实验一 金相显微镜共37页

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。

金相显微镜的使用实验报告金相显微镜的使用实验报告引言：金相显微镜是一种用于观察金属材料的内部结构和组织的重要工具。

通过使用金相显微镜，我们可以深入了解金属材料的晶体结构、晶粒大小和分布、相的组成以及其他微观结构特征。

本实验旨在探索金相显微镜的使用方法，并通过观察和分析样品的显微图像，对金属材料的组织和性质进行研究。

实验步骤：1. 样品准备：在开始实验之前，我们需要准备好金属材料的样品。

选择适当的金属材料，并将其切割成适当大小的薄片。

确保样品表面光洁，以便在显微镜下观察。

2. 样品封装：将样品封装在透明的树脂中，以便在显微镜下观察。

封装过程需要小心操作，以避免空气泡和杂质的产生。

3. 研磨和抛光：为了获得清晰的显微图像，我们需要对样品进行研磨和抛光处理。

首先，使用粗砂纸对样品进行研磨，然后逐渐使用细砂纸进行抛光。

最后，使用细研磨液和抛光液对样品进行最后的抛光处理。

4. 显微镜操作：将样品放置在金相显微镜的载物台上，并调节显微镜的焦距和放大倍数。

使用适当的光源照明样品，并通过调整对比度和亮度来获得清晰的显微图像。

5. 图像分析：观察样品的显微图像，并使用金相显微镜配套的软件进行图像分析。

通过测量晶粒大小、相的分布和形状等参数，可以获得关于样品组织和性质的重要信息。

实验结果与讨论：通过使用金相显微镜观察和分析样品的显微图像，我们可以得到以下实验结果和讨论：1. 晶粒大小分布：通过测量样品中晶粒的大小和分布，我们可以了解金属材料的晶体生长情况。

晶粒越大，通常意味着材料的力学性能越好，因为大晶粒可以提供更多的晶界来阻止位错的移动。

2. 相的组成：通过观察样品中不同相的分布和形状，我们可以确定金属材料的组成。

不同的相具有不同的化学成分和晶体结构，其对材料的性能和用途有着重要影响。

3. 缺陷和杂质：金相显微镜可以帮助我们观察和分析样品中的缺陷和杂质。

缺陷和杂质的存在可能会影响材料的力学性能和耐腐蚀性能，因此对其进行准确的检测和分析是非常重要的。

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）。

实验一金相显微镜的原理、构造及使用一．实验目的1）了解金相显微镜的成像原理、基本构造、各主要部件及元件的作用；2）学习和初步掌握金相显微镜的使用和维护方法。

二．实验概述金相分析是研究材料内部组织和缺陷的主要方法之一，它在材料研究中占有重要的地位。

利用金相显微镜将试样放大100~1500倍来研究材料内部组织的方法称为金相显微分析法，是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。

显微分析可以研究材料内部的组织与其化学成分的关系；可以确定各类材料经不同加工及热处理后的显微组织；可以判别材料质量的优劣，如金属材料中诸如氧化物、硫化物等各种非金属夹杂物在显微组织中的大小、数量、分布情况及晶粒度的大小等。

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大类。

这里主要对常用的光学金相显微镜作一般介绍。

金相显微镜用于鉴别和分析各种材料内部的组织。

原材料的检验、铸造、压力加工、热处理等一系列生产过程的质量检测与控制需要使用金相显微镜，新材料、新技术的开发以及跟踪世界高科技前沿的研究工作也需要使用金相显微镜，因此，金相显微镜是材料领域生产与研究中研究金相组织的重要工具。

三．金相显微镜的基本理论知识3.1 显微镜的成像原理众所周知，放大镜是最简单的一种光学仪器，它实际上是一块会聚透镜（凸透镜），利用它可以将物体放大。

其成像光学原理如图1-1所示。

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′（如图1-1（a）），它的位置在2 倍焦距以外。

若将物体AB放在透镜焦距内，就可看到一个放大正立的虚象A′B′（如图1-1（b））。

映象的长度与物体长度之比（A′B′/AB）就是放大镜的放大倍数（放大率）。

若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近似相当于人眼明视距离（250mm），则放大镜的放大倍数为：N=b/a=250/f（a）实像放大（b）虚像放大图1-1 放大镜光学原理图由上式知，透镜的焦距越短，放大镜的放大倍数越大。

