显微组织的显示

xgxm

经过抛光的试样放在明视场照明的显微镜下观察时，除极少数情况外（例如钢中非金属夹杂物、铸铁中的石墨、粉末冶金试样中的孔隙等），看到的只是光亮的一片，没有任何组织细节。多数情况下，试样必须经过适当的腐蚀，才能将其组织显示出来。尽管试样的腐蚀方法有很多种，例如化学腐蚀、热染色腐蚀、化学染色腐蚀、电解腐蚀、溅射腐蚀等，但是化学腐蚀仍然是最常使用的腐蚀方法。金属材料试样的常用腐蚀剂和腐蚀方法可以从许多参考手册中查到，本文不予深入探讨，这里要向读者推荐的是利用显微镜的不同照明方式显示抛光试样的组织细节的方法。
4 _* x2 Y1 `$ R/ c0 V1 M
( r# ]/ h3 G( g0 y2 b2 ?7 z前面曾指出，现今显微镜的照明方式，除了最常用的明视场照明外，还有暗视场、偏振光、微差干涉衬度（DIC）三种照明方式。
暗视场照明具有以下优点：

（1）较高的分辨率——试样中的的透明颗粒在明视场下无法分辨，但是在暗视场下却成为自发光的，甚至尺寸小到0.006μm（6nm）的颗粒都能分辨出。
（2）较高的物象反差——在显微镜的照明系统中，物镜不再作为聚光镜，使眩光减少。
8 q9 o/ {9 z# q# M6 U3 |（3）可以根据透明夹杂物的固有色彩进行鉴定，例如钢中的二氧化硅（SiO2）在明视场下呈暗黑色，但是在暗视场下则呈亮黄色。
5 b4 y$ {8 M& o5 |/ Y8 J( Z, ~（4）在明视场下，经过化学腐蚀的试样，晶界为暗黑色，但是在暗视场下则为亮白色，更有利于用比较法进行晶粒度评级。
6 n- E- {: Q# O) J/ r- ]
# F  [( S. h+ v) [在过去，偏振光曾用于钢中夹杂物鉴定，但目前已经被更先进的电子探针和能谱分析技术所取代。偏振光对于显示光各向异性材料的组织很有效，但是对于光各向同性材料，例如钢，偏振光就不起作用。通常偏振光都是在正交状态下使用，但是对于光各向同性材料，在稍稍偏离正交状态的偏振光下，往往可以显示出一些组织细节，至少可以提高物象的反差，因此值得一试。

有一些多相组织试样，不容易找到能产生良好反差的腐蚀剂，例如钢的球化退火试样，常用的硝酸酒精溶液或苦味酸酒精溶液腐蚀剂都只能将颗粒状渗碳体与铁素体基体之间的界面显示出，由于渗碳体与铁素体对于光的反射能力接近，这两个相在显微镜下均呈亮白色，物象缺乏反差。但是渗碳体与铁素体之间的硬度差异较大，正常抛光后试样的表面会有微小的浮凸，也就是硬的渗碳体相略微突起。不过在明视场照明条件下，入射光自试样表面的渗碳体相和铁素体相反射后产生的光程差不会产生强度差，即物象仍缺乏反差。
4 P9 O# Z+ g/ N. {0 G在显微镜的光程中加入相衬附件或微差干涉衬度（DIC）附件，就可以将自试样表面反射的、具有光程差的光线转化为具有强度差的光线，从而使物象的反差有了显著的提高。由于在DIC照明条件下，物象能够产生良好反差的光程差范围，远远大于相衬照明条件下的最佳光程差范围，因此现代金相显微镜几乎都配置有DIC附件，而相衬附件则只见诸于20年～30年以前的老产品中。金相显微镜的DIC附件中，除了偏振光附件（起偏振片和检偏振片）外，还有一只Wollaston棱镜。使用时，将起偏振片和检偏振片调整到正交状态，然后调节Wollaston棱镜直至物象反差最佳、并有一定三维立体感和所需色彩的位置。

6 v* N7 n1 U8 F2 {8 w4 V  O2 ?" q由于暗视场、偏振光、DIC照明条件的获得和调整简便易行，而且试样表面是未经腐蚀的抛光表面，如果能将试样的组织细节显示出来，其效果一般要优于经过腐蚀然后在明视场下观察的试样。因此，对于没有行之有效、比较成熟的腐蚀剂的试样，可以先尝试在以上几种照明条件下，是否能将试样的组织细节显示出来。但是也应注意到，在以上几种照明条件下，对试样制备质量的要求要比通常在明视场下观察经过腐蚀的试样高得多，任何细小的划痕、瑕疵、脱落等制备缺陷都会暴露无遗。