金属学与热处理实验指导书
张学萍毕鉴智
沈 阳 理 工 大 学
二O O 七 年 九 月
前言
本书是根据《金属学与热处理》课程的有关内容为提高实验教学质量、加强实验教学环节而编写的。在内容上基本符合教学大纲的要求。
本实验指导书内容侧重于金相实验技术基本操作方法、热处理及金相显微组织的观察，使学生在金相实验基本技能方面得到初步训练并有利于巩固和深化课堂学到的知识，而热处理综合实验不仅能使学生建立起完整的知识体系，还能有效地提高学生的整体思维能力和总结概括能力。
本实验指导书使用于：材料成型及控制专业
目录
实验一金属的磨片实验 (4)
实验二铁碳合金的平衡组织观察 (14)
实验三钢的热处理综合实验 (21)
实验一金属的磨片实验
一、实验目的
1掌握金相显微试样的制备过程和基本方法，并观察、认识其金相显微组织；
2初步学会用比较法测定工业纯铁的晶粒度。
二、实验仪器及材料
1仪器：台式金相显微镜、予磨机、抛光机、吹风机等。
2材料；45钢待磨试样(?12×15)每人一块；各号金相砂纸(或水磨砂纸)一套；腐蚀剂；
4％硝酸酒精；制备好的工业纯铁试样，棉球、镊子等。
三、实验内容
在利用金相显微镜观察、分析和研究金属材料的金相显微组织时，需要在该材料的典型部位截取样块，然后通过一系列的制备过程，制成符合要求的金相显微试样。即在金相显微镜下可以观察到很清晰的金相显微组织，其整个过程即为磨片。磨片的方法与步骤如下：1．取样
①取样的部位及磨面的选择
根据被检验金属材料或零件的特点，加工工艺及研究目的进行选择，如：
研究另件破裂的原因时，应在破裂部位取样，再在离破裂处较远的部位取样，以做比较。研究铸造合金时，由于组织不均匀，从铸件表层到中心必须分别截取几个样品。
研究轧材时，如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布等。应在垂直于轧制方向上截取横向试样．如研究夹杂物的形状、类形，材料的的形变程度、晶粒拉长的程度、带状组织等，应在平行于轧制方向上截取纵向试样。
研究焊缝组织时，应在焊缝及热影响区周围取样。
研究热处理后的零件时，固其组织较均匀，可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳表面处理(如渗碳)的情况，则应在横断面上观察。
②试样的截取方法
截取试样时，应保持不使试样观察面的金相组织发生变化。软材料可用锯、车、刨等方法截
取；硬材料可用水冷砂轮切片机、电火花切割等方法截取；硬而脆的材料(如白口铸铁)也可用锤击法获取。
图1—1 斜面截取
③试样尺寸
以具体情况而定，一般可取高为10~15mm，方形试样边长为15~25mm，圆柱形试样直径为15~25mm，对于观察表层组织的试样，可采用斜面截取的方法，以扩大表层观察范围，如图1-1。
2. 镶样
对于尺寸过于细小、形：比特殊的材料，如材料、薄片、粉末、细管等制备试样时非常困难，可以将其镶嵌成规则试样，然后再进行制备。具体镶嵌的方法有：
低熔点镶嵌法、热压镶蔽法和机械镶嵌法等。热压镶嵌法有专门的镶样机，将试样放入电木粉或塑料粒中加热到180。C左右进行热压。由于热压镶嵌时要加一定的温度和压力，容易使马氏体回火和软金属产生塑性变形等。为避免这种情况，可改用机械镶嵌法，即用夹具夹持试样。
3. 磨制
磨制可分粗磨和细磨两步
①粗磨
对于软材料可用锉刀锉于，一般材料都用砂轮机磨平；磨砂轮时应利用砂轮侧面，以保证试样磨干，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，最后倒角，以防细磨时划破砂纸。但对于需要观察脱碳、渗碳等表面层情况的试样不能倒角，有时还要采用电镀敷盖来防止这些试样边缘倒角。
②细磨
细磨方法分手工磨光和机械磨光两种，本实验进行手工磨光。手工磨光是用手拿持试样直接在金相砂纸上进行．金相砂纸按粗细排列顺序为·280号。0l号、02号、03号、04号、05号。细磨时依次由280号到05号，一般钢铁试样磨到04号砂纸，软材料如铝、镁等合金可磨到05号砂纸。磨制的方法及注意事项：
A.把砂纸放在玻璃板上，玻璃板下最好再放一块海绵，使磨面与金相砂纸完全接触，以保
证试样磨面不产生弧度；
B.每更换一号砂纸，应将试样转90。再磨，使新磨制磨痕的方向与上一道磨痕方向垂直，
以便观察前一道磨痕是否被消除，直到完全消除为止；
C.更换砂纸时，应把试样、工作台和手洗擦干净，以免把粗砂粒带到下一道细砂纸上去；
D.磨制软材料时，可在砂纸上涂一层润滑剂，如机油、汽油、肥皂水等，以免砂粒镶入软金
属内。
机械磨光时，应用预磨机。预磨机有一个或两个转盘，转盘分腊盘和砂纸盘两种。腊盘是把混有金刚砂的熔化石蜡浇在转盘上，可做成不同粗细的金刚砂的腊盘，用腊盘磨制试样速度快，效率高．在生产检验中大量被应用。砂纸盘是把水砂纸剪成圆形．然后用水玻璃粘在予磨机的转盘上使用。水磨砂纸按粗细排列有：200号、300号、400号、500号、600号、700号、800号、900号、1000号等。一般用200号、500号、1000号或200号、600号、1000号即可。用腊盘或砂纸盘磨制时，要不断加水冷却，在整个磨制过程中，样品必须拿住，以免飞出伤人。
4．抛光
抛光的目的是去除试样磨面上经细磨后留下的细微磨痕，最终使磨面呈光亮而无磨痕的镜面。
抛光的方法有机械抛光，电解抛光，化学抛光等。
○1机械抛光
机械抛光可分为粗抛和细抛两个步骤，均在抛光机上进行。抛光机由一个电机带动一个或两个抛光盘，转速为200～600转/分。粗抛时转速要高些，细抛或抛软材料时转速要低些，所用抛光材料由抛光布和抛光粉，抛光布蒙在抛光盘上，不同要求应适当选用不同的抛光布。粗抛时常用帆布、粗呢等，精抛时常用绒布、细呢、丝绸等。抛光粉也称抛光磨料，常用的抛光粉由氧化铝、氧化铬、氧化镁，还有金刚砂、金刚钻粉等。机械抛光的方法及注意事项如下：A．抛光粉要配制成抛光液使用，比例大约为水：粉＝20：1左右。
B．抛光时应使试样磨面均衡地压在旋转着地抛光盘上，压力不宜过大，并应使试样沿抛光盘的半径方向从中心到边缘来回移动。
C．抛光过程中要不断注入适量的抛光液，抛光布上的抛光液不宜太多或太少，以试样表面提起后几秒内能干为宜。
D．抛光后期，应使试样在抛光盘上各方向转动，以防止钢中夹杂产生拖尾现象。
E．抛光时间不宜过长，以防抛光表面层金属变形。
○2电解抛光
由于电解抛光纯系电化溶解作用，无机械力影响，不致引起表层金属变形或流动，所以电解抛光的金相试样能显示材料的真实组织。因此，对于硬度低、单相合金、极易加工变形的合金，像奥氏体不锈钢、高锰钢等材料来说采用此法为宜。电解抛光速度快，对抛光前的磨光操作要求比较低，效率高，但不适用于偏析显著的金属材料（铸造偏析、轧制偏析）铸铁及作夹杂物检验的金相试样，电解抛光的原理如图1－2。
图1－2 电解抛光装置与电解抛光原理
1—阳极；2—阴极；3—温度计；4—搅拌器；5—冷却水；6—电解液
电解抛光的方法是把试样放入电解液中，接通试样（阳极）与阴极间的电源，在一定条件下可以使试样磨面产生选择性的溶解，逐渐使磨面变到光滑平整，如图2－3。
图1--3 电解抛光过程中磨面的变化
○3化学抛光
化学抛光是靠化学试剂的溶解作用，得到光亮的抛光表面，操作简单、成本低廉。抛光时将
试样浸在合适的抛光液中，进行适当搅动即可，或用棉花沾取化学抛光液，在试样磨面上来回擦动即可。化学抛光兼有化学浸蚀的作用，能显示出金相组织，因此试样经化学抛光后可直接在显微镜下观察。化学抛光对试样磨面的原来光洁度要求不很高，它只能做到试样表面光滑，不能达到表面平整的要求，抛光后使磨面呈光滑的、起伏的波形。常用的化学抛光液可查表1-1。
