摘要：金相显微镜是广泛用于冶金、机械加工、科技等行业的测量仪器。它可以测量金属材料金相组织奥氏体的晶粒度级别、材料热处理后渗碳层的厚度等。为了提高我国的材料研发制造水平，我们必须对金相显微镜进行校准或检定。金相显微镜主要分为光学式金相显微镜、数码金相显微镜、便携式视频金相显微镜、万能金相显微镜、图像分析仪等。
关键词：金相显微镜；钢材检测；应用；
金相显微镜主要是通过对组织形貌的检查来分析钢材的组织与其化学成分的关系；可以确定各类钢材通过不一样的加工和热处理后的显微组织；以此来判断钢材的质量的好坏，如各类型的钢材夹杂物———氧化物、硫化物等在组织中的分布情况和数量以及金属晶粒度的大小等。通过不同的技术手段和方法，我们最终可溯源到 “单刻线样板标准器组”和“0.01mm 标准测微尺” 标准器组。
一、金相显微镜结构
金相显微镜主要由光学系统、照明系统和机械系统三部分组成，其中由光源、反光镜、物镜组、目镜和多组聚光镜组组成光学系统；底座上低压灯泡(为提高光源可靠性现多用冷光源即LED 灯), 反光镜、孔径光栏、视场光栏和聚光镜组成照明系统；试样台、物镜转换器、接目镜、粗调和微调手轮、视场光栏和孔径光栏构成机械系统。新型的金相显微镜还具备瞬时高清抓拍和图像处理功能，金相显微镜跟一般显微镜成像的原理是大致相同的。
二、金相显微镜在钢材检测中的应用
1.钢材杂质的分析。采用金相显微镜对杂质分析大多是是定量分析，采用明视场来对杂质的的颜色、形态、大小和分布进行观察；采用暗视场来对杂质的固有色彩与透明度进行观察；利用偏振光正交下的各种光学性质对杂质进行观察,进而对杂质的类型进行判断。大多数情况下硅酸盐单独呈现的是孤粒形状分布, 氧化铝、氧化亚铁和氢氧化氧锰等氧化物聚集成群呈现串状分布,而硫化亚铁及硫化亚铁·氧化亚铁则是沿晶界分布。可锻铸铁为退火态，石墨是黑色团絮状组织，类似棉絮，外形较为规则。
2.板材检测。在显微镜上用10 倍物镜和被检十字分划目镜对置于载物台上的十字分划板调焦清晰，并使十字分划板中心的像与十字分划板目镜重合，然后旋转十字分划目镜，以两十字线中心的最大偏移作为检测值。化学浸蚀法是把抛光完成的试样磨面使用化学浸蚀剂(通常使用酸、碱、盐的酒精溶液)浸蚀一定时间。由于钢材中各种相的化学成分和结构不同，所以有不同的电极电势。在浸蚀剂中存在很多微电池，电极电势低的相为阳极而被溶解，电极电势高的相为阴极而保持不变。钢材在浸蚀完成后形成了凹凸不平的表面，在金相显微镜观察下，光线在各相的反射状况不同，能观察到检测样品的组织特征。钢材浸蚀时，晶界原子排列比较混乱，杂质比较多，而且有很强的能量，所以晶界容易被浸蚀呈现出凹沟。在金相显微镜下观察时，使光线在晶界处被漫反射而不能进入物镜，所以会显示出一条条黑色的晶界。在钢材中各个晶粒的成分虽然相同，但是其原子排列位向不同，也能造成磨面上各晶粒的浸蚀程度不同，所以在垂直光线照射下，各个晶粒就展现出明暗不同的颜色。
3.偏光显微镜的相差分析。在钢材组织中,有时会碰到反射光的性能相同或者相近,表面高低只有很小的组织。两种组织表明当入射光波射到其上经过反射后, 这两种的振幅基本相同,但其周相差。这种振幅相同但是周相差的反射光，肉眼是很难分辨的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆解决方法就是采用环形光光阑和相板,利用透过光线体现或滞后1/4 的波长,从而产生正或者负的相差，就是将周相差的光转变为强度差的光，进而提高辨别能力。金相实验中检测样品的磨制一般分为粗磨和细磨两道工序。粗磨主要是为了得到相对平整的表面。检测样品截取后，利用砂轮进行磨制，压力不要太大，并用冷水随时进行冷却，以防止金属组织受热发生变化。粗磨后的检测样品虽然很平整，但仍然有磨痕；细磨主要是为了研磨粗磨遗留下的磨痕，得到相对平整而光滑的磨面，为下一步的抛光做好准备。将粗磨好的检测样品冲洗擦干后，随后用由粗到细的金相砂纸将磨面磨光处理。除人工磨制外，还可使用预磨机来安装不同粗细的金相砂纸进行机械磨制。
