浅谈金相显微镜在钢材检测中的应用

张树财

【摘 要】钢材料作为钢结构的主要材料，其整体质量和性能的好坏，都会直接对钢结构建筑质量产生严重的影响。金相检测是钢材检测中较为重要的一项内容，是确定钢材合金成分、组织及性能之间定量关系的重要方法，随着现阶钢材检测技术的不断提升，越来越多的新型设备及技术被应用其中，其中就包括金相显微镜。基于此，本文就金相显微镜在钢材检测中的应用进行了研究和探讨。

【关键词】钢材检测；金相检测；金相显微镜；应用

钢结构实现现代建筑较为常见的一种类型，在其施工建设过程中，最为常用的一类材料就是金属钢材料，因此，做好钢材料的检测工作就显得特别的重要。对于现阶段钢材检测而言，其所涉及到的检测项目相对较多，例如无损检测、金相检测、力学性能检测等等。其中金相检测作为反映钢材内部成分的重要方法，其检测质量的好快会直接对后续无损检测等相关工作产生较大的影响。近年来，随着金属材料金相检测技术的不断发展，越来越多新型的技术和设备被应用其中，比如金相显微镜。如何将金相显微镜应用到金相检测过程当中，也成为了现阶段检测单位重点关注的一个问题。

一、金相检测与金相显微镜概述

1、金相检测概述

对于金相检测而言，其主要指的就是通过对定量金相学原理、二维金相试样磨面、薄膜金相显微组织测量的应用，来对合金三维空间形貌进行计算和测量[1]，进而对合金成分、组织以及性能间的定量关系进行确定。其主要是对金属内部结构进行研究和分析，是金属材料研究过程中较为重要的组成部分，在提升金相检验准确率方面发挥着非常积极的作用。

2、金相显微镜结构及工作原理

金相显微镜是现阶段金相检测过程中较为常用的一类设备，其主要是由光学系统、照明系统以及机械系统三部分组成。其中光学系统主要是由光源、物镜组、反光镜、目镜以及多组聚光镜组成；照明系统主要是由底座低压灯泡、聚光镜组、孔径光阑、反光镜以及视场光阑组成；机械系统主要是由是视场光阑、接目镜、试样台、粗调和微调手轮、物镜转换器、孔径光阑等组成。对于金相显微镜而言，其主要工作原理与一般显微镜工作原理基本相同。随着现代科学技术的不断发展，金相显微镜也得到了较大进步，现阶段检测工作过程中常见的金相显微镜通常会具有瞬时高清抓拍及图像处理功能，这样一来，就可以在较大程度上实现金相检测工作的提升。

二、钢材金相检测样品制备

1、检测样品取样

对于钢材金相检测工作而言，其检测项目主要包括：样品表面渗层检测、硬化层及镀层表面处理深度及组织结构检测；样品中心边缘组织分布及其渐变情况检测；表面质量缺陷检测；珠光体组织及含量及分布检测；钢材晶粒度检测等等。因此，在实际的检测工作过程中，做好其样品取样工作也尤为重要。就现阶段钢材金相检测工作而言，在进行样品取样工作过程中，其主要依据的原则有两种，一种为磨面为原构件横截面原则，一种为磨面为原构件纵截面原则[2]。

2、检测样品磨制

在钢材金相检测工作过程中，樣品的磨制主要包括两道工序，一道为粗磨工序，一道为细磨工序。首先是粗磨工序，这一工序的主要目的就是获取受检样品相对平整的表面，主要适用砂轮进行磨制，在磨制过程中切勿压力过大；其次是细磨工序，这一工序的主要目的就是保证受检样品磨面的平整与光滑，以便后续抛光工作顺利开展，在进行细磨过程中，应按照由粗到细的金相砂纸对磨面进行磨光处理。随着现代机械技术以及科学技术的提升，机械磨制也成为了现阶段金相试验中检测样品磨制的一类方法。

