实验一 金相显微镜分享资料
实验一 金相显微镜的构造及使用
实验一金相显微镜的构造及使用一、实验目的1、了解金相显微镜的光学原理和构造；2、初步掌握金相显微镜的使用方法。
3、掌握金相显微镜的维护二、实验概述金相显微镜是进行金属显微分析的主要工具。
将专门制备的金属试样放在金相显微镜下进行放大的观察，可以研究金属组织与其成分和性能之间的关系；确定各种金属经不同加工及热处理后的显微组织；鉴别金属材料质量的优劣，如各种非金属夹杂物在组织中的数量及分布情况以及金属晶粒度大小等。
因此，利用金相显微镜来观察金属的内部组织与缺陷是金属材料研究中的一种基本实验技术。
简单地讲，金相显微镜是利用光线的反射将不透明物件放大后进行观察的。
下面分别介绍金相显微镜的基本原理和使用方法。
（一）金相显微镜的原理及使用1．金相显微镜的光学放大原理金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的，其基本原理如图1所示。
图1 显微镜的成像原理图系统主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。
对着被观察物体AB的一组透镜叫物镜O1—O1；对着眼睛的一组透镜叫目镜O2—O2。
现代显微镜的物镜和目镜都是由复杂的透镜系统所组成，放大倍数可提高到1600~2000倍。
当被观察物体AB置于物镜前焦点略远处时，物体的反射光线穿过物镜经折射后，得到一个放大的倒立实像A′B′（称为中间像）。
若A′B′处于目镜焦距之内,则通过目镜观察到的物像是经目镜再次放大的虚像A″B″。
由于正常人眼观察物体时最适宜的距离是250mm（称为明视距离），因此在显微镜设计上，应让虚像A″B″正好落在距人眼250mm 处，以使观察到的物体影像最清晰。
2．金相显微镜的主要性能a)放大倍数显微镜的放大倍数为物镜放大倍数M物和目镜放大倍数M目的乘积，即：M=M物×M目=L/f物×D/f目式中，f物——物镜的焦距；f目——目镜的焦距；L ——显微镜的光学镜筒长度D——明视距离（250mm）f物、f目越短或L越长，则显微镜的放大倍数越高。
有的小型显微镜的放大倍数需再乘一个镜筒系数，因为它的镜筒长度比一般显微镜短些。
一金相显微镜的使用及金相试样的制备
实验一 金相显微镜的使用及 金相试样的制备
• （二）金相试样的制备（参考标准为GB/T13298—91
《金属显微组织检验方法》）
• 1、试样的选取（取样） • 试样截取的方向、部位、数量应根据金属制造方法，检验的目的，技术条
实验一 金相显微镜的使用及 金相试样的制备
• 四、实验步骤 • 1、每班按3人一组，每组领取一套砂纸，按如图1-6所示沿虚线
• •
裁开，每人领取一个试样； 2、先将砂纸平铺在玻璃板上，左手伸开按住砂纸，右手将试样 拿平，慢慢往前推，然后提起拿回来，再慢慢往前推，直到试样 表面划痕方向一致且均匀时再换下一道砂纸； 3、将磨好的试样用水冲洗干净，再在抛光机上轻轻抛光，直到 表面没有划痕为止； 4、将抛光好的试样用水冲洗干净，再用有酒精的脱脂棉擦洗， 用吹风机吹干，最后用硝酸酒精浸蚀，清洗吹干后准备观察。 5、磨好的试样磨面朝下放在载物台中心，先用低倍再用高倍仔 细观察。 6、对磨好试样的组织进行分析，画出组织示意图。 7、每组可选组织较好的样品，进行照相。
实验一 金相显微镜的使用及 金相试样的制备
• 3、试样磨制 • （1）粗磨：粗磨即磨平，主要目的是获得平整的磨面和
规则的外形，其次是试样的倒棱，以免细磨和抛光时划烂 砂纸或抛光布，但对于需要观察表层组织(如渗碳层、脱 碳层)的试样，则不能倒棱。一般黑色金属要用砂轮打平， 对于很软的材料(如铝、铜、镁等有色金属)可用锉刀锉平。 磨砂轮时应利用砂轮的侧面，并使试样沿砂轮径向缓慢往 复移动，施加压力要均匀，且试样要不断用水冷却，以防 止试样因受热升温而产生组织变化，手持试样的姿势从头 到尾不能改变。这样既可以保证使试样磨平，还可以防止 砂轮侧面磨出凹槽，使试样无法磨平。
实验一 金相显微观察
实验一金相显微观察一、实验目的1、了解金相显微镜的结构原理、熟悉各种零件的性能和作用。
