光学金相显微试样的制备
第二章光学金相显微试样的制备2.1原理显微分析是研究金属内部组织的最重要的方法。
在金相学一百多年的发展历史中，绝大部分研究工作是借助于光学显微镜完成的。
近年来，电子显微镜的重要性日益增加，但是光学显微金相技术在教学、科学和生产中仍将占据一定的位置。
试样制备工作包括许多技巧，需要有长期的实践经验才能较好地掌握；同时它也比较费时和单调，往往使人感到厌烦。
金相显微镜的使用之所以比生物显微镜晚二百年，其原因就是由于长期没有解决好试样制备问题。
由于研究材料各异，金相显微制样的方法是多种多样，其程序通常可分为取样、镶样、磨光、机械抛光(或电解概抛光、化学抛光)、腐蚀等几个主要工序，无论哪一个工序操作不当，都会影响最终效果。
因此，不应忽视任何一个环节。
不适当的操作可能形成“伪组织”导致错误的分析。
为能清楚的显示出组织细节，在制样过程中不使试样表层发生任何组织变化，曳尾、划痕、麻点等，有时尚需保护好试样的边缘。
2.2 取样选择合适的、有代表性的试样是进行金相显微分析的极其重要的一步，包括选择取样部位、检验面及确定截取方法、试样尺寸等。
一、取样部位及检验面的选择取样部位及检验面的选择取决于被分析材料或零件的特点、加工工艺过程及热处理过程，应选择有代表性的部位。
生产中常规检验所用试样的取样部位、形状、尺寸都有明确的规定(详见有关行业和国家颁布标准)。
零件失效分析的试样，应该根据失效的原因，分别在材料失效部位和完好部位取样，以便于对比分析。
对铸件，必须从表面到心部，从上部到下部观察其组织差异，以了解偏析情况，以及缩孔疏松及冷却速度对组织的影响。
因此，取样时要兼顾考虑，对锻轧及冷变形加工的工件，应采用纵向检查面，以观察组织和夹杂物的变形情况，而热处理后的显微组织则应采用横向截面。
二、试样的截取取样时，应保证被观察的截面由于截取而产生组织变化，因此对不同的材料要采用不同的截取方法：对于软材料，可以用锯、车、刨等加工方法；对于硬材料，可以用砂轮切片机切割或电火花切割等方法。
对于硬而脆的材料，可以用锤击方法。
在大工件上取样，可用氧气切割等方法。
在用砂轮切割或电火花切割时，应采取冷却措施，以免试样因受热而引起组织变化。
三、试样尺寸金相试样的大小以便于握持、易于磨制为准。
通常显微试样为直径15mm、高15~20mm 的圆柱体或边长为15~25mm的立方体。
对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，要进行镶嵌或机械夹持。
试样取下后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。
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。
在磨制过程中，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。
此外，在一般情况下，试样的周界要砂轮或锉刀磨成45°角，以免在磨光及抛光时将砂纸和抛光织物划破，但是对于需要观察表层组织(如渗碳层、脱碳层)的试样，则不能将边缘磨圆，这种试样最好进行镶嵌。
2.3 镶样一般情况下，如果试样大小合适，则不需要镶样，但试样尺寸过小或形状极不规则者，如带、丝、片、管，制备试样十分困难，就必须把试样镶嵌起来。
镶嵌分冷镶嵌和 热镶嵌二种。
目前一般多采用塑料镶嵌。
镶嵌材料有热凝性塑料(如胶木粉)、热塑性塑料(如聚氯乙烯)、冷凝性塑料(环氧树脂加固化剂)及医用牙托粉加牙托水等。
这些材料都各有其特点。
胶木粉不透明，有各种颜色，而且比较硬，试样不易倒角，但抗强酸强碱的耐腐蚀性能比较差。
