，不需要侵蚀，所以避免了由于侵蚀过程中引起的假象，所以能使用这些方法的应该优先使用这种方法。114.1.3侵蚀法：这是由于试样各组织组成相之间的物理、化学性质不同，

5、所以使试样表面产生这种选择性的侵蚀，使试样表面的微观起伏和其内部组织相对应，从而显示出组织特征。常用的侵蚀显示方法有：化学侵蚀，电化学溶解蒸发，离了溅射等。12化学侵蚀就是将抛光好的试样磨面侵入化学试剂中，或用化学试剂擦试样的磨面，使其显示出显微组织的一种方法。13化学侵蚀的原理：化学侵蚀实际上是一个电化学反应过程，金属与合金中的晶粒与晶粒之间，晶内与晶界以及各相之间的物理化学性质不同具有不同的自由能，当受到侵蚀时，会发生电化学反应，（侵蚀剂也可以称为电解质溶液）由于试样中各相在电解溶液中具有不同的电极电位形成许

6、多微电池电极电位较底的部分，就是微电池的阳极，溶解的较快。溶解处呈现凹陷或沟槽，在显微镜下观察时，光线在晶界被散射，不能全部进入物镜所以就显示出黑色的晶界在晶粒平面处的光线则以直接反射进入物镜呈现白亮色从而显示出了晶粒的大小和形状。如图：这就是纯金属和单相固溶体合金的侵蚀，由于晶界处原子排列絮乱自由能较高电极电位较低，所以在侵蚀过程中首先被溶解逐渐呈凹陷。14侵蚀法显示原理a)b)a)晶界处光线的散射b）直射光反映为亮色晶粒15多项合金的侵蚀：多项合金的侵蚀，也具有单相合金的特征，另外组织中的相不同，电极电位的差

7、异也较大，试样表面与侵蚀剂接触时发生反应也很强烈，这主要和电极电位差有关，各种元素的电极电位增加如下：Li，Na，K，Ca，Ba，Be，Mg，Al，Mn，Zn，Cr，Ti，Co，Ni，Pb，Fe，H，Sn，Sb，Bi，Cu，Ag，Hg，Au，Pt从上面的排列看，氢以前的元素都能被酸侵蚀并放出H2，排在氢以后的元素需要增加氧化剂才能被侵蚀。﹙置换反应氧化还原反应﹚16总之，自由能的差别，化学成分的差别，相的差别及变形的差别。都能使侵蚀速度或侵蚀先后有所不同。化学腐蚀，虽然没有加电源，但也是电化学腐蚀。例如，片状珠光

8、体，是由铁素体片和渗碳体片相间排列的。铁素体的电极电位-0.4~-0.5V。而渗碳体产电极电位约是+0.37伏。所以在稀硝酸中铁素体应该是阳极，先被侵蚀，而渗碳体是阴极不被腐蚀。反应是：Fe→Fe+++2e阳极反应2H++2e→H2↑阴极反应17在两相交界处,更容易被腐蚀成凹陷a)高倍18b)中倍19c)低倍20在高倍下观察，铁素体和渗碳体都是白色。而相界是黑的可显现出来