2、掌握显微镜分辨率的概念及其影响因素。
3、学会正确操作上海4XB型金相显微镜。
4、学会用金相显微镜观察金相显微组织和腐蚀位错蚀坑形状；二、实验仪器4XB型双目倒置金相显微镜、金相样品三、实验原理随着探索自然与改造自然的科学事业的发展，人们迫切希望得到观察微观世界的工具。
显微镜的发明，将视觉延伸到肉眼无法看到的微观组织中去，因此显微镜日益成为各个领域的科学工作者不可缺少的工具之一。
金相显微分析是研究工程材料内部组织结构最基本、最重要、应用最广泛的研究方法之一。
显微分析可以研究金属组织与其化学成分的关系；确定各种金属经不同的加工与热处理后的显微组织；鉴别金属材料质量的优劣。
1. 金相显微镜的光学原理金相显微镜是由两个透镜组成，对着金相试样的透镜称为物镜，对着眼睛的透镜称为目镜。
借助于物镜与目镜的两次放大，就能使物体放大到很高倍数。
其光学原理如图1所示。
当所观察的物体AB置于物镜前焦点F1外少许时，物体的反射光线穿过物镜经折射后，就得到一个放大了的倒立实像AˊBˊ，若AˊBˊ处于目镜的前焦距以内，在经过目镜放大后，人眼在目镜上观察时，在250mm 明视距离处（正常人眼看物体时，最适宜的距离大约在250mm左右，这时人眼可以很好的区分物体的细微部分而不易疲劳，这个距离被称为“明视距离”），看到一个经再次放大的倒立虚像AˊBˊ。
所以，观察到的像是经物镜和目镜两次放大的结果。
由图1可以看出，物镜对物体起着放大作用，而目镜则是放大由物镜所得到的物像。
金相显微镜的优劣，主要取决于以下几点：①显微镜的放大倍数由下式来确定：M=M物·M目=L/f物·D/f目⑴式中：M—显微镜的放大倍数；M物——物镜的放大倍数；M目——目镜的放大倍数；f物——物镜焦距；f目——目镜焦距；L—显微镜的镜筒长度（即目镜与物镜的距离）；D—明视距离（250mm）。
实验1 金相显微镜的结构与使用资料
实验1. 金相显微镜的构造与使用一、原理概述:金相分析是人们通过金相显微镜来研究金属和合金显微组织大小、形态、分布、数量和性质的一种方法。
显微组织是指如晶粒、包含物、夹杂物以及相变产物等特征组织。
利用这种方法来考查如合金元素、成分变化及其与显微组织变化的关系：冷热加工过程对组织引入的变化规律；应用金相检验还可对产品进行质量控制和产品检验以及失效分析等。
1．金相显微镜的成象原理简介人眼对客观物体细节的鉴别能力是很低的，一般是在0.15~0.30mm 间。
因此，观察认识客观物体的显微形貌，必需藉助显微镜。
显微镜放大的光学系统由两级组成。
第一级是物镜，细节AB 通过物镜得到放大的倒立实角A 1B 1。
A 1B 1的细节虽已为被区分开，但其尺度仍很小，仍不能为人眼所鉴别，因此，还需第二次放大。
第二级放大是通过目镜来完成。
当经第一级放大的倒立实象处于目镜的主焦点以内时，人眼可通过目镜观察到二次放大的A 3B 3的正立虚象。
(1) 物镜的成象:根据几何光学可知，当被观察的物体处于该透镜的一倍焦距与二倍焦距之间时，物体的反射光通过物镜经折射后在透镜的另一侧可以得到一个放大的倒立实像。
为了充分发挥物镜的能力，一般设计时是让被观察物体处于很接近于焦点处，因此计算其放大倍数时可以用物镜的焦距f 。
见图1-1。
11A B LM AB f ''=≈物物式中：f 物——接物镜焦距；L ——F 1到实象间的距离；M 物——物镜放大倍数。
(2) 目镜的成象同样据几何光学成象规律可知，当被观察物体处于该透镜的一倍焦距以内时，人眼通过透镜观察，可以在250mm 远处看到一个放大了的正立虚象(250mm在这里称为明视距离)。
见图1-2。
目镜的放大倍数250M f目目式中：f 目——目镜的焦距； 250——人眼的明视距离(mm)/； 目——目镜的放大倍数。
M显微镜的成象(3) 被观察物体的细节经物镜放大后的实象落到目镜主焦点以内后，人眼观察可看到经两次放大后的虚象。
金相显微镜的使用及金相试样的制备实验
实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备一．实验目的1．学习了解金相显微镜的使用。
