金相试样的制备/金相设备/金相显微镜的操作

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金相试样的制备/金相设备/金相显微镜的操作
金相试样的制备
      金相显微分析是研究金属内部组织最重要的方法之一。用光学显微镜观察和研究金属内部组织的步骤，首先是制备所取试样的表面，然后选用合适的浸蚀剂试样表面，并用金相显微镜观察和研究试样表面组织。
      试样表面比较粗糙时，由于对人射光产生漫反射，无法用显微镜观察其内部组织，因此要对试样表面加工，通常采用磨光和抛光的方法（抛光和磨光仪器参见图1-2），从而得到光亮如镜的试样表面。这个表面在显微镜下只能看到白亮的一片而看不到其组织细节，因此必须采用合适的浸蚀剂对试样的表面进行浸蚀，使试样表面有选择性地溶解掉某些部分（如晶界），从而呈现微小的凹凸不平（图1-1），这些凹凸不平在光学显微镜的景深范围内可以显示出式样的组织形貌、大小和分布。

图1—1金相组织的显示
 
金相试样磨抛机  金相试样抛光机
  图1—2金相试样磨抛机
                                         
2、 金相式样的制备方法金相显微式样的制备包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。 
1） 取样     式样的选取应根据研究的目的，取其具有代表性的部位。待确定好部位，就可以把式样截下，式样的尺寸通常采用直径12～15mm，高12～15mm的圆柱体或边长12～15mm的方形式样。取样方法可用手锯、锯床切割或锤击等方法。 
2） 镶嵌    如式样尺寸太小，直接用手来磨制困难时，可把式样镶嵌在低熔点合金或塑料中，以便于式样的磨制和抛光。 
3） 磨制    切好或镶好的式样在砂轮机上磨平，尖角要倒圆。然后用2﹟、1?﹟和1﹟等粗砂布磨光，再换用W28、W20、W14、W10等金相砂纸逐级细磨，一直磨到W10砂纸方可进行粗抛光和细抛光。磨制式样时，每换一次磨制步骤（即每换一号砂纸）时，式样磨制方向应转90°。这样才能看出上次磨痕是否磨去。式样在每一号砂布（纸）上磨制时，要沿一个方向磨，切忌来回磨削，而且给式样施加的压力要适当。 
4） 抛光    细磨的式样还需进行抛光。抛光的目的是去除细磨时遗留下来的细微磨痕而获得光亮的镜面。式样的抛光是在专用的抛光机上进行的，转速一般300～700r/min。抛光时在抛光盘盘面上铺有丝绒等织物，并不断滴注抛光液。抛光液是由àl2O3、Cr2O3或MgO等极细粒度的磨料加水而形成的悬浮液，依靠抛光液中极细的抛光粉末与式样磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕。抛光时应使式样磨面均匀地压在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断作径向往复运动。除机械抛光方法外，还有电解抛光、化学抛光等其他抛光方法。  
5） 浸蚀    经抛光后的式样还必须经过浸蚀后才能在显微镜下进行观察。浸蚀主要是依靠浸蚀剂对金属的溶解或电化学腐蚀过程，使金属式样表面的晶粒与晶界及各组成相之间呈现轻微的凹凸不平，在金相显微镜下就可以清楚地观察到式样表面，浸蚀时间要适当，一般式样磨面发暗时就可停止。如果浸蚀不足重复浸蚀。浸蚀完毕后立即用清水冲洗，然后用酒精冲洗，最后用吹风机吹干，式样即可置于金相显微镜上进行观察