实验1金相显微镜的使用及金相试样的制备一、实验目的1〕掌握金相试样制备的根本方法2〕掌握金相显微镜的使用方法二、原理概述〔一〕金相显微镜的构造光学金相显微镜的构造一般包括放大系统、光路系统和机械系统三局部，其中放大系统是显微镜的关键局部。

(二) 使用显微镜时应注意的事项l)操作者的手必须洗净擦干，并保持环境的清洁、并保持环境的清洁、枯燥；2)用低压钨丝灯泡作光源时，接通电源必须通过变压器，切不可误接在220V 电源上；3)更换物镜、目镜时要格外小心，严防失手落地；4)调节物体和物镜前透镜间轴向距离(以下简称聚焦)时，必须首先弄清粗调旋钮转向与载物台升降方向的关系。

初学者应该先用粗调旋钮将物镜调至尽量靠近物体，但绝不可接触。

然后仔细观察视场内的亮度并同时用粗调旋钮缓慢将物镜向远离物体方向调节。

待视场内突然变得明亮甚至出现映象时，换用微调旋钮调至映象最清晰为止。

6)用油系物镜时，滴油量不宜过多，用完后必须立即用二甲苯洗净、擦干；7)待观察的试样必须完全吹干，用氢氟酸浸蚀过的试样吹干时间要长些，因氢氟酸对镜片有严重腐蚀作用。

〔三〕金相试样制备随着科学技术的开展，研究金属材料内部组织的手段也在不断增加。

然而光学金相显微分析仍然是最根本的方法。

光学金相显微分析的第一步是制备试样，将待观察的试样外表磨制成光亮无痕的镜面，然后经过浸蚀才能分析组织形态。

如因制备不当，在观察面上出现划痕、凹坑、水迹、变形层或浸蚀过深过浅都会影响正确的分析。

因此制备出高质量的试样对组织分析是很重要的。

金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。

1.取样从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为"取样"。

取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。

截取方法有多种，对于软材料可以用锯、车、刨等方法；对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法，对于硬而脆的材料可以用锤击的方法。

无论用哪种方法都应注意，尽量防止和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。

实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察引言：金相显微镜是一种利用金相组织学原理观察金属材料组织结构的实验仪器。

通过观察金属材料的显微结构，可以了解材料的组成、性能以及制备工艺等，对于材料的研究和应用具有重要意义。

本实验将探究金相显微镜的使用方法，并观察几种典型金属材料的组织结构。

实验目的：1.掌握金相显微镜的基本结构和使用方法；2.了解金相显微镜观察金相组织的原理；3.观察几种典型金属材料的组织结构。

实验仪器和材料：1.金相显微镜；2.裂解剂（如酸性电解质溶液）；3.沉积剂（如铜）；4.研磨纸（不同粒度）；5.研磨液（如砂轮油、砂轮水）；6.特殊试剂（如酸性染色剂）；7.不同金属材料样品。

实验步骤：一、金相显微镜的使用方法1.将所需观察的样品装入铜盘中；2.用研磨纸将样品表面进行打磨，逐渐使用不同粒度的研磨纸进行打磨，直到样品表面平整；3.用研磨液将样品表面进行充分清洗；4.将铜盘放入裂解剂中，进行腐蚀处理，使样品表面显露出金属组织结构；5.将样品表面清洗干净后，取出并用酸性染色剂进行染色处理；6.将样品放置在金相显微镜的样品夹持器上。

1.通过显微镜目镜和物镜的调节，使样品像清晰可见；2.使用光源适当照明样品，调节显微镜的聚焦和倍率，观察样品的金相组织结构；3.观察样品不同区域的金相组织变化，记录下观察到的显微结构特征。