5．化学浸蚀
经抛光后而没有浸蚀的试样在显微镜下除了能观察到非金属夹杂物（石墨、氧化物、硫化物等）及其本身所具有的孔洞、裂纹等缺陷之外，看不到金属内部的组织，必须经过浸蚀。这是因为经抛光后的试样磨面是一个很平的平面，平面在显微镜下的反光能力是一样的，故在显微镜下显示不出组织。
利用化学浸蚀剂，通过化学或电化学作用显示金属的组织，其浸蚀原理：
试样磨面与浸蚀剂接触后，就产生电化学反应，形成大量微小电极所组成的微电池，如图1－4所示。对于多相合金来说，具有较高负电位的合金相起着微小阳极作用，故被溶解速度快。而在试样磨面上形成凹坑，具有较高正电位的合金相起着微小阴极作用，没有什么改变，故浸蚀后的试样磨面呈现一高低不平的表面，在显微镜下的反光能力不一样，故显示出组织，如图1－5所示。
图1－4 纯金属及单相合金化学浸蚀时各阶段情况
1—未浸蚀；2—晶界浸蚀
图1－5 二相合金的浸蚀
1—Sn-Sb合金；2—珠光体组织
纯金属及单相合金，虽然各晶粒的成分一样，但各晶粒中的原子排列位向不同，因而受浸蚀的程度不同，垂直照射光线在各晶粒上的反射情况彼此各异，尤其在晶界处原子排列的不规则，特别易受浸蚀而凹下。若晶界有杂质聚集时，这种现象更为显著，于是光线在晶界处散射特别强烈，使反射后的大部分光线不能进入视场内（参看图1－6），结果使晶界呈黑色。
图1－6 显微镜光学原理图
浸蚀方法：将已抛光好的试样磨面先用轻水冲洗干净，然后用酒精棉清擦一遍，再将试样浸入浸蚀剂中，或用镊子夹着蘸上浸蚀剂的棉球擦其磨面。浸蚀的时间依不同合金及不同组织而定，一般碳钢和铸铁浸蚀的时间大约在10～15秒内即可。用酒精冲洗干净，然后再用吹风机吹干，将浸蚀完的试样放在显微镜下，就可以观察到金属内部的显微组织。
化学浸蚀剂种类很多，具体可参看表1-2。一般碳钢及铸铁所用浸蚀剂为3～5％的硝酸酒精。
另外，近几年来彩色金相技术被广泛应用和发展。彩色金相技术就是用化学或物理的方法，在金属表面形成一层很薄的干涉膜，利用光的干涉效应，使金属的微观组织显示出不同的颜色，从而提高对金属组织的鉴别力。
2．用比较法测定工业纯铁的晶粒度
把预先已经准备好的工业纯铁试样放在100倍的显微镜下进行观察，然后与标准晶粒度级别表进行比较（如附表1－3）。把最近似的标准晶粒度级别定为试样的晶粒度级别，如果显微镜的放大倍数不是100倍时，仍可按标准晶粒度级别图测定观察时的晶粒度，然后按表1－4换算成100倍时的标准晶粒度级别。
四、试验步骤
1．每人领取45钢试样一块、金相砂纸一套；
2．将已粗磨好的显微试样一次在各号砂纸上细磨；
3．细磨过的试样，经指导教师检查合格后进行抛光；
4．用化学试剂浸蚀试样的抛光磨面，并在显微镜下观察其显微组织，熟悉显微镜的操作基本规程；
5．用比较法目测工业纯铁的显微试样晶粒度级别。
五、实验报告要求
1.绘出自己制备样品的金相显微组织图，并标出其组织组成物名称。
2.绘出工业纯铁的显微组织图，测出晶粒度级别。
表1-1 常用化学抛光液及适用范围
表1-2 常用浸蚀剂表
附表1—4 不同放大倍数晶粒度级别表
晶粒度级别表
放大100倍
其它放大倍数-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
200 1 2 3 4 5 6 7 8
300 1 2 3 4 5 6 7
400 1 2 3 4 5 6 六、实验成绩评定
按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习情况、实验过程中操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。
续表1-2 常用浸蚀剂
附表1-3 标准晶粒度级别（100X）图
实验二铁碳合金的平衡组织观察
一、实验目的
1．认识碳钢和白口铁的室温平衡组织；
2．了解金相显微镜的构造基本原理及其使用方法；
3．加深理解铁碳合金中成份、组织和性能之间的关系。
二、实验材料及设备
材料：碳钢和白口铁的典型金相样品一套。
设备：台式金相显微镜。
三、实验内容
1．金相显微镜的构造及其使用方法介绍
(1)金相显微镜的构造
金相显微镜是用来观察金属材料显微组织的基本仪器，金相显微镜和生物显微镜的外观
形貌有些相似。其不同点在于生物显微镜是利用透射光来观察透明物体。而金相显微镜则是
利用反射光将不透明物体放大后进行观察的，不同类型的金相显微镜(卧式、立式、台式等)在构造上是不一样的。现主要介绍一下本实验所用的台式金相显微镜的构造基本原理。
在光学系统里，金相显微镜主要包括物镜、目镜及一些辅助光学元件，其成像原理如图2—1所示。物镜和目镜分别由两组透镜所组成，对着物体的一组透镜组成物镜，对着眼睛的一组透镜组成目镜。物镜、目镜都各由复杂的透镜系统组成。
物镜使物体AB形成放大的倒立的实像A’B’，目镜再把A’B’放大成仍然倒立的虚像A"B"，其位置正好在人眼的明视距离处，即距人眼睛250mm处。我们在显微镜中看到的就是这个虚
像A"B"。
图2-1 显微镜中得到放大物像的光学简图
物镜的作用是把物体放大，它是显微镜中最主要的部件。物镜质量的高低是决定显微镜 成像时清晰与否的主要因素。目镜的作用是将物体己放大的实像再进一步放大，物镜和目镜 都是由特制的光学玻璃制成的。
在金相显微镜下观察到的金属金相显微组织是金属表面组织,是通过物镜和目镜两次放大都的像,故金相显微镜总的放大倍数应是物镜的单独放大倍数乘以目镜的单独放大倍数.
即 M M M L f D
=×=??目目
物物
其中：M ——显微镜的放大倍数；
M 物——物镜的放大倍数； M 目——目镜的砍大倍数； D ——明视距离250mm 处；
f 目——目镜的焦距； f 物——物镜的焦距；
L ——显敬镜的光学镜筒长度。
附表2-1为台式金相显微镜的放大倍数
物镜 目镜
10×(8×) 40×(45×) 100×
5× 50×(40×) 200×(225×) 500× 10× 100×(80×) 400×(450×) 1000× 15× 150 (120×) 600×(675×) 1500×
台式金相显微镜的光学路线如图2-2所示。在显微镜的底座后安装一个6V 、15W 的白炽灯泡作为反射光源。光线通过聚光镜组先变成一束平行光，由反光镜反上来，经过放有滤光片(绿色、黄色、兰色的特制玻璃)的孔径光栏，使光线变成单色光以减少透镜的色差。根据需要光的强弱不同，孔径光栏可放大也可缩小，它可以限制边缘光线，再进一步消除透镜的球面差，减少镜头的色差和球面差，有助于提高成像的质量和清晰度。可得到一小束平行单色光穿过视场光栏，射到
与镜体轴线成45。角的半反射镜上，半反射
镜把一部分光线反射上来，穿过物镜的孔径
照到金相显微样品的表面上，使显微组织得
到均匀的照明。光线自试样表面反射后再进
入物镜，透过半反射镜到达棱镜，经过折后
再进入物镜，透过半反射镜到达棱镜，经过
折射后到达目镜。
机械系统是金相显微镜的另一个组成部
分，不同类型的金相显微镜的机械系统差别
很大。台式金相显微镜的机械系统较简单，图2－2 台式金相显微镜的光学线路图
主要有：镜架，镜筒、底座、载物台和装物1-灯泡；2-聚光镜组(一)；3-聚光镜组(二)；4-半反射镜; 镜用的物镜转换盘，以及凋解焦距用的粗动5-补助透镜;6-物镜组;7-反光镜;8－孔径光栏;9-视场光栏;和微动螺旋等基本部件，有的带有照相装置，10-补助透镜;11-棱镜;12-棱镜;13-场镜;14-接目镜.
