彩色金相检测技术在显微检验中的应用

常规金相方法主要根据灰度和形貌特征去区分组织，有些情况下不能满足检验的需要，彩色金相技术用颜色衬度弥补了这一不足。下面介绍在实际检验中的应用。

1.钢铁材料 中碳钢淬火后获得的板条马氏体和针片状马氏体混合组织，在黑白金相中不易把两者区分；而经彩色显示后，两种马氏体常呈现不同色彩，可以鲜明地分开。又如高速钢铸态组织，若用黑白金相技术，其中的莱氏体、托氏体及马氏体三种组织仅以灰度差相区别，而渗碳体和马氏体都显示白亮色，只能借助形貌区分。采用彩色显示后使三种组织呈现不同的色彩，如图5-26中莱氏体呈黄绿色、托氏体呈深棕色，马氏体为土黄色，可以明显地区分。图5-27所示为QT700-2铸态组织，经热染后在偏振光下观察，使珠光体呈现橘黄色和浅黄色以及绿色和浅黄色相间的色彩，铁素体为浅黄色，石墨球呈绿色加紫色。此外，彩色显示使钢中的马氏体、贝氏体和残留奥氏体易于区分，如下贝氏体与马氏体形态相似，黑白金相中难以截然分开，在中、低碳钢中残留奥氏体也很难显示出来，而在彩色显示后它们呈现不同的色调。彩色金相对于区分不同类型的碳化物也十分有效，常规金相试剂下碳化物不受蚀，各种类型碳化物均呈白色。然而采用彩色显示的阴极试剂或复合试剂时，则在不同碳化物相上沉积的薄膜厚度不一致，从而显示不同色彩，把各相区分开来。这一技术在高速钢及其他高合金工具钢检验中有重要的实用价值。

图5-26 W18Cr4V铸态组织，化学染色 53×

图5-27 QT700-2铸态组织，热染+偏振光 500×

2.非铁合金 非铁合金中合金相的类型比钢铁材料更多更复杂，单纯依靠黑白衬度常无法鉴别，彩色金相则提供了有力的工具。以铝合金为例，铸造铝硅活塞合金组织中有多种第二相：Mg₂Si、Si、Al₃E及（Al-Si-Mg-Fe-Ei）复合多元相，由于各相灰度差不明显，而它们的形貌又往往随截面不同而异，因此用黑白金相进行区分很不可靠。如采用彩色金相技术，用钼酸铵复合试剂（属阴极试剂）侵蚀，在各化合物表面沉积了不同厚度的薄膜，得到鲜明的颜色衬度，再配合电子探针，可以把各相清晰地区分开来。铜合金经化学染色后也可得到鲜明的色差。如图5-28所示，H62两相黄铜中，α相呈深蓝色和浅蓝色，而β相则呈现品黄色。

图5-28 H62黄铜，化学染色 27×

3.表层组织 表层组织的传统检验是依据组织形貌和灰度，有时再配以显微硬度测定来进行分析。彩色显示可使渗层依据成分的不同，染成各种色彩、分析更为可靠。例如38CrMoAl钢经渗氮处理后，用化学染色方法使各个组织层呈现不同色彩，图5-29中表层ε相为亮黄色，次层品红色、黄色、青色为氮含量不同的索氏体加脉状氮化物，心部组织则为棕色。在其他的表面处理中（如镀铬、激光处理等），彩色金相照片均能清晰地显示各层组织。(www.xing528.com)

4.晶体位向的彩色显示 多晶体中各晶粒取向不同，在抛光表面上它们的化学及光学性质都有差异，因此形膜后显示不同色彩。图5-30所示为高锰钢经固溶处理加拉伸变形的彩色图像，其中各晶粒及形变孪晶都得到清晰显示。

5.复合材料彩色显示 图5-31所示的C/C复合材料，用物理法溅射镀膜后碳纤维为绿色，颗粒状沉积热解碳则呈黄色，复合形态十分清晰。

最后要指出的是，彩色金相获得的颜色不是固定不变的，而是随膜厚而变化。不同的形膜工艺所得的颜色不同，即使是同一工艺，不同的操作者所得到的结果也不尽相同。同样，各次操作也不能得到颜色的完全再现。因此，分析组织时不能把某种固定色调作为鉴定组织的依据。尽管如此，彩色金相还是可以把不同的相或组织鲜明地衬托出来，其作用是黑白金相所不能替代的。

图5-29 38CrMoAl渗氮组织，化学染色 66×

图5-30 高锰钢固溶处理后拉伸变形，化学染色+偏振光 300×

图5-31 C/C复合材料，溅射镀膜 200×