2.2. Устройство металлографического микроскопа.

Микроскоп - это прибор, дающий увеличенное изобра­жение предмета. Металлографический микроскоп работает по принципу отражения света от рассматриваемой поверхности металла. По распо­ложению основных узлов различают вертикальные и горизонтальные металлографические микроскопы.

Увеличение микроскопа при визуальном рассмотрении равно произведению увеличения объектива и окуляра:

_,

где l - оптическая длина тубуса, м;

F_ок, F_об - фокусные расстояния окуляра и объектива, м.

Разрешающая способность (PC, м^-1) оптической системы микроскопа - величина обратная минимальному расстоянию dmin между двумя точками, когда они еще видны раз­дельно:

где n - коэффициент преломления для среды между объектом и фронтально линзой объектива;  - половина отверстного угла фронтальной линзы объектива;  - длина волны света, м; А - числовая апертура.

В настоящее время в лаборатории материаловедения университе­та попользуется металлографический микроскоп МЕТАМ PI (рис.1). Он состоит из следующих основных систем: оптической, осветительной и механической.

Рис. 1. Микроскоп МЕТАМ Р1

Таблица 1

Оптические характеристики микроскопа МЕТАМ PI

	Окуляры
Объективы	6,3x	10 x	12,5 x	16 x
	Увеличение Линейное поле, мм	Увеличение Линейное поле, мм	Увеличение Линейное поле, мм	Увеличение Линейное поле, мм
F=25,A=0,25 F=16,A=0,30 F=6,3,A=0,60	50 2,5 80 2,5 100 2,00 128 1,50 80 1,6 125 1,4 156 1,20 200 0,96 200 0,5 317 0,5 400 0,45 507 0,38

Оптическая система микроскопа включает объектив и окуляры, от которых зависит увеличение микроскопа, и ряд вспомогательных элементов (призмы, зеркала, линзы и др.). Объектив, представляющий собой сложное сочетание линз, даёт дей­ствительное увеличенное, обратное изображению микроструктуры мик­рошлифа. Окуляр состоит из нескольких линз и предназначен для увеличения изображения, полученного объективом, и для преобразования его из обратного в прямое. Данная модель микроскопа снабжена двумя окулярами, объединёнными бинокулярной насадкой.

В осветительную систему микроскопа входят источник света, серия линз, светофильтров и диафрагм. Источником света является электрическая лампа, включаемая в сеть через понижающий трансформатор. Схема хода лучшей представлена на схеме рис.2.

Рис. 2. Схема лучей в микроскопе МЕТАМ Р1.

1 – источник света; 2 – коллектор; 3 – теплофильтр; 4 – осветительная линза; 5 – диафрагма; 6 – полупрозрачная пластина; 7 – объектив; 8 – объект; 9 – линза; 10 – объектив; 11 – оптическая призма; 12 – призменный блок бинокулярной насадки.

Механическая система микроскопа включает макровинт, микровинт, предметный столик с двумя винтами, тубус, штатив и ряд других элементов.

2.3. Порядок работы на металлографическом микроскопе.

Работу на микроскопе рекомендуется проводить следующим обра­зом. В центр предметного столика 9 (рис.1) помещают образец, обращённый полированной поверхностью к объективу. Затем включают микроскоп в электросеть, устанавливая при этом необходимый накал лампы освещения. Затем плавным вращением макровинта 4 поднимают или опускают предметный столик, чем обеспечивают приблизительное фокусирование. При этом непрерывно ведут наблюдение в окуляры 6. Точное фокусирование проводят вращением микровинта 5. Перемещая предметный столик с помощью винтов 10, 11 в горизонтальной плос­кости в двух взаимно перпендикулярных направлениях, можно изучить различные участки микрошлифа. Регулируя диафрагму и светофильтры, устанавливают такие интенсивность и контрастность света, которые обеспечивают необходимое качество изображения при наименьшей утомляемости глаз.

Первоначально под микроскопом изучают нетравленый шлиф, затем - протравленный.

При изучении нетравленого шлифа можно обнаружить различные микродефекты, неметаллические включения (оксиды, сульфиды, сили­каты), а также выделения графита в чугунах. При отсутствии дефек­тов, рассматриваемый под микроскопом отполированный образец пред­ставляет белый блестящий круг, так как все точки рассматриваемой поверхности одинаково отражают падающий свет (рис.3,а). Выявлен­ные при микроанализе размеры включений, их форму, содержание и характер распределения в стали оценивают по баллам и делают вывод о пригодности материала для изготовления тех или иных деталей.

Изучение протравленного шлифа позволяет решать задачи при анализе микроструктурного строения металла или сплава.

В силу различной интенсивности взаимодействия реактива с зёрнами разного химического состава создаётся микрорельеф поверх­ности. Поэтому после травления одни участки представляют гладкие выступы, а другие - неровные впадины. Наиболее протравленные микроструктуры, граничные зоны зёрен при рассмотрении под микро­скопом выглядят тёмными в отличие от светлых непротравившихся (рис.3,б).

Рис. 3. Микрошлиф стали: а – до травления; б – после травления.

Микроанализ широко используется для определения размера зё­рен материала. Размер зерна - средний размер слу­чайных сечений зёрен в плоскости микрошлифа. Его определяют в соот­ветствии с ГОСТ 6539-75 следующими методами:

- визуального сравнения с эталонными шкалами;

- подсчёта числа пересечений границ зёрен отрезками шкалы;

- подсчёта количества зёрен, приходящихся на единицу площади поверхности;

- измерения длин хорд.

Измерить размер зерна металла или какого-либо микроскопичес­кого объекта можно с помощью окуляр - микрометра (окуляра, в который вставлена пластинка с линейкой). Прежде чем начать изме­рения, необходимо определить цену деления окуляр - микрометра при выбранном объективе. На предметный столик кладут объект - мик­рометр (эталонная пластинка, каждое из 100 делений шкалы которой соответствует 10^-5 м). После фокусирования совмещают обе шкалы и определяют длину деления шкалы окуляр - микрометра (м). Зная цену деления и длину всей линейки окуляр - микрометра, при данном увеличении, можно измерить размер любого микрообъекта (зерна, диффузионного слоя, длины графитового включения).