实验一 金相试样的制备及金相组织观察

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金相制样及显微组织观察

金相制样及显微组织观察

3
对实验结果进行解释和讨论,提出合理的科学假 设和实验改进方案。
THANKS
注意事项
保持抛光布和抛光膏的清洁,避免 样品过热。
蚀刻
蚀刻目的
使显微组织更加清晰可 见,提高观察效果。
蚀刻方法
采用化学蚀刻或电解蚀 刻的方法,使样品表面
特定区域溶解。
蚀刻剂选择
根据材料种类和观察需 求选择合适的蚀刻剂。
注意事项
控制蚀刻时间和蚀刻剂 浓度,避免样品过度蚀
刻或损坏。
02
显微组织观察的方法
晶体结构与形态
单晶体与多晶体
单晶体通常具有规则的几何形状, 而多晶体则由许多小的单晶体组
成,形态相对复杂。
晶体取向
不同晶体的原子排列方向不同, 通过观察晶体的取向可以了解材
料的力学性能和物理性质。
晶体缺陷
晶体在生长、冷却或变形过程中 可能产生缺陷,如位错、空位等, 这些缺陷对材料的性能产生影响。
晶粒大小与分布
05
金相制样及显微组织观察的 注意事项
制样过程中的安全问题
01
避免使用未经批准或过期的化学品,确保实验室安全。
02
在操作过程中佩戴适当的个人防护装备,如实验服、化学防护
眼镜和化学防护手套等。
遵循实验室安全规定,确保制样区域清洁、整齐,避免意外事
03
故的发生。
仪器的正确使用与保养
熟悉仪器的操作规程,严格按照 规程进行操作,确保实验结果的
晶粒大小
晶粒的大小直接影响材料的力学性能 和物理性质,通常晶粒越细小,材料 的强度和韧性越高。
晶粒分布
晶粒在材料中的分布情况影响材料的 整体性能,均匀分布的晶粒有助于提 高材料的综合性能。

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

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、实验目的本实验旨在掌握金相显微镜的使用方法和金相试样的制备技术,以便于进一步研究材料的组织结构和性能。

