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实验金相试样的制备和金属的显微组织观察与分析一、实验目的1、掌握金相试样制备的基本操作方法2、了解不同金属金相组织特征，掌握金属材料的成分、状态、组织、性能、用途之间的关系二、实验设备及材料1、4XCE型金相显微镜2、试样切割机、砂轮机、抛光机、吹风机3、金相砂纸、抛光粉、抛光布、4%的硝酸酒精溶液、酒精、棉花4、20钢、、T8钢、灰铁，铸铝等试样。
三、金相试样的制备1、取样根据试样的观察要求，一般注意以下几点：（1）尺寸大小样品取得不宜太大和太小，这些都不利于后期的磨制、抛光和操作观察，尺寸可参照下图。
图1-1（2）截取部位观察最需要的是典型组织，在截取均匀组织时比较好实施，而对于例如有方向性、涂层、镀层或组织过度区域时尽量考虑它们的位置所在，尽量选取合适的端面或断面进行操作。
（3）取样方法由于某些取样方式可能会使被截取的试样发生热处理现象，在取样时应注意边冷却边操作，不能采用使得金相组织发生转变的方法，一般可采用线切割、手锯切割、敲取等方式。
2、镶嵌如果样品是尺寸比较小的形状，就不便于后期磨制和放在载物台上观察，就需要进行镶嵌，可以用镶样机将试样镶嵌在酚醛塑料中，或采用更简便的方法，使用融化的石蜡将试样镶嵌在其中。
3、磨制试样的磨制一般分为粗磨和细磨两道工序。
（1）粗磨其主要目的是为了获得一个平整的表面，同时为了去掉截取时有组织变化的部分,可以在砂轮机上或砂布上进行。
如果在砂轮机磨制时，操作人应站在砂轮机的侧面，注意安全，握紧试样，试样与砂轮之间的压力保持适中，并随时用水冷却，以防受热引起金属组织变化，直到将试样表面磨的基本平整后，粗磨就告完成，然后将试样用水洗干净，擦干待用。
（2）细磨其主要的目的就是为了消除粗磨的磨痕，以得到更平整而光滑的磨面，为进一步的抛光作好准备。
准备好各种粒度的金相砂纸和一块光滑平整度好的玻璃，先将粗粒度的金相砂纸放在上边，然后将粗磨的试样在上面进行磨制，磨制时注意用力均匀，从砂纸的靠近人的一侧推至另一侧，然后拿起，试样退回时不能与砂纸接触，以保证磨面平整而不产生弧度，再从靠近人的一端推到另一端，同时注意第二次磨制时最好换一个地方而不再用原来磨过的路径，直到把上次的磨痕全部磨掉，得到一个新的表面，然后换另一张粒度稍细的砂纸并将试样的磨痕方向和推磨的方向垂直，继续推磨，直到得到全新的磨痕，循环到最细的砂纸磨过为止。
实验二金相试样的制备及其组织的观察引言：金相试样的制备及其组织的观察是金属材料学中的重要实验内容。
通过制备金相试样，并通过显微镜观察其组织，可以了解金属材料的晶体结构、晶粒大小、相的分布以及可能存在的缺陷等信息。
本实验将介绍金相试样的制备方法以及通过显微镜观察其组织的步骤和应注意的事项。
材料与仪器：1.高纯度金属样品2.砂纸（不同颗粒粗细的）3.汽油和丙酮4.罗氏硬度计5.金相显微镜实验步骤：1. 切割金属样品：将所需的金属样品切割成适当尺寸（通常为20mm×20mm×5mm），并在样品表面进行打磨，以去除氧化物和其他污染物。
2.粗磨：用粗颗粒的砂纸将样品进行粗磨，目的是去除表面的硬皮和切割时留下的划痕。
砂纸的选取要根据样品的硬度来确定。
3.精磨：用细颗粒的砂纸将样品进行精磨，直至样品表面光洁无痕迹。
4.清洗：用汽油和丙酮等溶剂将样品表面进行清洗，以去除砂纸留下的颗粒和其他杂质。
5.金相试样的涂层：将金属样品进行涂层，通常使用胶粘剂将样品固定在透明玻璃片上，再涂抹腊类液体，以防止切割时样品的磨损。
6.切割：将涂有样品的透明玻璃片按一定要求进行切割，通常要求切割出方形，并移除上层的腊类液体。
7.粗磨：用颗粒较粗的金刚砂磨剂将透明玻璃片的切面进行粗磨，直至样品的切面平整。
8.精磨：用颗粒较细的金刚砂磨剂将样品的切面进行精磨，直至样品表面光洁无痕迹。
9.清洗和腐蚀：用脱蜡剂将样品进行清洗，之后再用酸性腐蚀剂进行腐蚀处理，以凸显样品的组织结构。
10.观察：将样品放入金相显微镜中，通过调节显微镜的放大倍数和焦距，观察样品的组织结构、晶体结构、晶粒大小、相的分布等。
实验注意事项：1.操作仪器时要小心，避免意外损坏设备和样品。
2.各步骤中操作要规范，避免污染和样品损坏。
3.切割时要使用适当的切割工具，注意安全。
4.制备金相试样时要按照特定的步骤进行，保证样品的质量。
5.观察时要注意调整显微镜的倍数和焦距，以获得清晰的观察结果。
金相试样的制备及显微组织观察
金相试样的制备及显微组织观察是一种常用的金属材料性质研究方法。
下面是金相试样的制备及显微组织观察的基本步骤：
1. 试样的制备：
a. 选择要研究的金属材料，通常需要将大块材料裁剪成适当的尺寸，以便于后续加工。
b. 用砂纸或砂轮对试样进行打磨，以去除表面的氧化层或污染物。
c. 用酸洗或腐蚀剂对试样进行清洁，以去除表面的氧化物和污染物。
2. 试样的加工：
a. 利用车床、磨床或剪切机等设备将试样加工成所需要的形状和尺寸，通常需要将试样切割成小片。
b. 如果试样太硬或太大，可以借助切割机、电火花加工等方法进行切割。
3. 试样的打磨与光洁处理：
a. 用相应的砂纸、砂轮或抛光机对试样进行打磨，以去除加工留下的划痕或凸起的表面。
b. 利用抛光机或其他设备对试样进行抛光，使其表面平整、光滑。
4. 试样的腐蚀处理：
a. 将试样放入相应的腐蚀液中进行腐蚀处理，以便于观察該金属材料的显微组织特点。
b. 选择合适的腐蚀液和腐蚀时间，以获得清晰、有代表性的显微组织。
5. 显微组织观察：
a. 用光学显微镜观察试样的显微组织，通常使用透射光学显微镜、透射电子显微镜或扫描电子显微镜等设备进行观察。