需要时可将其装上进行拍摄。
(2)金相显檄镜的使用方法
①将显微镜从木箱中轻轻取出后，把选择好倍数的目镜和物镜分别装到显微镜上，把制备好
的金相显微样品放在载物台上。
②将变压器接在220V的电源上，使光源插入变压器的6V接头上，然后打开变压器开关使
其亮灯。千万不可将其直接插入220V电源，以免烧毁灯泡发生触电事故。
③调焦距时要避免物镜与样品接触。应先将载物台下降，使样品尽量靠近物镜，然后用眼睛
从目镜中观察，先用双手旋转粗凋焦手轮，使载物台慢慢上升，待看到组织后，再调节细调焦手轮，直到图像清晰为止。
④为了扩大视野，可轻轻向前后左右移动载物盘，以达到全面观察显微组织的目的；
⑤显微镜上的一切光学玻璃均需保持清洁，若有灰尘，应用镜头纸或镜头纸蘸二甲苯溶液
擦净，切勿用手纸或手帕等物擦。
金相显微镜属于精密仪器，使用时应特别细心，若带照相装置，则应按其说明书认真操作。
2．观察、分析碳钢和白口铁的平衡组织，然后在实验报告中绘出五种组织示意图，所取典型样品如下表所列。
序号试样名称腐蚀剂显微组织
1 工业纯铁4％硝酸酒精F十 (Fe3C III少量)
2 0.2％碳钢4％硝酸酒精F十P
3 0.45％碳钢4％硝酸酒精F十P
4 0.8％碳钢4％硝酸酒精 P(片状)
5 1.2碳钢4％硝酸酒精P十Fe3C II
6 未知钢4％硝酸酒精F十P
7 亚共晶白口铁4％硝酸酒精 P+Fe3C II十L’ e
8 共晶自口铁4％硝酸酒精 L’e
9 过共进晶白口铁4％硝酸酒精 Fe3C I十L’e
根据铁碳合金状态图可知，组成铁碳合金的室温平衡组织均由两个基本相F和Fe3C组成，但由于含碳量不同，铁素体与渗碳体的析出条件，相对数量及分布情况不同，因而呈献出各种不同的组织形态。
①碳钢的室温平衡组织情况(0.02％ 共析钢(0.8％C)；组织为100％的珠光体(P)由于它自高温奥氏体冷却到723。C时发生共析反应，所得到的F和Fe3C是交替形成层状组织，所以叫片珠光体。在倍数低的显微镜下观察到片状珠光体中铁素体呈白亮色，而渗碳体呈黑色条纹状，当倍数很高(电镜下观察)时，铁素体和渗碳体的片状形态都能真实地反映出来。渗碳体和铁素体都保持成平面，由于渗碳体不易被浸蚀．故凸出于铁素体之上。而在两者交界处，由于浸蚀时电化学作用较剧烈产生凹陷，在直射光照射下光线被散射，呈黑色，片状珠光体硬度为HBl90～230，随片层间距的变小硬度升高，如图2—7。 亚共析钢(0.02％ 含碳量小于0.02％的碳钢为工业纯铁，其组织为100％F，铁素体硬度低，一般为HB80~102，强度也较低，但塑性和韧性都好，所以低碳钢是适合作冷冲压材料的，如图2—3。 过共析钢(0.8％ ②观察白口铁的室温平衡组织(2.1l％ 共晶白口铁(4.3％C)：组织全部为Le，其中黑色粒状为珠光体，白色基体为渗碳体。二者的机械混合物为莱氏体，渗碳体中包括共晶Fe3C和Fe3C II，但由于连在一起而分辨不清。莱氏体的 硬度很高，达HB700，性脆，如图2—10。 亚共晶白口铁(2.11％ 点状区为莱氏体组织，如图2—9。 过共晶白口铁(4.3％ 3．估算亚共析钢的含碳量，确定钢号。 亚共析钢的平衡组织为F+P，已知P的平均含碳量为0.8％，如果忽略铁素体的含碳量(723'C时o 02％C到室温时o 006％的变化)，根据杠杆定律，从显微镜下观察到珠光体含量的面积百分数(大约)乘以0.8％，即为碳钢含碳量，求出含碳量就可确定钢号。例如：显微组织中珠光体面积百分数约占50％(其余50％为F)，则该试样的含碳量约为：0.8％×50％=0.4％，则确定为40号钢。 四、实验报告要求 1．认真观察，认识组织，并了解不同含碳量对其组织以及相的形态有什么影响。 2．认真绘出五个显微组织田，井用箭头标出各组织中的组织组成物。 3．估算出一种亚共析钢的含碳量。 六、实验成绩评定 按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习情况、实验过程中操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。 图2—3 100×图2—4 100× 材料：工业纯铁材料：20钢 状态：退火状态：退火 组织：铁素体(F) 组织：铁素体(F)+珠光体(P) 4%硝酸酒精溶液浸蚀4%硝酸酒精溶液浸蚀 图2—5 100×图2—6 100× 材料： 30钢材料： 45钢 状态：退火状态：退火 组织：F+P 组织： F+P 4%硝酸酒精溶液浸蚀4%硝酸酒精溶液浸蚀 图2—7 400×图2—8 400× 材料：T8 材料： T12 状态：退火状态：退火 组织：片状P P+二次渗碳体(Fe3C II) 4%硝酸酒精溶液浸蚀4%硝酸酒精溶液浸蚀 图2—9 100×图2—10 100× 材料：亚共晶白口铁材料：共晶白口铁 状态：铸造状态：铸造 组织：L’e+Fe3C II+γ 组织：L’e(莱氏体) 4%硝酸酒精溶液浸蚀4%硝酸酒精溶液浸蚀 金属学与热处理 名词解释: 1-热处理：热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一定的速度冷却到室温的一种热加工工艺。 2-加工硬化： 3固溶体： 4奥氏体 5正火 6-枝晶偏析：在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象。称为晶粒。由于固溶体通常呈树枝状，是枝干和枝间的化学成分不同，所以称为枝晶偏析。 问答：1为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？ 答：（1）在等温等压条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。这就说明。对于结晶过程而言，结晶能否发生。取决于固相的自由能是否低于液相的自由能。如果液相的自由能高于固相的自由能那么液相将自发的转变的固相即金属发生结晶，从而使系统的自由能降低。处于更为稳定的状态。液相金属和固相金属的自由能之差，就是 促使这种转变的驱动力。（2）影响过冷度的因素是：金属的本性和纯度的不同，以及冷却速度的差异。 2简述马氏体的两种形态及分别的力学性能。 答：马氏体的两种形态分别是板条状马氏体和片状马氏体。板条马氏体(位错)片状马氏体（挛晶） 半条状马氏体的韧性比片状马氏体好。片状马氏体的硬度比板条状马氏体的好。 3:形核率的影响因素。 答：形核率受两个方面因素的影响。一方面是随着过冷度的增加，临界晶核半径和形核功都随之减小，结果使晶核易于形成，形核率增加；另一方面，无论是临界晶核的形成。还是临街晶核的长大都必须伴随着液态原子向晶核的扩散迁移，没有液态原子向晶核上的迁移，临街晶核就不可能形成，及时形成了也不可能长大成为稳定晶核。 4.为什么铸铁比钢的铸造性能好？ 答：金属的铸造性包括金属的流动性、收缩性和偏析倾向。流动性决定了液态金属充满铸型的能力。收缩性随着含碳量的增加。钢液温度与液相线温度之差增加体积收缩增大。含碳量增高凝固温度范围变宽。凝固收缩增大。固相先和液相线的水平距离和垂直距离 1. 什么是细胞培养？ 细胞生物学实验 指从动物活体体内取出组织，并将其分散为单个细胞（机械或酶消化），在体外模拟体内的生理环境，使其在人工培养条件下保持生长、分裂繁殖、细胞的接触性抑制以及细胞衰老过程等生命现象。 最常见的细胞一般有两种，一种是原代细胞，另一种是传代细胞。 原代细胞是指动物组织经过胰酶或胶原酶等酶类的消化，使其分散，从而获得单个细胞，再使这些单个细胞生长于培养容器中的过程。大多数组织可以制备原代细胞，但制备的方法略有不同，制备的细胞生长快慢及难易程度也不相同。 不同的原代细胞，其形态也不尽相同。一般将10代以内的细胞称之为原代细胞。 传代细胞一般指无限繁殖的细胞系，理论上这类细胞可以无限次的传代。做实验的时候也会经常使用这类细胞，如Hela、293、Vero 等细胞。 2. 细胞的生长周期 游离期：细胞刚接种到新的培养容器中到贴壁前的一段时期，这个时期的长短由细胞类型决定，从几分钟到几个小时不等。 