金相显微镜断口分析技术

金相显微镜断口分析技术

早在十七世纪初，人们就开始使用金相显微镜从事金届材料断口分析，井取得了较显著的成就；尤其是对脆性解理断口和疲劳断口等形貌特征的观察与分析其成果更为注目。这象由原来应用肉眼或放大镜观察断口宏观形貌阶段，发展到以光学显微镜进行分析断口的显微形统的企相学阶段。

1．金相显微镜观察方法

在材料科学中使用的金相显微镜，其基本原理是通过试样表面的反射光，观察物体的表面状态。由于材料表面的显微组织、晶体结构、化学成分、粗糙程度等不相同，因此光的反射情况不同而形成衬由如图3—5所示。

光学显微镜的极限分辨本领受到可见光波长所限制，一般可由Payleigh判据结出，即：d＝0.61λ/（N•A）

式中：d为分辨率；

λ为可见光的波长

N．A为数值孔径。

如果金相显微镜采用绿色滤光片时，k值可近似等于0.5μm，最大的可允许数值孔径N．A为1.4时，不可能分辨出小于0.2μm的精细构结。由于存在着放大倍率低、焦点深度浅的固有缺点因此分杆的光学显微镜的试样只限：尸平坦的断口，而起伏较大的韧性断口，就不能用光学显微镜来观察与分析。

在断裂失效分析中，金相显微镜主要是用来观察材料的显微组织及裂改的形寐等，它们均属于金相分析的范畴，这里不详述。在进行裂纹观察时，不仅要观察与分析裂纹本身的形态特征、定向、性质及裂纹始末端的情况，而且还要观察与分析裂纹周围和法体的情况，裂纹两侧显微硬度的变化、夹杂物的分布、裂纹内的氧化物或腐蚀产物形态特征等内容。

最近应用光学显微镜观察枝术取得新的进展，出现了可交焦泛透镜组的新式光学显微镜；另外还可以来用塑料—碳复型技术．进行光学显微镜断口形貌观察。

2．应用的主要光学仪器

金相显微镜断口分析技术使用的工具，主要是金相显微镜和双镜筒的立体显微镜等光学仪器。

由于金相显微镜的焦深较浅，因此要求所研究的断口表面相当平整，乃至非常接近平面。这就是说，利用光学显微镜检查崎岖不平的断口表面，通常是办不到的。

用金相显微镜观察断口时，常用的倍宰为×100一×500左右。在应用金相处微镕分析研究断口形貌特征时，需要在显微境载物台上安装断口试样夹持装置，以保证断口观察面倾斜拘度的任意调节，使断口观察的部分与显微调光轴相垂直。

断口的起伏形貌使得金相显微镜下的图象很难完全聚焦，也就是说，在金相显微镜下只能取得较小区域的清晰图象。为了克服这个缺点，可用x400的光学显微境下选取视野的极小区域拍摄聚熊照片，然后将这些同的视野照片中的聚焦部分剪切下免再把这些照片按照各个部纪的相对位置贴接成一张图象。这种方法比较繁耽但是从扩大光学显微镜的用途来看，还是可取的。特别是对于那些目前还不具备电镜的单位来说，更有实际意义。

另——种光学显微镜是双筒立体显微镜，它通常使用的倍率为×l一×100，并且立体感强，可配照相设备。

最近Mclachin研制了一种聚焦深度较大的光学显微镜，可用来分析研究显微断口形貌。