b. 观察试样的晶粒结构、晶界、相分布、孪晶等显微组织特征，并进行记录和分析。
金相试样的制备及金相组织观察一、实验目的2.从不同方向观察不同细节部位的组织结构特征；3.观察不同材质在金相显微镜下的差异。
二、实验原理金相试样制备及组织观察是对材料内部微观组织结构的研究。
针对不同材料，制备方法也不同，但基本步骤相似。
主要步骤包括：1.切割：将待测材料切割成不同大小形状的块、片或棒状样品，以便于后续的纵、横面研磨和抛光。
2.粗磨：先用最大粒度的研磨纸在磨料板上磨平样品表面，以去除材料表面上的粗糙度。
3.细磨：再用粗度更小的研磨纸进行细磨，使样品表面更加平整光滑。
这样，材料内部的组织结构才能清晰地展现在显微镜下。
4.抛光：在细磨后，用抛光机将样品表面抛光，去除最后的研磨痕迹，并使表面更加光滑。
5.腐蚀：若试样处理后表面存在氧化层，则可以使用相应的腐蚀液进行去除以得到漂亮的图片。
6.显微观察：在显微镜下，通过变换倍数和调节成像参数，观察和记录试样不同部位的组织结构。
三、实验器材1.金相显微镜2.金相试样制备设备（磨料机、抛光机、腐蚀装置等）3.不同粒度的研磨纸和抛光液4.不同腐蚀液5.样品切割机（或金属锯）四、实验步骤2.粗磨和细磨：将样品放在磨料机上，进行粗磨和细磨，使其表面光滑平整。
4.腐蚀：将样品浸泡在腐蚀液中，去除表面氧化层。
5.洗净：用去离子水将样品洗净。
6.干燥：将样品用吸水纸擦干，然后放在干燥箱中干燥。
五、实验结果及分析1.对不同材质，在金相显微镜下观察到的组织结构差异明显，这是由于材料的不同组分和热处理状态等因素影响。
2.通过调节金相显微镜的倍数和成像参数，可以从不同角度观察不同部位的组织结构特征，得到更加详细的组织信息。
3.在纵横向观察组织结构时，由于材料的晶粒大小和方向不同，不同部位的组织结构存在差异，需要综合考虑各种因素，以准确地描述材料内部的微观组织结构。
4.通过金相试样制备和组织观察，可以研究材料的晶体结构、晶粒大小和分布、相变和组织缺陷等一系列微观组织特征，从而分析材料的性能和失效机制，对材料的研究和应用有重要意义。
金相试样制备及金相组织观察操作规程金相试样制备及金相组织观察操作规程1范围本标准规定了金相试样制备及金相组织观察用各设备的操作规程。
2 设备技术参数2.1 XQ-2B型金相试样镶嵌机(上海顺辉金相设备厂)温度调节范围：50~200℃加热器规格：600W控制电源：220V/50Hz试样压制规格：Φ22mm2.2 预磨机磨盘直径：Φ230mm转速：550r/min2.3 XJL-02A型立式金相显微镜(国营江南光学仪器厂)3 操作规程3.1 选取大小合适的铝合金片，一般采取铝合金片高度为15mm 左右，待观察面宽度以满足观察要求且便于放置在镶嵌机内腔为宜。
试样宽度不宜过小，以防止试样在镶嵌过程中发生移动或倾倒，丢失待观察面，通常取试样宽度为10~15mm。
3.2 本公司采用热固性塑料镶嵌粉镶嵌试样。
摇动镶嵌机把手使镶嵌腔活动台下降，形成高度20mm左右的空腔，在镶嵌腔内填满镶嵌粉，将铝合金片垂直插入镶嵌粉内，注意不要左右摇晃。
3.3 插好铝合金片之后，缓慢摇动把手使平台下降至合适高度，在新形成的空腔里填满镶嵌粉，小心放入圆柱形铸铁垫块，盖好并卡紧镶嵌腔顶盖。
缓慢摇动平台把手使镶嵌平台上升，使镶嵌腔内的镶嵌粉受压而密实，摇动把手略感吃力时停止摇动。
3.4 按下镶嵌机电源开关，待初始化过程结束后，调节加热温度至镶嵌粉使用温度，系统即可自行升温。
到温后摇动把手使试样上升，进一步加压密实试样；再保温3~5分钟后关闭电源开关，冷却至室温取样，即得到镶嵌了铝合金片的圆柱形金相试样。
3.5 镶嵌后试样在圆盘预磨机上进行打磨，打磨时可采用手持或机械夹持方式。
先采用粗砂纸打磨试样观察面，露出铝合金片后再改换细砂纸打磨。
打磨时使用蒸馏水不断冲洗试样和砂纸，及时除去打磨产生的渣宰；务必使打磨面成平面，不要出现凹凸。
3.6 采用抛光绒布对打磨后的试样表面进行抛光处理以消除微小划痕，提高观察面质量。
将氧化铝超细粉在盛有蒸馏水的烧杯中搅拌形成的浑浊液，不断注入到试样和抛光绒布间，以提高抛光效率和抛光质量。
实验三、金相样品的制备与显示一、实验目的1. 掌握金相样品制备的一般方法和原理2. 熟悉常用金属材料金相显微组织显示方法3. 了解金相样品制备的其他方法二、样品制备金相试样的制备过程一般包括取样、镶嵌、磨制、抛光和浸蚀等5个步骤，制备好的试样应能观察到真实组织，无磨痕、麻点与水迹，并使金属组织中的夹杂物、石墨等不脱落。
否则，将会严重影响显微分析的正确性。
1. 取样选取试样截取的方向、部位、数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定进行。
垂直于锻轧方向的横截面可以研究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。
平行于锻轧方向的纵截面可以研究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。
当检查金属的破损原因时，可以在破损处取样或在其附件的正常部位取样进行比较。
金相试样的大小和形状以便于握持、易于磨制为准，通常采用直径15～20mm 、高15～20mm 的圆柱体或连长15～20mm 的立方体。
对于不同性质的材料，试样截取方法不同，可用手锯、砂轮切割机、显微切片机、线切割、化学切割装置、电火花切割机、剪切、锯、刨、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。
硬而脆的金属可以用锤击法取样，软的金属材料可用锯、刨、车等方法。
不论用哪种方法取样，均应注意避免截取方法对组织的影响，如变形、过热等。