贴壁期：细胞从游离状态变为贴附到培养器皿表面并展现出一定细胞形态的时期。 潜伏期：细胞在完成贴壁后，并不会马上进行增殖，会进行增殖所必须的物质和能量的储备，这个时候称之为潜伏期。 对数生长期：细胞在完成物质和能量储备后，开始大量的增殖的时期。这个时期的细胞活力旺盛，且状态稳定，我们所做的绝大多数实验都是在这个时期开展的。 停止期：随着细胞的生长，细胞密度越来越大，由于营养物质的消耗、细胞间的接触抑制等因素，细胞生长缓慢，甚至停止生长。这个时候，我们就要给细胞进行传代了，使细胞可以继续进行增殖，保持旺盛的活力。 3. 细胞生长所需要营养条件 细胞的培养所需要的营养成份一般来自于基础培养基（比如DMEM培养基）和血清。 基础培养基：主要是提供细胞生长所需要的氨基酸（组成蛋白质的基本单位）、维生素（细胞代谢中辅酶的组成成分）、无机离子（K+，Na+等）、碳水化合物（碳源和能量来源）和一些激素等营养物质。 血清：主要是提供一些基础培养基不能提供的生长因子和低分子的营养物质，此外它还有促进细胞的贴壁、中和有害重金属离子等作用。如果只提供基础培养基而不提供血清，绝大多数细胞是无法生长的。血清对于我们实验的重要性就不言而喻了，那么什么样的血清才算是合格的血清呢？ 合格的血清需要通过各种检测，包括无细菌，无真菌，无支原体检测，无病毒污染。血清一般呈现为淡黄色，透明状液体，由于含有大量的蛋白质等成分，会略有黏稠。以全式金公司的TransSerum EQ Fetal Bovine Serum (FS201-02)为例，它通过了牛腹泻病毒、牛副 Southern杂交: 是体外分析特异DNA序列的方法，操作时先用限制性内切酶将核DNA或线粒体DNA切成DNA片段，经凝胶电泳分离后，转移到醋酸纤维薄膜上，再用探针杂交，通过放射自显影，即可辨认出与探针互补的特殊核苷序列。 将RNA转移到薄膜上，用探针杂交，则称为Northern杂交。 RNAi技术: 是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。可以利用siRNA或siRNA表达载体快速、经济、简便的以序列特异方式剔除目的基因表达，所以现在已经成为探索基因功能的重要研究手段。 Southern杂交一般利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制性内切酶消化的DNA片段，将胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至尼龙膜或其他固相支持物上，经干烤或者紫外线照射固定，再与相对应结构的标记探针进行杂交，用放射自显影或酶反应显色，从而检测特定DNA分子的含量]。 扫描电镜技术：是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与样品表面结构有关，次级电子由探测器收集，信号经放大用来调制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。 细胞显微分光光度计：用来描述薄膜、涂层厚度超过1微米的物件的光学性能的显微技术。 免疫荧光技术：将免疫学方法(抗原抗体特异结合)与荧光标记技术结合起来研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。由于荧光素所发的荧光可在荧光显微镜下检出，从而可对抗原进行细胞定位。 电镜超薄切片技术：超薄切片是为电镜观察提供极薄的切片样品的专门技术。用当代较好的超薄切片机，大多数生物材料，如果固定、包埋处理得合适，可以切成50-100微米的超薄切片。 Northern印迹杂交（Northern blot）。这是一种将RNA从琼脂糖凝胶中转印到硝酸纤维素膜上的方法。 放射自显影技术：放射自显影技术是利用放射性同位素的电离辐射对乳胶（含AgBr或AgCl）的感光作用，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究的一种细胞化学技术。放射自显影技术（radioautography；autoradiography）用于研究标记化合物在机体、组织和细胞中的分布、定位、排出以及合成、更新、作用机理、作用部位等等。其原理是将放射性同位素（如14C和3H）标记的化合物导入生物体内，经过一段时间后，将标本制成切片或涂片，涂上卤化银乳胶，经一定时间的放射性曝光，组织中的放射性即可使乳胶感光。 核磁共振技术：可以直接研究溶液和活细胞中相对分子质量较小(20，000 道尔顿以下)的蛋白质、核酸以及其它分子的结构，而不损伤细胞。 DNA序列分析：在获得一个基因序列后，需要对其进行生物信息学分析，从中尽量发掘信 金属学与热处理原理哈工大考研初试经典题目呕心沥血总结 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 哈工大金属学与热处理原理初试经典试题呕心沥血总结题记：权威的答案是考研专业课成功的保证！！！希望这份资料，能够照亮每一个苦苦求学的孩子通往哈工大的漫漫征程。 分享人：刚爷闯天下 第三章 什么是成分过冷画图说明成分过冷是如何形成的（以固相中无扩散，液相中只有扩散而无对流搅拌的情况为例说明）并说明成分过冷对晶体长大方式及铸锭组织的影响。 成分过冷：实质是液相成分变化引起过冷状况发生变化。 异分结晶必然导致溶质在液、固相中的浓度变化，而固溶体的平衡结晶温度则随合金成分的不同而变化，进而引起过冷状况变化。 自己把图画上(共五个) 假设液态金属中仅扩散，即扩散不能充分进行。 ，故将溶质排到界面前由图（a）结晶的固相成分总是低于平衡成分C o 沿，由于不能充分扩散，便在界面处产生溶质浓度梯度薄层。结合图（c）（d），固溶体平衡结晶温度随溶质浓度的变化而变化。将实际温度分布（b）与平衡结晶温度分布（e）叠加，便在固液界面前一定范围的液相中出现了过冷区域。平衡结晶温度与实际结晶温度之差为过冷度，这个过冷度是由于液相中成分变化引起的，故称为成分过冷。 成分过冷对晶体长大方式的影响： 随着成分过冷的增大，固溶体晶体由平面状向胞状、树枝状的形态发展 成分过冷对铸锭组织的影响： 固溶体合金的铸锭组织也是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区组成。当溶质含量固定时，随着G/√R的增加成分过冷区下降，铸锭组织由等轴晶向柱状晶发展；当G/√R固定时，随着浓度的增加，成分过冷区增大，铸锭组织由柱状晶向等轴晶过度，有利于等轴晶形成。 （注：液相中的温度梯度G越小，成长速度R和溶质的浓度C o越大，则有利于形成成分过冷。） 第四章 试述铁碳合金平衡组织中铁素体和渗碳体的形态、特征和数量对合金组织和性能的影响。 基于人机工程学的产品改良设计课程实验 研究 [摘要]本文为《工业产品再设计》课程设计了一套基于人机工程学原理的产品改良设计实验方案。实验原理是运用人体生理结构反形与目标产品形态进行合成，得出新的产品造型。实验运用逆向工程技术与Morphing设计方法得出产品形态设计结果。本实验已应用于教学实践中，教学反馈证明学生容易掌握实验方法，且结论与设计效果良好。 [关键词]逆向工程；人机工程学；改良设计；实验 [DOI]10.13939/https://www.doczj.com/doc/0f13058333.html,ki.zgsc.2015.20.251 为了能够在市场竞争中取得优势，很多企业不断改良产品设计，推出新产品。因此，产品改良设计的原理与方法是工业设计专业学生所必须掌握的。《工业产品再设计》课程即是针对如何改进现有产品的工业设计专业课程。[1]人机工程学是工业设计中重要的辅助手段。[2]在工业设计领域，人机工程学为衡量产品使用舒适度提供了参考和评价标准。而在人机工程学应用于工业设计实践方面，Shenchang Eric Chen提出形态混合迁变的方法，即可以运用人体尺度数据与产品数据合成新产品造型。