13971043727
金相学是依据显微镜技术研究金属及合金内部组织结构的一门学科。金相技术是研究与检验金属材料的重要手段，也一直是国内外材料类、机械类及相关多个学科的主要实验教学课程之一。金相显微镜是材料科学研究必备的光学仪器，主要应用于反光材料上，用以鉴别和分析各种金属及合金的组织结构、形貌、夹杂物形态等；还可用于材料的质量鉴定、失效分析、原材料的检验或金属材料热处理后显微组织的分析等。
目前数码金相显微镜已经普及，在高校试验室被广泛使用。虽然仪器本身的操作不算复杂，但是拍摄一张高质量的金相照片，其中蕴含着较高的技术要求。笔者根据多年的试验室工作经验，总结了以下拍摄出高质量金相照片的技术要点，以供各相关从业人员参考。
数码金相显微镜主要由金相显微镜、摄像头、电脑、图像采集卡组成，其使用专门的软件进行参数设置和数据采集，最终形成金相图像。也可以将金相图像投射到大屏幕上，供多人观察与分析，实现金相分析的多媒体教学。数码金相显微镜没有传统的金相暗室，不需要进行冲洗底片、印制照片等一系列繁琐工作，还能够存储大量的金相图像，随时都能打印成照片，实现了从金相照片的拍摄、保存、查询、输出打印、建立数字档案的全套过程自动化。还可以通过金相分析软件对金相照片进行专业分析，例如：第二相面积含量测定、平均晶粒度评级、非金属夹杂物评级、石墨球化率评级、颗粒度分析、渗碳层深度测定、脱碳层深度测定等。从拍摄金相照片到完成检测报告只需几分钟即可完成。
二、影响金相照片质量的因素
原材料本身质量、试样制备质量、拍摄技巧和设备参数等几方面的因素都将影响到金相照片的质量，下面就从这几方面分别进行介绍。
１、原材料本身质量的影响
（１）疏松孔洞
铸件中经常有疏松、孔洞等铸造缺陷，常见于试验室里自行熔炼浇铸的工件中，试样浸蚀后，孔洞周围容易出现模糊水迹，这种情况可以采用真空镶嵌技术加以改进，真空镶嵌材料能把孔洞填平。
（２）成分偏析
由于成分偏析导致合金中各组成元素在结晶时分布不均匀，致使各部分组织耐腐蚀程度不一致，同一个视野里会出现浅色区域和深色区域。这种情况可以通过数码图像处理软件中的图像均匀化功能加以改善。
２、试样制备质量的影响
（１）划痕
出现划痕的原因是磨制或抛光不彻底。划痕是试样磨制过程中，还没有完全消除上一道砂纸的磨痕，就过早地进行了下一道砂纸的磨制，遗留了部分划痕；或者是抛光不彻底，没有完全消除磨痕，就进行了浸蚀。可以视划痕的深浅程度，选择重新磨制或抛光。
（２）试样观察面不平
由于金相显微镜的照明源是可见光，所以比电子显微镜景深小得多，并且放大倍数越大，景深越小。试样磨制后表面都有微小的不平整。如果试样表面观察区域的高低之差超过了显微镜的景深，就会使得金相照片上一部分区域清晰，另一部分区域模糊；调节焦距后，情况反过来，原来清楚的区域变模糊，而模糊的区域变清晰了，即整个视野不能同时被聚焦，如图１所示。
可以通过以下方法进行改进：①改进磨制的手法，用力均匀，使试样观察面尽量趋于平整；②改用低的放大倍数观察拍摄，因为倍数降低则景深增大；③从试样整个观察面来讲，试样的中心要比边缘更平整，边缘容易出现高低不平，所以尽量观察试样的中心部分；④如果必须观察试样边缘，比如镀层试样、渗碳试样等，则需要对试样进行镶嵌。对温度及压力极敏感的材料，以及微裂纹的试样，应采用冷镶嵌，在室温下固化，这样才不会引起试样组织的变化。除此之外的材料，采用热镶嵌和冷镶嵌都可以。冷镶嵌的优点是不需要专门的设备，方便快捷。热镶嵌需要在镶嵌机中，在加压、加热状态下进行。镶嵌后的试样边缘受到保护，使整个试样表面较为平整；⑤试样的观察面较小时，磨制过程中不易拿稳，极易出现弧度，也需要对试样进行镶嵌。
（３）腐蚀坑
试样浸蚀后没有及时、彻底地冲洗干净，会导致试样表面出现腐蚀坑，如图２所示。如果腐蚀坑较浅，需要重新抛光和浸蚀，并且及时、彻底地清洗试样表面，之后用吹风机吹干试样；如果腐蚀坑较深，则需要先用细砂纸重新磨制后再进行抛光和浸蚀。
（４）浸蚀过浅
浸蚀的本质是一个化学溶解过程，晶界和相界处由于原子排列混乱、缺陷多、能量较高，优先被腐蚀，产生凹陷的沟槽，显微组织就被显现出来。如果浸蚀时间短、浸蚀剂浓度低或者浸蚀温度低，显微组织轮廓还没有显现出来，或者显现得不清晰，就称为浸蚀过浅。解决方法是重新浸蚀、延长浸蚀时间、增加浸蚀剂浓度或者提高浸蚀温度，直到出现清晰的显微组织为止。
（５）浸蚀过度
如果浸蚀时间过长，则出现晶界浸蚀过深、过宽，或者显微组织变黑、有氧化层、有大量的腐蚀坑等情况，称为浸蚀过度。浸蚀过度的原因有浸蚀时间过长、浸蚀剂浓度过大等。解决方法是，根据腐蚀坑的深浅程度，选择适当粗细的砂纸重新磨制、抛光，再在控制好浸蚀时间、降低浸蚀剂浓度的情况下进行重新浸蚀。
拍摄出高质量的金相照片，除了摄像头硬件的影响因素之外，还要求金相试样观察面要磨制平整，必要时要对试样进行镶嵌。试样的每一道磨制都要彻底清除前一道磨痕，抛光时间要适当，抛光后试样表面无残留划痕及拖尾。选择合适的浸蚀剂，避免浸蚀过浅、过深和出现腐蚀坑。浸蚀后试样表面要求无浸蚀剂残留、水痕污渍，显微组织要清晰。在拍摄金相照片时注意亮度要适中，放大倍数要适当，校正好白平衡，拍摄偏光照片时要调节检偏滑尺角度，使图像颜色对比最为明显。
