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金相觀察中的化學(xué)浸蝕現(xiàn)象

金相試樣顯微組織的顯示方法多種多樣，歸納起來可分為三種方法：光學(xué)法、化學(xué)（ 或電化學(xué)） 法和物理法。實(shí)際操作過程中，最常用的金相試樣顯微組織的顯示方法是化學(xué)浸蝕法，最常用的化學(xué)浸蝕劑為4%的硝酸酒精溶液。

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為純金屬與單相合金的浸蝕純粹是一個(gè)化學(xué)溶解過程，即磨面表層的原子被溶入浸蝕劑中。在溶解過程中，由于晶粒與晶粒之間、晶粒與晶界之間溶解速度的不同，組織就被顯示出來。浸蝕劑首先把磨面表層的非晶形層溶去，接著就對(duì)晶界起化學(xué)溶解作用。因?yàn)樵诰Ы缟显优帕械囊?guī)律性較差，位在晶界上的原子具有較高的自由能，所以晶界處較易浸蝕而呈溝壑。試樣經(jīng)過晶界浸蝕以后，在顯微鏡下已顯示出純金屬或固溶體的多面體晶粒，見圖1。

圖1 晶界浸蝕

若使浸蝕繼續(xù)進(jìn)行，則浸蝕劑將對(duì)晶粒本身起溶解作用。金屬原子的溶解多是沿著原子排列最密的面進(jìn)行的，由于磨面上每個(gè)晶粒原子排列的位向不同，所以每一顆晶粒的溶解速度并不一致，而且浸蝕以后每顆晶粒都將按原子排列最密的面露出表面，也就是說每顆晶粒浸蝕后的平面與原來磨面傾斜了一定的角度。在垂直光線的照射下，顯示出明暗不一的晶粒，見圖2。

圖2 晶粒繼續(xù)浸蝕

在實(shí)際顯微組織觀察過程中，所觀察到的浸蝕現(xiàn)象與上述觀念有一定的沖突。為了正確認(rèn)識(shí)化學(xué)浸蝕現(xiàn)象，我們進(jìn)行了浸蝕試樣分析。

Q:

為什么通過浸蝕可以看到金屬的晶界？是因?yàn)橄鄬?duì)于基體來說，晶界更容易被腐蝕嗎？那么為什么晶界容易被腐蝕呢？是因?yàn)榫Ы绲某煞峙c基體不同嗎？

A:

如果是多相組織，不同相的耐腐蝕程度不同，比如說滲碳體和鐵素體，滲碳體不耐腐蝕。如果是單相組織，晶界處耐腐蝕性能差，因?yàn)榫Ы缭优帕胁灰?guī)律，晶界能比較高。就像三不管地區(qū)比較混亂一樣。

1、浸蝕可以看到晶界的原因就是因?yàn)?a href="/support/faq/2591/" title="腐蝕" target="_blank" >腐蝕速率的差異。
2、晶界確實(shí)更容易被腐蝕。
3、晶界一方面是有偏析，也是成分原因，另一方面是本身的結(jié)構(gòu)問題。因?yàn)檫@里是個(gè)界面，界面本身的活性和基體是不同的。
4、同樣金相腐蝕中，不同晶粒的色澤差異，也是因?yàn)?a href="/support/faq/2591/" title="腐蝕" target="_blank" >腐蝕速率不同，以及暴露到表面時(shí)位于不同的晶面上（不同晶面性質(zhì)不同）。
5、從本質(zhì)上來講，腐蝕，是溶液的粒子對(duì)固體表面粒子在基體上的爭(zhēng)奪過程。? ?而且不是單個(gè)粒子間的相互作用，是數(shù)個(gè)溶液粒子對(duì)一個(gè)基體表面粒子的爭(zhēng)奪?；w粒子的狀態(tài)不同，分離需要的合力不同，當(dāng)需要的合力小時(shí)，只需要少數(shù)溶液粒子協(xié)同作用，所以，就會(huì)反應(yīng)快；反之則反應(yīng)慢，

晶界的排列比較混亂，晶界能量較高。同時(shí)晶界處雜質(zhì)也多，更易形成微電池腐蝕。

對(duì)于純金屬及單相合金，浸蝕是一個(gè)純化學(xué)溶解過程，晶界上原子排列混亂，能量較高，易于被浸蝕而呈現(xiàn)凹溝；對(duì)于兩相及以上的，浸蝕是一個(gè)電化學(xué)腐蝕過程，各組成相的成分不同使得電極電位不同，構(gòu)成微電池，陽(yáng)極被溶解成凹坑，陰極不受浸蝕保留。

正是不同組織的耐蝕性不同，產(chǎn)生了凸凹，對(duì)光的反應(yīng)各異，從而讓我們能分辨之。