本文所介绍的实验方案，运用逆向工程[1][3]的方法：首先用油泥、发泡泡沫等材料 制作人体生理构造反形，再利用shape averaging[3]（Morphing）法对人体反形与产品形态进行混合迁变，得出新的产品形态。本文列举两例自行车把改良设计实验。 1 实验1 本实验运用手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把合成新的车把造型，目的在于改良和优化现有车把与手掌生理结构的吻合度。使用带有手指凹陷构造的手掌持握反形，可以得出持握稳定的车把设计结果。 （1）利用油泥手工制作手掌持握反形（有手指凹陷），并利用数字化三维扫描仪和Stereo 3D获取其三维数据（图1）。 （2）利用数字化三维扫描仪获取目标车把（图2）三维数据。 （3）分别抽离等量的手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把的截面轮廓线。 （4）将两组截面轮廓线置于同一坐标系，并缩放调整位置与尺度。 （5）将两组轮廓线进行混合运算，并采取不同的Morphing比例，选择最佳混合迁变结果，其加权比例为3∶7；图4左侧为目标车把局部截面轮廓线，右侧为油泥手掌持握反形（有手指凹陷）局部截面轮廓线，红色为所选最佳结果。 （6）以步骤（5）中的结果，创建新曲面，生成最终 细胞生物学实验指导 细胞生物学实验指导目录 一．显微镜的使用 实验一、几种光学显微镜的使用 实验二、参观电子显微镜及生物超薄切片标本制备 二．细胞形态结构 实验三、细胞大小的形态观察——测微尺的使用 实验四、细胞活体染色技术 实验五、植物细胞骨架光学显微观察 实验六、胞间连丝观察 三．细胞化学 实验七、鉴定RNA的细胞化学方法——Branchet反应 实验八、DNA显色的观察——Feulgen反应 实验九、固绿染色法鉴定细胞内酸性蛋白与碱性蛋白 实验十、多糖及过氧化酶的显示 实验十一、核仁组成区的银染显示与观察 四．细胞生理 实验十二、细胞膜的通透性 实验十三、细胞电泳 五．细胞和组织培养技术 实验十四、植物原生质体的分离和融合 实验十五、植物细胞的培养与观察 实验十六、动物细胞融合 实验十七、动物细胞的培养与观察 六．细胞化学成分的分离 实验十八、细胞器的分离、纯化——细胞分级分离 实验十九、荧光的细胞化学测定 实验二十、细胞活力的鉴别 实验一几种光学显微镜的使用 一、实验目的 了解几种光学显微镜的结构、工作原理、主要用途和使用方法；掌握使用普通显微镜提高分辨力的方法。 二、实验原理 (一)基本原理 一般实验室经常使用的光学显微镜都是由物镜、目镜、聚光器和光阑组成，普通显微镜它们的放大原理及光路图如下： AB物体．A1B l第一次成像，A2B2第二次成像，O l目镜．O2物镜， F1为O l的前焦点，F2为O2的前焦点 各种光学显微镜的光学放大原理基本相同，各种特殊用途的光镜不过只是在光源、物镜、聚光器等方面作了改动，或在其它方面增设了某些特殊的设备。 (二)几种光学显微镜 l、普通光学显微镜： 普通光学显微镜也叫复式显微镜，是最常见，最简单的显微镜。它适于观察一般固定的，有色的透明度较高的标本。其最大分辨力一般为0.2微米，从构造上可分光学、机械和电子三大系统。 2、暗视野显微镜： 暗视野显微镜是以丁达尔现象(Tyndall phenomenon)(即光的微粒散射现象)为基础设计的,它使用了特殊的聚光器进行斜射照明,因光源中心束不直入物镜，所以视野黑暗，而被检细胞器因斜射照明发生衍射和反射，所以发亮可见。暗视野显微镜可用增加光照方法增加物体与背景的反差，因而可观察到0．2—0．004微米直径的微小粒子，但它分不清被检物的细微构造，它常用于观察物体的存在与运动。而暗视野显微镜与普通光学显微镜的区别，主要在于聚光器的不同，致使照明方法有别。确切地说，称暗视野显微镜为暗视野照明更为贴切。它是照明光线仅照亮被检样品而不进入物镜。使视野背景暗黑，样品明亮的照明方法。 3、相差显微镜： 相差是指同一光线经过折射率不同的介质其相位发生变化并产生的差异。相位是指在某一时间上，光的波动所达到的位置。 《金属学与热处理》课程教学大纲 课程名称：金属学与热处理课程代码: 05224040 课程类型：专业必修课程 学分：3 总学时：48 理论学时：32 实验学时：16 先修课程：高等数学材料力学适用专业：材料成型与控制技术、模具设计与制造 一、课程性质、目的和任务 本课程是“材料成型与控制技术、模具设计与制造”专业的专业必修课，是学习材料专业课的技术基础课。它在基础课和专业课之间起桥梁作用。只有在修完本课程之后，才能进入其他专业课的学习。开设该课程的目的主要是向学生阐述金属学与热处理的基础知识，任务是使学生通过该课程的学习，掌握金属材料的成份、组织结构、热处理工艺与性能之间的相互关系及其变化规律，熟悉热处理基本工艺和常用工程材料的种类、成份、组织、性能特点，为后续专业课的学习奠定基础。 二、教学基本要求 1、知识、能力、素质的基本要求 通过本课程的学习，应使学生掌握金属学与热处理的基础知识，即金属及合金的成分、组织、结构与性能之间的相互关系及其变化规律；初步学会使用金相显微镜对金属及合金的组织进行观察及相应的实验能力；具备能用所学理论对金属材料热处理的一些实际工程问题进行分析的素质。 2、教学模式基本要求（课程主要教学环节要求，教学方法及手段要求） 本课程的特点是理论抽象，空间结构多且复杂，理论性叙述多，计算内容少。针对这些特点，在教学时应尽量结合工程实例来加深对基础理论的理解；有关金属组织的认识和识别对初学者来说是难度很大的内容，必须配合实验来加深认识。 三、教学内容及要求 第一章金属的晶体结构 要求学生掌握三种常见金属的晶体结构、晶体学基本概念、实际金属中三类晶体缺陷、合金中的两类基本相。 第二章纯金属金属的结晶 要求学生掌握结晶的规律，结晶基本过程以及结晶后获得细晶粒的方法，了解晶核长大机理、铸锭组织形成过程、铸锭组织结构与性能特点。 第三章二元合金相图 要求学生掌握二元合金相图的建立方法，熟悉匀晶相图．共晶相图、包晶相图的结构，正确地分析相应合金的结晶过程，画出示意图，并能熟练地运用杠杆定律计算相组成物的相 实验室规则和要求 一般规定 1.上课第一天请先熟悉环境，牢记“安全”是进行任何实验最重要的事项。 2.在实验室内请穿著实验衣（最好长及膝盖下），避免穿著凉鞋、拖鞋（脚 趾不要裸露）。留有长发者，需以橡皮圈束于后，以防止引火危险或污染实验。 3.在实验室内禁止吸烟、吃东西、饮食、化妆、嚼口香糖、嬉戏奔跑，食 物饮料勿存放于实验室的冰箱中，实验桌上勿堆放书包、书籍、衣服外 套及杂物等。 4.所有实验仪器、耗材、药品等均属实验室所有，不得携出实验室外。每 组分配之仪器、耗材请在课程开始前确定清点与保管，课程结束后如数 清点缴回。公用仪器请善加爱惜使用。实验前后，请把工作区域清理擦 拭，并随时保持环境清洁。 5.实验前详阅实验内容，了解实验细节的原理及操作，注意上课所告知的 注意事项。实验进行中有任何状况或疑问，随时发问，切勿私自变更实 验程序。打翻任何药品试剂及器皿时，请随即清理。实验后，适切记下 自己的结果，严禁抄袭，确实关闭不用之电源、水、酒精灯及瓦斯等。 6.身体不适、睡眠不足、精神不济或注意力无法集中，请立即停止实验。 实验时间若延长，请注意时间的管制及自身的安全，不可自行逗留实验 室。 7.实验完毕，请清理实验室、倒垃圾、灭菌、关闭灯光及冷气，离开实验 室前记得洗手。 8.任何意外事件应立即报告教师或实验室管理人员，并应熟知相关之应变 措施。 药品 1.使用任何药品，请先看清楚标示说明、注意事项，翻阅物质安全资料， 查明是否对人体造成伤害，使用完毕请放回原位。 2.新配制的试剂请清楚注明内容物、浓度、注意事项及配制日期，为避免 污染，勿将未用完的药剂倒回容器内。 3.挥发性、腐蚀性、有毒溶剂（如甲醇、丙酮、醋酸、氯仿、盐酸、硫酸、 -巯基乙醇、甲醛、酚等）要在排烟柜中戴手套量取配制，取用完应随即盖好盖子，若不小心打翻试剂，马上处理。 4.有毒、致癌药剂例如丙稀酰胺（神经毒）、溴化乙啶（突变剂）、SDS（粉 尘）请戴手套及口罩取用，并勿到处污染，脱下手套后，养成洗手的好 习惯。 