根据不同方法应在切割边去除这些影响，也可在切割时采取预防措施，如水冷等。
2. 镶嵌若试样过于细薄（如薄纸、细线材、细管材等）或试样过软、易碎，或需检验边缘组织为便于在自动磨光和抛光机上研磨的试样，可采用下列方法之一镶嵌试样，所选用的镶嵌方法均不得改变原始组织。
（1）机械镶嵌法将试样镶入钢圈或钢夹内，如图所示注意：（1）试样与钢圈或钢夹紧密接触。
钢圈或钢夹的硬度应接近于试样的硬度。
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、构造,初步掌握显微镜的正确使用。
2、掌握金相显微试样的制备过程与基本方法。
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、实验设备与用品1、金相显微镜2、不同粗细的金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂(4%硝酸酒精)3、抛光机4、待制备的金相试样三、金相显微镜的基本原理、构造及使用1、显微镜的放大倍数利用透镜可将物体的象放大,但单个透镜或一组透镜的放大倍数就是有限的,为此,要考虑用另一组透镜将第一次放大的象再行放大,以得到更高放大倍数的象。
金相显微镜就就是基于这一要求设计的。
显微镜中装有两组放大透镜,靠近物体的一组透镜为物镜,靠近观察的一组透镜为目镜。
金相显微镜的光学原理图1如图所示。
物体AB置于物镜的一倍焦距F1与二倍焦距之间,它的一次象在物镜的另一侧二倍焦距以外,形成一个倒立、放大的实象A′B′;当实象A′B′位于目镜的前一倍焦距F2以内时则目镜复又使映象A′B′放大,而在目镜的前二倍焦距2 F2以外,得到A′B′的正立虚象A″B″。
因此最后的映象A″B″就是经过物镜、目镜两次放大后所得到的。
其放大倍数应为物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积。
物体AB经物镜第一次放大的倍数:M物= A′B′/ AB=(Δ+f1′ )/ f1式中f1、f1′——物镜前焦距与后焦距Δ——显微镜的光学镜筒长与Δ相比,物镜的焦距f1′很短,可略,所以M物≈Δ/ f1象A′B′经目镜第二次放大的倍数:M目= A″B″/A′B′≈D/ f2式中f2——目镜的前焦距D——人眼明视距离,D≈250㎜。
图1 显微镜光学原理图所以显微镜的放大倍数应为:M= M物·M目=(Δ/ f1)·(D/ f2)当显微镜的机械镜筒长度等于光学镜筒长度时,M= M物·M目;而当这二者不等时,M= M 物·M目·C,C就是与机械镜筒长、光学镜筒长有关的系数,一般为1,有时为0、63,其C值标在金相显微镜上。
金相试样的制备及金相组织观察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、构造，初步掌握显微镜的正确使用。
2、掌握金相显微试样的制备过程和基本方法。
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、实验设备和用品1、金相显微镜2、不同粗细的金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精）3、抛光机4、待制备的金相试样三、金相显微镜的基本原理、构造及使用1、显微镜的放大倍数利用透镜可将物体的象放大，但单个透镜或一组透镜的放大倍数是有限的，为此，要考虑用另一组透镜将第一次放大的象再行放大，以得到更高放大倍数的象。
金相显微镜就是基于这一要求设计的。
显微镜中装有两组放大透镜，靠近物体的一组透镜为物镜，靠近观察的一组透镜为目镜。
金相显微镜的光学原理图1如图所示。
物体AB置于物镜的一倍焦距F1与二倍焦距之间，它的一次象在物镜的另一侧二倍焦距以外，形成一个倒立、放大的实象A′B′；当实象A′B′位于目镜的前一倍焦距F2以内时则目镜复又使映象A′B′放大，而在目镜的前二倍焦距2 F2以外，得到A′B′的正立虚象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。
物体AB经物镜第一次放大的倍数：M物= A′B′/ AB=(Δ+f1′ )/ f1式中f1、f1′——物镜前焦距与后焦距Δ——显微镜的光学镜筒长与Δ相比，物镜的焦距f1′很短，可略，所以M物≈Δ/ f1象A′B′经目镜第二次放大的倍数：M目= A″B″/A′B′≈D/ f2式中f2——目镜的前焦距D——人眼明视距离，D≈250㎜。
镜光学原所以显微镜的放大倍数应为：M= M物·M目=（Δ/ f1）·（D/ f2）当显微镜的机械镜筒长度等于光学镜筒长度时,M= M物·M目；而当这二者不等时，M= M物·M目·C，C是与机械镜筒长、光学镜筒长有关的系数，一般为1，有时为0.63，其C值标在金相显微镜上。
金相试样的制备及金相组织观察金相试样是金相学中的重要实验手段，用于观察金属材料的晶体结构、相组成和组织形态等信息。
下面我们将介绍金相试样的制备方法及金相组织观察过程。
一、金相试样的制备方法1.试样的切割：首先需要从金属材料中切割出代表性的试样。
切割试样时应注意保持试样尺寸的标准，确保试样的大小符合实验要求。
2.粗磨：经切割获得的试样通常都有较粗糙的表面。
因此需要进行粗磨，以便进一步处理。
粗磨可以使用粗磨纸或砂轮进行，以去除试样表面粗糙度和切割留下的锋利边缘。
3.嵌埋：经过粗磨后的试样需要进行嵌埋。
嵌埋是将试样固定在一个透明的树脂中，以便进行后续的研磨和观察。
常用的嵌埋材料有环氧树脂和酚醛树脂。
4.精磨：嵌埋好的试样需要进行精磨，使试样表面更加光滑细腻。