2．学习了解金相试样的制备。
二．概述利用金相显微镜，在试样上观察金属组织的方法称为显微分析，所能观察到的金属组织称为显微组织。
显微分析是研究金属材料的一种重要方法。
通过这种方法可以观察、研究金属材料的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物等在组织中的数量和分布情况等问题。
金相显微镜可以用于研究材料的组织结构与化学成分之间的关系；确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织；判别材料质量的优劣等。
1．金相显微镜的构造及使用正常人眼看物体时，最适宜的距离大约在250mm左右（称为明视距离），这时能分辨0.15~0.30mm距离，放大镜一般只能放大25倍，若要提高放大倍数以观察更细小的物体，就必须利用显微镜。
光学金相显微镜放大倍数为几十倍到2000倍，它的放大原理如图1.1所示。
图1.1 显微镜成像原理图对着被观察物体的透镜叫做物镜；对着人眼的透镜叫做目镜。
当观察物体AB放在物镜的举例焦点F1略远一点的地方时，则在透镜另一侧形成道理放大实像A1B1，A1B1处于目镜A B，虚像成像在人焦点F2之内。
人眼通过目镜观察实像A1B1时，将得到道理放大虚像''11眼明视距离处。
物镜的放大倍数目镜的放大倍数显微镜总的放大倍数即显微镜放大倍数等于物镜和目镜单独放大倍数的乘积。
本次实验使用XJP-100型金相显微镜，如图1.2所示。
它的构造可分为三部分：光学系统、机械系统和照明系统。
（1）光学系统：主要是目镜组和物镜组。
目镜：放大倍数有5⨯、10⨯、12.5⨯物镜：放大倍数有10⨯、40⨯、100⨯（2）机械系统：主要是底座、载物台、物镜转换器和调焦装置。
底座：支持整个显微镜体。
载物台：放置试样用。
武警转换器：用于更换不同倍数的物镜。
调焦装置：调节焦距用，一般显微镜分粗调和微调。
（3）照明系统：照明系统由光源、聚光透镜、孔径光栏、视场光栏和棱镜等组成。
实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察
实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察一、实验目的1．了解金相显微镜的构造，各个主要部件的效用。
2．掌握正确使用显微镜的操作及维护方法。
3．观察几种式样的金相组织二、实验概述（一）金相显微镜的知识及正确使用1．显微镜放大原理：利用透镜将物体的像放大，单个透镜的放大倍数是有限的（一般在20倍以下），因此要考虑用另一透镜组将第一次放大的像再行放大，以得到更高更清晰放大倍数的像，显微镜就是根据这一需求设计的。
显微镜中装有两组放大透镜，靠近物体的一组为物镜，靠近眼睛的一组透镜称为目镜，但实际上显微镜采用的物镜和目镜都是由复杂的透镜组组成。
图1-1为显微镜成像原理图。
图1-1显微镜成像原理图若将试样AB 置于物镜之前距其一倍焦距(F1)略远一些的位置，由物体反射的光线通过物镜折射后得到一个倒立的放大的实像A′B′，在目镜上观察时，经物镜放大的倒立实像A′B′落在目镜焦距F2内( 在设计时安排好使目镜的焦点位置在F2以内) ，目镜又将A′B′再次放大，人眼在（250mm）的明视距离处，看到一个经两次放大的倒立的虚像A″B″就是我们在显微镜下的物象。
总的放大倍数为物镜的放大倍数与目镜放大倍数的乘积，M总=M物×M目普通光学金相显微镜主要由三大系统构成：既光学系统，照明系统和机械系统。
下面简单分述其主要构件的功能与特性。
光学系统：主要包括物镜和目镜，物镜是显微镜最重要的部件，成像质量在很大程度上取决于物镜的质量，它的性能包括数值孔径和分辨率，有效放大倍数及像差校正程度。
A ：数值孔径：物镜的数值孔径（N.A ）表示物镜的收集光线的能力，增强物镜的聚光能力可使成像的质量提高，它的大小通常以进入物镜的光线锥所张开的角度，既孔径角的大小，公式表示为：N.A=n.sinθ式中n —物镜与观察物之间介质的折射率θ—为物镜的孔径半角因此提高数值孔径有两个途径：a ．增大透镜的直径或减小物镜的焦距。
