бина резкости), tg (геометрически-оптическая глубина резкости) и ta (зависящая от аккомодации глубина резкости) зависят от длины волны, числовой апертуры, увеличения микроскопа и обусловленной возрастом наблюдателя ширины аккомодации.
Численные значения в микрометрах относятся к рабочему диапазону увеличения соответствующих объективов.
Методы микроскопических исследований в металлографии
Развитие микроскопии характеризуется постоянным стремлением к повышению разрешающей способности, контрастности изображения и интенсивности освещения. Существенный вклад в решение этих проблем внес Кёлер, разработавший принцип освещения, который был назван его именем. С помощью установленных в вертикальном осветителе оптических конструктивных элементов можно достаточно сильно и равномерно освещать объект, оптимально согласовать световой пучок с объективом и окулятором и в значительной мере исключить вносящий помехи рассеянный и отраженный свет. Усовершенствование кёлеровского хода лучей системы освещения позволит добиться дальнейшего улучшения распознаваемости объекта.
Наиболее распространенным в металлографии способом освещения является всестороннее световое поле.
При этом разница между отражательными способностями различных структурных элементов должна быть не менее 10 %, чтобы их можно было различить. Черно-белый или цветовой контраст создается благодаря равномерному или селективному поглощению либо благодаря диффузному рассеянию. Одностороннее (смещение центра апертурной диафрагмы) или конусное (установка центральной диафрагмы) освещение повышает разрешающую способность и контраст. Повышение резкости изображения достигается с помощью монохроматического света (установка зеленого фильтра).
Если нужно сделать видимыми такие углубления, как поры, царапины или маленькие по сравнению с поверхностью образца наклонные плоские элементы, то используется всестороннее темнопольное освещение. Цветные структурные элементы наблюдаются также в четком цветовом контрасте. Лучи света, минуя объектив, с помощью кольцевого зеркала или оптической лесенки подаются на поверхность образца. Правильно отраженный свет не попадает в объектив и не участвует в создании изображения. По сравнению с картиной в световом поле контрасты противоположные.
Структурные элементы, изменяющие колебательное состояние света в результате фазовых скачков и поляризации, невозможно сделать видимыми с помощью названных способов освещения. Современные микроскопы оснащены специальными устройстами, которые преобразуют такие изменения в разность интенсивностей. В некоторых случаях применения в металлографии хорошо зарекомендовали себя устройства фазового, дифференциального интерференционного контраста и поляризационные устройства. Зачастую они позволяют проводить исследования без особо тщательного выявления структуры.
В металлографии часто используются установки для испытания механических или других свойств металлической поверхности, в состав которых входит микроскоп. Вспомним об определении микротвердости методом вдавливания, микроконтактных э. д. c., о микрофотометрии, интерференционной, высоко- и низкотемпературной микроскопии, а также об электролитическом полировании и травлении и о газовом ионном контрастировании при наблюдении в микроскоп.
Требования к изготовлению образца
Исходя из условий получения изображения в оптической микроскопии и оптических свойств металлической поверхности, можно вывести общие требования к качеству образца, независимо от способа его обработки.
Если исходить из величины поля объектива микроскопа, то было бы достаточно поверхности образца в несколько квадратных миллиметров. По практическим и методическим соображениям исследуемая поверхность выбирается такой, чтобы получался образец, которым можно манипулировать. Если поверхность образца превышает 6 см2, затраты на изготовление резко возрастают, учитывая, что должны быть соблюдены допустимые отклонения от плоскости. Вследствие незначительной глубины резкости поверхность по возможности должна быть плоской и гладкой. От микронеровностей (Rt) зависит распознаваемость объекта и особенно контраст. В зависимости от величины предполагаемых структурных элементов, которые имеют протяженность от нескольких сантиметров до атомарных размеров, величина микронеровностей может колебаться в широких пределах. Для исследования макроструктуры достаточно грубого шлифования поверхности образца (Rt = 5—10 мкм), тогда как при обычном увеличении микроскопа от Х100 до Х500 значение Rt должно составлять 0,1 мкм и менее. Нижняя граница измерения определяется разрешающей способностью микроскопа в горизонтальном и аксиальном направлении. Структурные элементы протяженностью < 1 мкм можно лишь условно оценить с помощью оптической микроскопии. Возвышения и углубления относительно средней поверхности образца образуют рельеф, который при данном увеличении должен оставаться меньше определенной величины (глубины резкости), поскольку в противном случае изображение будет нерезким. При большом рельефе всегда возникает опасность получения искаженного изображения. Предпосылкой для фазо- и интерференционно-контрастной микроскопии, конечно же, является незначительный рельеф поверхности.
В случае металлических материалов выполняется требование относительно высокой отражающей способности. Следует сказать, что разница в отражающей спо
собности отдельных металлов и сплавов очень незначительна и к тому же очень сильно зависит от способа обработки их поверхности. Определение состава по измеренным микрофотометрическим методом оптическим константам пока еще очень неточно. Известно также, что микроскопически достижимый контраст лишь в исключительных случаях достаточен для анализа структуры. После выравнивания и полирования поверхности образца, как правило, происходит выявление структуры.
Целью изготовления металлографических образцов является получение плоской, гладкой, бездефектной и контрастной поверхности исследования на металлическом образце, позволяющей надежно и правильно выявить предполагаемые структурные элементы с помощью микроскопа.
Глава 3 СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОБРАЗЦА
Поверхность металлографического образца, пригодную для исследования с помощью микроскопа, получают в результате многоступенчатого процесса с применением механической и других видов обработки. Применение каждого из таких способов обработки образца означает «внутреннее воздействие» на него с непредвиденными структурными изменениями. Характер и масштаб таких изменений (нарушений структуры) в большинстве случаев неизвестны и приводят к ошибочной интерпретации результатов микроскопических исследований.
Применяемые в металлографии способы обработки образцов очень многочисленны и их механизмы принципиально различны, так что вследствие неизбежных структурных изменений следует ожидать количественных и качественных различий между поверхностными и глубинными зонами образца. Благодаря знанию процессов и взаимодействий, протекающих при изготовлении образцов, можно понизить вероятность неудачи в результате неправильного изготовления и, тем самым, уменьшить процент брака. Подход к задаче исследования в основном выбирается эмпирически и сильно зависит от искусства препаратора. И сегодня «трудные» образцы требуют высокого искусства, если они должны быть превосходно изготовлены. Справедливо правило: «Делай так, как нужно, а не так, как можно!».
Процесс изготовления образцов
Процесс изготовления образцов обусловливается имеющимися в металлографической лаборатории производственными возможностями и задачей исследования. В большинстве случаев металлографические образцы из | 
Научные исследования
Микроскопы и образцы в металлографии
Технология изготовления образцов
