金相顯微鏡作為材料科學與工程領域的“微觀偵探”，在揭示金屬、陶瓷等材料的內部組織（如晶粒、相分布、缺陷）中發揮著不可替代的作用。與電子顯微鏡不同，金相顯微鏡的成像依賴光學系統與樣品制備的協同優化。本文將聚焦樣品處理、照明技術、物鏡選擇等核心環節，助您捕捉材料的“基因密碼”。

一、樣品制備：磨出真相的藝術

機械拋光：鏡面背后的科學

粗磨階段：選用400-800目砂紙，快速去除切割損傷層，注意水冷防止金屬變形。

細拋階段：搭配金剛石研磨膏（1μm→0.25μm）與短絨布，直至表面呈鏡面反射。

腐蝕技巧：使用特定試劑（如硝酸酒精溶液）選擇性溶解晶界，時間控制需精確到秒級（如304不銹鋼常用Vilella試劑腐蝕15-20秒）。

深腐蝕與電解拋光

復雜相結構：延長腐蝕時間（如鑄鐵石墨化分析需深腐蝕2分鐘），暴露三維枝晶形態。

電解拋光：適用于高硬度材料（如碳化物），利用電化學反應消除表面應變層。

二、照明技術：讓結構“發光”

暗場成像：捕捉晶界舞者

調整聚光鏡光闌至物鏡后焦平面，僅允許散射光進入，使晶界呈現亮線，適用于共晶組織觀察。

偏光顯微鏡：解析各向異性

插入偏振片與波片，利用雙折射效應區分鐵素體與珠光體，適用于淬火組織分析。

微分干涉（DIC）：3D浮雕效果

通過Nomarski棱鏡產生相位差，增強表面起伏立體感，適合觀察疲勞條紋或層錯。

三、物鏡與孔徑優化：分辨率的Z級博弈

長工作距離物鏡（LWDA）

針對不規則樣品（如斷口），選擇WD≥10mm的物鏡，避免碰撞且保持高分辨率。

孔徑光闌與視場光闌協同

低倍觀察（如50×）：開大孔徑（≥80%）提升亮度，閉合視場光闌（≤60%）減少眩光。

高倍觀察（如1000×）：適當縮小孔徑（50-70%）提高分辨率，視場光闌匹配數值孔徑。

四、圖像采集與分析：從定性到定量

多層聚焦：擴展景深

對傾斜樣品（如沖壓件流線）進行Z軸堆疊拍攝，后期使用ImageJ進行擴展景深合成（Extended Depth of Focus, EDF）。

晶粒度評級：截點法實戰

依據ASTM E112標準，在100×視場下放置截距網格，統計晶界交點數以計算晶粒度級別。

五、環境控制：細節守護者

防振動與防塵

將顯微鏡置于氣動隔振臺，關閉空調氣流，使用亞克力罩覆蓋樣品臺。

色溫穩定

啟用顯微鏡內置色溫校準功能，或配備光纖冷光源，避免鹵素燈色溫漂移導致顏色失真。

金相成像是一門“手腦并用”的技術。從樣品制備到照明調整，從物鏡選擇到數據分析，每個步驟都需精益求精。建議新手從標準樣品（如退火45鋼）練起，逐步挑戰復雜合金。掌握這些技巧后，您不僅能揭示材料的微觀奧秘，更能為工藝改進提供關鍵依據。