实际上sinθ的最大值只能0.9左右，此方法会导致像差增大和制造困难。
金相显微镜实验报告内容
金相显微镜实验报告内容一、引言金相显微镜是一种常用的金属材料显微分析工具。
通过观察金属材料的组织结构, 可以分析其性能和质量。
本实验旨在使用金相显微镜观察不同材料的金相组织，并对观察结果进行解析和讨论。
二、实验目的1. 熟悉金相显微镜的基本原理和操作方法。
2. 观察不同材料的金相组织，了解其组织结构特点。
3. 掌握金相组织的观察和分析方法。
三、实验仪器和材料1. 金相显微镜2. 研磨纸和砂纸3. 金相试样（不同材质和处理状态）四、实验步骤1. 样品制备：1. 将金属试样切割成适当大小（通常为10mm * 10mm * 3mm）。
2. 用砂纸将试样的表面磨平，再用研磨纸逐渐细磨，直到试样表面平整光滑。
3. 使用切割机将试样切割成适当大小的楔形样品。
4. 对楔形样品进行粗磨和精磨，用砂纸和研磨纸逐渐细磨，直到样品表面光滑。
2. 试样腐蚀：1. 将处理后的试样放入盛有酸性腐蚀液（如Nital）的容器中。
2. 在腐蚀液中浸泡一段时间，直到试样表面出现明显的腐蚀反应。
3. 从腐蚀液中取出试样，用水清洗干净，并用纸巾轻轻抹干。
3. 金相组织观察：1. 将腐蚀后的试样放置在显微镜载物台上，并固定好。
2. 通过显微镜的目镜和物镜进行对焦调整，使试样图像清晰可见。
3. 使用不同倍数的物镜进行观察，记录观察到的金相组织特征。
五、实验结果与分析通过金相显微镜观察，我们成功得到了不同材料的金相图像并进行了分析。
以下是我们观察到的一些主要结果：1. 结晶体：在显微镜下观察，结晶体呈现出明显的晶粒形状。
不同材料的晶粒大小和形态各异，反映出其不同的冶金处理历史和组织特征。
2. 晶界：晶界是相邻晶粒之间的界面，观察到的晶界可以显示出晶粒大小和形状的变化。
晶界的特征对材料的性能和强度有重要影响。
3. 金相组织：金相组织是材料内部的组织结构，包括晶粒大小、晶粒形态、晶粒分布和相含量等。
在显微镜下观察，不同材料呈现出不同的金相组织，反映了其冶金处理和热处理工艺的影响。
实验一 金相显微镜的使用及第二个实验金相试样的制备
实验一金相显微镜的使用及第二个实验金相试样的制备一、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.学习利用金相显微镜进行显微组织分析二、实验概述利用肉眼或放大镜观察分析金属材料的组织和缺陷的方法称为宏观分析。
为了研究金属材料的细微组织和缺陷，可采用显微分析。
显微分析是利用放大倍数较高的金相显微镜观察分析金属材料的细微组织和缺陷的方法。
一般金相显微镜的放大倍数是10～2000倍，金属颗粒的平均直径在0.1～0.001mm范围内，正是借助于金相显微镜可看其轮廓的范围。
故显微分析是目前生产检验与科学研究的主要方法之一。
为了能观察到真实、清晰的显微组织，首先要了解金相显微镜的构造与使用，并制备好金相试样。
（一）金相显微镜研究金属显微组织的光学显微镜称为金相显微镜。
金相显微镜不同于生物显微镜。
生物显微镜是利用透射光来观察透明的物体，而金相显微镜则是利用反射光将不透明物体放大和进行观察。
1.金相显微镜成像原理金相显微镜是由两个透镜组成，对着金相试样的透镜称为物镜，对着人眼的透镜称为目镜。
现代金相显微镜的物镜与目镜实际上不是单片透镜，而是由固定在金属筒内的组合透镜所构成。
金相显微镜通过物镜与目镜两次放大而得到倍数较高的放大像。
现代金相显微镜的最高放大倍数可达1500~2000倍。
2．金相显微镜的鉴别率显微镜的鉴别率是指在显微镜视场中能分辨出物体相邻两点的最小距离。
由于物镜使被观察物体第一次放大，故显微镜的鉴别率主要取决于物镜的鉴别率。
鉴别率不同的两个物镜，在显微镜上配成相同的放大倍数时，其显微观察的效果是不同的。
物镜的鉴别率取决于照明用的入射光线的波长和物镜的集光能力，其关系式为：d=λ/(2N·A)式中：d——物镜能分辨出的物体相邻两点的最小距离；λ——照明用的入射光线的波长；N·A——物镜的数值孔径，它表示物镜的集光能力。