精磨可以使用细磨纸或细磨粉进行，常见的精磨粉有二氧化硅粉和氧化铝粉。
5.抛光：精磨后的试样表面通常仍然存在一些微小的研磨痕迹和表面附带物。
为了进一步减小试样表面的痕迹和提高试样表面的光洁度，可以进行抛光。
抛光可以使用砂轮、刚玉研磨粉或抛光膏进行。
6.腐蚀：一些试样需要进行腐蚀处理，以便观察金相组织。
腐蚀可以通过直接浸泡试样在腐蚀剂中，或者使用腐蚀电解槽进行。
7.清洗：试样制备完成后，需用酒精/丙酮和超声清洗剂进行清洗，以彻底清除试样表面的污染物和残留物。
最后使用纯酒精对试样进行干燥。
二、金相组织观察过程1.试样装入金相显微镜：制备好的金相试样需要装入金相显微镜进行观察。
可以将试样固定在显微镜的试样夹上，并通过显微镜的调节装置使试样位于镜头的焦点上。
2.调焦：通过调节显微镜的焦距，使试样清晰可见。
根据试样的形状和纵深，需要调整显微镜的焦距，以确保试样表面和内部的细节都能清晰显示。
3.选择放大倍率：根据所需观察的试样细节，选择合适的放大倍率进行观察。
通常金相显微镜的放大倍率范围从10倍至1000倍不等。
4.观察金相组织：通过显微镜观察试样中的金相组织。
金相式样的制备及显微组织观察一、实验目的1、初步掌握金相试样的制备方法。
2、了解金相显微镜的成象原理及基本结构，熟悉金相显微镜的使用方法。
二、实验原理金相显微分析是研究金属内部组织最重要的方法之一。
用光学显微镜观察和研究金属内部组织的步骤，首先是制备所取试样的表面，然后选用合适的浸蚀剂试样表面，并用金相显微镜观察和研究试样表面组织。
试样表面比较粗糙时，由于对人射光产生漫反射，无法用显微镜观察其内部组织，因此要对试样表面加工，通常采用磨光和抛光的方法（抛光和磨光仪器参见图1-2），从而得到光亮如镜的试样表面。
这个表面在显微镜下只能看到白亮的一片而看不到其组织细节，因此必须采用合适的浸蚀剂对试样的表面进行浸蚀，使试样表面有选择性地溶解掉某些部分（如晶界），从而呈现微小的凹凸不平（图1-1），这些凹凸不平在光学显微镜的景深范围内可以显示出式样的组织形貌、大小和分布。
图1-1 金相组织的显示图1-2 磨光抛光1、金相显微镜的结构和使用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，现以XJB-1型台式金相显微镜为型台式金相显微镜为例加以说明。
XJB-1型金相显微镜的光学系统如图1-2所示，由灯泡发出的光线经聚光透镜组及反光镜聚集到孔径光栏，再经过聚光镜聚集到物镜的后焦面，最后通过物镜平行照射到式样的表面。
从式样表面反射回来的光线经物镜组和辅助透镜，由半反射镜转向，经过辅助透镜及棱镜形成一个倒立的放大实象，该象再经过目镜放大，就成为在目镜视场中能看到的放大映象。
照明系统：在底座内装有一低压灯泡作为光源，聚光镜、孔径光栏及反光镜等均安置在圆形底座上，视场光栏及另一聚光镜则安在支架上，它们组成显微镜的照明系统，使式样表面获得充分均匀的照明。
显微镜调焦装置：在显微镜的两侧有粗调焦手轮，粗调手轮的转动可使载物台的弯臂作上下微0.002mm 。
XJB-1型金相显微镜外XJB-1型金相显微镜的载物台（样品台）：用于放置金相样品，观察面须向下。
实验二金相试样的制备及其组织的观察一、实验目的1.学习金相试样的制备方法。
2.学习金相试样观察的操作技术。
3.手工金相试样的制备与组织观察。
二、实验原理金相试样是通过对金相材料进行制备，然后在显微镜下观察其组织结构来确定材料的相组成以及晶粒尺寸、晶界和孪晶等微观结构的分布情况。
金相试样的制备主要包括取样、粗磨、精磨、抛光和腐蚀等过程。
观察金相试样组织结构主要依靠金相显微镜，通过选择合适的增倍率和光源，结合显微观察技术来观察和分析试样的组织结构。
三、实验仪器和试剂1.金相显微镜、金相显微镜摄影系统；2.金相试样制备设备（手工磨床、草皮砂纸、砂轮台、抛光机等）；3.金相试样制备试剂（砂轮、砂纸、抛光液等）。
四、实验步骤1.取样：从已知材料中取得试样，确保试样尺寸适合金相试样制备要求。
2.粗磨：用草皮砂纸对试样进行粗磨，使试样表面光滑。
3.精磨：用砂轮台和砂轮对试样进行精磨，直至试样表面无明显痕迹。
4.抛光：使用抛光机和抛光液对试样进行抛光处理，直至试样表面光亮。
5.腐蚀：根据试样材料的不同，选择适当的腐蚀液对试样进行腐蚀处理，使试样表面显现出所需的组织结构特征。
6.清洗：用水、乙醇或氯仿等溶剂清洗试样，确保试样表面无腐蚀液、油脂等污染物。
7.观察：将试样放置在金相显微镜下，选择合适的增倍率、光源和目镜来观察试样的组织结构。
五、实验注意事项1.实验操作要轻柔细致，避免对试样造成损伤。
2.砂轮和砂纸应根据试样材料选择合适的硬度和颗粒大小。
3.抛光液的选择要根据试样材料和要求的表面光滑度来确定。
4.腐蚀液的浓度和腐蚀时间应根据试样的组织结构来确定。
5.观察时要注意调节显微镜的焦距和光源的亮度，保证观察到清晰的试样组织结构。
6.实验结束后要及时清洁实验仪器和试剂，并妥善保存试样。
六、实验结果与讨论在完成金相试样制备及观察的实验过程中，根据实验的步骤和原理，制备出了适用于金相观察的试样，并通过金相显微镜观察到了试样的组织结构。