实验结果与讨论：在进行实验观察过程中，首先要正确使用金相显微镜，调节适当的照明和倍率以便观察到清晰的图像。

然后，通过观察样品的金相组织结构，可以分析和了解样品的材料成分、晶粒大小、晶界分布以及非金属夹杂物等信息。

对于不同的金属材料，其金相组织结构也会有所差异。

例如，对于钢材，我们可以观察到不同类型的晶粒和晶界，以及可能存在的碳化物。

对于铝合金，可以观察到铝基体中的各种相，如α-Al、Al₂CuMg等。

这些相的大小、形态和分布状况对材料的力学性能和耐腐蚀性能有重要影响。

在观察金相组织时，还可以利用特殊试剂进行染色处理，以突出显示出不同组织结构的特征。

工程材料实验指导书上海交通大学机械与动力工程学院基础与实验教学中心目录实验一铁碳相图平衡组织分析 (3)一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)三、实验设备和材料 (5)四、实验内容和实验报告 (5)实验二碳钢热处理后显微组织观察 (6)一、实验目的 (6)二、实验原理 (6)三、实验设备和材料 (8)四、实验内容和实验报告 (8)实验一铁碳相图平衡组织分析一、实验目的1、观察和分析铁碳合金的平衡组织；2、分析铁碳合金显微组织的形成过程。

二、实验原理图1-1 铁碳平衡相图铁碳合金是目前应用最广泛的工程材料，铁碳合金的平衡组织是研究铁碳合金的性能及相变机理的基础，其相图如1-1所示。

通常将缓冷（退火）后的铁碳合金组织看作为平衡组织，具体分类见表1-1。

表1―1 铁碳合金的分类和组织分类含碳量（%）平衡显微组织碳钢亚共析钢0.02—0.77 铁素体+珠光体共析钢0.77 珠光体过共析钢0.77—2.11 珠光体+渗碳体1、铁碳合金的平衡组织铁碳合金在常温下只有两相，即铁素体和渗碳体，由于含碳量的不同，这两个基本相的相对量，形状和分布情况有很大的不同，因此呈现各种不同的组织形态。

下面介绍一下各种显微组织的基本特征：（1）铁素体：是碳在α—Fe中的固溶体，碳的浓度是可变的，在727℃时达到最大溶解度，为0.0218%，在常温下，碳的浓度为0.0008%左右，铁素体的硬度很低，塑性好，经4%硝酸酒精浸蚀后呈白亮色。

含碳量较低时，铁素体呈块状分布，随含碳量增加，铁素体量减少，在接近共析成分时，铁素体呈网状分布在珠光体周围。

（2）渗碳体：是碳与铁的一种化合物，化学式为Fe3C，含碳量很高，达6.69%，坚硬而脆，抗浸蚀能力很强，经4%硝酸酒精浸蚀后成白亮色。

在过共晶白口铸铁中的一次渗碳体是从液态中直接结晶成的，故呈条状分布。

在过共析钢和亚共晶白口铸铁中的二次渗碳体是从奥氏体中沿晶界析出的，所以呈网状分布在珠光体的周围。

材料科学基础实验指导书实验一金相显微镜的基本原理、构造及使用实验二金相试样的制备实验三铁碳合金平衡组织分析实验四1钢的热处理工艺2硬度计的使用实验五1碳钢热处理后的显微组织观察，2合金钢的显微组织分析实验六铸铁的显微组织分析四川大学制造学院材料成型及控制工程系2014/6/23实验一 金相显微镜的基本原理、构造及使用一、实验目的熟悉金相显微镜的原理、构造，使用和维护，为掌握金相显微分析方法打下理论和实践基础。

二、实验说明金相显微分析是用金相显微镜观察金属内部组织以及微不夹杂物，微裂纹和微小缺陷（这些都是用肉眼、放大镜看不见的，至少是看不清楚的）以分析判断金属材料的治炼，加工工艺的正确性和金属材料性能的优劣。

金相显微分析是材料科学和主要研究手段，所以金相显微镜就成了金相分析的主要工具。

（一）显微镜的基本原理显微镜的光学原理如图1—1所示，光学系统包括物镜、目镜及一些辅助光学零件，物镜和目镜分别由两组透镜组成，对着物质AB 的一组透镜组成物镜O 1，对着人眼的一组透镜组成目镜O 2。

现代显微镜的物镜、目镜都由复杂的透镜系统组成。

物镜使物体AB 形成放大的倒立实象B A ''（称中间象），目镜再将B A ''放大成仍然倒立的虚象B A ''''，其位置正好在人眼的明视距离处（即距人眼250mm 处）。

我们在显微镜目镜中看到的就是这个虚象B A ''''。

图1—1 显微镜的光学原理示意图显微镜的主要性质如下：1．显微镜的放大倍数放大倍数由下式来确定：目物目物f D f L M M M =⨯=式中：M —显微镜放大倍数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大。

在使用时，显微镜的放大倍数就是物镜和目镜的放大倍数的乘积。

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。

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。