由公式可见，物镜的数值孔径N·A愈大，入射光的波长λ愈短，则物镜能分辨出物体相邻两点的最小距离就愈小，即其鉴别率就愈高。
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显微镜物镜的球面像差大多已进行了必要 的校正，但对色像差和像域弯曲的校正，不同 的物镜区别也很大。色像差校正到红、绿两波 区的称为消色差物镜；校正到红、绿、紫波区 的称为复消色差物镜；如果再对视场边缘的弯 曲进行校正的则称为平场消色差物镜。
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A. 放大率。它是指物镜独立放大实物倍数的能力， 它取决于物镜前透镜的焦距。焦距越短，放大 倍数越高。
一般显微镜都附有黄、绿、蓝三种或更 多颜色的滤色片，它的作用是使光源发 出的白光变为单色光。不同类型的物镜 使用不同的滤色片，滤色片可以改变相 的衬度，便于组织鉴别。
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（3）孔径光栏
孔径光栏位于聚光透镜之后，用以调节 光源射入的光束粗细。一般显微镜的孔 径光栏是可以连续调节的。
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当孔径光栏缩小时，进入物镜的光束变细，光线不 通过物镜透镜组的边缘，球面像差大大降低。但是光 束变细，使物镜的孔径角缩小，会使实际使用的数值 孔径下降，分辨率降低。当孔径光栏扩大时，入射光 束越粗，物镜的孔径角增大，可以使光线充满物镜的 后透镜。这时数值孔径可以达到额定值（即物镜外壳 上的值），分辨率也随之提高，但是由于球面像差的 增加以及镜筒内部反射与炫光的增加，成像质量将降 低。因此孔径光栏对成像质量影响很大，使用时必须 做适当的调节，不能过大或过小，其合适程度应以光 束充满物镜后透镜为准，并根据成像的清晰程度来判 断。更换物镜后，孔径光栏必须做适当调节。需注意 的是不应用它来调节视场的亮度。
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（2） 显微镜的照明系统
金相显微镜与生物显微镜不同，它是利 用反射光将不透明的物体进行放大成像 的。金属试样不透明，需要有照明装置。 将光线投射在试样表面，借金属表面本 身的反射能力，使部分光线被反射而进 入物镜，从而形成一个倒立的实像，随 后在目镜中形成一个虚像。
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显微镜的照明系统
1. 光源 2. 滤色片 3. 孔径光栏 4. 视场光栏 5. 照明器 6. 照明系统的光轴调整
d
2•N• A
式中：λ代表入射光源的波长； N*A代表数值孔径。
9
物镜的类型、放大倍数、数值孔径等常以文字 符号刻在物镜的外壳上。如：物镜上刻有、或∞/0等 符号，其中表示放大倍数为45倍，0.65表示数值孔 径，或∞/0，表示此物镜按无限镜筒长度设计的。 我们实验中常用物镜为45/0.63、10/0.25、40/0.65、 100（油镜）。
3
A`` A
D A`
B B`
B``
显微镜的成像原理图
物体AB位于物镜的前焦点外但很靠近焦点的位置上，经过 物镜形成一个倒立的放大实像A`B`，这个像位于目镜的物方焦 距内但很靠近焦点的位置上，作为目镜的物体。目镜将物镜放 大的实像再放大成虚像A``B``，其位于观察者的明视距离处 （距人眼250mm），供人眼观察。
实验一 金相显微镜的原理、构 造及使用
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一、实验目的
1. 了解金相显微镜的基本原理和构造 2. 掌握金相显微镜的使用方法 3. 掌握金相显微镜的维护
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二、概述
