Introdução ao campo de aplicação e princípio de imagem do microscópio metalográfico
Exame metalográfico de metais ferrosos, metais não ferrosos, metalurgia do pó, identificação e avaliação da estrutura após tratamento superficial dos materiais.
Seleção de materiais: existe uma certa correspondência entre a microestrutura e as propriedades dos materiais, portanto, materiais adequados podem ser selecionados.
Verificação: verificação de matéria-prima e verificação de processo.
Inspeção de amostragem: o exame metalográfico de produtos semiacabados é realizado no processo de fabricação do produto para garantir que a microestrutura dos produtos atenda aos requisitos de processamento do próximo procedimento de trabalho.
Avaliação do processo: para julgar e identificar a qualificação do processo do produto.
Avaliação em serviço: fornece base para a segurança, confiabilidade e vida útil das peças em serviço.
Análise de falhas: são encontrados defeitos tecnológicos e materiais, fornecendo assim bases de análise macro e micro para a análise dos motivos das falhas.
Princípios de imagem do microscópio metalográfico
1. Campo de visão claro e campo de visão escuro
O campo de visão brilhante é a forma mais básica de observar amostras ao microscópio e apresenta um fundo brilhante no campo de visão do microscópio. Seu princípio básico é que quando a fonte de luz irradia a superfície da amostra verticalmente ou quase verticalmente através da lente objetiva, ela é refletida de volta para a lente objetiva através da superfície da amostra para formar a imagem.
O modo de iluminação do campo escuro é diferente do campo claro por apresentar um fundo escuro no campo de visão do microscópio, e o modo de iluminação do campo claro é de incidência vertical ou vertical, enquanto o modo de iluminação do campo escuro é para iluminar a amostra obliquamente através da periferia fora da lente objetiva, de modo que a amostra se espalhe ou reflita a luz irradiada, e a luz espalhada ou refletida pela amostra entre na lente objetiva para gerar a imagem da amostra. Observação em campo escuro, você pode observar claramente cristais finos e incolores ou fibras finas com cores mais claras que não são fáceis de observar em campo claro.
2. Luz polarizada e interferência
A luz é uma onda eletromagnética e a onda eletromagnética é uma onda de cisalhamento, e apenas as ondas de cisalhamento têm polarização. É definida como luz cujo vetor elétrico vibra de forma fixa em relação à direção de propagação.
A polarização da luz pode ser detectada por meio de um dispositivo experimental. Pegue dois polarizadores idênticos A e B e passe a luz natural primeiro pelo primeiro polarizador A. Neste momento, a luz natural também se torna luz polarizada, mas o olho humano não consegue distingui-la, então o segundo polarizador B é necessário. Fixando o polarizador A, colocando o polarizador B no mesmo plano horizontal de A e girando o polarizador B, podemos descobrir que a intensidade da luz transmitida muda periodicamente com a rotação de B, e a intensidade diminui gradualmente do máximo para o mais escuro a cada 90 graus e, em seguida, aumenta gradualmente do mais escuro para o mais claro após girar 90 graus. Portanto, o polarizador A é chamado de polarizador e o polarizador B é chamado de analisador.
Interferência é o fenômeno de duas ondas coerentes (luz) se sobreporem na zona de interação para aumentar ou diminuir a intensidade da luz. A interferência da luz é dividida principalmente em interferência de fenda dupla e interferência de filme fino. A interferência de fenda dupla ocorre quando a luz emitida por duas fontes de luz independentes não é uma luz coerente. O dispositivo de interferência de fenda dupla faz com que um feixe de luz passe através da fenda dupla e se torne dois feixes de luz coerentes, que se comunicam entre si na tela de luz para formar franjas de interferência estáveis. No experimento de interferência de fenda dupla, quando a diferença de distância entre um ponto na tela de luz e a fenda dupla é múltiplo de meio comprimento de onda, listras brilhantes aparecem nesse ponto; Quando a diferença de distância entre um ponto na tela e a fenda dupla é igual a tempos ímpares de meio comprimento de onda, a franja escura nesse ponto é a interferência da fenda dupla de Young. A interferência de filme fino refere-se ao fenômeno de interferência causado por duas luzes refletidas após um feixe de luz ser refletido por duas superfícies do filme fino. Na interferência de filme fino, a diferença de distância da luz refletida das superfícies frontal e traseira é determinada pela espessura do filme, portanto, a mesma faixa brilhante (faixa escura) na interferência de filme fino deve aparecer onde a espessura do filme é igual. Como o comprimento de onda da onda de luz é extremamente curto, o filme dielétrico deve ser fino o suficiente para observar franjas de interferência quando os filmes finos interferem.
3. Contraste de interferência diferencial DIC
O microscópio metalográfico DIC usa o princípio da luz polarizada. O microscópio DIC de transmissão possui principalmente quatro componentes ópticos especiais: polarizador, prisma DIC I, prisma DIC II e polarizador. O polarizador é instalado diretamente na frente do sistema condensador para polarizar linearmente a luz. Um prisma DIC é instalado no condensador, que pode decompor um feixe de luz em dois feixes (X e Y) com diferentes direções de polarização, e os dois feixes formam um pequeno ângulo incluído. O condensador ajusta os dois feixes de luz na direção paralela ao eixo óptico do microscópio. * Os dois primeiros feixes de luz estão na mesma fase. Depois de passar pela área adjacente da amostra, a diferença do caminho óptico entre os dois feixes de luz ocorre devido à diferente espessura e índice de refração da amostra. O prisma DIC Ⅱ é instalado no plano focal posterior da lente objetiva, que combina duas ondas de luz em um feixe. Neste momento, os planos de polarização (x e y) dos dois feixes ainda existem. Por fim, o feixe passa por um dispositivo polarizador, ou seja, um analisador. Antes que o feixe forme uma imagem DIC da ocular, o analisador forma um ângulo reto com o polarizador. O analisador combina duas ondas de luz verticais em dois feixes com o mesmo plano de polarização, de modo que interfiram entre si. A diferença do caminho óptico entre as ondas X e Y determina a quantidade de transmissão de luz. Quando a diferença do caminho óptico é 0, nenhuma luz passa pelo analisador; Quando a diferença do caminho óptico é igual a metade do comprimento de onda, a luz que passa atinge um valor grande. Assim, no fundo cinza, a estrutura do espécime apresenta uma diferença entre claro e escuro. Para fazer com que o contraste da imagem atinja um bom estado, a diferença do caminho óptico pode ser alterada ajustando o ajuste fino vertical do prisma DIC II, que pode alterar o brilho da imagem. Ajustar o prisma DIC ⅱ pode fazer com que a estrutura fina da amostra apresente uma imagem de projeção positiva ou negativa, geralmente um lado é brilhante e o outro lado é escuro, o que causa a sensação tridimensional artificial da amostra.