二、实验原理金相显微镜是一种用于观察材料组织结构的显微镜,其原理是利用光学原理将经过特殊处理后的样品放置在显微镜中观察。

金相试样制备技术主要包括切割、打磨、腐蚀和染色等步骤。

三、实验步骤1. 制备金属试样:选取合适的金属材料,根据需要进行切割或拉伸成形。

2. 打磨:用不同粒度的研磨纸逐渐打磨试样表面,直至表面光滑。

3. 腐蚀:将试样浸泡在适当浓度的腐蚀液中,使其表面发生化学反应产生凹坑或孔洞。

4. 染色:将试样放入染色液中,使其组织结构更加清晰可见。

5. 使用金相显微镜观察试样:将处理好的试样放入显微镜中,调节光源和镜头,观察试样的组织结构。

四、实验注意事项1. 制备试样时需注意安全,避免切割或拉伸过程中产生伤害。

2. 打磨时需使用不同粒度的研磨纸逐渐打磨,以免损坏试样表面。

3. 腐蚀液需根据试样材料和需要进行选择,且操作时需保持通风良好。

4. 染色液需根据需要选择合适的染色方法和染色液。

5. 使用金相显微镜时需注意调节光源和镜头,以便于观察到清晰的组织结构。

五、实验结果经过制备处理后的金相试样在金相显微镜下呈现出不同的组织结构和形态。

例如,铁素体、珠光体等不同组织结构可通过合适的制备方法得到清晰可见的图像。

六、实验建议与感想1. 在实验过程中需要耐心认真地进行每一步操作,特别是制备试样和打磨环节需要反复多次进行。

2. 实验前应仔细阅读相关文献,了解金相显微镜的使用原理和金相试样制备技术。

3. 实验中应注意安全,避免产生伤害或损坏设备。

4. 实验后应及时清洗设备和试样,以便于下次使用。

5. 通过本实验的学习,我对材料组织结构和性能有了更深入的认识,同时也掌握了一定的实验技能。

铜合金金相实验方法及实验结果

铜合金金相实验方法及实验结果

铜合金金相实验方法及实验结果
实验目的:
研究铜合金的金相组织和相对应的力学性能,掌握金相实验的方法和步骤。

实验器材:
金相显微镜、切割机、砂纸、抛光液、试样夹具、显微镜刻度表、实验用铜合金试样。

实验步骤:
1.试样制备:将铜合金试样放入切割机上,切割成符合尺寸要求的试样。

2.试样粗磨:用砂纸将试样的切割面磨平,然后用 400# 砂纸对试样进行粗磨。

3.试样精磨:将试样放在抛光机上,使用相应的抛光液进行抛光,直到试样表面非常光滑。

4.试样腐蚀:将抛光后的试样放入酸性液体中进行腐蚀处理,直到试样组织清晰明显。

5.试样清洗:在腐蚀后,使用清洗液洗净试样表面,并用酒精将其擦干。

6.试样测量:使用金相显微镜对试样进行观察和测量,记录试样的相组成及成分。

实验结果:
通过以上步骤得到的铜合金试样薄片,在金相显微镜下观察其组织结构:
- 观察到试样为均匀的细晶铜合金。

- 试样组织细致、晶粒度均匀,且无任何气孔、夹杂等缺陷。

- 试样硬度较高,符合金属铜合金的物理性能。

综上所述,该实验方法可用于铜合金及其它金属材料金相组织观察及分析。

在实验中要注意操作规范,确保实验结果的准确性和可靠性。

金相试样实验报告

金相试样实验报告

引言金相试样实验是金属材料研究和分析中常用的检测方法之一。

通过对金属试样的组织结构进行观察和分析,可以评估材料的显微结构、内部缺陷和性能特点。

本报告旨在对金相试样实验进行详细解析和讨论,以帮助读者深入了解金相试样实验的原理、步骤和结果分析。

概述金相试样实验通常包括试样的制备、金相显微镜观察和组织结构分析等步骤。

在试样制备中,需要将金属材料切割、研磨、抛光等处理,以得到平整且无表面损伤的试样。

金相显微镜观察是实验的重要环节,通过对试样的显微结构进行观察和拍照,可以获取试样的显微组织信息。

组织结构分析是对试样显微组织进行分析和解释,以评估试样的质量和性能特点。

正文内容大点1:试样制备小点1:选择合适的试样形状和尺寸小点2:试样表面的切割和粗磨处理小点3:试样的细磨和抛光处理小点4:清洗和腐蚀试样表面小点5:试样标记和质量验证大点2:金相显微镜观察小点1:选择合适的金相显微镜小点2:调整显微镜的焦距和光源小点3:安装试样并调整焦平面小点4:选择合适的放大倍数和对焦方式小点5:观察和拍摄试样显微结构大点3:组织结构分析小点1:识别试样中的晶体结构类型小点2:测量试样中晶粒的尺寸和形状小点3:评估晶粒的排列和取向关系小点4:检测试样中的缺陷和杂质小点5:分析试样的晶界特征和相变情况大点4:结果解析小点1:根据显微结构评估试样的质量小点2:分析试样中可能存在的制备和观察误差小点3:比较不同试样的显微组织差异小点4:通过组织结构分析预测材料性能小点5:与其他分析方法结果的对比和验证大点5:实验注意事项小点1:保持试样制备过程中的卫生和安全小点2:控制试样细磨和抛光过程中的工艺参数小点3:避免试样过度腐蚀和损伤小点4:使用合适的显微镜条件进行观察小点5:注意试样标记和正确记录实验数据总结金相试样实验是金属材料研究和分析中的重要技术手段,通过对金属试样的制备、显微镜观察和组织结构分析,可以获取关于材料显微结构、内部缺陷和性能特点的详细信息。

铸铁的金相实验报告(3篇)

铸铁的金相实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解铸铁的金相组织特点。

2. 掌握铸铁金相试样的制备方法。

3. 学会使用金相显微镜观察和分析铸铁的金相组织。

4. 识别不同类型铸铁的金相组织差异。

二、实验原理铸铁是一种以铁为主要成分的合金,其金相组织主要由石墨和基体两部分组成。

石墨的存在使得铸铁具有良好的减震性、耐磨性和切削加工性,而基体则决定了铸铁的强度和硬度。

本实验通过观察和分析铸铁的金相组织,了解不同类型铸铁的微观结构特点,从而为铸铁的生产和应用提供理论依据。

三、实验材料与仪器1. 实验材料:灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等不同类型的铸铁试样。

