金相组织显示
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14
侵蚀法显示原理
a) b) a)晶界处光线的散射 b）直射光反映为亮色晶粒
15
多项合金的侵蚀：
多项合金的侵蚀，也具有单相合金的特征，另 外组织中的相不同，电极电位的差异也较大， 试样表面与侵蚀剂接触时发生反应也很强烈， 这主要和电极电位差有关，各种元素的电极电 位增加如下： Li，Na，K，Ca，Ba，Be，Mg，Al，Mn，Zn ，Cr，Ti，Co，Ni，Pb，Fe，H，Sn，Sb，Bi ，Cu，Ag，Hg，Au，Pt 从上面的排列看，氢以前的元素都能被酸侵蚀 并放出H2，排在氢以后的元素需要增加氧化剂 才能被侵蚀。﹙置换反应 氧化还原反应﹚
21
化学侵蚀剂
侵蚀剂主要是由电解质，溶剂，络合剂及添加剂 组成。它 们都会影响侵蚀能力和侵蚀效果。侵蚀能力主要决定 溶液中的氧化性离子的本性。而不是浓度。所以调整 侵蚀剂的侵蚀能力的主要手段就是改变氧化性离子的 种类和配比。所以要想清晰地显示合金组织，得到衬 度满意的金相照片。必须根据试样中，待显组织的稳 定性的高低，适当的选择侵蚀剂。如果被显组织的稳 定性高，就应选择侵蚀能力强的侵蚀剂。﹙即电极电 位高的相，应选择侵蚀能力强的锓蚀剂﹚。但也有一 些情况不一样，不能所有的都选择侵蚀能力强的侵蚀 剂。否则一些差异小的细微组织，显示不出来。
17
在两相交界处,更容易被腐蚀成凹陷
a)高倍
18
b) 中倍
19
c) 低倍
20
在高倍下观察，铁素体和渗碳体都是白 色。而相界是黑的可显现出来。 在中倍下观察时，由于分辨能力小于渗 碳体片的厚度。所以两个相界溶合为一，观 察到的黑色片实际是渗碳体。 如果再低的放大倍数的话。分辨能力小 于铁素体的片间距，那么，珠光体就呈现出 黑色的块状。
光学法。
10
利用的光学附件有 ：
偏振光 ，相衬，微差干涉衬度等，（显
微镜一章在介绍）。
光学法显示组织，不需要侵蚀，所以避
免了由于侵蚀过程中引起的假象，所以 能使用这些方法的应该优先使用这种方 法。
11
4.1.3侵蚀法：
这是由于试样各组织组成相之间的物理 、化学性质不同，所以使试样表面产生这种 选择性的侵蚀，使试样表面的微观起伏和其 内部组织相对应，从而显示出组织特征。常 用的侵蚀显示方法有：化学侵蚀 ，电化学 溶解蒸发，离了溅射等。
12
化学侵蚀
就是将抛光好的试样磨面侵入化学试 剂中，或用化学试剂擦试样的磨面，使 其显示出显微组织的一种方法。
13
化学侵蚀的原理：
化学侵蚀实际上是一个电化学反应过程，金属与合金
中的晶粒与晶粒之间，晶内与晶界以及各相之间的物 理化学性质不同 具有不同的自由能，当受到侵蚀时， 会发生电化学反应，（侵蚀剂也可以称为电解质溶液 ）由于试样中各相在电解溶液中具有不同的电极电位 形成许多微电池 电极电位较底的部分，就是微电池的 阳极，溶解的较快。溶解处呈现凹陷或沟槽，在显微 镜下观察时，光线在晶界被散射，不能全部进入物镜 所以就显示出黑色的晶界在晶粒平面处的光线则以直 接反射进入物镜呈现白亮色从而显示出了晶粒的大小 和形状。如图：这就是纯金属和单相固溶体合金的侵 蚀，由于晶界处原子排列絮乱自由能较高电极电位较 低，所以在侵蚀过程中首先被溶解逐渐呈凹陷。
16
总之，自由能的差别，化学成分的差别，相的差别
及变形的差别。都能使侵蚀速度或侵蚀先后有所不 同。
化学腐蚀，虽然没有加电源，但也是电化学腐蚀。
例如，片状珠光体，是由铁素体片和渗碳体片相间 排列的。铁素体的电极电位-0.4~-0.5V。而渗碳体产 电极电位约是+0.37伏。所以在稀硝酸中铁素体应该 是阳极，先被侵蚀，而渗碳体是阴极不被腐蚀。 反应是：Fe→Fe++ +2e 阳极反应 2H+ +2e →H2 ↑ 阴极反应
3
衬度
大多数组成相，对光线都有较强 的反射能力。这就需要利用物理 或化学的方法对抛光磨面进行专 门的处理，以使试样各组织之间 呈现出良好的衬度。 ﹙什么是衬度？就是黑白或各 种颜色能分得清楚﹚这就是金相 组织的显示。
4
各组成相及其边界的特性 试样中，各组成相及其边界具有不 同的物理和化学性质。利用这些差异， 使它们转换为磨面反射光强度或色彩 的区别，这就是金相组织显示的原理。
金相分析技术之第4讲
组织的显示
1
4.1.1概述：
光学金相显微镜，是利用磨面的反
射光成像的。要鉴别金相组织，应 该使试样磨面上各相或其边界的反 射光强度或色彩有所区别。
2
各组成相的反光能力不同
有些组成相。如灰铸铁中的石墨，铝硅合 金中的硅及钢中的非金属夹杂物等，它们本 身就有独特的反射能力。因此可以利用抛光 磨面直接进行金相研究。
5
金相组织的显示方法
可分为
光学法， 侵蚀法， 干涉层法 高温浮凸法等几类。
6
4.1.2光学方法：
光学方法是把金相试样在反射光中，把