5.使用后的实验试剂和材料，应放在专用的收集桶内。固体培养基、琼脂 糖或有毒物品不得倒入水槽或下水道中。 6.使用刻度吸管取物时，切勿用嘴吸取，请用自动吸管或吸耳球。 仪器 1.使用仪器前先了解其性能、配备及正确操作方法，零件及附件严禁拆卸， 勿私自调整，并注意插座电压（110V或220V）之类别。 2.使用离心机时，离心管要两两对称、重量平衡，离心机未停下不得打开 盖子。冷冻离心机于开机状态时，务必盖紧盖子，以保持离心槽之低温并避免结霜。 3.电源供应器有高电压，切勿触摸电极或电泳槽内溶液，手湿切勿开启电 源。 重庆邮电大学移通学院学生实验报告 实验名称：熟悉认知心理学和人机工程学 专业班级：数字媒体技术 02141401 姓名：罗钧 学号： 2014210xxx 实验日期： 实验二：熟悉认知心理学和人机工程学 一、实验目的 （1）了解人机交互技术的研究内容； （2）熟悉认知心理学的基本概念和主要内容； （3）熟悉人机工程学的基本概念和主要内容。 二、工具/准备工作 需要准备一台带有浏览器，能够访问因特网的计算机。 三、实验内容与步骤 1.认知学的概念 （1）分析“人机界面学”的主要研究内容。 人机界面（Human Machine Interaction，简称HMI），又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。 （2）给出“认知心理学”的定义。 认知心理学是二十世纪50年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，是作为人类行为基础的心理机制，其核心是输入和输出之间发生的内部心理过程。它与西方传统哲学也有一定联系，其主要特点是强调知识的作用，认为知识是决定人类行为的主要因素。 认知心理学是最新的心理学分支之一，从1950至1960年代间才发展出来的，到70年代成为西方心理学的主要流派。1956年被认为是认知心理学史上的重要年份。这一年几项心理学研究都体现了心理学的信息加工观点。如Chomsky的语言理论和纽厄尔（Alan Newell）和西蒙（Herbert Alexander simon）的“通用问题解决者”模型。“认知心理学”第一次在出版物出现是在1967年Ulrich Neisser的新书。而唐纳德·布罗德本特于1958年出版的《知觉与传播》一书则为认知心理学取向立下了重要基础。此后，认知心理取向的重点便在唐纳德·布罗德本特所指出的认知的讯息处理模式--一种以心智处理来思考与推理的模式。因此，思考与推理在人类大脑中的运作便像电脑软件在电脑里运作相似。认知心理学理论时常谈到输入、表征、计算或处理，以及输出等概念。 （3）给出“软件心理学”的定义。 软件心理学（software psychology）用实验心理学的技术和认知心理学的概念来进行软件生产的方法，即将心理学和计算机系统相结合而产生的新学科。 (4)为什么说“了解并遵循认知心理学的原理是进行人机交互界面设计的基础”？请简单阐述之。 人机界面设计，主要用理论来指导设计，了解认知心理学，一方面防止出错，另一方面用以提高工作效率。了解认知心理学，可以使设计者对用户，即使用计算机的人，有一个较为清晰的认识，也就是说对人的心理基础要有所了解，以提高人机界面设计的水平， 实验一普通光学显微镜的构造和使用 一、目的要求 1了解显微镜的基本构造和使用方法 2 掌握油镜的原理和使用方法 二、显微镜的基本结构及油镜的工作原理 1．显微镜的基本构造 光学部分：接目镜、接物镜、照明装置（聚光镜、虹彩光圈、反光镜等）。 机械部分：镜座、镜臂、镜筒、物镜转换器、载物台、载物台转移器、粗调节器、细调节器等部件。 2．显微镜的放大倍数和分辨率 放大倍数=接物镜放大倍数×接目镜放大倍数 显微镜的分辨率：表示显微镜辨析物体（两端）两点之间距离的能力3．油镜的使用原理 当光线由反光镜通过玻片与镜头之间的空气时，由于空气与玻片的密度不同，使光线受到曲折，发生散射，降低了视野的照明度。若中间的介质是一层油（其折射率与玻片的相近），则几乎不发生折射，增加了视野的进光量，从而使物象更加清晰。 三、器材 1．永久切片 2. 溶液或试剂：香柏油、二甲苯。 3. 仪器或其他用具：显微镜、擦镜纸等。 四、操作步骤 1．观察前的准备 （1）显微镜的安置，检查零件是否齐全，镜头是否清洁。 （2）调节光源 2．显微镜观察 （1）低倍镜观察 （2）高倍镜观察 （3）油镜观察：高倍镜下找到清晰的物象后，提升聚光镜，在标本中央滴一滴香柏油，使油镜镜头浸入香柏油中，细调至看清物象为止。3．显微镜用毕后的处理 观察完毕，上升镜筒，用擦镜纸和二甲苯清洗镜头，后将镜体全部复原。 五、思考题 1．用油镜观察时应注意哪些问题？在载玻片和镜头之间滴加什么油？起什么作用？ 2．为什么在使用高倍镜及油镜时应特别注意避免粗调节器的误操作？ 实验二胞间连丝的观察 一、实验目的 观察植物细胞的胞间连丝，加深对胞间连丝功能的认识． 二、实验原理 植物细胞的细胞壁上有许多原生质的细丝，称胞间连丝。相邻细胞的胞间连丝相互联接，在细胞间的物质运输与信息传递中起桥粱作用，并使细胞的各种生理活动协调一致，使植物体成为统一的有机体。用合适的植物细胞为材料，经简单处理，即能方便地看到胞间连丝。 三、实验材料 红辣椒表皮细胞临时装片、柿胚乳细胞间胞间连丝切片 四、实验步骤 实验二人体上肢动作特性实验 人体上肢动作特性涉及到灵活性、稳定性及准确性。人体动作的灵活性是指操作时的动作速度与频率。动作速度是指肢体在单位时间内移动的路程；动作频率是指每秒钟或每分钟动作重复的次数。人体动作的准确性可从动作形式（方向和动作量）、速度和力量三个方面考察。这三个方面配合恰当，动作才能与客观要求相符合，才能准确。通过以下实验可了解人体上肢动作的特性以及影响动作灵活性、准确性、稳定性的因素。 实验二-1 手指的灵活性测定 一、实验目的 人体动作的灵活性是指操作时的动作速度与频率。手指灵活性测试可用于测定手指、手、手腕的灵活性，也可测定手和眼的协调能力。 二、实验原理 通过将金属细棒插入实验板的圆孔中所需时间，测试手指动作灵活性以及手眼协调能力。比较手指插棒的运动顺序不同的所需时间验证人体上肢运动特性受影响的因素。 三、实验装置与测试仪器 采用BD-II-601型手指灵活性测试仪（见图2-1），该仪器的主要技术参数如下： 1．实验板圆孔：直径1.6mm，100个，各孔中心距20mm； 2．金属插棒：直径1.5mm，长度20mm，110个； 3．记时：1ms～9 999s，4位数字显示，内藏式整体结构； 4．记时开始与结束可按键，也可以由金属棒插入左上角第1个孔与右上角后1个孔自动进行； 5.实验用镊子：1把。 图2-1 手指灵活性测试仪 图2-2 手指灵活性测试仪面板示意图 四、实验内容 1.金属插棒放入左侧槽中，优势手拿起右侧槽中的镊子； 2.被试用镊子将左侧槽中的金属棒插入实验板的圆孔中，插入顺序分以下四种： ①先插开始位，从上至下，再从下至上，……依次逐列插入，最后插终止位； ②先插开始位，从上至下，再从第2列开始由上至下，……依次逐列插入，最后插终止位； ③先插开始位，从左至右，再从第2行由右边第一个开始至左，……依次逐行插入，最后插终止位； ④先插开始位，从左至右，再从第二行开始由左至右，……依次逐行插入，最后插终止位； 记时会自动开始，到插终止位时结束，并记录插入100个棒所需时间于表2-2； 3.每次重新开始需按“复位”键清零 五、数据整理与分析 1.测量数据 表2-2 手指的灵活性测定数据 顺序 ①②③④ 次数 1 2 3 4 平均时间 实验一显微镜的结构及使用 [实验目的] （一）熟悉显微镜的结构及各部件性能。 （二）掌握显微镜的使用方法。 （三）了解显微镜的维护方法。 [实验原理] 虽然显微镜的目镜和物镜的结构很复杂，但它的作用相当于一个凸透镜，其成像原理和光路图如图1所示，被检物体AB放在物镜（O1）下方的1—2倍焦距之间，则在物镜（O1）后形成一个倒立的放大实像A1B1，这个实像正好位于目镜（O2）的下焦点之内，通过目镜后形成一个放大的虚像A2B2，这个虚像通过调焦装置使其落在眼睛的明视距离处，即25cm,使所看到的物体最清晰，也就是说虚像A2B2是在眼球晶状体的两倍焦距之外，通过眼球后在视网膜形成一个倒立的A2B2缩小像A3B3。 [实验器材]擦镜纸字母装片羊毛交叉擦片普通光学显微镜二甲苯香柏油 三内容与方法： 普通光学显微镜(Microscope)的外形和结构因类型不同略有差异，但基本结构和功能是相似的。（图2） （一）微镜的基本结构及功能：光学显微镜由机械部分、照明部分和光学部分构成。1.机械部分： （1）镜座：位于底部的金属座。一般为马蹄形，用以支持和稳定整个镜体。 （2）镜柱：镜座与镜臂相连的短柱。 （3）镜臂：镜柱上方弯曲部分，是取用显微镜时握拿的部位。 （4）镜筒：在镜臂的上方倾斜的金属园筒，上端装有目镜、下端转折处装有棱镜，使光线转折450。其上有一固定螺钉将镜筒连接于镜臂上方。 （5）调节器：在镜柱两侧有大小两个螺旋，大螺旋为粗调节器，转动时能使载物台快速升降。调节范围较大，适于低倍镜调焦用。小螺旋为细调节器，转动是载物台仅缓慢升降，调节范围较小，适于调节物象的清晰度。此外，在右侧粗调节器内侧有一窄环，称粗调松紧调节轮，用以调节粗调节器的松紧度。向外转时偏紧，向内转时偏松。左侧粗调节器内侧有一粗调限位调节环凸柄，向上推紧时，镜台上的最高点被固定（这两个环一般不需调节）。（6）旋转盘：又称物镜转换器，安装在镜筒下端，为一可旋转的圆盘，上有4个圆孔， 第十章钢的热处理工艺 10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？ 答： 钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。 退火用途： 1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使 组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。 2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm （过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除应力、降低硬度的目的。对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除应力、降低硬度，改善切削加工性能。 3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。 主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。 4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相 线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。 5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后 缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。 6、去应力退火：在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，保温一段时间 然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其主要目的是消除铸件、锻轧件、焊接件及机械加工工件中的残留应力（主要是第一类应力），以提高尺寸稳定性，减小工件变形和开裂的倾向。 10-2 何谓钢的正火？目的如何？有何应用？ 答： 钢的正火：正火是将钢加热到AC3或Accm以上适当温度，保温适当时间进行完全奥氏体化以后，以较快速度（空冷、风冷或喷雾）冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。 目的：细化晶粒、均匀成分和组织、消除应力、调整硬度、消除魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷，为最终热处理提供合适的组织状态。 三、金相试样的制备 实验一金相试样的制备及金相显微镜的使用 一、实验目的 1．了解金相显微镜的基本原理和构造，并学会其使用； 2．掌握金相试样的制备方法。 二、实验仪器和用品 1．XJP－100型与XJP－200型金相显微镜； 2．供观察显微组织的工业纯铁金相试样； 3．供制备金相试样用的碳钢试块（45号钢）； 4．P—I型抛光机及抛光液或化学抛光剂； 5．3％硝酸酒精； 6．金相砂纸及玻璃板。 三、实验内容 (一) 金相显微镜试样的制备进行金相显微镜分析时,必须将用显微镜观察的金属材料制成专门的金相试样。其制作过程包括：取样——镶样——磨光——抛光——浸蚀——干燥等工序，分述如下： 1．取样显微试样的选取应根据被检验材料或零件的特点、加工的工艺及研究的目的，选取具有代表性的部位。如研究铸件组织时，由于铸件中往往存在偏析现象，故应从铸件表面到中心同时取样进行观察；对于锻件或轧材，则应同时在横向及纵向上取样，以便于分析非金属夹杂物的分布及表层缺陷；对于失效零件分析其损坏原因时，则除在损坏部位取样外，尚须在非损坏部位取样，以便作对比分析。截取试样可用锯、砂轮片切割或锤击打下等方法。试样的尺寸通常采用高为12－15mm，直径为12－15mm的圆柱体或边长为12－15mm的正方体。截取下来的试样应该用锉刀锉平面或在砂轮机上磨平，但磨平表面时应注意即时用水冷却，以免金属过度发热而使内部组织发生变化。 2．镶样过于细小或形状特殊的试样，须将其镶嵌在塑料、电木粉或低熔点合金中，或用专用夹具夹持，以便在磨光和抛光时易于握持。 3．磨光磨光分为粗磨和细磨两步。 （1）粗磨粗磨的目的是为了将试样修整成平整、合适的形状。钢铁材料通常在砂轮上进行，磨时须随时用水冷却，以免试样由于温升过高而引起组织变化。不作表面层金相检验的试样，应将磨面边缘倒出圆角，以免抛光时撕裂抛光布。 (2)细磨细磨的目的是为了消除粗磨时留下的较深的磨痕，为抛光作准备。细磨可由手工磨或机械磨。手工磨通常在一套粗细不同的金相砂纸上依次进行。一般砂纸可由粗到细选用以下几个粒度：120＃、180＃、240＃、320＃或0号、01号、02号、03号等。细磨时依次用0号磨到03号，先在0号砂纸上，将试样沿一个方向向前推送，用力须均匀，回程时应将试样微微提起，不与砂纸接触，以保证磨面平整，不产生弧度，观察表面磨痕均匀后将试样用水清洗，然后更换01号砂纸，这时磨的方向应调转90o，使新磨痕与上一道磨痕方向垂直。当磨到上一号砂纸的磨痕全部消失后，可再更换更细一号的砂纸继续磨制，如此继续下去，直至试样平整、光滑（注意：在0、01、02号砂纸上磨完后要用水清洗试样表面）。除上述手工磨制的方法外，为了加快磨制的速度，可采用在转盘上贴水砂纸的预磨机进行机 人机工程学实验报告Hust工业设计专业，人机工程课程实验报告 必做实验（7个）： 一、镜画仪： 是一项目动作技能迁移的实验。因通过镜子反射，和原图形相比镜中图像是上下倒置而左右不变。 实验一 实验二 自变量：试验次数 因变量：出错次数、使用时间 实验数据分析结果：1.随着实验次数的增加，实验者不变，但是其所用时间及错误次数都在变少，熟练程度明显增加。 2.在同样的情况和同样的图案上，实验的后一次测验比前一次的测验有所进步，就为正迁移效果。 二、光亮度辨别仪 光亮度辨别仪的作用：心理学中常用的一种视觉实验仪器。它可以测定明度差别阈限，也可以制作明度量表。 自变量：光亮度真实值 因变量：实际测量值、差值 实验数据分析结果：随着光亮度的增加，实验者对于光的敏感度下降，误差变大。 应用范围：可调节亮度的台灯，它的优点在于调节亮度的装置消耗的电能极少，节约了电能，减少了不必要的损耗，灯的亮度可根据不同的天气，不同的时间，人们不同的需求，调节不同的亮度，方便人们的生活。 