3、检测样品抛光

检测样品抛光主要目的就是去除细磨过程中所产生的细小磨痕及变形部位，以便得到光滑的钢材镜面。在现阶段抛光过程中，较为常见的抛光方式有三种，即：机械抛光、化学抛光以及电解抛光。其中使用最为广泛的就是机械抛光。但是对于一些具有特殊要求或者材质较为特殊的钢材，则可以根据情况使用化学抛光或者是电解抛光。在实际抛光过程中，待抛光完成后，应立即使用清水对其表面进行清洗，并使用酒精将多余的水去除后，应用吹风机吹干。

4、检测样品浸蚀

待抛光完成后，如果直接的放置到金相显微镜下进行检测，其往往只能看到一片亮光，这样只能对样品表面杂质或者空洞、裂纹进行检测，很难准确的检测出其形态特征及成分。因此，在实际的工作过程中，往往还需要对于样品进行浸蚀，这样做主要目的就在于对钢材金相形态特征及成分进行检测，现阶段较为常用的检测样品浸蚀方法为化学浸蚀方法。

三、金相显微镜在金相检测中的应用

1、金相显微镜在钢材组织及相研究中的应用

对于金相显微镜而言，其在钢材金相检测过程中首先体现在钢材组织及相研究方面。简单来说，在实际的应用过程中，应首先对检测样品进行处理，即取样、磨制、抛光、浸蚀，经过处理后，将其放置在金相显微镜下，就可以对其亚显微组织情况进行观察。通常来说，钢材晶界处由于受漫反射作用，在显微镜下多数呈现为黑色，这样就可以对钢材组织结构进行定性分析；其次是钢材相研究，通常来讲，可锻铸钢材为退火状态，其石墨为外形较为规则的黑色团絮状组织，如果没有经过浸蚀且钢材基体显示为白色，就可以确定受检样品为白口铸铁生坯。对于通过退火的钢材而言，其在金相显微镜下的石墨状态为黑色片状组织，但如果未经过浸蚀，其石墨状态呈白色，并且很难在显微镜下进行显示，对于石墨组织而言，其在集体分布状态方面主要呈单独片状分布，但是石墨长度不同，其钢材性能也不尽相同。

2、金相显微镜在钢材杂质分析中的应用

金相显微镜可以对钢材杂质进行定量分析，这也是金相显微镜在钢材杂质分析中最为主要的一个应用。在具体应用过程中，明视场可以实现对于杂质状态的观察，例如颜色、大小、形态、分布等等；暗视场可以实现对于杂质固有色彩及透明度进行检测；偏振光可以在正交状态下通过对各类光学性质的观察来实现对于杂质类型的判断。通常来讲，钢材中的杂质主要有硅酸盐、氧化物以及硫化物，其中，硅酸盐呈孤立形状分布、氧化物呈串状分布、硫化物呈沿晶界分布，通过对其分布的观察，同样可以对其杂质进行分析。

3、金相显微镜在钢材相差分析中的应用

金相显微镜在钢材相差分析中的应用大多数是适用偏光显微镜进行分析。其主要检测对象为钢材组织中碰到反射光性能相同或者是相近组织的分析和检测，在实际的检测过程中，可以通过对环形光光阑和相板的应用来实现对于相差的分析，其主要原理为：通过对钢材透过管线后体现或者之后四分之一的波长，而产生相差，进而完成对于相差的分析。

综上所述，随着现代金属材料检测技术的不断提升，越来越多的检测设备及检测技术被应用到实际的检测工作过程当中。金相检测是金属钢材检测过程中较为重要的一个项目，在保证后续检测工作正常进行方面发挥着非常积极的意义。金相显微镜具有设备简单、操作方便、准确率高等特点，现阶段这件被应用到金相检测过程当中。在实际的检测工作开展过程中，检测人员只有严格按照规范及标准中的具体要求开展相应的检测工作，并将金相显微镜应用到钢材组织及相、钢材杂质分析以及钢材相差分析当中，才能真正意义上将金相显微镜应用到金相检测过程当中。

【参考文献】

[1]庄明明，许崇涛.电站锅炉常用金属材料金相检测及组织分析[J].中国特种设备安全，2018，34（03）：23-27.

[2]邝朝羲.金相显微镜在钢材检测中的应用[J].广东建材，2017，33（06）：25-26.