聚氯乙烯为半透明或透明的，抗酸碱的耐腐蚀性能好，但较软。
用这两种材料镶样均需用专门的镶样机加压加热才能成型。
金相试样镶样机主要包括加压设备、加热设备及压模三部分。
对温度及压力极敏感的材料(如淬火马氏体与易发生塑性变形的软金属)，以及微裂纹的试样，应采用冷镶、洗涤后可在室温下固化，将不会引起试样组织的变化。
环氧树脂、牙托粉镶嵌法对粉末金属，陶瓷多孔性试样特别适用。
电解制样时，可加入铜粉等金属填料以产生导电性，还可加入耐磨填料如Al 2O 3等来增加硬度及耐磨性，保持试样的边缘，填料一般在制样前加入到压镶塑料中去。
机械镶嵌法，适用外形比较规则像圆柱体，薄板等。
低熔点合金镶嵌法，利用融溶的低溶点合金溶液浇铸镶嵌成合适的金相试样。
将欲镶嵌的细小试样放置在一块平整的铁板上，用合适的金属圈或塑料圈套在试样外面，将低熔点合金注入圈内待冷却后即可。
牙托粉加牙托水镶嵌法，这种方法操作方便。
室温下将牙托粉加适量的牙托水调成糊状(不能太稀) ，将欲镶嵌的细小试样放置在一块平整的玻璃上，用合适的金属圈或塑料圈套在试样外面，室温下将牙托粉加适量的牙托水调成糊状(不能太稀) ，并迅速注入金属圈或塑料圈内待30分钟后即固化，目前这样方法完全可取代低熔点合金镶嵌法。
2.4 磨光磨光分为粗磨与精磨(1) 粗磨的目的是为整平试样，并磨成合适的形状。
金相试样的磨光除了要使表面光滑平整外，更重要的是应尽可能减少表层损伤。
每一道磨光工序必须除去前一道工序造成的变形层(至少应使前一道工序产生的变形层减少到本道工序产生的变形层深度)，而不是仅仅把前一道工序的磨痕除去；同时，该道工序本身应做到尽可能减少损伤，以便于进行下一道工序。
最后一道磨光工序产生的变形层深度应非常浅，保证能在下一道抛光工序中除去。
图2-3为试样经过切割加工及四道磨光工序后，表面变形层厚度变化示意图。
图中A 、B 、C 均为变形层，越往里，变形量越小，D为未受损伤的组图2-1 金相试样镶样机图2-2a 机械镶嵌用夹具图2-2b 低熔点合金和牙托粉加牙托水镶嵌法织。
此过程要注意防止金属过分发热。
(2) 精磨精磨的目的是消除粗磨时留下的较深的磨痕，为下一步抛光打好基础。
精磨通常是在砂纸上进行，砂纸分水砂纸和金相砂纸。
通常水砂纸为SiC 磨料不溶于水，金相砂纸的磨料有人造刚玉、碳化硅、氧化铁等，性均极硬，呈多边棱角，具有良好的切削性能，精磨时可用水作润滑剂进行手工湿磨或机械湿磨，通常使用粒度为240、320、400、600四种水砂纸进行磨光后即可进行抛光，对于较软金属，应用更细的金相砂纸磨光后再抛光。
对于有一定数量的试样，精磨可用手工湿磨机(图2-4)进行。
图2-4示出手工操作的砂纸湿磨设备的外形图，砂纸朝外向下倾斜(从操作者方向看)，粘贴在平板玻璃上磨制时，将试样磨面平后在砂纸上，直线向前推退回时离开砂纸，这种反复进行，直到旧的磨痕全部消失，在整个磨面上得到方向一致均匀的新磨痕边止，每换一道砂纸之前，必须先用水洗去样品和手上的砂粒，并擦干，然后将试样旋转90°在次级砂纸上磨制。
使用时流动的水不停地从砂纸表面流过，及时地把绝大部分磨屑和脱落的磨粒冲走。
这样在整个磨光操作过程中，磨粒的尖锐棱角始终与试样的表面接触，保持其良好的磨削作用。
湿磨法的另一优点是，水的冷却作用可以减少磨光时在试样表面产生的摩擦热，避免显微组织发生变化。
整个磨光工序可以在同设备上完成。
除此以外还可以采用机械磨制(图2-5)将不同粒度的碳化硅砂纸分别置于边缘略有突起放了一些水的电动转盘上，则随着转盘转动，砂纸下面的水被甩出，砂纸被吸附在转盘上，即可进行机械湿磨，磨光效率能进一步提高。