实验一金相显微样品的制备及金相显微镜的使用一,实验目的1. 掌握金相样品的制备过程和基本方法;2. 了解金相显微镜的基本原理,构造,掌握显微镜的正确使用.二,实验原理利用金相显微镜观察金相试样的组织或缺陷的方法称为金相显微分析.它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术,在金属材料研究领域中占有很重要的地位.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.这里仅对常用的光学金相显微镜作一般介绍.显微镜的基本原理,构造及使用1. 显微镜的基本原理最简单的显微镜可以仅由两个透镜组成.图1-1为相显微镜成像的光学原理示意图.图中AB 为被观察的物体,对着被观察物体的透镜O1叫物镜;对着人眼的透镜O2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".其位置正好在人眼的明视距离约250mm处.在显微镜中所观察的就是这个虚像A"B".1 显微镜的放大倍数放大倍数由下式确定:式中:M—显微镜总放大倍数;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.由上式可知:f物 ,f目越短或L越长,则显微镜的放大倍数越大.2 物镜的鉴别率物镜的鉴别率是指物镜能清晰分辨试样两点间最小距离的能力.物镜鉴别率的数学公式为: 式中:d—物镜的鉴别率;λ—入射光源的波长;A—物镜的数值孔径,它表示物镜的聚光能力.由公式可知,波长λ越短,数值孔径A越大,则鉴别能力就越高d越小,在显微镜中就能看到更细微的部分.数值孔径A可由下列公式求出:北京时代金相显微镜，金相显微镜式中:η—物镜与物体之间介质的折射率;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,即这个范围称为显微镜的有效放大倍数范围,若M1000A,则形成"虚伪放大",组织的细微部分将分辨不清.待物镜选定后,再根据所需的放大倍数选用目镜.4 景深:即垂直鉴别率,反映了显微镜对于高低不同的物体能清晰成像的能力.式中:M—放大倍数;R—半孔径角;λ—波长;n—介质折射率.由式可知n,R越大,景深越小;物距增加,景深增加.在进行断口分析时,为获得清晰的断口凹凸图像,景深不能太小.5 透镜的几何缺陷单色光通过透镜后,由于透镜表面呈球形,光线不能交于一点,则使放大后的象模糊不清,此现象称球面象差.多色光通过透镜后,由于折射率不同,使光线不能交于一点也会造成模糊图像,此现象称色象差.减小球面象差的办法:可通过制造物镜时采用不同透镜组合进行校正;调整孔径光栏,适当控制入射光束等办法降低球面象差.减小色象差办法:可通过物镜进行校正或采用滤色片获得单色光的办法降低色象差.2. 显微镜的构造图1-2为不同型式的金相显微镜的基本构造及光学行程.图1-2 金相显微镜的基本构造及光学行程金相显微镜分为台式,立时及卧式三种类型,各种类型又有许多不同的型号.虽然显微镜的型号很多,但基本构造大致相同,现以XJB-1型金相显微镜为例介绍显微镜的构造.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.北京时代金相显微镜，金相显微镜图1-3 XJB-1型金相显微镜的光学系统1-灯泡;2-聚光透镜组;3-聚光镜;4-半反射镜;5-辅助透镜;6-物镜组;7-试样;8-反光镜;9-孔径光阑;10-视场光阑;11-辅助透镜;12,13-棱镜;14-物镜XJB-1型显微镜的光学系统如图1-3所示.由灯泡1发出的光线经聚光透镜组2及反光镜8聚集到孔径光栏9,再经过聚光镜3聚集到物镜的后焦面,最后通过物镜平行照射到试样7的表面上,从试样反射回来的光线又经过物镜组6和辅助透镜5,由半反射镜4转向,经过辅助透镜以及棱镜造成一个被观察物体的倒立的放大实像,该像再经过目镜的放大,就成为在目镜视场中能看到的放大影像.照明系统:由电源220V经变压器6~8V使灯泡6-8V,15w发光作为光源.还有聚光镜,孔径光栏,视场光栏等装置,组成显微镜的照明系统.机械系统及其它各部件:调焦装置:在显微镜体两侧有粗调和微调旋钮.随粗调旋钮的传动,支撑载物台的弯臂作上下移动.微调旋钮使其沿滑轨缓慢移动.载物台试样台:用于放置金相试样.载物台和下面托盘之间有导轨,用手推动,可使载物台在水平面上作一定范围的十字定向移动,以改变试样的观察部位.孔径光栏:它是用于控制入射光束的粗细,以保证物像达到清晰的程度.视场光栏:它的作用是控制视场范围,使目镜中视场明亮而无阴影.在刻有直纹的套圈上还有两个调节螺钉,用来调整光栏中心.3. 显微镜的使用规程及注意事项金相显微镜是一贵重精密光学仪器,使用时要细心谨慎.使用前应先了解显微镜的基本原理,构造及各主要部件的位置和作用,然后再按照使用规程和应注意事项进行操作.北京时代金相显微镜，金相显微镜1 显微镜的使用规程:先将显微镜的插头插在低压6~8V变压器上,通过变压器接通电源.根据放大倍数选用所需物镜和目镜,分别安装在物镜座及目镜筒上.将试样放在载物台中心,并使观察面朝向物镜.用双手旋转粗调旋钮,将载物台降下,使样品靠近物镜,但不接触.然后边观察目镜边用双手旋转粗调旋钮,使载物台慢慢上升,待看到组织时,再旋转微调旋钮,直至图像清晰为止.2 使用注意事项:操作时要细心,动作要轻微.光学系统等重要部件不得自行拆卸.使用时如出现故障,应及时报告指导教师进行处理.显微镜各种镜头严禁用手指触摸或用手帕等擦拭,擦拭镜头需用镜头纸.显微镜的灯炮电压为6~8v,严禁直接插在220v的电源插座上.在旋转聚焦旋钮时,动作要慢,碰到阻碍时立即停止操作,并报告指导教师进行处理.使用完毕,关闭电源,将显微镜恢复到使用前状态,经指导老师检查无误后,方可离开实验室. 金相显微试样的制备北京时代金相显微镜，金相显微镜金相试样的制备包括取样,磨制,抛光和浸蚀等步骤.1.取样试样的选取应根据被检验材料或零件的特点,取其有代表性的部位.例如研究零件的失效原因时,应在失效部位取样,并在完好部位取样,以便对比分析.对于铸造合金,考虑到组织的不均匀性,应从表层到中心各个部位进行选取.