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        淺談金相顯微鏡在鋼材檢測(cè)中的應(yīng)用

        2019-07-05 18:43:32張樹(shù)財(cái)
        智富時(shí)代 2019年5期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        張樹(shù)財(cái)

        【摘 要】鋼材料作為鋼結(jié)構(gòu)的主要材料,其整體質(zhì)量和性能的好壞,都會(huì)直接對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。金相檢測(cè)是鋼材檢測(cè)中較為重要的一項(xiàng)內(nèi)容,是確定鋼材合金成分、組織及性能之間定量關(guān)系的重要方法,隨著現(xiàn)階鋼材檢測(cè)技術(shù)的不斷提升,越來(lái)越多的新型設(shè)備及技術(shù)被應(yīng)用其中,其中就包括金相顯微鏡?;诖?,本文就金相顯微鏡在鋼材檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究和探討。

        【關(guān)鍵詞】鋼材檢測(cè);金相檢測(cè);金相顯微鏡;應(yīng)用

        鋼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代建筑較為常見(jiàn)的一種類型,在其施工建設(shè)過(guò)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(cè)工作就顯得特別的重要。對(duì)于現(xiàn)階段鋼材檢測(cè)而言,其所涉及到的檢測(cè)項(xiàng)目相對(duì)較多,例如無(wú)損檢測(cè)、金相檢測(cè)、力學(xué)性能檢測(cè)等等。其中金相檢測(cè)作為反映鋼材內(nèi)部成分的重要方法,其檢測(cè)質(zhì)量的好快會(huì)直接對(duì)后續(xù)無(wú)損檢測(cè)等相關(guān)工作產(chǎn)生較大的影響。近年來(lái),隨著金屬材料金相檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多新型的技術(shù)和設(shè)備被應(yīng)用其中,比如金相顯微鏡。如何將金相顯微鏡應(yīng)用到金相檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中,也成為了現(xiàn)階段檢測(cè)單位重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。

        一、金相檢測(cè)與金相顯微鏡概述

        1、金相檢測(cè)概述

        對(duì)于金相檢測(cè)而言,其主要指的就是通過(guò)對(duì)定量金相學(xué)原理、二維金相試樣磨面、薄膜金相顯微組織測(cè)量的應(yīng)用,來(lái)對(duì)合金三維空間形貌進(jìn)行計(jì)算和測(cè)量[1],進(jìn)而對(duì)合金成分、組織以及性能間的定量關(guān)系進(jìn)行確定。其主要是對(duì)金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和分析,是金屬材料研究過(guò)程中較為重要的組成部分,在提升金相檢驗(yàn)準(zhǔn)確率方面發(fā)揮著非常積極的作用。

        2、金相顯微鏡結(jié)構(gòu)及工作原理

        金相顯微鏡是現(xiàn)階段金相檢測(cè)過(guò)程中較為常用的一類設(shè)備,其主要是由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)三部分組成。其中光學(xué)系統(tǒng)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(tǒng)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(chǎng)光闌組成;機(jī)械系統(tǒng)主要是由是視場(chǎng)光闌、接目鏡、試樣臺(tái)、粗調(diào)和微調(diào)手輪、物鏡轉(zhuǎn)換器、孔徑光闌等組成。對(duì)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(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,金相顯微鏡也得到了較大進(jìn)步,現(xiàn)階段檢測(cè)工作過(guò)程中常見(jiàn)的金相顯微鏡通常會(huì)具有瞬時(shí)高清抓拍及圖像處理功能,這樣一來(lái),就可以在較大程度上實(shí)現(xiàn)金相檢測(cè)工作的提升。

        二、鋼材金相檢測(cè)樣品制備

        1、檢測(cè)樣品取樣

        對(duì)于鋼材金相檢測(cè)工作而言,其檢測(cè)項(xiàng)目主要包括:樣品表面滲層檢測(cè)、硬化層及鍍層表面處理深度及組織結(jié)構(gòu)檢測(cè);樣品中心邊緣組織分布及其漸變情況檢測(cè);表面質(zhì)量缺陷檢測(cè);珠光體組織及含量及分布檢測(cè);鋼材晶粒度檢測(cè)等等。因此,在實(shí)際的檢測(cè)工作過(guò)程中,做好其樣品取樣工作也尤為重要。就現(xiàn)階段鋼材金相檢測(cè)工作而言,在進(jìn)行樣品取樣工作過(guò)程中,其主要依據(jù)的原則有兩種,一種為磨面為原構(gòu)件橫截面原則,一種為磨面為原構(gòu)件縱截面原則[2]。

        2、檢測(cè)樣品磨制

        在鋼材金相檢測(cè)工作過(guò)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(xì)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(duì)平整的表面,主要適用砂輪進(jìn)行磨制,在磨制過(guò)程中切勿壓力過(guò)大;其次是細(xì)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(xù)拋光工作順利開(kāi)展,在進(jìn)行細(xì)磨過(guò)程中,應(yīng)按照由粗到細(xì)的金相砂紙對(duì)磨面進(jìn)行磨光處理。隨著現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)以及科學(xué)技術(shù)的提升,機(jī)械磨制也成為了現(xiàn)階段金相試驗(yàn)中檢測(cè)樣品磨制的一類方法。