2. 实验仪器:金相显微镜、磨床、抛光机、金相腐蚀液、金相显微镜载物台、金相显微镜支架等。

四、实验步骤1. 试样制备(1)将铸铁试样从铸件上切割下来,切割时尽量保持试样的完整性。

(2)将试样进行粗磨、细磨、抛光,直至表面光滑。

(3)将试样进行腐蚀处理,以显示金相组织。

2. 金相显微镜观察(1)将制备好的试样放置在金相显微镜载物台上。

(2)调整显微镜焦距,使试样清晰可见。

(3)观察不同类型铸铁的金相组织,记录观察结果。

3. 结果与分析1)灰铸铁灰铸铁的金相组织主要由石墨和基体组成。

石墨呈片状,分布在基体中。

基体组织为珠光体和铁素体,珠光体呈层片状分布,铁素体呈针状分布。

2)球墨铸铁球墨铸铁的金相组织主要由球状石墨和基体组成。

球状石墨分布在基体中,基体组织为珠光体和铁素体。

与灰铸铁相比,球墨铸铁的石墨形态更加规则,有利于提高其力学性能。

3)可锻铸铁可锻铸铁的金相组织主要由石墨和基体组成。

石墨呈团状,分布在基体中。

基体组织为珠光体和铁素体,珠光体呈层片状分布,铁素体呈针状分布。

五、实验结论1. 灰铸铁的金相组织主要由石墨和基体组成,石墨呈片状,基体组织为珠光体和铁素体。

2. 球墨铸铁的金相组织主要由球状石墨和基体组成,石墨形态更加规则,有利于提高其力学性能。

3. 可锻铸铁的金相组织主要由石墨和基体组成,石墨呈团状,基体组织为珠光体和铁素体。

实验1-2 金相样品的制备

实验1-2 金相样品的制备
抛光由机械抛光、电解抛光、化学抛光等方法,使用最广的是机械抛光。 机械抛光是在抛光机上进行。抛光机由电动机带动抛光盘,抛光盘上铺有不 同的抛光布。粗抛时用帆布或粗呢,细抛时用绒布、细呢或丝绸等。抛光过程中 要不断向抛光布上倒入适量的水与Cr2O3(或Al2O3、MgO等)悬浮液。试样的磨 面应平正地压在旋转的抛光盘上,压力不宜过大,并使试样从抛光盘边缘到中心 不断地作径向往复移动。待试样表面磨痕全部被抛掉而呈现光亮镜面时,抛光即 可停止,并将试样用水或酒精洗干净后转入浸蚀。 4. 浸蚀 经抛光后的试样若直接放在显微镜下观察,只能看到一片亮光,除非某些金 属夹杂物(如 MnS 及石墨等)外,不能辨别出各种组织及其形态。因此,必须 用浸蚀剂对试样抛光面进行浸蚀,钢铁材料通常用 3~5﹪硝酸酒精溶液。 浸蚀方法是将待观察面浸入浸蚀剂中,或用玻璃棒缠少许脱脂棉蘸取浸蚀剂 擦拭的方法。浸蚀时间要适当,当试样抛光亮面呈灰色时就可停止,并立即用清 水或酒精清除残酸,用吹风机吹干后,即可在显微镜下进行观察。若试样浸蚀过 度,显微组织模糊不清时,须重新抛光和浸蚀,若浸蚀不足,组织不能完全显露 时,可进行补充浸蚀。
A = η sin φ
式中:η—物镜与物体之间介质的折射率;
2
φ—物镜孔径角的一半,即通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成的角度。 η越大或物镜孔径角越大,则数值孔径越大,由于φ总是小于90,所以在空气 介质(η=1)中使用时,数值孔径A一定小于1,这类物镜称干系物镜。当物镜上 面滴有松柏油介质(η=1.52)时,A值最高可达1.4,这就是显微镜在高倍观察时 用的油浸系物镜,每个物镜都有一个设计额定的A值,刻在物镜体上。 (3) 显微镜的有效放大倍数 由M=M目·M物知,显微镜的同一放大倍数可由不同倍数的物镜和目镜来组合。 如45倍的物镜乘以10倍的目镜或者15倍的物镜乘以30倍的目镜都是450倍。对于 同一放大倍数,如何合理选用物镜和目镜呢?应先选物镜,一般原则是使显微镜 的放大倍数在该物镜数值孔径的500~1000倍,即

