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数码金相显微镜拍摄高质量金相照片的技术要点

作者:小编 日期:2020-10-20 22:14 点击数:

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。

一、数码金相显微镜的优点

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下面就从这几方面分别进行介绍

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

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所示

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可以通过以下方法进行改进改进磨制的手用力均匀使试样观察面尽量趋于平整改用低的放大倍数观察拍摄因为倍数降低则景深增大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如果必须观察试样边缘比如镀层试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在室温下固化这样才不会引起试样组织的变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镶嵌需要在镶嵌机中在加压加热状态下进行嵌后的试样边缘受到保护使整个试样表面较为平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所示如果腐蚀坑较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




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