图2-6示出转盘式金相预磨机，使用时用水作润滑剂和冷却剂。
配有微型计算机的自动磨光机，可以对磨光过程进行程序控制，整个磨光过程可以在数分钟内完成。
2.5 抛光抛光的目的是要尽快把磨光留下的细微磨痕成为光亮无痕的镜面，金相试样的抛光基本分为机械抛光、化学抛光、电解抛光三类。
图2-6 自动磨样机 图2-5a 转盘式金相予磨机1-电动机 2-底座 3-轴 4-磨盘5-水砂纸6-螺钉 7-开关 8-罩 9-盘 10-调节旋钉 11-盖 12-水管图2-3 试样经过切削磨光后变形层厚度变化示意图 图2-4 手工操作砂纸湿磨设备外形图一、机械抛光抛光的目的就是要尽快反磨光工序留下的变形层除去，并使抛光产生的变形层不影响显微组织的观察。
抛光与磨光的机制基本相同，即嵌在抛光织物纤维上的每颗磨粒可以看成是一把刨刀，根据它的取向，有的可以切除金属，有的则只能使表面产生划痕。
由于磨粒只能以弹性力与试样作用(图2-7)，它所产生的切屑、划痕及变形层都要比磨光时细小和浅得多。
抛光操作的关键是要设法得到最大的抛光速率，以便尽快除去磨光时产生的损伤层，同时要使抛光产生的变形层不致影响最终观察到的组织，即不会产生假象。
这两个要求是有矛盾的，前者要求使用较粗的磨料，但会使抛光变形层较深；后者要求使用最细的磨料，但抛光速率较低。
解决这个矛盾的最好办法是把抛光分为两个阶段来进行。
首先是粗抛，目的是除去磨光的变形层，这一阶段应具有最大的抛光速率，粗抛本身形成的变形层是次要的考虑，不过也应尽可能小。
其次是精抛(又称终抛)，其目的是除去粗抛产生的变形层，使抛光损伤减到最小。
以往，粗抛常用的磨料是粒度为10~20μm 的α-Al 2O 3、Cr 2O 3或Fe 2O 3，加水配成悬浮液使用。
目前，人造金刚石磨料已逐渐取代了氧化铝等磨料，因其具有以下优点：1)与氧化铝等相比，粒度小得多的金刚石磨粒，抛光速率要大得多，例如4~8μm 金刚石磨粒的抛光速率与10~20μm 氧化铝或碳化硅的抛光速率相近；2)表面变形层较浅；3)抛光质量最好。
通常，使用金刚石膏状磨料的抛光速率远比悬浮液大。
金刚石磨料的价格虽高，但抛光速率大，切削能力保持的时间也长，因此它的消耗量少，只要注意节约使用，并合理选择抛光机的转速(采用机械抛光时应为250~300r/min ，自动抛光时应为150r/min)，就可以充分发挥其优越性。
用金刚石研磨膏进行粗抛时，一般先使用粒度为3.5μm 的磨料，然后再使用粒度为1μm 的磨料，对于较软的材料要使用粒度为0.5μm 的磨料才可获得最佳效果。
尽管对于磨光及粗抛已经有了比较成熟的原则，但是对于精抛，还要求操作者有较高的技巧。
常用的精抛磨料为MgO 及γ-Al 2O 3，其中MgO 的抛光效果最好，但抛光效率低，且不易掌握；γ-Al 2O 3的抛光速率高，且易于掌握。
近年来已有在抛光机上配置微型计算机的，使抛光过程自动化，抛光机可以按照规定的参数(如转速、压力、润滑剂的选择、磨粒喷撒频率等)进行工作，这些参数还可以随时间而变。
对于某种材料的金相试样，只要建立了最佳制样参数，制样效果的重要性很好，工作效率大大提高。
不过这种制样设备并不能完全取代金相技术人员的工作，它只能按照人们预制定的程序进行工作。
二、电解抛光机械抛光时，试样表面要产生变形层，影响金相组织显示的真实性。
电解抛光可以避免上述问题，因为电解抛光纯系电化学的溶解过程，没有机械力的作用，不引起金属的表面变形。
金相试样的制备步骤
金相试样的制备步骤一、金相试样的概述金相试样是用于金相显微镜观察和分析材料组织结构的样品。
其制备过程涉及到样品的采集、切割、研磨、腐蚀、清洗等多个步骤。