金相显微镜的使用与金相样品的制备实验报告

金相显微摄像一、实验目的:(一)了解普通金相显微镜的构造与使用方法。

(二)了解金相试样的制备方法。

(三)学习使用金相显微镜观察金相组织。

二、实验设备及材料: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。

材料:金相试样、砂纸一套(800,1000,1200 )、抛光液(Al2O3)、腐蚀剂(4% 硝酸酒精溶液)、药棉、酒精三、实验内容及步骤:实验内容:(1)用机械抛光和化学侵蚀的方法制备金相样品(2)观察试样的显微组织,并绘制组织图。

试验步骤:(1)金相样品的截取及镶嵌(2)金相样品磨光(3)金相样品的抛光(4)金相样品的化学侵蚀(5)显微组织的观察与记录四、简述金相显微镜的放大原理:显微镜的成象放大部分主要由两组透镜组成。

靠近观察物体的透镜叫物镜,而靠近眼睛的透镜叫目镜。

通过物镜和目镜的两次放大,就能将物体放大到较高的倍数五、简述金相显微镜的基本构造金相显微镜通常由光学系统,照明系统和机械系统三大部分组成,有的显微镜还附有摄影装置(一)金相显微镜机械装置显微镜的机械装置要由镜座、镜臂、载物台、镜简、物镜转换器及调焦装置等。

它是支持放大、照明部分的支架、具固定与调解光学镜头,固定和移动标本作用。

二)金相显微镜放大部分放大部分包括接物镜和接目镜。

(三)金相显微镜照明部分照明部分包括反光镜、滤光镜、虹彩光圈和聚光镜等六、金相制样的基本过程包括几个方面?这几个方面各是哪些?制备显微试样包括取样、磨光、抛光及浸蚀四个步骤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。

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*12㎜2,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)。

金相_实验报告

一、实验名称金相试样的制备与观察二、实验目的1. 掌握金相试样制备的基本操作方法。

2. 熟悉金相显微镜的使用方法。

3. 认识金属材料的金相组织,并分析其与材料性能之间的关系。

4. 培养实验操作能力和科学分析能力。

三、实验原理金相实验是研究金属材料微观组织结构的重要手段。

通过制备金相试样,利用金相显微镜观察其微观组织,可以了解金属材料的成分、组织结构和性能之间的关系。

四、实验仪器与材料1. 仪器:金相显微镜、抛光机、砂轮机、切割机、腐蚀剂、显微镜载物台等。

2. 材料:金属试样(如钢、铝、铜等)、砂纸、抛光布、脱脂棉、3~5硝酸酒精溶液等。

五、实验步骤1. 试样切割:将金属试样切割成所需尺寸的薄片。

2. 试样磨光:将切割好的试样在砂轮机上磨光,直至表面平整光滑。

3. 试样腐蚀:将磨光后的试样浸入腐蚀液中,观察试样表面颜色变化,直至达到所需腐蚀程度。

4. 试样抛光:将腐蚀后的试样在抛光机上抛光,直至表面光亮。

5. 试样观察:将抛光后的试样放置在显微镜载物台上,调整显微镜,观察其微观组织。

六、实验结果与分析1. 观察到的金属试样微观组织:- 钢试样:观察到了珠光体、渗碳体和铁素体等组织。

- 铝试样:观察到了α相和β相等组织。

- 铜试样:观察到了单相固溶体和析出相等组织。

2. 分析:- 钢试样:珠光体是钢中的主要强化相,渗碳体和铁素体对其性能也有一定影响。

- 铝试样:α相是铝的主要固溶强化相,β相对其性能也有影响。

- 铜试样:单相固溶体是铜的主要固溶强化相,析出相对其性能也有影响。

七、实验结论1. 通过金相实验,掌握了金相试样制备的基本操作方法。

2. 熟悉了金相显微镜的使用方法,能够观察金属材料的微观组织。

3. 认识了金属材料的金相组织,并分析了其与材料性能之间的关系。

八、实验体会1. 金相实验是研究金属材料微观组织结构的重要手段,对于了解材料性能具有重要意义。

2. 在实验过程中,要注意操作规范,确保实验结果的准确性。

金相组织的观察实验报告

金相组织的观察实验报告金相组织的观察实验报告引言:金相组织是材料科学领域中一项重要的研究内容,通过观察材料的金相组织可以了解其内部结构、晶体形态以及相对应的性能。

