金相檢測技術(shù)的全面解析

金相檢測技術(shù)作為材料研究和質(zhì)量控制的重要手段，在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本文將從金相試樣的制備、金相顯微鏡的原理和應(yīng)用，以及金相檢測的相關(guān)技術(shù)等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、金相試樣的制備

金相試樣的制備是金相檢測的基礎(chǔ)，其質(zhì)量直接影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

1. 取樣原則 試樣的截取方向、部位及數(shù)量應(yīng)根據(jù)金屬制造的方法、檢驗(yàn)的目的、技術(shù)條件或雙方協(xié)議的規(guī)定選取有代表性的部位進(jìn)行切取。
2. 選取方式
   • 縱向取樣：沿著鋼材的鍛軋方向進(jìn)行取樣，可檢驗(yàn)非金屬夾雜物的數(shù)量、大小和形狀、晶?；兂潭鹊取?/li>
   • 橫向取樣：垂直于鋼材鍛軋方向進(jìn)行取樣，可檢驗(yàn)材料從表層到心部的組織、晶粒度級別等。
   • 缺陷或失效分析取樣：在缺陷或失效部位取樣，注意防止損傷破壞。
3. 鑲嵌方法
   • 機(jī)械鑲嵌法
   • 低熔點(diǎn)合金鑲嵌法：要求合金的熔點(diǎn)必須在 100℃以下，低于材料的回火溫度。
   • 樹脂鑲嵌法：分為熱壓鑲嵌法和澆注鑲嵌法，澆注鑲嵌法不需要加熱，與試樣結(jié)合牢固，是一種理想的鑲嵌方法。
4. 粗磨 磨制時(shí)要用水冷卻，防止試樣受熱改變組織，接觸時(shí)壓力要均勻，不宜過壓。
5. 細(xì)磨 細(xì)磨分為手工細(xì)磨和機(jī)械細(xì)磨，手工細(xì)磨需依次用不同型號砂紙磨制，每換一次砂紙?jiān)嚇有D(zhuǎn) 90 度；機(jī)械細(xì)磨要注意用水冷卻，避免磨面過熱，不使用破損砂紙。
6. 拋光
   • 拋光原理：拋光材料的磨削作用和滾壓作用易產(chǎn)生擾亂層，需保證細(xì)磨質(zhì)量、減少拋光時(shí)間、拋光與腐蝕交替進(jìn)行來消除。
   • 拋光材料：常用有氧化鉻、氧化鋁、氧化鐵和氧化鎂，以及金剛石研磨膏等，要求有較高的硬度，顆粒大小均勻，呈多角尖銳的外形。
   • 拋光織物：一般鋼鐵材料選用海軍呢、絲絨、平絨等；有色金屬和不銹鋼的拋光可選用法蘭絨、絲綢等；檢查夾雜物鑄鐵可選用帆布，的確良等。
   • 拋光方法：包括機(jī)械拋光、電解拋光等。電解拋光能真實(shí)地顯示材料的組織，適用于硬度較低的金屬或單相合金，但不適用于偏析嚴(yán)重的金屬材料、鑄鐵以及夾雜物的檢驗(yàn)。
7. 侵蝕 金相試樣侵蝕的目的是顯示其微觀組織，常用方法有化學(xué)侵蝕及電解侵蝕法等。侵蝕前要沖洗潔凈去除表面油污，侵蝕方法有浸入法和揩拭法，揩拭法侵蝕后磨面易不均勻，適合大型工件和大試樣的金相檢驗(yàn)。常用的化學(xué)侵蝕劑有 2～5％硝酸酒精溶液、4～5％苦味酸酒精溶液等。

二、金相顯微鏡

1. 現(xiàn)代金相顯微鏡已普遍采用無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并廣泛使用平場消色差物鏡、廣視場目鏡、高倍干物鏡。
2. 一般均裝備有明視場、暗視場、偏振光、DIC 等常用的照明方式，顯微照相也走進(jìn)了數(shù)字化時(shí)代，部分取代了傳統(tǒng)的暗室操作。
3. 近年來金相顯微鏡的改進(jìn)主要包括普遍采用無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)和同焦面性設(shè)計(jì)。在無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)中，各種光學(xué)附件可放置在特定位置而不影響物象質(zhì)量，鏡筒長度系數(shù)保持為一。同焦面性設(shè)計(jì)使得更換物鏡及目鏡后不須重新調(diào)焦，只需略微調(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕就能使物象準(zhǔn)確聚焦。

三、金相檢測技術(shù)的應(yīng)用

1. 熱處理過程中，零件的相組成或顯微組織會發(fā)生變化，因此零件原材料和熱處理后的顯微組織檢驗(yàn)是質(zhì)量控制的重要手段。
2. 研究金屬及合金顯微組織的試樣應(yīng)從材料或零件在使用中最重要的部位截取，分析損壞原因時(shí)，應(yīng)在損壞處及距離損壞較遠(yuǎn)的完整部位分別取樣。
3. 橫向試樣常用于觀察試樣自中心至邊緣組織的漸變情況、表面滲層等深度及組織等；縱向試樣常用于觀察非金屬夾雜物的類型等情況。

綜上所述，金相檢測技術(shù)在材料研究和質(zhì)量控制中具有不可替代的重要性。通過對金相試樣的精心制備和使用先進(jìn)的金相顯微鏡進(jìn)行觀察分析，可以深入了解材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能，為工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究提供有力的支持。