下面将详细介绍金相试样的制备步骤。
二、样品采集需要选择合适的样品进行金相试样的制备。
样品可以是金属材料、合金、陶瓷、复合材料等。
确保样品的尺寸足够大，以便进行后续的切割和研磨操作。
三、样品切割将采集到的样品切割成适当大小的块状，以便后续的研磨和腐蚀处理。
切割时要注意选择合适的切割工具和切割方式，以避免对样品结构产生损伤。
四、样品研磨将切割好的样品通过研磨工艺进行表面的光洁度处理。
首先使用粗砂纸或磨料对样品进行粗磨，去除表面的粗糙部分。
然后逐渐使用细砂纸或研磨剂进行细磨，直至得到光洁度较高的样品表面。
五、样品腐蚀经过研磨处理后的样品表面可能存在氧化层或其他污染物，需要通过腐蚀处理来去除这些表面层。
常用的腐蚀剂有酸性腐蚀剂和碱性腐蚀剂。
选择合适的腐蚀剂，根据材料的特性和分析需求，进行适当的腐蚀处理。
六、样品清洗腐蚀处理后的样品需要进行彻底的清洗，以去除腐蚀剂和其他残留物。
清洗时可以使用去离子水或其他合适的清洗剂，将样品浸泡清洗一段时间，然后用纯净水冲洗干净。
确保样品表面干净无杂质。
七、样品干燥将清洗后的样品进行干燥处理，以便后续的金相显微镜观察和分析。
可以使用烘箱、吹风机或自然风干等方式进行样品的干燥。
注意控制干燥温度，避免对样品产生热应力。
八、样品封装对于一些容易氧化或易受湿气影响的样品，可以进行封装处理，以保护样品的表面状态。
常用的封装材料有环氧树脂、石蜡等。
将样品浸泡在封装材料中，待封装材料凝固后，即可得到封装的金相试样。
九、金相试样的观察和分析经过以上步骤制备的金相试样，可以进行金相显微镜的观察和分析。
金相显微镜是一种能够放大样品细微结构的显微镜，通过观察样品的显微组织结构，可以了解材料的晶粒结构、相含量、缺陷等信息。
总结：金相试样的制备过程包括样品采集、切割、研磨、腐蚀、清洗、干燥和封装等多个步骤。
金相试样的制备及金相显微镜的使用
油浸系统 100× 500× 1000× 1500×
金相试样的制备方法
金相显微试样的制备包括：取样、步骤
通过本次实验使学生了解光学显微镜； 熟悉光学显微镜的构造和使用方法，了解电子 显微镜的主体结构； 要求每个学生实际操作光学显微镜，观察金相 样品并测定其放大倍数； 用砂轮打磨获得平整磨面； 用金相砂纸按照先粗后细，依顺序进行磨制； 在抛光机上进行抛光，获得光亮镜面； 用浸蚀剂浸蚀试样磨面； 显微镜观察。
金相试样的制备及金相显 微镜的使用
原理
光学显微镜光学原理示意图
孔径角
透镜产生象差的示意图 XJB-1型光学显微镜的光学系统及光学显微镜的外形结构图
XJB—1型光学显微镜的放大倍数
光学系统 放大倍数 5×
10×
15×
干燥系统
8×
40×
80× 120×
干燥系统 45×
225× 450× 675×
试验所用设备及材料
金相显微镜、砂轮机、抛光机、吹风机、 试样、不同型号的砂纸、玻璃板、抛光粉 悬浮液、酒精、3～4％硝酸酒精溶液、棉 花、竹夹子、金相样品
实验金相试样的制备
实验金相试样的制备一、实验目的1.熟悉金相显微试样的制备过程2.了解掌握金相显微试样的制备方法二、概述在利用金相显微镜作金相显微分析时，必须首先制备金相试样，我们在显微镜中所观察到的显微组织，是靠光线从试样观察面上的反射来实现的。
若试样观察面上的反射光能进入物镜。
我们就可以从目镜中观察到反射的象，否则就观察不到。
图2-1 光线在不同表面上的反射情况由图2-1所示可见，未经制备的试样的表面相当于无数多个与镜筒不垂直的平滑表面，这是不能成象的。
因此，我们要先把试样观察面制备成光滑平面。