本实验旨在通过金相显微镜观察和分析不同材料的金相组织,以探索其微观结构与性能之间的关系。

材料与方法:在本实验中,我们选择了三种不同的材料进行观察,分别是钢材、铝材和铜材。

首先,我们将这些材料进行切割和打磨,以获得平整的试样。

然后,我们使用金相显微镜对试样进行观察,并通过图像处理软件对显微照片进行分析。

实验结果与分析:1. 钢材的金相组织:钢材是一种常见的金属材料,其内部结构由铁素体、珠光体和渗碳体组成。

通过金相显微镜观察,我们可以清晰地看到钢材中这三种组织的分布情况。

铁素体呈现出深色,珠光体呈现出亮色,而渗碳体则呈现出深色的颗粒状结构。

这些组织的分布情况对钢材的力学性能和耐腐蚀性能有着重要影响。

2. 铝材的金相组织:与钢材不同,铝材的金相组织主要由铝晶粒和亚晶组成。

通过金相显微镜观察,我们可以看到铝材中晶粒的形态和大小。

晶粒的大小与材料的冷加工程度有关,通常情况下,冷加工程度越高,晶粒越细小。

此外,亚晶是铝材中的一种细小结构,其存在对铝材的塑性变形和强化效果具有重要意义。

3. 铜材的金相组织:铜材是一种具有良好导电性和导热性的金属材料,其金相组织主要由铜晶粒和孪晶组成。

通过金相显微镜观察,我们可以看到铜材中晶粒的形态和大小,以及孪晶的存在。

晶粒的大小与材料的冷加工程度有关,孪晶则是由于晶格错位引起的。

这些组织的存在对铜材的导电性和塑性变形性能有着重要影响。

结论:通过金相显微镜的观察和分析,我们可以了解不同材料的金相组织特征,并进一步探索其与性能之间的关系。

钢材中的铁素体、珠光体和渗碳体对其力学性能和耐腐蚀性能具有重要影响;铝材中的晶粒和亚晶则对其塑性变形和强化效果具有重要意义;铜材中的晶粒和孪晶则对其导电性和塑性变形性能有着重要影响。

