淺談金相顯微鏡在鋼材檢測中的應用

張樹財

【摘 要】鋼材料作為鋼結構的主要材料，其整體質量和性能的好壞，都會直接對鋼結構建筑質量產生嚴重的影響。金相檢測是鋼材檢測中較為重要的一項內容，是確定鋼材合金成分、組織及性能之間定量關系的重要方法，隨著現階鋼材檢測技術的不斷提升，越來越多的新型設備及技術被應用其中，其中就包括金相顯微鏡。基于此，本文就金相顯微鏡在鋼材檢測中的應用進行了研究和探討。

【關鍵詞】鋼材檢測；金相檢測；金相顯微鏡；應用

鋼結構實現現代建筑較為常見的一種類型，在其施工建設過程中，最為常用的一類材料就是金屬鋼材料，因此，做好鋼材料的檢測工作就顯得特別的重要。對于現階段鋼材檢測而言，其所涉及到的檢測項目相對較多，例如無損檢測、金相檢測、力學性能檢測等等。其中金相檢測作為反映鋼材內部成分的重要方法，其檢測質量的好快會直接對后續無損檢測等相關工作產生較大的影響。近年來，隨著金屬材料金相檢測技術的不斷發展，越來越多新型的技術和設備被應用其中，比如金相顯微鏡。如何將金相顯微鏡應用到金相檢測過程當中，也成為了現階段檢測單位重點關注的一個問題。

一、金相檢測與金相顯微鏡概述

1、金相檢測概述

對于金相檢測而言，其主要指的就是通過對定量金相學原理、二維金相試樣磨面、薄膜金相顯微組織測量的應用，來對合金三維空間形貌進行計算和測量[1]，進而對合金成分、組織以及性能間的定量關系進行確定。其主要是對金屬內部結構進行研究和分析，是金屬材料研究過程中較為重要的組成部分，在提升金相檢驗準確率方面發揮著非常積極的作用。

2、金相顯微鏡結構及工作原理

金相顯微鏡是現階段金相檢測過程中較為常用的一類設備，其主要是由光學系統、照明系統以及機械系統三部分組成。其中光學系統主要是由光源、物鏡組、反光鏡、目鏡以及多組聚光鏡組成；照明系統主要是由底座低壓燈泡、聚光鏡組、孔徑光闌、反光鏡以及視場光闌組成；機械系統主要是由是視場光闌、接目鏡、試樣臺、粗調和微調手輪、物鏡轉換器、孔徑光闌等組成。對于金相顯微鏡而言，其主要工作原理與一般顯微鏡工作原理基本相同。隨著現代科學技術的不斷發展，金相顯微鏡也得到了較大進步，現階段檢測工作過程中常見的金相顯微鏡通常會具有瞬時高清抓拍及圖像處理功能，這樣一來，就可以在較大程度上實現金相檢測工作的提升。

二、鋼材金相檢測樣品制備

1、檢測樣品取樣

對于鋼材金相檢測工作而言，其檢測項目主要包括：樣品表面滲層檢測、硬化層及鍍層表面處理深度及組織結構檢測；樣品中心邊緣組織分布及其漸變情況檢測；表面質量缺陷檢測；珠光體組織及含量及分布檢測；鋼材晶粒度檢測等等。因此，在實際的檢測工作過程中，做好其樣品取樣工作也尤為重要。就現階段鋼材金相檢測工作而言，在進行樣品取樣工作過程中，其主要依據的原則有兩種，一種為磨面為原構件橫截面原則，一種為磨面為原構件縱截面原則[2]。

2、檢測樣品磨制

在鋼材金相檢測工作過程中，樣品的磨制主要包括兩道工序，一道為粗磨工序，一道為細磨工序。首先是粗磨工序，這一工序的主要目的就是獲取受檢樣品相對平整的表面，主要適用砂輪進行磨制，在磨制過程中切勿壓力過大；其次是細磨工序，這一工序的主要目的就是保證受檢樣品磨面的平整與光滑，以便后續拋光工作順利開展，在進行細磨過程中，應按照由粗到細的金相砂紙對磨面進行磨光處理。隨著現代機械技術以及科學技術的提升，機械磨制也成為了現階段金相試驗中檢測樣品磨制的一類方法。

