金相顯微鏡是對金屬材料的金相組織進(jìn)行分析的重要光學(xué)儀器。金相學(xué)主要指借助光學(xué)（金相）顯微鏡和體視顯微鏡等對材料顯微組織、低倍組織和斷口組織等進(jìn)行分析研究和表征的材料學(xué)科分支，既包含材料顯微組織的成像及其定性、定量表征，亦包含必要的樣品制備、準(zhǔn)備和取樣方法。其主要反映和表征構(gòu)成材料的相和組織組成物、晶粒（亦包括可能存在的亞晶）、非金屬夾雜物乃至某些晶體缺陷（例如位錯(cuò)）的數(shù)量、形貌、大小、分布、取向、空間排布狀態(tài)等。
金相試樣制備過程一般包括：取樣、粗磨、細(xì)磨、拋光和浸蝕五個(gè)步驟。
1）取樣
從需要檢測的金屬材料和零件上截取試樣稱為“取樣”。取樣的部位和磨面的選擇必須根據(jù)分析要求而定。截取方法有多種，對于軟材料可以用鋸、車、刨等方法；對于硬材料可以用砂輪切片機(jī)或線切割機(jī)等切割的方法，對于硬而脆的材料可以用錘擊的方法。無論用哪種方法都應(yīng)注意，盡量避免和減輕因塑性變形或受熱引起的組織失真現(xiàn)象。試樣的尺寸并無統(tǒng)一規(guī)定，從便于握持和磨制角度考慮，一般直徑或邊長為15~20mm，高為12~18mm比較適宜。對那些尺寸過小、形狀不規(guī)則和需要保護(hù)邊緣的試樣，可以采取鑲嵌或機(jī)械夾持的辦法。
金相試樣的鑲嵌，是利用熱塑性塑料(如聚氯乙烯)，熱凝性塑料(如膠木粉)以及冷凝性塑料(如環(huán)氧樹脂+固化劑)作為填料進(jìn)行的。前兩種屬于熱鑲填料，熱鑲必須在專用設(shè)備一鑲嵌機(jī)上進(jìn)行。第三種屬于冷鑲填料。
2）粗磨
粗磨的目的主要有以下三點(diǎn)：
?修整有些試樣，例如用錘擊法敲下來的試樣，形狀很不規(guī)則，必須經(jīng)過粗磨，修整為規(guī)則形狀的試樣；
?磨平無論用什么方法取樣，切口往往不十分平滑，為了將觀察面磨平，同時(shí)去掉切割時(shí)產(chǎn)生的變形層，必須進(jìn)行粗磨；
?倒角在不影響觀察目的的前提下，需將試樣上的棱角磨掉，以免劃破砂紙和拋光織物。
3）細(xì)磨
粗磨后的試樣，磨面上仍有較粗較深的磨痕，為了消除這些磨痕必須進(jìn)行細(xì)磨。細(xì)磨，可分為手工磨和機(jī)械磨兩種，目前機(jī)械磨是主要的磨樣方式。
目前普遍使用的機(jī)械磨設(shè)備是預(yù)磨機(jī)。電動機(jī)帶動鋪著水砂紙的圓盤轉(zhuǎn)動，磨制時(shí)，將試樣沿盤的徑向來回移動，用力要均勻，邊磨邊用水沖。水流既起到冷卻試樣的作用，又可以借助離心力將脫落砂粒、磨屑等不斷地沖到轉(zhuǎn)盤邊緣。機(jī)械磨的磨削速度比手工磨制快得多，但平整度不夠好，表面變形層也比較嚴(yán)重。因此要求較高的或材質(zhì)較軟的試樣應(yīng)該采用手工磨制。
4）拋光
拋光的目的是去除細(xì)磨后遺留在磨面上的細(xì)微磨痕，得到光亮無痕的鏡面。拋光的方法有機(jī)械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光三種，其中常用的是機(jī)械拋光。機(jī)械拋光在拋光機(jī)上進(jìn)行，將拋光織物（粗拋常用帆布，精拋常用毛呢）用水浸濕、鋪平、繃緊并固定在拋光盤上。
啟動開關(guān)使拋光盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，將適量的拋光液(氧化鋁、氧化鉻或氧化鐵拋光粉加水的懸浮液)滴灑在盤上即可進(jìn)行拋光，拋光時(shí)應(yīng)注意：
?試樣沿盤的徑向往返緩慢移動，同時(shí)逆拋光盤轉(zhuǎn)向自轉(zhuǎn)，待拋光快結(jié)束時(shí)作短時(shí)定位輕拋。
?)在拋光過程中，要經(jīng)常滴加適量的拋光液或清水，以保持拋光盤的濕度，如發(fā)現(xiàn)拋光盤過臟或帶有粗大顆粒時(shí)，必須將其沖刷干凈后再繼續(xù)使用。
?拋光時(shí)間應(yīng)盡量縮短，不可過長，為滿足這一要求可分粗拋和精拋兩步進(jìn)行。
?、軖佊猩饘?如銅、鋁及其合金等)時(shí)，最好在拋光盤上涂少許肥皂或滴加適量的肥皂水。
5）浸蝕
拋光后的試樣在金相顯微鏡下觀察，只能看到光亮的磨面，如果有劃痕、水跡或材料中的非金屬夾雜物、石墨以及裂紋等也可以看出來，但是要分析金相組織還必須進(jìn)行浸蝕。
浸蝕的方法有多種，常用的是化學(xué)浸蝕法，利用浸蝕劑對試樣的化學(xué)溶解和電化學(xué)浸蝕作用將組織顯露出來。
純金屬(或單相均勻固溶體)的浸蝕基本上為化學(xué)溶解過程。位于晶界處的原子和晶粒內(nèi)部原子相比，自由能較高，穩(wěn)定性較差，故易受浸蝕形成凹溝。晶粒內(nèi)部被浸蝕程度較輕，大體上仍保持原拋光平面。在明場下觀察，可以看到一個(gè)個(gè)晶粒被晶界隔開。如浸蝕較深，還可以發(fā)現(xiàn)各個(gè)晶粒明暗程度不同的現(xiàn)象。這是因?yàn)槊總€(gè)晶粒原子排列的位向不同，浸蝕后，以最密排面為主的外露面與原拋光面之間傾斜程度不同的緣故。
微信二維碼