对于轧材,研究表层缺陷和夹杂物的分布时应横向取样;研究夹杂物类型,形状,变形程度,带状组织时应纵向取样.对一般热处理后的零件,由于组织均匀,可任意取样取样时应保证试样观察面不发生组织变化,软材料取样可用锯,刨,车等方法,硬材料取样可用砂轮切片机等方法,脆性材料可用锤击等方法.试样尺寸不宜过大或过小,一般以手拿方便即可,其形状以便于观察为宜.2.磨制1 粗磨:粗磨目的是为了获得一个平整的表面,软材料试样可用锉刀锉平;钢铁材料可用砂轮机磨平.磨削时应注意试样对砂轮的压力不宜过大,以免在试样表面上形成较深的磨痕而增加细磨的困难,磨削时应不断用水冷却试样,以免受热引起组织变化,试样边缘要进行倒角,以免在细磨和抛光时划破砂纸和抛光绒布或造成试样从抛光机上飞出伤人.2 细磨:细磨分手工磨光和机械磨光两种.手工磨光是用手拿住试样在金相砂纸上进行.金相砂纸按粗细分为01,02,03,04,05号等.细磨时依次从01磨到05号,钢铁材料一般磨到04号即可,软材料如铝,镁等合金可磨到05号砂纸.细磨时必须注意:1 细磨时应将砂纸放在光滑平整物体如玻璃板上,手指拿住试样,并使磨面朝下,均匀用力由后向前推行磨削.在回程时,提起试样不与砂纸接触,以保证磨面平整而不产生弧度.2 每换一号砂纸时,应将试样转90°再磨,使磨削方向与前道磨痕方向垂直,以便观察前道磨痕是否全部消除.3 每更换一次砂纸之前,应把试样,玻璃和手洗净,以免把粗砂粒带到下一号细砂纸上去.另外,磨削软材料时,可在砂纸上涂一层润滑剂,如机油,甘油,肥皂水等,以免砂粒嵌入试样磨面.机械磨光是在预磨机上进行.预磨机是由电动机带动转盘,转盘分为蜡盘和砂纸盘两种.蜡盘就是把混有金刚砂的熔化石蜡浇在转盘上,待凝固车平后装在预磨机上就可使用.做成不同粗细的金刚砂蜡盘,在生产检验中被大量使用.砂纸盘是把水砂纸剪成圆形,用水玻璃粘在预磨机转盘上,水砂纸按粗细分为200,300,400,500,600,700,800,900号等,一般用200,400,600,800号水砂纸依次磨制即可,用蜡盘和水砂纸盘磨制时,要不断加水冷却.3. 抛光抛光由机械抛光,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.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.三,实验设备及材料1. 设备:金相显微镜,抛光机,砂轮机.2. 各号金相砂纸,抛光布,抛光膏,脱脂棉,3~5％硝酸酒精溶液,试样,竹夹子等.四,实验报告要求1. 简述实验目的,实验内容.2. 简述金相试样的制备过程.实验二北京时代金相显微镜，金相显微镜金属材料的硬度实验一,实验目的1. 了解硬度测定的基本原理及应用范围.2. 了解布氏,洛氏硬度实验机的主要结构及操作方法.二,实验原理硬度是指材料对另一较硬物体压入表面的抗力,是重要的机械性能之一.它是给初级金属材料软硬程度的数量概念,硬度值越高,表明金属抵抗塑性变形能力越大,材料产生塑性变形就越困难,硬度实验方法简单,操作方便,出结果快,又无损于零件,因此被广泛应用.测定金属硬度的方法很多,有布氏硬度,洛氏硬度和维氏硬度等.1. 布氏硬度HB1 布氏硬度试验的基本原理布氏硬度试验是以一定直径D的钢球上施加一定负荷P,压入被测金属表面如图2-1所示保持一定时间,然后卸荷,根据金属表面的压痕面积F求应力值,以此作为硬度值的计量指标,以HB表示,则2-1式中:P—负荷kgfD—钢球直径mmh—压痕深度mm图2-1 布氏硬度实验原理图由于测量压痕d要比测量压痕深度h容易,将h用d代换,这可由图2-1b中的△Oab关系求出:2-2北京时代金相显微镜，金相显微镜将式2-2代入式2-1即得:2-3式2-3中,只有d是变数,所以只要测量出压痕直径d,就可根据已知的D和P值计算出HB值.在实际测量时,可根据HB,D,P,d的值所列成的表,若D,P已选定,则只需用读数测微尺将实际压痕直径d放大10倍的测微尺测量压痕直径d,就可直接查表求得HB值.由于金属材料有硬有软,所测工件有厚有薄,若采用同一种负荷如3000kgf和钢球直径如10mm时,则对硬的金属适合,而对软的金属就不合适,会使整个钢球陷入金属中;若对厚的工件适合,而对薄的金属则可能压透,所以规定测量不同材料的布氏硬度值时,要有不同的负荷和钢球直径,为了保持统一的,可以相互进行比较的数值,必须使P和D之间保持某一比值关系,以保证所得到的压痕形状的几何相似关系,其必要条件就是使压入角保持不变.由图2-1b可知:2-4将式2-4代入式2-3得:2-5式2-5说明,当φ值为常数时,为使HB值相同,P/D2也应保持为一定值,因此对同一材料而言,不论采用何种大小的负荷和钢球直径,只要满足P/D2=常数,所得的HB值都是一样的.对不同材料,所测得的HB值也可进行比较.P/D2比值有30,10,2 .5三种,其试验数据和应用范围可参考表2-1.表2-1 各种负荷,压头及应用范围布氏硬度范围试样厚度mm负荷P与钢球直径D之间的关系钢球直径Dmm负荷Pkgf负荷持续时间秒钢铁黑色金属140-450>66-3<3P=30D21052.53000750187.510同上66-366-366-370使用测量硬度质合金,表面淬火层,渗碳层HRB10025~100HB60~230使用测量有色金属,退火及正火钢HRC120 金刚石圆锥15020~67HBC230~700使用测量调质钢,淬火钢图2-3 洛氏硬度实验原理图洛氏硬度测定时,需先后两次施加负荷初负荷和主负荷,施加初负荷的目的是使压头与试样表面接触良好,以保证测量结果准确,图5-3中0-0为末加上主负荷的位置,1-1为加上10kgf 初负荷后的位置,此时压入深度为h1,2-2位置为加上主负荷后的位置,此时使压入深度为h2,h2包括由加荷所引起的弹性变形和塑性变形.