专业指南 | 金相分析中的关键一环—腐蚀及腐蚀剂

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金相分析中腐蚀是必不可少的关键步骤，其核心作用在于通过选择性溶解或氧化金属表面，揭示材料的微观组织结构（如晶粒、相分布、缺陷等）。

以下是腐蚀的必要性及原理的详细解释：

Part.01 腐蚀的必要性

1.增强显微组织对比度

抛光后的金属表面光滑且高度反光，在显微镜下呈现单一亮白色，无法区分晶界、相界或夹杂物。

腐蚀通过选择性侵蚀晶界、相界面或特定相，形成凹凸结构或氧化层，利用光学反射差异（如晶界凹陷导致散射增强）凸显显微组织。

2.暴露微观结构特征

晶界原子排列不规则，化学活性高，优先被腐蚀剂攻击，形成沟槽。

不同相的耐腐蚀性差异导致选择性溶解（如钢中铁素体与渗碳体的反应速率不同），从而显示多相结构。

3.消除机械加工伪影

抛光过程可能引入划痕或变形层（如冷作硬化层），腐蚀可去除表面应力层，暴露真实组织。

Part.02 腐蚀的物理化学原理

1. 晶界优先腐蚀机制

晶界处原子排列松散，存在位错、空位等缺陷，化学势高，腐蚀剂（如硝酸酒精溶液）优先沿晶界渗透并反应。例如，钢铁样品在4%硝酸酒精中，晶界处的铁原子快速溶解，形成网状暗线（晶界形貌）。

2. 相选择性溶解

不同相因成分或结构差异，腐蚀速率不同。例如：

钢中的铁素体（α-Fe）：易被硝酸腐蚀，呈现浅色

渗碳体（Fe₃C）：耐腐蚀性强，保持凸起或深色；

奥氏体（γ-Fe）：需特定腐蚀剂（如苦味酸溶液）才能显示。

3.氧化与着色效应

某些腐蚀剂（如热染法）通过氧化反应在表面生成厚度不一的氧化膜，利用光的干涉效应产生颜色差异（如钛合金热染后不同相呈蓝、黄等颜色）。

Part.03 腐蚀方法分类

1. 化学腐蚀

常用试剂：硝酸酒精（钢铁）、Kroll试剂（钛合金）、混合酸（铝合金）。

操作：将样品浸入或擦拭腐蚀剂，时间通常为5–60秒，需根据材料调整。

2. 电解腐蚀

适用场景：难腐蚀材料（如高温合金、陶瓷增强金属基复合材料）。

原理：施加电压加速离子迁移，精准控制腐蚀深度，减少过腐蚀风险。

3. 热腐蚀（热染）

用途：区分钢中奥氏体与马氏体，或钛合金中的α/β相。

方法：加热样品至200–400℃，在空气中氧化表面，通过氧化膜颜色差异显示组织。

Part.04 常用腐蚀剂和时间

Part.05 注意事项

1. 安全防护：腐蚀剂多具强腐蚀性（如氢氟酸），需在通风柜中操作，佩戴防护装备。

2. 清洗彻底：腐蚀后立即用酒精或去离子水清洗，避免残留试剂持续反应。

3. 参数优化：对新材料需预实验确定腐蚀剂配比和时间，避免过/欠腐蚀。

通过腐蚀揭示的显微组织信息，可直接关联材料的力学性能、失效机制及工艺优化方向，是金相分析的核心技术环节，领拓仪器提供专业的金相制样和分析设备及方案。

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