显微分析是金属材料科学的一个很 重要的研究方法，它可以观察及研究金 属中用宏观分析方法无法观察到的组织 细节及缺陷。而金相显微镜则是进行显 微分析的主要仪器。 下面介绍金相显微 镜的原理、构造。先看一下它的结构：
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金相显微镜的类型很多，有台式的、 卧式的等，但无论是哪种类型，它们都 是由光学系统、照明系统、机械系统和 附件等部分构成。下面一一介绍：
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（1）显微镜的光学系统
显微镜的光学系统主要由物镜和目镜组成， 由物体来的光线通过物镜和目镜进行放大成像。
物镜是显微镜最主要的光学部件。物镜的 好坏直接影响显微镜放大后的影像质量。位于 物镜最前端的是平面透镜。称为前透镜，起放 大作用，在它以后的其他透镜都是校正透镜， 用以校正前透镜所引起的各种像差。
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(1)光源
一般显微镜多采用低压钨丝灯泡作光源，由降 压变压器供给5V、6V、8V低电压。按照光源， 目前实验室使用的显微镜有二种：一种是自身 带有变压器的，另一种为外置式变压器的，使 用第二种时，应将显微镜的电源插头插在变压 器上，防止显微镜电源烧坏。这是值得同学注 意的地方。
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（2）滤色片
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观察时，人在明视距离处的鉴别率为 0.15～0.3毫米。要使物体上细微部分也 能被人眼观察到，必须将它放大到 M=0.15/d~0.3/d倍，即观察时的放大范 围为：
M最大＝0.d15
0.15Biblioteka 0.3* NA2 NA
M最小＝0d.3
0.3
0.6 * NA
2* NA
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若 取 入 射 光 的 平 均 波 长 为 0.55 微 米 ， 则 显微镜的放大有效范围近似为倍~倍，根 据物镜的数值孔径就可以按上述范围选 配目镜和确定总的有效放大倍数。
B. 数值孔径。它表示物镜的聚光能力。数值孔径 大的物镜聚光能力强，从实物射入物镜的光线 多，成像就鲜明，数值孔径常用N·A表示，其 大小为N·A＝η·sinΦ，式中Φ为孔径角的 一半，η为介质的折射率。
C. 鉴别率。它是指物镜分清细微组织的能力。它 是物镜最重要的特征。
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物镜所能清晰分辨出的物体相邻两点 最小距离，根据理论推导可由下式求得：
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2、目镜
目镜的主要作用是将物镜放大的实像再次放大。 当显微观察时，人眼能在明视距离处看到经目 镜再次放大的虚像。 目镜的构造比物镜简单的多，仅由为数不多的 几片透镜组成，由于通过目镜的光束近于平行， 目镜的像差并不严重，孔径角也小，所以目镜 的鉴别能力低，放大倍数也不高。目镜的类型、 规格等也常以文字符号标注在目镜的外壳上， 实验中常用的目镜为10、12.5、15、10（带有 刻度尺的）等几种，其所示的数字即为目镜的 放大倍数。
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显微镜放大倍数的标定
经过物镜和目镜的两次放大，那么人眼观 察到的像的放大倍数M即为物镜的放大倍数M1 与目镜的放大倍数M2的乘积。由于在成像的过 程中，物镜处在前一级放大，那么物镜不能鉴 别的组织中的细微部分，目镜也是鉴别不到的。 在此种情况下，单纯提高目镜的放大倍数并不 能提高成像质量。对于每一物镜，只有合理选 择与之配合的目镜，才能得到清晰的像。