但是光滑平面在显微镜下只看到光亮一片，而不能看到显微组织结构特征，故还须用一定的浸蚀剂浸蚀试样观察面，使某些耐浸蚀弱的区域不同程度地受到浸蚀而呈现微观察的凸凹不平。
这些区域的反射光线被散射而呈暗色。
由于明暗相衬，在显微观察中就能表示试试样磨面组织结构的特征了。
金相试样的制备包括试样的切取、镶嵌、磨制抛光、锓蚀等五个步骤。
1. 取样试样应根据分析目的和要求在有代表的位置上截取。
一般地说，取横截面主要观察：1、试样边缘到中心部位显微组织的变化。
2、表层缺陷的检验、氧化、过滤、折叠等。
3、表面处理结果的研究，如表面淬火、硬化层、化学热处理层、镀层等。
4、晶粒度测定等。
通过纵截面可观察：1、非金属夹杂；2、测定晶粒变形程度；3、鉴定带状组织及通过热处理消除带状组织的效果等。
试样一般可用手工切割、机床切割、切片机切割等方法截取(试样大小为φ12×12mm圆柱体或12×12×12mm的立方体)。
不论采用哪种方法，在切取过程中均不宜使试样的温度过高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。
2. 镶嵌当试样的尺寸太小(如金属丝、薄片等)时，直接用手来磨制很困难，需要使用试样夹或利用样品镶嵌机，把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙烯及聚合树脂等)中，如图2-2所示。
图2-2 试样的镶嵌（见实验室挂图）3. 磨制试样的磨制一般分粗磨和细磨两道工序。
金相显微试样的制备
金相显微试样的制备一、绪论二、金相试样制备步骤三、镶样四、磨光五、抛光六、金相试样的腐蚀绪论：显微分析是研究金属内部组织的最重要的方法。
在金相学的发展历史中，绝大部分研究工作是借助于光学显微镜完成的。
试样制备工作包括许多技巧，需要有长期的实践经验才能较好地掌握；同时它也比较费时和单调，往往使人感到厌烦。
金相显微镜的使用之所以比生物显微镜晚二百年，其原因就是由于长期没有解决好试样制备问题。
由于研究材料各异，金相显微制样的方法是多种多样，其程序通常可分为取样、镶样、磨光、机械抛光(或电解概抛光、化学抛光)、腐蚀等几个主要工序，无论哪一个工序操作不当，都会影响最终效果，不适当的操作可能形成“伪组织”导致错误的分析。
[center][/center]一．金相试样制备步骤：1．1．1 取样1．纵向取样纵向取样是指沿着钢材的锻轧方向进行取样。
主要检验内容为：非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、变形后的各种组织形貌、热处理的全面情况等。
2．横向取样横向取样是只垂直于钢材锻扎方向取样。
主要检验内容为：金属材料从表层到中心的组织、显微组织状态、晶粒度级别、碳化物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度、腐蚀层深度、表面化学热处理及镀层厚度等。
3．缺陷或失效分析取样截取缺陷分析的试样，应包括零件的缺陷部分在内。
取样时应注意不能使缺陷在磨制时被损伤甚至消失。
[/center]1．1．2试样尺寸金相试样的大小以便于握持、易于磨制为准。
通常显微试样为直径15mm、高15~20mm的圆柱体或边长为15~25mm 的立方体。
[/center]1．1．3试样的切割试样可用手锯、砂轮切割机、剪切、锯、刨、车、铣等截取。
硬而脆的金属可以用锤击法取样。
不论用哪种方法切割，均应注意不能使试样由于变形或过热导致组织发生变化。
对于使用高温切割的试样，必须除去热影响部分。
