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金相觀察中的化學浸蝕現象

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：光學法、化學（ 或電化學） 法和物理法。實際操作過程中，最常用的金相試樣顯微組織的顯示方法是化學浸蝕法，最常用的化學浸蝕劑為4%的硝酸酒精溶液。

傳統觀念認為純金屬與單相合金的浸蝕純粹是一個化學溶解過程，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，接著就對晶界起化學溶解作用。因為在晶界上原子排列的規律性較差，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

若使浸蝕繼續進行，則浸蝕劑將對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行的，由于磨面上每個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 晶粒繼續浸蝕

在實際顯微組織觀察過程中，所觀察到的浸蝕現象與上述觀念有一定的沖突。為了正確認識化學浸蝕現象，我們進行了浸蝕試樣分析。

Q:

為什么通過浸蝕可以看到金屬的晶界？是因為相對于基體來說，晶界更容易被腐蝕嗎？那么為什么晶界容易被腐蝕呢？是因為晶界的成分與基體不同嗎？

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，因為晶界原子排列不規律，晶界能比較高。就像三不管地區比較混亂一樣。

1、浸蝕可以看到晶界的原因就是因為腐蝕速率的差異。
2、晶界確實更容易被腐蝕。
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構問題。因為這里是個界面，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，也是因為腐蝕速率不同，以及暴露到表面時位于不同的晶面上（不同晶面性質不同）。
5、從本質上來講，腐蝕，是溶液的粒子對固體表面粒子在基體上的爭奪過程。? ?而且不是單個粒子間的相互作用，是數個溶液粒子對一個基體表面粒子的爭奪?；w粒子的狀態不同，分離需要的合力不同，當需要的合力小時，只需要少數溶液粒子協同作用，所以，就會反應快；反之則反應慢，

晶界的排列比較混亂，晶界能量較高。同時晶界處雜質也多，更易形成微電池腐蝕。

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

正是不同組織的耐蝕性不同，產生了凸凹，對光的反應各異，從而讓我們能分辨之。