肉眼无法分辨的光学信息，转换成可见 衬度的方法。如偏振状态或位相差异， 试样不经过其它显示处理，只是利用显 微镜上的特殊附件来实现的。
Fra Baidu bibliotek
7
如果试样中，所研究的组成相与基体 对入射光的反射能力有显著差异，就可以直 接在明视场下观察抛光磨面。这是最简单的 光学法。由非金属元素组成的相，对光的反 射能力明显低于金属。
8
例如，灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨﹙暗的亮 的﹚铸造铝硅合金中的初晶硅和共晶硅，都能 在抛光磨面上直接观察到它们的形貌和分布状 态。金属氧化物，硫化物，氮化物等，也具有 非金属的光学特性，统称非金属夹杂物。它们 不仅反射光强度不同，往往还具有特殊的色彩 ，或有透明和不透明之别。这些都可以作为鉴 别非金属夹杂物的依据 。另外显微裂纹和疏 松等缺陷可直接观察。有一些金属元素吸光的 能力也很强。如铅青铜中的铅，不用显示也可 以清晰地区分
9
有些试样。 例如具有光学各向异性的金属锌等，它反射
光的偏振状态，随晶体取向不同而有差异。
有些虽然只是具有微小的高度差但是反色光
的位相具有很大的差别，象这些虽然人眼是 无法直接分辨出这些差别的，但是利用光学 附件，可以将其转化为亮度或色彩的差别， 从而就能显示出组织的细节。
这种利用光学手段显示组织衬度的方法就是
侵蚀法显示原理
a) b) a)晶界处光线的散射 b）直射光反映为亮色晶粒
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多项合金的侵蚀：
多项合金的侵蚀，也具有单相合金的特征，另 外组织中的相不同，电极电位的差异也较大， 试样表面与侵蚀剂接触时发生反应也很强烈， 这主要和电极电位差有关，各种元素的电极电 位增加如下： Li，Na，K，Ca，Ba，Be，Mg，Al，Mn，Zn ，Cr，Ti，Co，Ni，Pb，Fe，H，Sn，Sb，Bi ，Cu，Ag，Hg，Au，Pt 从上面的排列看，氢以前的元素都能被酸侵蚀 并放出H2，排在氢以后的元素需要增加氧化剂 才能被侵蚀。﹙置换反应 氧化还原反应﹚
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化学侵蚀剂
侵蚀剂主要是由电解质，溶剂，络合剂及添加剂 组成。它 们都会影响侵蚀能力和侵蚀效果。侵蚀能力主要决定 溶液中的氧化性离子的本性。而不是浓度。所以调整 侵蚀剂的侵蚀能力的主要手段就是改变氧化性离子的 种类和配比。所以要想清晰地显示合金组织，得到衬 度满意的金相照片。必须根据试样中，待显组织的稳 定性的高低，适当的选择侵蚀剂。如果被显组织的稳 定性高，就应选择侵蚀能力强的侵蚀剂。﹙即电极电 位高的相，应选择侵蚀能力强的锓蚀剂﹚。但也有一 些情况不一样，不能所有的都选择侵蚀能力强的侵蚀 剂。否则一些差异小的细微组织，显示不出来。
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在两相交界处,更容易被腐蚀成凹陷
a)高倍
18
b) 中倍
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c) 低倍
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在高倍下观察，铁素体和渗碳体都是白 色。而相界是黑的可显现出来。 在中倍下观察时，由于分辨能力小于渗 碳体片的厚度。所以两个相界溶合为一，观 察到的黑色片实际是渗碳体。 如果再低的放大倍数的话。分辨能力小 于铁素体的片间距，那么，珠光体就呈现出 黑色的块状。
光学法。
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利用的光学附件有 ：
偏振光 ，相衬，微差干涉衬度等，（显
微镜一章在介绍）。
光学法显示组织，不需要侵蚀，所以避
免了由于侵蚀过程中引起的假象，所以 能使用这些方法的应该优先使用这种方 法。
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4.1.3侵蚀法：
这是由于试样各组织组成相之间的物理 、化学性质不同，所以使试样表面产生这种 选择性的侵蚀，使试样表面的微观起伏和其 内部组织相对应，从而显示出组织特征。常 用的侵蚀显示方法有：化学侵蚀 ，电化学 溶解蒸发，离了溅射等。
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化学侵蚀
就是将抛光好的试样磨面侵入化学试 剂中，或用化学试剂擦试样的磨面，使 其显示出显微组织的一种方法。
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化学侵蚀的原理：