二. 镶样对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，要进行镶嵌或机械夹持[center][/center]一般情况下，如果试样大小合适，则不需要镶样，但试样尺寸过小或形状极不规则者，如带、丝、片、管，制备试样十分困难，就必须把试样镶嵌起来。
简述金相试样制备的基本过程
简述金相试样制备的基本过程金相试样制备是金相分析实验的一项重要工作，它是通过一系列的步骤将金属试样制备成适合金相观察的样品。
金相试样制备的基本过程如下：1. 试样的选择：根据分析的需要，选择合适的金属材料作为试样。
试样的形状和尺寸应符合实验要求，通常为圆柱形或方形。
2. 试样的切割：采用金相切割机或者手动切割工具，将试样从大块材料中切割出所需尺寸的样品。
切割过程中要注意避免产生过多的热量，以免影响试样的组织结构。
3. 试样的研磨：通过一系列的研磨步骤，将试样的表面研磨平整。
首先使用粗砂纸或砂轮对试样进行粗磨，去除试样表面的粗糙度和氧化层。
然后使用细砂纸或砂轮进行细磨，使试样表面光滑均匀。
4. 试样的抛光：通过抛光过程，进一步提高试样的表面质量。
抛光一般采用金相抛光机，通过旋转的抛光盘和涂抹研磨剂的方式，对试样进行抛光处理。
抛光的时间和压力要控制好，以避免过度抛光导致试样表面的形貌发生改变。
5. 试样的清洗：将抛光后的试样放入超声波清洗器中，用溶剂清洗试样表面的污垢和抛光剂残留。
清洗过程中要注意避免试样受到机械冲击，以免损坏试样。
6. 试样的腐蚀：某些金属材料需要进行腐蚀处理，以去除试样表面的氧化层和其他不良组织。
腐蚀一般采用酸性溶液，如酸性硝酸或酸性硫酸溶液。
腐蚀时间要根据试样的材料和要求进行控制，过长的腐蚀时间可能会导致试样的形貌和组织结构发生变化。
7. 试样的洗净：将腐蚀后的试样放入清水中进行反复洗净，以去除腐蚀液的残留物。
洗净过程中要避免试样受到机械冲击，以免试样变形或损坏。
8. 试样的干燥：将洗净后的试样放入烘箱或用吹风机进行干燥，以去除试样表面的水分。
干燥过程中要控制好温度和时间，以避免试样的热膨胀和变形。
9. 试样的打磨：对于需要进行金相观察的试样，还需要进行一定程度的打磨处理，以获得更好的观察效果。
打磨一般采用细砂纸和研磨液，通过手工或机械的方式对试样进行打磨，使试样表面更加光滑。
实验一 金相显微镜的使用及金相试样的制备
故以空气为介质的干系物镜的数值孔径 N ⋅ A 总是小于 1，目前最高可达 0.95。若采用油浸
物镜，在试样与物镜间滴入折射率为 1.51 的杉木油为介质，则其数值孔径 N ⋅ A 可达 1.43，
这比一般以空气为介质时鉴别率提高了很多。
物镜的数值孔径与放大倍数一起刻在镜头外壳上，例如镜头上到有 25／0.5 或在 65×的
目镜分普通目镜和补偿型目镜。补偿型目镜在放大倍数前标注有“K”字或“C”字， 如 K20×，以示区别。补偿型目镜与复消色差物镜配合使用，可以进一步消除复消色差物镜 的像域弯曲，使成像更清晰平坦，但补偿目镜切不可与消色差物镜相配使用，补偿型目镜一 般放大倍数较高，常在高倍观察时使用。
3
图 1-3 透镜产生像差的示意图 （a）简单透镜 （b）消色差透镜 （c）复消色差透镜
Mmin~ Mmax 之间的放大倍数范围就是显微镜的有效放大倍数。 从图 1-4 可以看出，油浸系物镜同干系物镜相比，它具有较高的数值孔径，因为透过油 进入到物镜的光线要比透过空气进入的多，故松柏油的加入能使物镜聚光能力增强，从而提 高了物镜的鉴别能力。 如选用 45×物镜，其数值孔径为 0.63，根据显微镜的有效放大倍数的计算式：M＝
图。对着被观察物体 AB 的透镜叫物镜，
对着人眼的透镜叫目镜。物镜使物体 AB
形成放大的倒立实像 A′B′ ，目镜再将
