金相学 | 色彩与相衬度分析－微观结构对比分析（上）

微观结构对比的可能性

显微组织形貌的检测在材料科学和失效分析中起着决定性的作用。在光学显微镜中有许多可能使材料的真实结构可视化。本文中显示的图像示例演示了使用的这些技术的信息及潜力。

洁横截面

第 一步通常需要制作一个经过抛光的金相试样。但是，真正的微观结构制备，只能在试样表面完全洁净且无形变的情况下方可完成。试样制作后，通常需要立刻放入酸性、碱性溶液或盐溶液中进行腐蚀，以获得微观结构。这会腐蚀晶界或使晶粒变粗糙，而导致相界在明场变暗。

结合正确的观察方法

如果上述技术手段不足以完成全部检测，腐蚀结果无法满足标准要求，或者材料具有耐腐蚀性，那么，还可以使用着色腐蚀或其他光镜技术手段，例如，偏光、暗场或微分相衬等观察方法。通常情况下，将着色腐蚀和光学相衬这两种观察方法结合使用，能够获得最 佳检测结果。针对铜合金试样的相同细节图片展示不同种类的成像技术（图 1-6）。

图 1：明场

图 2：暗场

图3:干涉

图 4

图5

图6

图 4–6（从左到右）：偏光中铜合金的面心立方晶格以及不同角度的图像。

图 7 - 12 显示了对比不同材料微观结构组成的不同方式。此处采用的着色腐蚀技术，会在晶粒或混合晶体区域上产生厚度不同的硫酸层。

该横截面将在 Klemm (K) 或 Beraha (B) 腐蚀剂中予以腐蚀，所述腐蚀剂是基于亚硫酸钾的着色侵蚀剂。Günter Petzow 和 Veronika Carle 于 2006 年通过 Borntraeger 出版的“Metallographisches, keramographisches, plastographisches Ätzen”一书中给出了上述组分。在图 7 和 8 中，钢的铁素体已经着色，同时，碳化铁仍保持白色，以获得碳化物沉淀的清晰对比度。图 9 和 10 展示了奥氏体钢的焊接层。图像不仅突出了铸态组织，还突出了偏析和高热影响区。图 11 还显示了由于初熔造成的锡青铜试样出现偏析的现象。图 12 很好地展示了多大程度的腐蚀才能使亚晶粒结构清晰可见。

图 7：铁素体-珍珠岩微观结构，对铁素体进行着色，Fe3C 保持白色 Klemm (K) 腐蚀剂

图 8：该对比分析令软化退火 (K) 的品质清晰可见图 9：经过激光处理制成的奥氏体铸件微观结构，Beraha (B) 腐蚀剂

图 9：经过激光处理制成的奥氏体铸件微观结构，Beraha (B) 腐蚀剂

图 7–9（从左到右）：不同晶粒或混合晶体区域的着色腐蚀以及不同厚度的硫酸层

图 10：各种奥氏体钢丝的激光焊接接口 (B)

图 11：青铜丝的浓度差 (K)

图 12：晶粒区域腐蚀以及锡条中亚晶粒构成

图 10–12（从左到右）：不同晶粒或混合晶体区域的着色腐蚀以及不同厚度的硫酸层

带或不带着色腐蚀的偏光

通过对显微镜下的腐蚀试样进行光学偏振处理，常常能够增强色彩对比度，并促进特定微观结构的构成。在图 13 - 18 中，利用上述方法突出了不同的变形机制（主要在半成品或部件中催生），随后，还将突出显示材料微观结构中的特定变形结构。

图 13：铌，冷成型 (B)

图 14：钴，冷轧 (B)

图 15：因动态变形使锌中产生孪晶 (K)

图 13–15（从左到右）：带/不带着色腐蚀的偏光

图 16：SnPb 焊锡，出现孪晶表示在焊接点处发生了变形 (K)

图 17：Sn 动态变形，产生明显的形变孪晶是动力载荷的标志 (K)

图 18：带面心立方晶格的 CuZn 线发生明显变形而产生滑移带 (K)。

图 16–18（从左到右）：带/不带着色腐蚀的偏光