卸荷后,由于弹性变形恢复,压头提高到3-3位置,此时压头的实际压入深度为h3.洛氏硬度就是以主负荷所引起的残余压入深度h=h3-h1来表示的,但这样直接以压入深度的大小表示硬度,将会出现硬的金属硬度小,而软的金属硬度值大的现象,这与布氏强度所表示的硬度大小的概念相矛盾.为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致,故需用一常数K减去h3-h1的差值表示洛氏硬度值.为简便起见又规定每0.002mm的压入深度作为一个硬度单位即表盘上一小格.洛氏硬度值的计算公式如下:式中的常数K,当采用金刚石圆锥时,K=0.2用于HRA,HRC,采用钢球时,K=0.26用于HRB.为此,上式可写为:2 洛氏硬度试验机的技术要求1 被测金属表面必须平整光洁.2 试样厚度应不低于压入深度的10倍.3两相邻压痕及压痕距试样边缘的距离均不应小于3mm.4 加初负荷时,应谨防试样与金刚石压头突然碰撞,以免将金刚石压头碰坏.3 洛氏硬度试验机的结构及操作HB-150型洛氏硬度试验机的结构如图2-4所示.图2-4 HB-150型洛氏硬度试验机结构图它是由加卸负荷和测量两部分组成的.前者都是利用杠杆和砝码,后者是用百分表测量压痕深度的,即洛氏硬度值可直接由百分表盘上读出.实验时,先将试样置于试样台上,并对准压头,顺时针转动手轮,使试样上升与压头接触,继续缓慢转动手轮使百分表刻度盘上的短时针顺时针转动直到对准红点,然后再转动表盘使表盘上的长针对准0点,此时,压头利用弹簧压缩的方法将10kgf的负荷加到了试样上,然后将负荷手柄缓慢向后推4~5秒钟,于是主负荷加到试样上,主负荷加上后,长针由转动到停止,待持续一秒后,再将负荷手柄向前拉,回到原始位置,待长针停止转动后,长针所指示的读数即为该材料的硬度值.最后,逆时针回转手轮,使试样台下降,取下试样,放回原处.三,实验设备及材料1. 设备:洛氏硬度试验机,HB-3000布氏硬度试验机,读数显微镜;2. 试样,标准硬度块.四,实验报告要求1. 简述布氏,洛氏硬度试验原理.2. 如何测定金属材料的布氏,洛氏硬度值3. 进行试验时,应注意哪些基本要求北京时代金相显微镜，金相显微镜实验三铁碳合金平衡组织的显微分析一,实验目的1. 认识和熟悉铁碳合金平衡状态下的显微组织特征;2. 了解含碳量对鉄碳合金平衡组织的影响以及Fe-Fe3C状态图与平衡组织的关系;3. 了解平衡组织的转变规律,并能应用杠杆定律和显微组织示意图分析碳钢的种类.4. 熟悉金相显微镜的使用.二,实验原理所谓平衡状态指的是鉄碳合金在非常缓慢的冷却条件下完成转变的组织状态.在实验条件下,可以将退火状态下的碳钢组织作为平衡状态下的组织.1. 观察碳钢显微组织所使用的常规仪器是金相显微镜,金相显微镜的成像原理可以参阅实验一,金相显微镜属于精密光学仪器,使用时要加以小心和爱护,避免将仪器损坏.2. 为了观察金属的显微组织,需要按下列方法制备试样1 取样:从所研究的部位处截取试样,试样尺寸最好是厚度及直径均为10至15毫米的圆柱,以便于制样和观察.对于薄板,细线材或需要研究边缘组织时,可将试样镶在塑料中或装入特制的夹具中进行磨样.2 磨制:试样经砂轮打平,倒角后,用砂纸由粗到细依次将试样磨平,磨制试样时考虑一下怎样磨制试样效率更高,效果更好.3 抛光:抛光的目的在于去除试样表面的细磨痕,得到平滑的镜面.抛光分机械抛光和化学抛光.4 浸蚀:抛光的试样在金相显微镜下只能看到夹杂物,要看到金属组织还必须进行浸蚀.由于合金中不同相或不同部位的晶粒耐蚀性不同,试样经浸蚀,表面会出现凸凹不平的情况,由于它们对光线的反射程度不同,在光线下就会呈现不同的明暗区域或线条,这样就可看到金属的金相显微组织.显示钢铁金相显微组织常用的浸蚀剂是3%到5%的硝酸酒精溶液.制备试样很费时间,所以要爱护制好的试样表面,更要避免被硬物划伤,在实验过程中不要用手去动试样表面.3. 铁碳合金的各种基本组织特征1 铁素体:碳在α—Fe中的固溶体,呈白色块状.2 渗碳体:铁和碳的间隙化合物.抗蚀能力很强,故是白亮的.一次渗碳体呈板状,分布在莱氏体之间,二次渗碳体是从奥氏体中析出的,呈网状分布在珠光体的边界上.三次渗碳体分布在铁素体的边界上,量少极分散,一般看不到.铁素体和渗碳体经3%到5%的硝酸酒精溶液浸蚀后都呈白色.若用苦味酸钠热蚀,渗碳体呈黑褐色.由此可以区分铁素体和渗碳体.3珠光体:它是碳钢含碳量为0.77%的铁素体和渗碳体的机械混和物.铁素体和渗碳体都是片层状,边界易腐蚀,故显微镜下看到的是较密的黑条,若放大倍率较低,条间分不清楚,珠光体是黑色的块状.4 莱氏体:它是铸铁室温时含碳量为 4.3%的铁素体和渗碳体的混合物,渗碳体基本是白亮的;珠光体是黑色棒状或条纹状.三,实验内容1. 观察试样,根据铁碳合金状态图判断各组织组成物,区分金相显微镜下观察到的各种金相显微组织.观察的试样有各种含碳量的铁碳合金,通过观察金相组织,判断所观察的试样是属于哪一类铁碳合金.2. 画出相应金相试样的组织示意图,标明各组织组成物名称,并注明材料名称,处理条件、浸蚀剂、放大倍数等不要将划痕、夹杂物、锈蚀坑等画到示意图上.四,实验设备及材料1. 设备:金相显微镜,金相图谱及放大的金相照片;2. 材料:各种铁碳合金的显微样品.五,实验报告要求1. 写出实验目的;2. 附上所画组织图,说明各合金自液态冷至室温时组织变化过程,计算室温下各组织组成的相对重量铸铁部分可以选作.3. 讨论铁碳合金含碳量与组织的关系.4. 总结实验分析结果,给出你所得到的结论.