A′B′ 放大成仍然倒立的虚像 A′′B′′ ，其
倒立位置正好在人眼的明视距离处，于
是，在显微镜目镜中看到清晰的图像
A′′B′′ 。
放大倍数(M)：
图 1-1 显微镜光学成像原理示意图
500 N ⋅ A ~1000 N ⋅ A ，那么显微镜有效放大倍数范围应为 315~630 倍。如果显微镜放大倍 数 M＜500 N ⋅ A ，则未能充分发挥物镜的鉴别率；若 M＞1000 N ⋅ A ，则形成“虚伪放大”，
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。
金相显微镜的构造和使用及金相试样的制备[1]
实验 金相显微镜的构造和使用及金相试样的制备一、实验目的1、了解光学金相显微镜的构造、原理，学会其正确使用；2、掌握光学金相试样的制备方法及技术要点；3、识别制样过程中常见的缺陷。
二、概述（一）光学金相显微镜光学金相显微镜是研究金相试样观察面显微组织的光学仪器。
利用它可将观察面上肉眼看不到的组织及缺陷放大到100倍以上来进行观察。
1863年索拜（Sorby ）第一个将它用于材料研究之中，100多年来，光学金相显微镜在光源和照明方式上已有许多改进。
今天，一台功能完整的光学金相显微镜不仅可进行明场、暗场、偏振光、相衬及干涉相衬观察，还可进行显微硬度测定与显微摄影等。
1、光学金相显微镜的成象原理 光学金相显微镜的成象是依靠两组透镜组合放大而实现的。
与试样接触的第一组透镜称为物镜，与人眼接触的第二组透镜称为目镜。
如图6-1所示，被观察的显微组织WS 置于物镜前焦点F 1外，在物镜后形成一个倒立、放大的实象W 1S 1，且W 1S 1按设计要求正好落在目镜焦点F 2以内，于是人眼可在250mm 明视距离处，看到一个经目镜再次放大的虚象W 2S 2。
因此，显微镜的总放大倍数M 应为物镜放大倍数M 物与目镜放大倍数M 目 与目镜放大倍数M 目的乘积，即目物M M M (1-1)2、光学金相显微镜的结构常见的光学金相显微镜按类型 图1-2 金相显微镜放大原理图 可分为台式、立式及卧室三大类， 如图1-2（a ）（b ）（c ）所示。
各类显微镜的结构大体相似，主要由三个系统组成，即光学系统、照明系统和机械系统。
（1）光学系统光学系统中的主要构件是物镜和目镜（图1-3和图1-4），其作用是将观察面上的显微组织放大呈清晰的图象。
物镜质量的优劣，常用以下特征指标来衡量。
①数值孔径数值孔径（常以NA表示）反映了物镜的聚光能力。
数值孔径大的物镜，聚光能力强，从试样上反射进入物镜的光线就多，因此，组织细节能鉴别得更清楚。
数值孔径与物镜的孔径半角α[图6-5（a）]及物镜与试样间介质折射率n有以下(a)国产XJ-10A型台式金相显微镜；(b)国产XJL-02型立式金相显微镜（c）东德产NEOPHOT21型卧式金相显微镜图6-2 不同类（c）东德产NEOPHOT21型卧式金相显微镜图1-2 不同类型的金相显微镜图1-3 物镜示意图 图1-4 目镜关系：αs i nn NA = （1-2） 式（1-2）表明，当增大α及n 时，数值孔径可提高。
金相试样的制备过程
金相试样的制备过程金相试样是金相显微镜下观察金属材料微观组织结构的重要手段。
下面将介绍金相试样的制备过程。
选择待观察的金属材料。
金相试样的制备可以适用于各种金属材料，包括钢铁、铜、铝等。
根据不同的金属材料，制备过程可能会有所不同。
第二步，将金属材料切割成适当的尺寸。
为了进行金相试样的制备，首先需要将金属材料切割成适当的尺寸。
这可以使用金属切割机或手动切割工具完成。
第三步，对金属材料进行研磨。
