偏振光显微镜在金相分析中的应用

在偏振光下研究金相组织，一般只需抛光而不需浸蚀便可获得清晰、真实的组织。下面例举其应用。

(一)组织与晶粒的显示

各向异性金属的多晶体，其晶粒在正交偏振光下可看到不同亮度。亮度不同，表征晶粒位向的差别。具有相同亮度的两个晶粒，有相同的位向。如图1是具有六方结构的纯zn在常温下变形后的金相组织。正交偏振光下晶粒显示出不同的深浅层次，较明视场下观察到更为清晰的孪晶。

图1

图2是球墨铸铁的组织，其中的石墨系六方晶体，属各向异性。在同一颗球状石墨上显示出不同的亮度，表征每颗石墨是一个多晶体。

图3是含1%Ni的Al-Ni合金的显微组织。图中白色的枝晶为初生的铝，枝晶问为共晶体。在明视场下不能区分初生晶粒。经阳极化处理之后，在偏振光下观察，晶粒极易区分。

图2

图3

(二)多相合金的相分析

(1)两相合金中一相为各向同性，另一相为各向异性，极易由偏振光鉴别。

(2)两相都属各向同性。经适当的化学浸蚀后，使一相被浸蚀后具有光学各向异性，而对另一相并不发生浸蚀作用。例如55SiMnMO正火后的组织为马氏体加贝氏体，因马氏体较贝氏体难于浸蚀，所以经4%硝酸酒精适度浸蚀后，贝氏体形成倾斜的晶面，在正交偏振光下倾斜的晶面将引起椭圆偏振，因而可观察到明暗不同的贝氏体；马氏体因为未被浸蚀，不能引起椭圆偏振，呈现一片黑暗。见图4。

图5

(三)非金属夹杂物的鉴别

非金属夹杂物的鉴别往往需要多种方法(金相法、岩相法、化学分析法、电子显微镜等)综合分析，才能得到正确判断。金相法是最常用的方法之一，居重要地位。通常是在显微镜下利用明视场、暗视场、偏振光下的光学特性进行分析。在正交偏振光下各类夹杂物将

有不同的反射规律：

(1)各向同性不透明夹杂物反射光仍为线偏振光。正交偏振光下呈黑暗一片，转动载物台一周无明暗变化。如FeO夹杂即属此类。

(2)各向异性不透明夹杂物在线偏振光照射下将发生振动面的旋转，使反射偏振光与检偏镜改变正交位置，部分光线可通过检偏镜。转动载物台一周观察到四次明亮，四次消光。如钢中的FeS夹杂可观察到这一现象。

(3)各向同性透明夹杂物在正交偏振光下可观察到与暗视场相同的颜色(体色)。如MnO，具各向同性，正交偏振光下与暗场下观察到相同的颜色一绿色。

(4)各向异性透明夹杂物在正交偏振光下可观察到包括体色和表色组成的色彩。如钛铁石广(FeOTiO₂)，三角晶系，各向异性，暗场下薄层时透明，呈玫瑰色或褐色等。偏光下呈闪耀明亮的玫瑰红色。

(5)透明球形夹杂物除可显示透明度及色彩外，还可看到黑十字效应及等色环。如球状玻璃质的SiO₂夹杂及铁硅酸盐(2FeO•SiO₂)夹杂均可看到黑十字效应及等色环。图5。

图5

为铁硅酸盐夹杂在明场和偏光下的光学特征。非金属夹杂物是冶金质量常规检验的重要内容。

(四)范性变形、择尤取向及晶粒位向的测定

如果多晶体金属受外界条件的影响，晶粒以一定位向排列起来，例如范性变形后，或范性变形再结晶后晶粒的择尤取向(即形变织构或再结晶织构)，由于多晶体位向的一致排列，

在同一金属磨面上将有一致的光轴位向，因此，正交偏振光下整个视域内明暗程度应趋于一致一近于单晶体的偏振效果。或整个视域明亮，或整个视域黑暗。我们可以用光度计测量整个视域反射光的总强度，记录它随载物台转动时的变化。无择尤取向的多晶体反射光的总强度不随载物台转动而变化；有择尤取向的多晶体反射光强度将随载物台在转动一周中交替产生四次明亮四次黑暗的变化，明暗差别愈显著，表征择尤取向程度愈高。

有人利用偏振光测定硅钢片经浸蚀后(100)晶面的位向，以半定量地估计择尤取向的程度。偏光显微镜在金相分析中的应用不限于此，但目前应用最为广范的还是金属材料内夹杂物的研究。