4.金相实验中检测样品的浸蚀。抛光后的检测样品的磨面光亮无痕，倘若直接在金相显微镜下进行观察，就只能观察到一片亮光，除了检测样品中所含的杂质或者其他问题如孔洞、裂纹等外，没有办法分辨出形态特征和成分，要经过合适的浸蚀，才可以利用金相显微镜观察出来。现今，经常使用化学浸蚀方法进行浸蚀。化学浸蚀法是把抛光完成的试样磨面使用化学浸蚀剂(通常使用酸、碱、盐的酒精溶液)浸蚀一定时间。由于钢材中各种相的化学成分和结构不同，所以有不同的电极电势。在浸蚀剂中存在很多微电池，电极电势低的相为阳极而被溶解，电极电势高的相为阴极而保持不变。钢材在浸蚀完成后形成了凹凸不平的表面，在金相显微镜观察下，光线在各相的反射状况不同，能观察到检测样品的组织特征。钢材浸蚀时，晶界原子排列比较混乱，杂质比较多，而且有很强的能量，所以晶界容易被浸蚀呈现出凹沟。在金相显微镜下观察时，使光线在晶界处被漫反射而不能进入物镜，所以会显示出一条条黑色的晶界。在钢材中各个晶粒的成分虽然相同，但是其原子排列位向不同，也能造成磨面上各晶粒的浸蚀程度不同，所以在垂直光线照射下，各个晶粒就展现出明暗不同的颜色。
5.校准项目的设立。将一物镜安装好,将0.01mm 标准测微尺放在工作台上并压紧；旋转调焦旋钮，将焦点调整在测微尺的中间，视场中心成像清晰，此时将千分表测头与工作台表面相接触并对好表的零位；再次旋转调焦旋钮，把焦点调整到测微尺的边缘，使视场边缘成像清晰。观察千分表，其最大偏移量即为该物镜的场曲误差，其余物镜以此类推进行校准。这一检定法应在不同的放大倍数条件下进行。最宽的单刻线样板用于检定放大倍数最小的物镜，其余依此类推。（本规程推荐用单刻线样板标准器组中最宽和次宽的样板检定）将单刻线样板置于仪器的工作台上，调整仪器使样板在视场出现清晰的象，借助仪器工作台的微分筒移动样板，使单刻线的应用段连同两个记号呈现在仪器目镜的分划板中；旋转目镜角度，使样板的刻线方向与分划板的刻线垂直，并读出在单刻线宽度上所包含的分划板的刻线数。在检定数码金相显微镜、便携式视频金相显微镜、万能金相显微镜、图像分析仪时，我们将单刻线样板或标准测微尺置于工作台上，用仪器显示器像素长度值，可直接读出单刻线的宽度值或测微尺的长度值。我们将测微尺置于阿贝比长仪工作台上，调整测微尺使其标尺轴线与工作台移动方向平行并对好零位,按每20 格测量一次,直至第100 格,其误差不大于3μm。
金相显微镜和金相检测技术有时候人们就不会使用，大多数检测人员认为使用新的设备和检测方法才能解决问题，但是实际情况并非如此。金相显微镜和金相检测技术在钢材检测的应用中得到大范围的使用。由于金相显微镜具有设备简便优点,所以,采用金相显微镜来对钢材的检测至今仍然是当下最实用简洁的方法之一。
参考文献：
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[3]朱小平，张卫东等，读数、测量显微镜 国家检定规程. 北京： 中国计量出版社.2016，1-15
论文作者:马万林,,,,,,,
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第04期
论文发表时间:2019/7/9
标签：金相论文; 显微镜论文; 钢材论文; 物镜论文; 晶粒论文; 目镜论文; 电势论文; 《科学与技术》2019年第04期论文;