金相组织的观察实验为我们深入了解材料的微观结构与性能之间的关系提供了有力的工具和方法。

金相试样实训报告

一、实训目的1. 理解金相试样制备的原理和过程。

2. 掌握金相显微镜的使用方法。

3. 通过金相试样制备和观察,认识不同材料的金相组织。

二、实训内容1. 金相试样制备(1)取样:根据实验要求,从待检测的金属材料或零件上截取试样。

(2)粗磨:使用粗磨砂纸对试样进行磨削,去除表面氧化层、锈蚀等杂质。

(3)细磨:使用细磨砂纸对试样进行磨削,使试样表面平滑。

(4)抛光:使用抛光机对试样进行抛光,使试样表面更加光滑。

(5)浸蚀:根据试样材料选择合适的浸蚀剂,对试样进行浸蚀处理。

2. 金相显微镜观察(1)将制备好的试样放置在金相显微镜的载物台上。

(2)调整显微镜的放大倍数,观察试样的金相组织。

(3)记录观察到的金相组织特征,如晶粒大小、形态、分布等。

三、实训过程1. 实验准备(1)准备好实验所需的材料,如试样、粗磨砂纸、细磨砂纸、抛光机、浸蚀剂等。

(2)熟悉金相显微镜的操作方法。

2. 实验步骤(1)取样:根据实验要求,从待检测的金属材料或零件上截取试样。

(2)粗磨:使用粗磨砂纸对试样进行磨削,去除表面氧化层、锈蚀等杂质。

(3)细磨:使用细磨砂纸对试样进行磨削,使试样表面平滑。

(4)抛光:使用抛光机对试样进行抛光,使试样表面更加光滑。

(5)浸蚀:根据试样材料选择合适的浸蚀剂,对试样进行浸蚀处理。

(6)金相显微镜观察:将制备好的试样放置在金相显微镜的载物台上,调整放大倍数,观察试样的金相组织。

(7)记录观察到的金相组织特征。

3. 实验结果与分析通过实验,观察到了不同材料的金相组织特征,如晶粒大小、形态、分布等。

根据观察结果,分析了材料的性能和加工工艺。

四、实训总结1. 通过本次实训,掌握了金相试样制备的原理和过程,熟悉了金相显微镜的使用方法。

2. 通过观察不同材料的金相组织,加深了对材料性能和加工工艺的理解。

3. 在实训过程中,发现了一些问题,如试样表面处理不当、浸蚀时间过长等,为以后实验提供了改进方向。

4. 本次实训提高了自己的动手能力和观察分析能力,为今后从事材料科学研究和工程实践打下了基础。

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实验二 金相试样的制备及金相组织观察一、实验目的1. 了解金相显微镜的基本原理和构造,初步掌握金相显微镜的使用方法。

2. 掌握金相试样制备的基本方法;3. 了解浸蚀的基本原理,并熟悉其基本操作;4. 学习利用金相显微镜进行显微组织观察,通过在显微镜下观察到的金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备的机械性能等。

二、实验设备及材料1. 金相显微镜;2. 不同粗细的金相砂纸一套;3. 平板玻璃、吹风机、镊子;4. 抛光机、Al 2O 3抛光粉、浸蚀剂(4%硝酸酒精溶液);5. 待制备的金相试样。

三、实验原理利用金相显微镜来观察金属的内部组织与缺陷是研究金属材料的一种基本实验技术。

下面主要讲述金相显微镜的基本原理、构造及使用方法。

1. 金相显微镜的基本原理、构造及使用(1) 金相显微镜的基本原理a. 显微镜的放大倍数金相显微镜是基于光学的反射原理而设计的。

它装有两组放大透镜,靠近物体的一组透镜为物镜,靠近观察的一组透镜为目镜,借助物镜和目镜的两次放大,从而得到较高的放大倍数。

显微镜的基本成像原理图如图1所示。

被观察物体AB 置于物镜前焦点F 1略远处,形成一个倒立、放大的实象A ’B’,位于目镜焦点F 2之内;当实象A’B’通过目镜放大后成为一个正立放大的虚象A”B”。

因此最后的映象A”B”是经过物镜、目镜两次放大后所得到的,其放大倍数应为物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。

经物镜放大倍数为:11''/(')/M A B AB f f ==+物 (1)式中,f 1、f 1’分别为物镜前焦距与后焦距;Δ为显微镜的光学镜筒长。

与Δ相比,物镜的焦距f 1’很短,可忽略,故1/M f ≈物 (2)经目镜放大倍数为:2''''/''/M A B A B D f =≈目 (3)式中,f 2为目镜的前焦距;D 为人眼明视距离,D≈250mm 。

显微镜总放大倍数为:12(/)(/)M M M f D f =⋅=⋅物目 (4) 图1 金相显微镜放大成像原理图有的显微镜为避免镜筒过长,从而缩短了物镜与目镜间的距离。

因此,显微镜的放大倍数应乘以一个镜筒系数C ,即M=M 物·M 目·C ,C 值一般标注在金相显微镜上。

例如德国的Zeiss 公司的立式显微镜,其镜筒系数C 为0.63。

b. 显微镜的鉴别率显微镜的鉴别率是指它能清晰的分辨试样上两点间最小距离d 的能力,d 值越小,鉴别率越高,鉴别率可由下式计算: 22sin d A n λλϕ== (5)式中,λ为入射光线的波长;A 为物镜的数值孔径,它表示物镜的聚光能力;n 为物镜与试样之间介质的折射率;φ为物镜孔径角的一半,如图2所示。

图2 物镜的孔径角可见,显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长和物镜的数值孔径,波长越短,数值孔径越大,则显微镜的鉴别率越高。