金相显微镜的使用方法、注意事项和维护
4.2.1 使用说明
（1）将光源插头接上电源变压器，然后将变压器接上户内220V电源即可使用。照明系统在出厂前已经经过校正。
（2）每次更换灯泡时，必须将灯座反复调校。灯泡插上灯座后，在孔径光栏上面放上滤色玻璃，然后将灯座转动及前后调节，以使光源均匀明亮地照射于滤色玻璃上，这样，灯泡已调节正确，这时则将灯座的偏心环转动一个角度，以便将灯座紧固于底盘内。灯座及偏心环上有红点樗，如卸出时，只要将红点相对即可。
（3）观察前原则上要装上各个物镜。在装上或除下物镜时，须把载物台升起，以免碰触透镜。如选用某种放大倍率，可参照总倍率表来选择目镜和物镜。
（4）试样放上载物台时，使被观察表面复置在载物台当中，如果是小试样，可用弹簧压片把它压紧。
（5）使用低倍物镜观察调焦时，注意避免镜头与试样撞击, 可从侧面注视接物镜, 将载物台尽量下移，直至镜头几乎与试样接触(但切不可接触)，再从目镜中观察。此时应先用粗调节手轮调节至初见物像，再改用细调节手轮调节至物像十分清楚为止。切不可用力过猛，以免损坏镜头，影响物像观察。当使用高倍物镜观察，或使用油浸系物镜时，必须先注意极限标线，务必使支架上的标线保持在齿轮箱外面二标线的中间，使微动留有适当的升降余量。当转动粗动手轮时，要小心地将载物台缓缓下降，当目镜视野里刚出现了物像轮廓后，立即改用微动手轮作正确调焦至物像最清晰为止。
（6）使用油浸系物镜前，将载物台升起，用一支光滑洁净小棒蘸上一滴杉木油，滴在物镜的前透镜上，这时要避免小棒碰压透镜及不宜滴上过多的油，否则会弄伤或弄脏透镜。
（7）为配合各种不同数值孔径的物镜，设置了大小可调的孔径光栏和视场光栏，其目的是为了获得良好的物像和显微摄影衬度。当使用某一数值孔径的物镜时，先对试样正确调焦，之后，可调节视场光栏，这时从目镜视场里看到了视野逐渐遮蔽，然后再缓缓调节使光栏孔张开，至遮蔽部分恰到视场出现时为止，它的作用是把试样的视野范围之外的光源遮去，以消除表面反射的漫射散光。为配合使用不同的物镜和适应不同类型试样的亮度要求设置了大小可调的孔径光栏。转动孔径光栏套圈，使物像达到清晰明亮，轮廓分明。在光栏上刻有分度，表示孔径尺寸。
4.2.2 金相显微镜的使用注意事项
（1）操作时必须特别谨慎，不能有任何剧烈的动作。不允许自行拆卸光学系统。
（2）严禁用手指直接接触显微镜镜头的玻璃部分和试样磨面。若镜头上落有灰尘，会影响显微镜的清晰度与分辨率。此时，应先用洗耳球吹去灰尘和砂粒，再用镜头纸或毛刷轻轻擦拭，以免直接擦试时划花镜头玻璃，影响使用效果。
（3）切勿将显微镜的灯泡（6~8V）插头直接插在220V的电源插座上，应当插在变压器上，否则会立即烧坏灯泡。观察结束后应及时关闭电源。
（4）在旋转粗调（或微调）手轮时动作要慢，碰到某种阻碍时应立即停止操作，报告指导教师查找原因，不得用力强行转动，否则会损坏机件。
4.2.3 仪器维护
为了使仪器在正常使用条件下，保持它的有效性能，除了必须使用恰当外，还必须注意加强维护保养，现就维护保养问题提出下列几点要求（仅供参考）。
（1）仪器应贮放在空气流通和较干燥的地方，避免过冷过热和接触腐蚀性气体，不能与化学用品（干燥剂除外）同时贮放于同一地方。使用后宜用罩子遮盖并抹擦干净。不用时,要及时移走试样（玻片），用擦镜纸擦拭镜头，并将镜头转成八字式，同时下降镜筒固定，以免物镜镜头与集光器上的透镜相击而受损。再将显微镜装放入木箱内，放置在干燥、通风处。在可能条件下，最好每隔一定的时间，选择天气好的日子，将仪器和附件从木箱中取出，一起在室内宽敞、干燥、空气流通的地方，作两、三小时的室内晾曝。在高温天气作业完毕后，应注意贮放地点的温度，如温差悬殊，用毕后即收藏会在仪器上面产生湿气，容易使仪器发潮损坏。
（2）使用后应给目镜斜管盖上防尘盖子，如没有防尘盖子亦应套上目镜，以免灰尘落入斜管内，影响镜座光具的清洁。
（3）不宜随便拆卸和揩抹光学系统内部的半反射镜。除此之外，在透镜或玻璃表面不慎接触油污尘垢，可用细洁亚麻布或洁净脱脂棉花，沾少许二甲苯拭除（但不能用酒精，以免浸入透镜内层影响质量），由镜头中心向外旋转擦拭，并用擦镜纸或软绸布轻轻拭净,否则易于脱胶，或模糊而影响检测效果。如只是沾上灰尘，可用橡皮小吹风球把灰尘吹掉（不可用口吹），或用软毛笔或用细木棒卷上棉花，轻轻擦除之。镜头表面镀有一层兰透光膜，不要误作污物擦拭，禁止用金属工具来代替棉签进行擦拭。
（4）使用油浸系物镜后，必须立即采用上述方法把油垢除去，抹擦干净，抹时千万小心，特别注意不能按压镜面，否则容易使透镜脱离镜座。
（5）仪器长期使用后，粗动滑板部分及载物台滑动部分可能出现油脂不足或干涸现象，此时应及时添加润滑油脂。粗（微）动机构宜用流动性油脂，载物台滑动部分宜用有适当粘度的（但注意不能含有酸性）油脂。
（6）非不得已不应随便拆卸齿轮箱内部。如损坏时，必须请有经验的人修理，以免损坏机件。