        3、檢測(cè)樣品拋光

        檢測(cè)樣品拋光主要目的就是去除細(xì)磨過(guò)程中所產(chǎn)生的細(xì)小磨痕及變形部位,以便得到光滑的鋼材鏡面。在現(xiàn)階段拋光過(guò)程中,較為常見(jiàn)的拋光方式有三種,即:機(jī)械拋光、化學(xué)拋光以及電解拋光。其中使用最為廣泛的就是機(jī)械拋光。但是對(duì)于一些具有特殊要求或者材質(zhì)較為特殊的鋼材,則可以根據(jù)情況使用化學(xué)拋光或者是電解拋光。在實(shí)際拋光過(guò)程中,待拋光完成后,應(yīng)立即使用清水對(duì)其表面進(jìn)行清洗,并使用酒精將多余的水去除后,應(yīng)用吹風(fēng)機(jī)吹干。

        4、檢測(cè)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(jìn)行檢測(cè),其往往只能看到一片亮光,這樣只能對(duì)樣品表面雜質(zhì)或者空洞、裂紋進(jìn)行檢測(cè),很難準(zhǔn)確的檢測(cè)出其形態(tài)特征及成分。因此,在實(shí)際的工作過(guò)程中,往往還需要對(duì)于樣品進(jìn)行浸蝕,這樣做主要目的就在于對(duì)鋼材金相形態(tài)特征及成分進(jìn)行檢測(cè),現(xiàn)階段較為常用的檢測(cè)樣品浸蝕方法為化學(xué)浸蝕方法。

        三、金相顯微鏡在金相檢測(cè)中的應(yīng)用

        1、金相顯微鏡在鋼材組織及相研究中的應(yīng)用

        對(duì)于金相顯微鏡而言,其在鋼材金相檢測(cè)過(guò)程中首先體現(xiàn)在鋼材組織及相研究方面。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中,應(yīng)首先對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行處理,即取樣、磨制、拋光、浸蝕,經(jīng)過(guò)處理后,將其放置在金相顯微鏡下,就可以對(duì)其亞顯微組織情況進(jìn)行觀察。通常來(lái)說(shuō),鋼材晶界處由于受漫反射作用,在顯微鏡下多數(shù)呈現(xiàn)為黑色,這樣就可以對(duì)鋼材組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析;其次是鋼材相研究,通常來(lái)講,可鍛鑄鋼材為退火狀態(tài),其石墨為外形較為規(guī)則的黑色團(tuán)絮狀組織,如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)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(duì)于通過(guò)退火的鋼材而言,其在金相顯微鏡下的石墨狀態(tài)為黑色片狀組織,但如果未經(jīng)過(guò)浸蝕,其石墨狀態(tài)呈白色,并且很難在顯微鏡下進(jìn)行顯示,對(duì)于石墨組織而言,其在集體分布狀態(tài)方面主要呈單獨(dú)片狀分布,但是石墨長(zhǎng)度不同,其鋼材性能也不盡相同。

        2、金相顯微鏡在鋼材雜質(zhì)分析中的應(yīng)用

        金相顯微鏡可以對(duì)鋼材雜質(zhì)進(jìn)行定量分析,這也是金相顯微鏡在鋼材雜質(zhì)分析中最為主要的一個(gè)應(yīng)用。在具體應(yīng)用過(guò)程中,明視場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于雜質(zhì)狀態(tài)的觀察,例如顏色、大小、形態(tài)、分布等等;暗視場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于雜質(zhì)固有色彩及透明度進(jìn)行檢測(cè);偏振光可以在正交狀態(tài)下通過(guò)對(duì)各類光學(xué)性質(zhì)的觀察來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于雜質(zhì)類型的判斷。通常來(lái)講,鋼材中的雜質(zhì)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(guò)對(duì)其分布的觀察,同樣可以對(duì)其雜質(zhì)進(jìn)行分析。

        3、金相顯微鏡在鋼材相差分析中的應(yīng)用

        金相顯微鏡在鋼材相差分析中的應(yīng)用大多數(shù)是適用偏光顯微鏡進(jìn)行分析。其主要檢測(cè)對(duì)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(cè),在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中,可以通過(guò)對(duì)環(huán)形光光闌和相板的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于相差的分析,其主要原理為:通過(guò)對(duì)鋼材透過(guò)管線后體現(xiàn)或者之后四分之一的波長(zhǎng),而產(chǎn)生相差,進(jìn)而完成對(duì)于相差的分析。

        綜上所述,隨著現(xiàn)代金屬材料檢測(cè)技術(shù)的不斷提升,越來(lái)越多的檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)技術(shù)被應(yīng)用到實(shí)際的檢測(cè)工作過(guò)程當(dāng)中。金相檢測(cè)是金屬鋼材檢測(cè)過(guò)程中較為重要的一個(gè)項(xiàng)目,在保證后續(xù)檢測(cè)工作正常進(jìn)行方面發(fā)揮著非常積極的意義。金相顯微鏡具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、準(zhǔn)確率高等特點(diǎn),現(xiàn)階段這件被應(yīng)用到金相檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中。在實(shí)際的檢測(cè)工作開(kāi)展過(guò)程中,檢測(cè)人員只有嚴(yán)格按照規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)中的具體要求開(kāi)展相應(yīng)的檢測(cè)工作,并將金相顯微鏡應(yīng)用到鋼材組織及相、鋼材雜質(zhì)分析以及鋼材相差分析當(dāng)中,才能真正意義上將金相顯微鏡應(yīng)用到金相檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中。

        【參考文獻(xiàn)】

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

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

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