显示渗层组织的彩色金相法

rockston

彩色金相属于干涉膜金相学，就是通过化学或物理的方法，在合金样品的表面形成一层干涉膜，通过薄膜干涉将合金的显微组织显示出来。由于薄膜干涉效应，不同的相将呈现不同的干涉色，即通过彩色衬度对组织进行显示，则形成彩色金相。彩色金相的特点是提高了光学金相即黑白金相的鉴别能力，能够观察到一般黑白显示方法无法分辨的组织。它使范围广泛的金属、合金试样色彩丰富、衬度鲜明，增加了试样表面可提供的信息量，可靠性、重现性好，有利于揭示材料微观世界之奥秘。

自从彩色金相问世以来，国内外在材料应用方面做了大量的工作。然而，此技术应用材料表层研究较少。人家知道，材料表层及相分布都有着较大的梯度。这不仅普通黑白金相技术无力解决，而且其它一些较先进的分析手段也存在着许多不足。如前所述，由于彩色金相技术所具备的优点较多，加之方便宜行，为表层分析提供了一条新途径，本文正是利用这一点观察了渗氮层和渗硼层的组织。

1  实验方法

1.1 实验材料

选择38CrMoA1进行离子渗氮及20CrMnTi进行固体渗硼以观察渗层组织。

1.2 化学试剂的选择

经过反复试验确定下述配方为显示渗层的最佳试剂：

(1)硫代硫酸钠：24g，柠檬酸：2g，蒸馏水：100mL。

(2)4%硝酸酒精：100mL，苦味酸：2～4g。

(3)黄血盐：1g，B试剂：10g，氢氧化钾：30g，蒸馏水：100mL。

(4)冷饱和硫代硫酸钠：50mL，焦亚硫酸钾：5g。

以上药品配好混匀后置于瓶中待用。

1.3 彩色蚀剂方法有两种：单一侵蚀法和复合侵蚀法

单一侵蚀法：将要彩显的样品直接浸入彩剂中，浸蚀时间为40s左右，边浸蚀边注意观察，待目视色彩由蓝色变紫色后，洗净吹干即可观察，此方法适用于易蚀的样品。

复合浸蚀法：先将样品用4%硝酸酒精浸蚀吹干后浸入彩剂中约35s左右，待色彩清晰后洗净吹干即可观察，此方法适用于较难染色的样品。

2  试验结果与讨论

2.1 38CrMoA1钢离子氮化组织显示

离子渗氮层由表及里的组织分布为ε→ε+γ'→γ'→?(N)+ γ'→基体。由于该材料中含有合金元素Cr,Mo,Al等，在氮化过程中，还将形成CrN、A1N、MoN等合金氮化物相，通过用化学法进行彩色显示，把整个氮化层分成5种不同颜色，最外层为黄绿色((1区)，第二层为品红色((2区)，第三层为绿色((3区)，第四层为黄品色((4区)，第五层为黄绿色(杂色5区)，黄、品、青(绿)的顺序正好对应干涉色随膜厚而出现的色序，表明干涉膜在表面最薄，往里逐渐加厚，正好覆盖了一个色带，这表明表层中氮化物多，化学稳定性好，因此形膜速度慢，往里，化学稳定性逐渐减弱，形膜速度逐渐增大，各层间组织清晰，层次分明，颜色饱和度好。

与黑白金相相比，渗氮层只能显示3个不同区域：白亮层((1区)、扩散层((2区)、基体((3区)。

2.2  20CrMnTi钢渗硼层组织显示

根据Fe-B相图分析，随硼含量增加形成Fe2B、FeB，由于硼在化合物中沿垂直于表面的方向扩散速度较快，且硼化物沿渗层前呈锯齿状向金属内部延伸，在硼的化合物以下为硼在铁中的固溶体，即过渡区。

Fe2B着成菊黄色((1区)，FeB着成淡蓝色，锯齿状较平坦，齿尖及齿间均有析出物，颜色为浅蓝色，过渡层为黄色((3区)，基体为绿色((4区)。彩色显示金相对渗硼层的显示更为鲜明，黑白金相只能显示两个区域：1区是渗硼层，2区是基体。

3  结论

与黑白金相相比利用彩色金相的方法不仅能够显示沿渗层的不同区域，而且使各区的相组成清晰可见。

taisandeng

如果能介绍一下试剂的用法就好了