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金相学 | 色彩与相衬度分析-微观结构对比分析(上)

更新时间:2023-12-09      点击次数:169

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显微组织形貌的检测在材料科学和失效分析中起着决定性的作用。在光学显微镜中有许多可能使材料的真实结构可视化。本文中显示的图像示例演示了使用的这些技术的信息及潜力



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第一步通常需要制作一个经过抛光的金相试样。但是,真正的微观结构制备,只能在试样表面洁净且无形变的情况下方可完成。试样制作后,通常需要立刻放入酸性、碱性溶液或盐溶液中进行腐蚀,以获得微观结构。这会腐蚀晶界或使晶粒变粗糙,而导致相界在明场变暗。


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如果上述技术手段不足以完成全部检测,腐蚀结果无法满足标准要求,或者材料具有耐腐蚀性,那么,还可以使用着色腐蚀或其他光镜技术手段,例如,偏光、暗场或微分相衬等观察方法。通常情况下,将着色腐蚀和光学相衬这两种观察方法结合使用,能够获得最佳检测结果。针对铜合金试样的相同细节图片展示不同种类的成像技术(图 1-6)。

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图 4–6(从左到右):偏光中铜合金的面心立方晶格以及不同角度的图像。


图 7 - 12 显示了对比不同材料微观结构组成的不同方式。此处采用的着色腐蚀技术,会在晶粒或混合晶体区域上产生厚度不同的硫酸层。


该横截面将在 Klemm (K) 或 Beraha (B) 腐蚀剂中予以腐蚀,所述腐蚀剂是基于亚硫酸钾的着色侵蚀剂。Günter Petzow 和 Veronika Carle 于 2006 年通过 Borntraeger 出版的“Metallographisches, keramographisches, plastographisches Ätzen"一书中给出了上述组分。在图 7 和 8 中,钢的铁素体已经着色,同时,碳化铁仍保持白色,以获得碳化物沉淀的清晰对比度。图 9 和 10 展示了奥氏体钢的焊接层。图像不仅突出了铸态组织,还突出了偏析和高热影响区。图 11 还显示了由于初熔造成的锡青铜试样出现偏析的现象。图 12 很好地展示了多大程度的腐蚀才能使亚晶粒结构清晰可见。

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图 7–9(从左到右):不同晶粒或混合晶体区域的着色腐蚀以及不同厚度的硫酸层

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图 10–12(从左到右):不同晶粒或混合晶体区域的着色腐蚀以及不同厚度的硫酸层


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通过对显微镜下的腐蚀试样进行光学偏振处理,常常能够增强色彩对比度,并促进特定微观结构的构成。在图 13 - 18 中,利用上述方法突出了不同的变形机制(主要在半成品或部件中催生),随后,还将突出显示材料微观结构中的特定变形结构。

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图 13–15(从左到右):带/不带着色腐蚀的偏光

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