三、瞬时记忆实验仪 仪器同时呈现一组随机数字或字母，在部分报告法实验中，要求被试再现当时指定的一部分，然后在指定的时间内通过大脑记录下来。 自变量：瞬时刺激时间 因变量：记忆保存量 实验数据分析结果：人的大脑在瞬时记忆中，记忆的时间越长，准确率越高。 四、记忆广度测试仪 适用于心理特点测定中的数字记忆广度实验和提高记忆力的训练。并具有同时测量被试视觉、记忆、反应速度三者结合能力的功能，是一种常用的心理学测量仪器。 自变量：不同的实验者 因变量：记忆广度分数、出错位数 实验数据分析结果：因为人与人的不同，其记忆能力不同，有记忆广度大的，也有记忆广度小的。 应用范围：用在小孩子的智力玩具上，刺激小孩子对数字的认识和敏感性，提高记忆力和反映能力，同时可以很好的帮助小孩子注意力的集中。 细胞培养基本理论 一细胞培养概述 细胞培养（cell culture）模拟机体内生理条件，将细胞从机体中取出，在人工条件下使其生存、生长、繁殖和传代，进行细胞生命过程、细胞癌变、细胞工程等问题的研究。 群体培养（mass culture）将大量细胞置于培养瓶中，让其贴壁或悬浮生长，形成均匀的单层细胞或单细胞悬液。 克隆培养（clone culture）即将少数的细胞加入培养瓶中，贴壁后彼此间隔距离较远，经过繁殖每一个细胞形成一个集落，称为克隆。 组织培养（tissue culture）指把活体的组织取出，分成小块，直接置于培养瓶底或通过胶原纤维血浆支持物的培养瓶底来进行培养。 特点：1.，组织不失散，细胞保持原有的组织关系。2，形成生长(cut growth)或形成由扁薄细胞构成的单层细胞培养物。3，在体外生长时，细胞间呈相互依存、互相影响的关系。 器官培养（organ culture）将活体中器官或器官一部分取出，在体外生长、生存，并使其保持器官原有的结构和功能特征的培养。 特点：1，培养的器官在合适的条件下能生长和分化，存活数周或1 年。2，观察受限，只能用组织切片的方法观察或用透射电镜、扫描电镜观察。 细胞培养优点：.1．活细胞：同时、大量、均一性、重复性；2．可控制：各种物理、化学、生物等因素可调控；3．研究方法多样：倒置、荧光、电子、激光共焦显微镜、流式细胞术、免疫组织化学、原位杂交、同位素标记；4．应用广：不同物种、年龄、组织，正常或异常缺点：人工所模拟的条件与体内实际情况仍不完全相同；当细胞被置于体外培养后， 生活在缺乏动态平衡的环境中，时间久了，必然发生变化。 三细胞的形态和类型由不同生长方式造成的差异 呈悬浮生长时，因生长在液体环境中，胞内渗透压高于周围液体环境，因此胞体基本呈圆形。呈贴附于支持物上生长的细胞，开始为圆形，很快过渡成扁平形，并逐渐恢复至原先的细胞形态. 细胞来源：成纤维型细胞；上皮型细胞；其它，不定型 细胞按生长方式：贴壁型细胞（Monolayer cells）；悬浮型细胞（Suspension cells）绝大多数有机体细胞属贴壁型细胞，只有少数细胞类型如某些肿瘤细胞和白细胞可在悬浮状态下生长。 按细胞形态(贴壁细胞）：成纤维型细胞；上皮型细胞；其它，不定型 贴壁型生长细胞或锚着依存性细胞 处于体外培养状态下的贴附生长型细胞在形态上表现单一而失去了在体内原有的某些特征。形态各异反映其胚层起源。如来源于内外胚层的细胞多呈上皮型；来自中胚层的则易呈成纤维细胞型。分为成纤维型细胞；皮型细胞；游走型细胞；多形型细胞 贴壁型细胞形态比较 成纤维型细胞：梭形或不规则三角形；中央有卵圆形核；胞质向外伸出长短不同的突起；中胚层间质起源 上皮型细胞：扁平不规则多角形；细胞中央有圆形核；紧密相连单层膜样生长；内、外胚层细胞如皮肤、表皮衍生物、消化管上皮等 游走型细胞：散在生长，一般不连成片；细胞质经常伸出伪足或突起；活跃的游走或变形运动；羊水细胞培养的早期 多形细胞型：难以确定规律和稳定的形态；如神经组织的细胞等 实验一：双手调节器 1.实验目的 2.实验介绍和实验思路：双手调节器是一种典型的动作技能操作仪器。它是通过双手的操 作合作完成设定的曲线轨迹的运动，即是右手完成目标的上下移动，左手完成目标的左右移动。以被试完成任务所用的时间及偏离轨迹的次数，作为衡量其多次练习后的进步水平。 3.实验过程：分两项实验 第一种：自变量：同一个人的被实验次数即练习遍数。（每人四次，左右单程各两次）因变量：走完单程过程中个出错次数和时间 双手协调能力测试实验中的被试者完成实验的时间及错误次数数据统计分析如下： 根据实验结果绘制的练习曲线如下，用练习遍数作横坐标，用完成任务所用时间及出错次数为纵坐标，做出示意图为： 4.实验结论：完成任务所用的时间及每遍练习中的错误次数随着练习遍数的增加总体趋势 偶尔也会错误次数和时间略有增加。 实验二：瞬时记忆 1.实验目的：证实瞬时记忆的现象及其性质。 2.实验（方案一）思路：恒定变量设为1，自变量为设定秒数，因变量为报对码数目。 方案一数据： 根据图表可知，在设定时间不断减少的情况下，学生答对的图码数目不断减少。 （方案二）实验思路：恒定变量为时间（0.4秒），自变量为图码行数不同，因变量为记忆图码正确数量。 方案二数据： 根据图表可知，当被测试者接收一行图码信息时，思路清晰，记忆较快，当被测试者接收两行图码信息时，记忆速度不如一行图码快。 3.实验总结：1. 在设定时间不断减少的情况下，学生答对的图码数目不断减少。 2. 瞬间记忆在0.4秒情况下，记忆的合理码数在 3.2—3.5之间。 实验三：记忆广度 1.实验目的：学习测定光简单反应时的程序，比较光简单反应时的个体差异，通过测定闪光融合领率．学习使用阶梯法测定感觉阈限 2. 实验介绍和实验思路： 影响短时记忆广度的因素很多，组块的大小，熟悉性，复杂性等都会影响短时记忆的容量设自变量为计位数，因变量为正确个数，测试正确率： 3.根据数据分析结果： 随着计位数的不断增加，实验者按对的个数不断减少，正确率越来越低， 这说明人的记忆广度有限，所以在适当的记忆时间内，应设计相应的可记忆的内容，严防记忆过载。从另一方面讲了解短时记忆的特点，选择正确的方法加以训练，有助于个人记忆的 细胞生物学学习体会 通过网络课程学习,有幸聆听到王金发教授对《细胞生物学》课程的讲授，使我不仅学到了细胞生物学专业新的知识与研究技术、方法,而且在教学方面也受益非浅。下面就我的学习谈一些体会。 一、全面学习了细胞生物学的专业知识 《细胞生物学》是一门包容量大、发展迅速的学科。内容涉及生物膜的结构与功能；内膜系统区室化形成及各种细胞器的结构与功能；细胞信号转导；细胞核、染色体以及基因表达；细胞骨架体系；细胞增殖及其调控；细胞分化、癌变及其调控；细胞的衰老与程序性死亡；细胞的起源与进化；细胞工程技术等多个方面。 (一)对细胞生物学的专业知识有了更深的认识。 1、细胞通讯方面 记得第一次听王老师的课就是讲授细胞的通讯，在多细胞生物中，细胞不是孤立存在的，而是生活在细胞社会中，它们必须协调一致，才能维持机体的正常生理机能，它们的协调是通过细胞通讯来完成的。细胞通讯是通过信号分子与受体的识别，从而在靶细胞内产生一系列反应的过程。信号分子有第一信使和第二信使之分，第二信使位于细胞内，由第一信使与受体识别后最先在胞内产生的，它主要与细胞内受体作用，所以受体也可分为表面受体和胞内受体。信号分子与受体的识别作用具有特异性。细胞信号传递所发生的反应有快速反应和慢速反应。快速反应是信号分子与受体作用后直接引起细胞内的一系列代谢反应；慢速反应则需要引起基因表达，再表现出各种代谢反应。细胞通讯过程是个复杂的过程，一个细胞的周围有上百种不同的信号分子，细胞要对这些信号分子进行分析，做出正确的反应。信号转换的研究在近年很热门，但进展缓慢，主要是因为信号转换的复杂性，不同信号的组合产生的效应是不一样的。 2、蛋白质的合成和分选机理 蛋白质的合成是在核糖体上，有两种合成体系，一种是在细胞质中游离的核糖体上，另一种是在膜旁核糖体上合成，它们合成的蛋白质将分布到不同的部金属学与热处理实验报告
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