3、檢測樣品拋光

檢測樣品拋光主要目的就是去除細磨過程中所產生的細小磨痕及變形部位，以便得到光滑的鋼材鏡面。在現階段拋光過程中，較為常見的拋光方式有三種，即：機械拋光、化學拋光以及電解拋光。其中使用最為廣泛的就是機械拋光。但是對于一些具有特殊要求或者材質較為特殊的鋼材，則可以根據情況使用化學拋光或者是電解拋光。在實際拋光過程中，待拋光完成后，應立即使用清水對其表面進行清洗，并使用酒精將多余的水去除后，應用吹風機吹干。

4、檢測樣品浸蝕

待拋光完成后，如果直接的放置到金相顯微鏡下進行檢測，其往往只能看到一片亮光，這樣只能對樣品表面雜質或者空洞、裂紋進行檢測，很難準確的檢測出其形態特征及成分。因此，在實際的工作過程中，往往還需要對于樣品進行浸蝕，這樣做主要目的就在于對鋼材金相形態特征及成分進行檢測，現階段較為常用的檢測樣品浸蝕方法為化學浸蝕方法。

三、金相顯微鏡在金相檢測中的應用

1、金相顯微鏡在鋼材組織及相研究中的應用

對于金相顯微鏡而言，其在鋼材金相檢測過程中首先體現在鋼材組織及相研究方面。簡單來說，在實際的應用過程中，應首先對檢測樣品進行處理，即取樣、磨制、拋光、浸蝕，經過處理后，將其放置在金相顯微鏡下，就可以對其亞顯微組織情況進行觀察。通常來說，鋼材晶界處由于受漫反射作用，在顯微鏡下多數呈現為黑色，這樣就可以對鋼材組織結構進行定性分析；其次是鋼材相研究，通常來講，可鍛鑄鋼材為退火狀態，其石墨為外形較為規則的黑色團絮狀組織，如果沒有經過浸蝕且鋼材基體顯示為白色，就可以確定受檢樣品為白口鑄鐵生坯。對于通過退火的鋼材而言，其在金相顯微鏡下的石墨狀態為黑色片狀組織，但如果未經過浸蝕，其石墨狀態呈白色，并且很難在顯微鏡下進行顯示，對于石墨組織而言，其在集體分布狀態方面主要呈單獨片狀分布，但是石墨長度不同，其鋼材性能也不盡相同。

2、金相顯微鏡在鋼材雜質分析中的應用

金相顯微鏡可以對鋼材雜質進行定量分析，這也是金相顯微鏡在鋼材雜質分析中最為主要的一個應用。在具體應用過程中，明視場可以實現對于雜質狀態的觀察，例如顏色、大小、形態、分布等等；暗視場可以實現對于雜質固有色彩及透明度進行檢測；偏振光可以在正交狀態下通過對各類光學性質的觀察來實現對于雜質類型的判斷。通常來講，鋼材中的雜質主要有硅酸鹽、氧化物以及硫化物，其中，硅酸鹽呈孤立形狀分布、氧化物呈串狀分布、硫化物呈沿晶界分布，通過對其分布的觀察，同樣可以對其雜質進行分析。

3、金相顯微鏡在鋼材相差分析中的應用

金相顯微鏡在鋼材相差分析中的應用大多數是適用偏光顯微鏡進行分析。其主要檢測對象為鋼材組織中碰到反射光性能相同或者是相近組織的分析和檢測，在實際的檢測過程中，可以通過對環形光光闌和相板的應用來實現對于相差的分析，其主要原理為：通過對鋼材透過管線后體現或者之后四分之一的波長，而產生相差，進而完成對于相差的分析。

綜上所述，隨著現代金屬材料檢測技術的不斷提升，越來越多的檢測設備及檢測技術被應用到實際的檢測工作過程當中。金相檢測是金屬鋼材檢測過程中較為重要的一個項目，在保證后續檢測工作正常進行方面發揮著非常積極的意義。金相顯微鏡具有設備簡單、操作方便、準確率高等特點，現階段這件被應用到金相檢測過程當中。在實際的檢測工作開展過程中，檢測人員只有嚴格按照規范及標準中的具體要求開展相應的檢測工作，并將金相顯微鏡應用到鋼材組織及相、鋼材雜質分析以及鋼材相差分析當中，才能真正意義上將金相顯微鏡應用到金相檢測過程當中。

【參考文獻】

[1]莊明明，許崇濤.電站鍋爐常用金屬材料金相檢測及組織分析[J].中國特種設備安全，2018，34（03）：23-27.

[2]鄺朝羲.金相顯微鏡在鋼材檢測中的應用[J].廣東建材，2017，33（06）：25-26.