金属学及热处理实验指导书

金属材料热处理实验指导书

实验一、结晶过程的研究

一、实验目的：

1、了解Pb(NO

3)

2

溶液的结晶过程，

2、印证金属结晶的一般情况。

二、实验设备：

生物显微镜、酒精灯（或家用电炉）、烧杯等。

三、需用材料：

饱和Pb(NO

3)

2

溶液、玻璃片、石棉网、玻璃棒等。

四、实验内容与步骤：

1、将几乎饱和的Pb(NO

3)

2

溶液滴在波片上（液滴不宜太小太厚）将玻璃片

放在生物显微镜的样品台上，使物镜对准液体边缘，然后旋动粗调螺丝。调节焦距，而后在转动微调螺丝，使成像清晰，并移动样品，由边缘逐步向利观察结晶。

2、由于溶液的边缘蒸发较快，故边缘处溶液首先达到饱和；结晶及由此处开始，有由于该处过饱和度甚大，产生大量核心，因而得到等轴结晶里（相当于钢锭的第一带）。

3、由于第一带向内由于过饱和度较小，产生核心数小，但其长大速度甚大，因而生长柱状晶带，且其方向垂直于液滴边缘（相当于钢锭第二带）。

4、最后溶液中心蒸发，产生方向混乱的、粗大的树枝状晶体（因这时已无足够的Pb(NO3)2充填，故不能得到完整的晶粒）。

五实验注意事项：

1、在调整显微镜过程中，不可使用物镜触及Pb(NO

3)

2

溶液或其晶体，因此

在观察溶液结晶时，应先以粗调螺丝将物镜移到接近式样表面的位置，但切勿于

试样接触，然后以粗调节螺丝缓慢的将物镜上移，到呈现出像时，再用细调节螺丝调节到清晰可见时为止。

2、为了使结晶速度大些，可以将滴有溶液之玻璃片置于电炉上（或酒精灯上）加热片刻（约一分钟左右)，烘烤时间不可太久，不得将溶液烘干，或者将

玻璃片加热后在滴Pb(NO

3)

2

溶液。

3、不得随意乱动实验室内仪器、开关等

4、未经允许，不得将实验室内物品或实验完毕后的试料携出室外。

5、实验室内不得喧哗、打闹，不准吸烟，应注意保持室内卫生。

6、注意节约水、电、药、材料等。

7、爱护仪器设备，应预先了解一起使用方法，然后按操作规程使用之，禁止拆卸仪器。

六、实验报告内容：

1、说明本次实验目的。

2、简述进行实验方法。

3、绘出一滴Pb(NO

3)

2

接警后的组织图，并注明结晶物质名称及放大倍数。

组织图画在直径约为30mm左右的圆内，并将各结晶带的名称以箭头引出标明。

实验二金相显微镜的使用及金相试样的制备

一、实验目的

1、了解普通金相显微镜的构造与使用方法。

2、了解金相试样的制备方法。

3、学习使用金相显微镜观察金相组织。

二、实验设备：

金相显微镜、砂轮机、抛光机、吹风机、玻璃板、培养皿、镊子。

三、材料：

金相试样、砂纸一套、抛光液（Al

2O

3

）、腐蚀剂（4%硝酸酒精溶液）、药

棉、按上述说明制作金相样品、利用金相显微镜观察浸蚀前与浸蚀后的金相试样。

四、实验概述：

1、金相显微镜

在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两

当物体AB 置于透镜焦距f 以外时，得到倒立的放大实像A ‘B ’（图I （a ）），它的位置在2倍焦距之外。如果物体AB 在透镜焦距之内，就可得到一个放大了的正虚像A ‘B ’（图I （b ）），

A ‘

B ’/AB 就是放大镜的放大倍数。由于放大镜到物体之间的距离a 近似等于透镜的焦距（a=f ），而放大镜到像间的距离b 近似相当于人眼的明视距离（250mm ），故放大镜 的放大倍数为：N=b/a=250/f （1） 由（1）式可知，透镜的焦f 越短，则放大镜放大倍数越大。一般采用的放大镜焦距在10——100毫米之间，即放大倍数在2.5～25倍之间。如进一步提高放大倍数，将会由于透镜的焦距缩短和表面曲率过分增大而使映象模糊不清。为了得到更高的放大倍数，就要采用显微镜，它的放大倍数可达到1500～2000倍。

显微镜是由两组透镜所组成。靠近被观察物体的透镜叫物镜。而靠近人眼的透镜叫目镜。借助物镜和目镜的两次放大，就能将的体放大到很高的倍数（~2000倍），图II 所示是在显微镜中得到放大物像的光学原理图。

被观察的物体AB 放在物镜之前距其焦距略远处，由物体反射的光线穿过物镜。经折射后得到一个放大了的倒立实像A'B'，再经目镜将实像AB 放大成倒立虚像A '''B''。这就是人们在显微镜下研究实物时所观察到的经过二次放大后的物像。

在显微镜设计时，让目镜的焦点位置与物镜放大所成的实像位置接近，并使最终的倒立虚像在距眼睛250毫米（约是人眼的正常明视距离）处成像，这样就可以看得最为清晰。

显微镜质量的好坏，主要取决于：①放大倍数；②透镜的质量；③显微镜的鉴别能力。

2）、显微镜的放大倍数：图II 物镜的放大倍数：N 物=L/F 1 目镜的放大倍数：N 目=D/F 2

显微镜的总放大倍数应为物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积，即：

2

1F F D

L N N N **⨯＝

＝目物总

其中：L-------显微镜的光学筒长度（物镜后焦点与目镜前焦点的距离）。

D-------明视距离（250mm）

-----物镜焦距。

F

1

-----目镜焦距。

F

2

3）、透镜成象的质量

单个透镜在成象过程中，由于几何光学条件的限制，映象会变得模糊不清或发生畸变，这种缺陷称为象差。象差主要包括球面明差和色象差。

球面差的产生是由于透镜的表面呈球曲形。通过透镜中心及边缘的光线折射以后不能交于一点，而形成几个映象前后分布。有校正球面象差的采用多片透镜组成透镜组，即将凸透镜和凹透镜组合在一起（称为复合透镜），由于两种透镜有性质相反的球面象差，因此可以相互抵消。

色象差的产生是由于组成白光的各种不同波长的光线在穿过透镜时折射率不同。这些光在平面上成的象不能集中于一点，而呈现带有彩边的光环。通常采用单色光源（或加滤光片）。也可使用复合透镜来消除色象差。

2、金相样品制备规程

制备显微试样包括取样、磨光、抛光及浸蚀四个步骤。本实验只进行金相样品的磨光、抛光和浸蚀。

1）、取样

取样时应根据被分析材料或零件的特点。选择有代表性的部分。例如研究零件破裂原因时，应在破裂部位及正常部位取样，进行比较分析。试样最适合的尺寸是直径为12mm，高为10mm的圆柱体或面积为12*12mm2，高10mm的长方体。

根据材料性质不同，可用手锯、用车床切削、用锤子击碎以及用砂轮切割等方法截取试样。在取样过程中应注意防止试样受热组织发生变化。

取得试样后，应将试样表面制成平面，同时边缘要倒成圆角（如分析化学热处理表面组织时则不能倒角）。

2）、磨光

试样抹平后，须用清水冲洗干净并擦干，然后进行磨光，磨光可用手工或机械两种方法。

（1）手工磨光手工磨光是在不同号数的金相砂纸上进行。砂纸号数由