金相试样需要具有光洁的表面，以便在显微镜下观察。
因此，使用砂纸和研磨液对金属材料进行研磨是非常重要的。
研磨的过程通常分为粗磨和精磨两个阶段，以确保金属材料表面的平整度和光洁度。
第四步，对金属材料进行腐蚀。
腐蚀是金相试样制备过程中的一个重要步骤，它可以突出金属材料的组织结构。
根据金属材料的不同，可以选择不同的腐蚀剂。
例如，对铁基材料可以使用Nital腐蚀液，对铝基材料可以使用Keller腐蚀液。
腐蚀时间也需要根据金属材料的不同进行调整，以获得最佳的腐蚀效果。
第五步，进行金相试样的打磨和抛光。
在腐蚀后，金相试样需要进行打磨和抛光，以进一步提高表面的光洁度。
这可以使用特制的金相试样打磨机和抛光机完成，使用不同颗粒大小的研磨液和抛光液，逐渐减小颗粒的尺寸，直到获得光滑的试样表面。
第六步，进行金相试样的腐蚀染色。
为了更清晰地观察金属材料的组织结构，可以对金相试样进行腐蚀染色。
这可以使用不同的染色剂，如希尔维斯液或帕尔金液。
腐蚀染色的时间也需要根据金属材料的不同进行调整，以获得最佳的染色效果。
进行金相试样的清洗和干燥。
在制备金相试样的过程中，试样表面可能会有研磨液、抛光液和腐蚀液的残留物。
因此，对金相试样进行清洗非常重要。
使用乙醇或丙酮等溶剂对试样进行清洗，并用氮气吹干或自然风干。
通过以上的制备过程，金相试样可以得到符合要求的微观组织结构观察样品。
制备过程中的每个步骤都需要仔细操作，以确保最终获得准确、清晰的试样。
金相试样的制备过程是金相显微镜下观察金属材料微观组织结构的重要环节。
金相显微镜的使用及金相试样的制备实验报告建议与感想
金相显微镜的使用及金相试样的制备实验报告建议与感想一、引言1.1 任务背景金相显微镜是金相学中一种重要的实验工具，用于观察材料的金相结构。
金相结构的观察可以揭示材料的组织结构、晶体结构、晶界和缺陷等信息，对材料的性能和应用具有重要意义。
本实验旨在探索金相显微镜的使用方法，并通过制备金相试样，深入了解金相显微镜的原理和应用。
1.2 实验目的•了解金相显微镜的基本原理和操作方法；•掌握金相试样的制备流程和要求；•学会使用金相显微镜观察和分析材料的金相结构。
二、金相显微镜的使用2.1 金相显微镜的原理金相显微镜是利用光学原理，通过聚焦光学系统从样品表面反射的光线来观察材料的金相结构。
它主要由显微镜本体、光源系统、光学补偿装置和图像记录系统等部分组成。
金相显微镜通常有亮场和暗场两种观察模式，其中亮场模式是最常用的观察方法。
2.2 金相显微镜的操作方法•准备样品：将待观察的材料切割成一定尺寸的样品，并进行打磨、抛光等处理，使其表面平整；•调节显微镜：打开光源，调节显微镜的亮度和对比度，确保获得清晰的观察图像；•放置样品：将制备好的金相试样放置在显微镜上，并通过试样夹具固定；•对焦观察：使用显微镜的目镜和物镜对试样进行对焦，并调节焦平面，以获得最清晰的图像；•观察和记录：使用目镜和物镜进行观察，并记录观察到的金相结构信息。
三、金相试样的制备3.1 金相试样制备的基本流程1.样品切割：根据实验需求，将待观察的材料切割成适当大小的样品；2.研磨打磨：使用研磨机或打磨机对样品表面进行粗磨和细磨，使其表面平坦光滑；3.抛光处理：利用抛光机对样品进行抛光，去除研磨过程中产生的伤痕和凸起物；4.清洗处理：将抛光后的样品进行清洗，去除抛光剂和其他污物；5.腐蚀处理：根据需要，对样品进行腐蚀处理，以显现金相结构；6.清洗处理：再次对样品进行清洗，去除腐蚀剂和其他污物；7.酸洗处理：用酸洗液对样品进行处理，去除氧化物和其他表面污染物；8.最终清洗：用去离子水对样品进行最终清洗，以确保样品表面干净。