化学侵蚀实际上是一个电化学反应过程，金属与合金
中的晶粒与晶粒之间，晶内与晶界以及各相之间的物 理化学性质不同 具有不同的自由能，当受到侵蚀时， 会发生电化学反应，（侵蚀剂也可以称为电解质溶液 ）由于试样中各相在电解溶液中具有不同的电极电位 形成许多微电池 电极电位较底的部分，就是微电池的 阳极，溶解的较快。溶解处呈现凹陷或沟槽，在显微 镜下观察时，光线在晶界被散射，不能全部进入物镜 所以就显示出黑色的晶界在晶粒平面处的光线则以直 接反射进入物镜呈现白亮色从而显示出了晶粒的大小 和形状。如图：这就是纯金属和单相固溶体合金的侵 蚀，由于晶界处原子排列絮乱自由能较高电极电位较 低，所以在侵蚀过程中首先被溶解逐渐呈凹陷。
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总之，自由能的差别，化学成分的差别，相的差别
及变形的差别。都能使侵蚀速度或侵蚀先后有所不 同。
化学腐蚀，虽然没有加电源，但也是电化学腐蚀。
例如，片状珠光体，是由铁素体片和渗碳体片相间 排列的。铁素体的电极电位-0.4~-0.5V。而渗碳体产 电极电位约是+0.37伏。所以在稀硝酸中铁素体应该 是阳极，先被侵蚀，而渗碳体是阴极不被腐蚀。 反应是：Fe→Fe++ +2e 阳极反应 2H+ +2e →H2 ↑ 阴极反应
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衬度
大多数组成相，对光线都有较强 的反射能力。这就需要利用物理 或化学的方法对抛光磨面进行专 门的处理，以使试样各组织之间 呈现出良好的衬度。 ﹙什么是衬度？就是黑白或各 种颜色能分得清楚﹚这就是金相 组织的显示。
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各组成相及其边界的特性 试样中，各组成相及其边界具有不 同的物理和化学性质。利用这些差异， 使它们转换为磨面反射光强度或色彩 的区别，这就是金相组织显示的原理。
金相分析技术之第4讲
组织的显示
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4.1.1概述：
光学金相显微镜，是利用磨面的反
射光成像的。要鉴别金相组织，应 该使试样磨面上各相或其边界的反 射光强度或色彩有所区别。
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各组成相的反光能力不同
有些组成相。如灰铸铁中的石墨，铝硅合 金中的硅及钢中的非金属夹杂物等，它们本 身就有独特的反射能力。因此可以利用抛光 磨面直接进行金相研究。
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金相组织的显示方法
可分为
光学法， 侵蚀法， 干涉层法 高温浮凸法等几类。
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4.1.2光学方法：
光学方法是把金相试样在反射光中，把
肉眼无法分辨的光学信息，转换成可见 衬度的方法。如偏振状态或位相差异， 试样不经过其它显示处理，只是利用显 微镜上的特殊附件来实现的。
Fra Baidu bibliotek
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如果试样中，所研究的组成相与基体 对入射光的反射能力有显著差异，就可以直 接在明视场下观察抛光磨面。这是最简单的 光学法。由非金属元素组成的相，对光的反 射能力明显低于金属。
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例如，灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨﹙暗的亮 的﹚铸造铝硅合金中的初晶硅和共晶硅，都能 在抛光磨面上直接观察到它们的形貌和分布状 态。金属氧化物，硫化物，氮化物等，也具有 非金属的光学特性，统称非金属夹杂物。它们 不仅反射光强度不同，往往还具有特殊的色彩 ，或有透明和不透明之别。这些都可以作为鉴 别非金属夹杂物的依据 。另外显微裂纹和疏 松等缺陷可直接观察。有一些金属元素吸光的 能力也很强。如铅青铜中的铅，不用显示也可 以清晰地区分
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有些试样。 例如具有光学各向异性的金属锌等，它反射
光的偏振状态，随晶体取向不同而有差异。
有些虽然只是具有微小的高度差但是反色光
的位相具有很大的差别，象这些虽然人眼是 无法直接分辨出这些差别的，但是利用光学 附件，可以将其转化为亮度或色彩的差别， 从而就能显示出组织的细节。
这种利用光学手段显示组织衬度的方法就是