对于一定波长的入射光,可通过变化数值孔径A 来调节显微镜的鉴别率。

c. 放大倍数、数值孔径、鉴别率之间的关系显微镜的同一放大倍数可以由不同倍数的物镜和目镜来组合。

对于同一放大倍数,应先确定物镜。

在选用物镜时,必须使显微镜的放大倍数处于有效放大倍数范围之内,即M=500A ~1000A 。

若M <500A ,则不能充分发挥物镜的鉴别率;假如M >1000A ,将会造成“虚放大”,仍不能显示超出物镜鉴别能力的微细结构。

待物镜确定后,再根据所需的放大倍数选用目镜。

(2) 金相显微镜的构造金相显微镜的种类和形式很多,但较为常见的分为台式、立式及卧式三种类型。

虽然型号很多,但基本构造类似,通常由照明系统、光学系统和机械系统三大部分组成。

a. 金相显微镜的照明系统照明系统由光源、凸透镜、滤色片、光栏、毛玻璃和垂直照明器等组成。

光源:金相显微镜一般采用人工光源装置,要求光的强度不仅大而且均匀,并在一定范围内可任意调节,发热程度不宜过高,常用的光源有:钨丝灯泡、碳弧灯、碘弧灯、钨弧灯、水银灯、疝灯等。

使用时一般要将220V 电源通过变压器降至6~8V 左右的电压,发出白色光。

聚光镜:其作用是使来自光源的散射光变为平行光束。

滤光片:是由不同颜色的光学玻璃制成,其作用是降低色差,增加组织衬度,考虑到人眼的舒适反应,观察时一般选择黄、绿色滤光片。

光栏:孔径光栏相当于照相机上的光圈,其作用是空制光束的大小,减少光线在镜筒内漫反射,提高映像的清晰度。

当孔径光栏缩小时,进入物镜的光束变细,鉴别率降低;当孔径光栏增大时,入射光线变粗,鉴别率也随之提高,但球面像差增加以及镜筒内部反射和炫光的增加,将使成像质量降低。

可见孔径光栏对成像质量影响很大,使用时必须适当调节。

视场光栏用来改变观察视域的大小,减少镜筒的反射与炫光以提高映像的衬度而不影响物镜的分辨能力。

垂直照明器:其作用是是把光源的光束反射到试样表面上。

金相显微镜的光源,一般装在镜筒的侧面,与主光轴呈正交。

要使光线经过主光轴到达试样表面,必须在两光轴交点处要安装一个反射面,使光束垂直转向,从而使光源的光束反射到试样表面上,这种结构称垂直照明器。

b. 金相显微镜的光学系统光学放大系统是金相显微镜的核心部分,主要是物镜和目镜。

照明系统入射的光束在金相试样表面反射后,经过物镜、目镜等即可将试样表面的显微组织放大,并在目镜内成像以供观察。

物镜:是显微镜最主要的部件,它是由许多种类的玻璃制成的不同形状的透镜所构成的。

物镜由消色差物镜、平面消色差物镜、复消色差物镜和平面复消色差物镜等几种,有多种不同放大倍数的物镜可更换使用。

目镜:由两个凸透镜组成,主要用来对物镜已放大的图像进行再次放大。

常用的目镜有普通目镜、补偿目镜、投影目镜和测微目镜等,其类型及放大倍数等均刻在目镜的金属外壳上。

目镜也有多种不同放大倍数的镜头,可更换使用。

例如:XJB-1型金相显微镜备有5X、10X、15X三个目镜。

显微镜使用时,可根据所需放大倍数选择合适的物镜和目镜(见表1)。

表 1 显微镜放大倍数c.由显微镜的底座、镜筒、载物台及调节焦距螺旋等组成。

底座是整个显微镜的支撑部件。

载物台放置样品可前后左右移动试样位置。

调节焦距螺旋有粗调和细调两种,用于调节物镜与试样表面的距离,以获得清晰的图像。

(3) 金相显微镜使用步骤及注意事项金相显微镜属于精密光学仪器,使用时必须细心谨慎,严格遵守操作规程和必要的规定。

金相显微镜的使用步骤如下:①根据观察要求选择适当放大倍数的物镜和目镜,并安装到位。

②将试样放在载物台中心,观察面朝下,如需固定,应使用载物台上的固定装置进行固定。

③观察样品,要进行聚焦。

调焦时先转动粗调螺旋,使物镜上升,保证样品尽量靠近物镜但不能接触,然后用眼睛从目镜中观察,用手缓慢调节粗调螺旋,待到看到组织后,再调节微调螺旋进一步精确调焦,直到图像清晰为止。

④使用完毕后,试样放回原处,立即关闭电源并盖好防护罩。

使用金相显微镜时注意事项如下:①金相试样要保持干净并且不能含有水和酒精,金相试样的观察面严禁用手抚摸,同时为防止划伤观察面,也不要随意挪动试样。

②镜头擦拭一定要用擦镜头试纸,严禁用任何异物进行清理。

③旋转调焦手轮时一定要缓慢进行,碰到极限位置时应立即停止操作,不得强行转动。

④使用过程中操作要细心,动作不能粗暴和剧烈,更不能随便拆卸显微镜部件,以免影响显微镜的使用精度或损坏显微镜。

⑤使用过程中若出现故障,应向指导老师报告,不得自行拆修。

2. 金相试样的制备步骤金相试样的制备是进行正确金相分析的基础,金相试样的制备过程包括取样、磨制、抛光和浸蚀四个步骤。

(1) 取样取样是金相试样制备的第一道工序,若取样不当,则达不到检验的目的。

金相显微试样截取部位取决于研究的目的和要求,应选取具有代表性的部位。

例如研究零件的实效原因,应在失效的部位截取,并在完好部位取样,以便比较和分析;对于一般热处理后的零件,由于金相组织比较均匀,因而可在任一截面上截取试样。

由于材料性能不同,取样方法也不一样。

对于软材料,可用锯、车、铣或刨等来截取;对于硬材料可用金相切割机或线切割机截取;而对于硬而脆的材料可以用锤击的方法截取。

无论采用哪种方式取样,都应避免或减轻试样受热或变形引起的金属组织变化。

试样截取时应注意保护试样的特殊表面,如热处理表面强化层、化学热处理渗层、裂纹区以及失效零件上的损坏特征等,不能应截取而造成损伤。

截取的试样尺寸应从便于握持和磨制的角度考虑,通常一般为Φ12×15mm的圆柱体或12×12×15mm的正方体;对于那些尺寸过小、形状不规则以及需要保护边缘的试样,可以采取镶嵌的方法制成一定的形状和大小。

常用的镶嵌方法有机械镶嵌、低熔点合金镶嵌、热压镶嵌及环氧树脂镶嵌等方法,如图3所示。

(a) 机械镶嵌法(b) 低熔点合金镶嵌法(c) 塑料镶嵌法图3 金相试样镶嵌方法(2) 磨制磨制的目的是为了得到平整光滑的表面,为抛光做准备。

一般磨制过程分为粗磨和细磨。

粗磨一般在砂轮机上进行,对软材料可用锉刀锉平。

砂轮粗磨应利用砂轮的侧面,并使试样沿砂轮径向作往复缓慢运动,施加压力要适度、均匀,以保证试样磨平。

粗磨时试样要不断用水冷却,以防温度升高造成内部组织发生变化。

最后要将试样倒角,防止细磨时划破砂纸,但对需要观察脱碳、渗碳等表层组织的试样不能倒角,对此可以采用镶样方法解决。

粗磨后需将试样和双手洗净,以免将粗砂粒带到细磨用的砂纸上,造成难以消除的深磨痕。

细磨的目的是消除粗磨留下的划痕,以得到平整而光滑的表面,为下一步抛光作准备。

细磨可分为手工细磨和机械细磨两种方法。

①手工细磨手工细磨是用手持试样,直接在金相砂纸上不断地磨削。

金相砂纸按粗细分为01、02、03、04、05、06号等,磨制时由粗到细逐次磨平。

手工磨制方法比较简单,首先将砂纸平铺在玻璃上,一手将砂纸按住,一手将试样磨面轻压向前推行进行磨光,直到试样磨面上仅留有一个方向的均匀磨痕为止。

用力要均匀,不宜过重,切不可来回往复磨制。

每换下一号细砂纸时,试样磨面需转动90度,即与旧划痕垂直,直到旧划痕消失为止。

以此类推,磨至最细砂纸。

试样细磨结束后,用水将试样冲洗干净待抛。

②机械细磨由于手工细磨速度慢、效率低、劳动强度比较大,故现在多采用机械磨光的方法。

机械细磨是在专用的机械预磨机上进行,将不同型号的砂纸剪成圆形,置于预磨机圆盘上,便可进行磨光,其方法与手工细磨一样。

用干砂纸时,转速应较低(150 r/min左右)。

用水砂纸时,转速可以高点(300~400r/min),因为采用水砂纸磨制时必须用水冷却,避免磨面过热。

因转盘转速较快,磨制时用力要小且均匀。

(3) 抛光抛光的目的是去除试样磨面上经细磨产生的细微划痕和变形层,以获得光滑的镜面。

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