附表:各种铁碳合金在室温下的显微组织合金分类含碳量%显微组织工业纯铁低于0.0218铁素体F碳钢亚共析钢0.0218~~0.77F+珠光体P共析钢0.77P过共析钢0.77~~2.11P+二次渗碳体CⅡ白口铸铁亚共晶白口铸铁2.11~~4.3P+CⅡ+莱氏体Lˊe共晶白口铸铁4.3Lˊe过共晶白口铸铁4.3~~6.69Lˊe+一次渗碳体CⅠ实验四浇铸条件对铸锭结构的影响一,实验目的1. 了解铸造条件对铸锭结构的影响.2. 运用结晶理论分析铸锭结构二,实验原理北京时代金相显微镜，金相显微镜铸造条件的不同,对铸锭结构有很大影响.铸锭的结晶过程及其组织与模子的种类,浇铸温度,金属的过热温度,变质处理等许多因素有关.这些影响铸锭结构的因素,在课本中已作较详细阐述,本实验是用纯铝熔点为660℃作为浇铸材料,考查模子冷却能力,浇铸温度及过热温度对铸锭结构的影响.三,实验步骤1. 考查铸模冷却能力对铸锭结构的影响备好壁厚5,10,15mm的铁模各一个和制作砂模一个.将纯铝块装入坩埚中,并放进炉子中加热到680℃.待铝块熔化后,将坩埚取出,将铝液分别注入铁模和砂模中.待铝液凝固后,取出铝锭.2. 考查浇铸温度及过热温度对铸锭结构的影响.备好壁厚10mm的两个铁模.将铝块熔化并加热至850℃.将铝液注入一个模子中,余下的铝液待冷至680℃时,再注入另一模子中.待凝固后取出铝锭.试样制备过程将每一铝锭用钢锯锯成四块,然后用锉刀锉平.用01,02号砂纸将锉平面磨光.将磨面洗净后,浸入腐蚀剂中进行浸蚀.视试样表面有一层黑色沉淀可停止腐蚀.将试样用水洗净,吹干,观察.四,实验设备及材料北京时代金相显微镜，金相显微镜1. 设备:箱式电阻炉,铁模,砂模,钢锯,锉刀,铁钳子;2. 材料:纯铝锭,腐蚀剂,烧坏.五,注意事项北京时代金相显微镜，金相显微镜1. 用铁钳子从炉子里取出坩埚时,应特别小心,以免铝液烧伤人及损坏仪器.2. 禁止将铝试样拿到砂轮上磨,以免使铝粘在砂轮上.腐蚀剂按30mlHNO2+40mlHCl+30mlH2O+5gCu配制.4. 表皿里同时可浸入2~3试样,但不宜过多,以免产生大量热量将表皿烧杯.六,实验报告要求1. 画出各铸锭组织示意图,注明浇铸条件.2. 应用结晶理论分析所得结果.分析各铸锭组织结构与缩孔的关系.实验五金属的塑性变形与再结晶一,实验目的北京时代金相显微镜，金相显微镜。
金相式样的制备及显微组织观察
一、实验目的
1、初步掌握金相试样的制备方法。
2、了解金相显微镜的成象原理及基本结构，熟悉金相显微镜的使用方法。
二、实验原理
金相显微分析是研究金属内部组织最重要的方法之一。
用光学显微镜观察和研究金属内部组织的步骤，首先是制备所取试样的表面，然后选用合适的浸蚀剂试样表面，并用金相显微镜观察和研究试样表面组织。
试样表面比较粗糙时，由于对人射光产生漫反射，无法用显微镜观察其内部组织，因此要对试样表面加工，通常采用磨光和抛光的方法（抛光和磨光仪器参见图1-2），从而得到光亮如镜的试样表面。
这个表面在显微镜下只能看到白亮的一片而看不到其组织细节，因此必须采用合适的浸蚀剂对试样的表面进行浸蚀，使试样表面有选择性地溶解掉某些部分（如晶界），从而呈现微小的凹凸不平（图1-1），这些凹凸不平在光学显微镜的景深范围内可以显示出式样的组织形貌、大小和分布。
图1-1 金相组织的显示图1-2 磨光抛光1、金相显微镜的结构和使用
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，现以XJB-1型台式金相显微镜为型台式金相显微镜为例加以说明。
XJB-1型金相显微镜的光学系统如图1-2所示，由灯泡发出的光线经聚光透镜组及
反光镜聚集到孔径光栏，再经过聚光镜聚集到物镜的后焦面，最后通过物镜平行照射到
式样的表面。
从式样表面反射回来的光线经物镜组和辅助透镜，由半反射镜转向，经过
辅助透镜及棱镜形成一个倒立的放大实象，该象再经过目镜放大，就成为在目镜视场中
能看到的放大映象。
照明系统：在底座内装有一低压灯泡作为光源，聚光镜、
孔径光栏及反光镜等均安置在圆形底座上，视场光栏及另
一聚光镜则安在支架上，它们组成显微镜的照明系统，使
式样表面获得充分均匀的照明。
显微镜调焦装置：在显微镜的两侧有粗调焦手轮，粗调手
轮的转动可使载物台的弯臂作上下微0.002mm 。
XJB-1型金相显微镜外
XJB-1型金相显微镜的
载物台（样品台）：用于放置金相样品，观察面须向下。
载物台和下面托盘之间有导架，用手推动，可使载物台在水平面上作一定范围的十字定向移动，以改变式样的观察部位。
孔径光栏和视场光栏：孔径光栏装在照明反射镜座上面，调整孔径光栏能够控制入射光束的粗细，以保证物象达到清晰的程度。
视场光栏设在物镜支架下面，其作用是控制视场范围，使目镜中视场明亮而无阴影。
物镜转换器：转换器呈球面状，上有三个螺孔，可安装不同放大倍数的物镜，旋动转换器可使各物镜镜头进入光路，与不同的目镜搭配使用，以获得各种放大倍数。
目镜筒：目镜筒呈45°倾斜安装在附有棱镜的半球座上，还可将目镜转向45°呈水平状态以配合照相装置进行金相摄影
2、 金相式样的制备方法
金相显微式样的制备包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。
1） 取样 式样的选取应根据研究的目的，取其具有代表性的部位。
待确定好部位，就可以把式样截下，式样的尺寸通常采用直径12～15mm ，高12～15mm 的圆柱体或边长12～15mm 的方形式样。
取样方法可用手锯、锯床切割或锤击等方法。
2）镶嵌
如式样尺寸太小，直接用手来磨制困难时，可把式样镶嵌在低熔点合金或塑料中，以便于式样的磨制和抛光。
3）磨制
切好或镶好的式样在砂轮机上磨平，尖角要倒圆。
然后用2﹟、1?﹟和1﹟等粗砂布磨光，再换用W28、W20、W14、W10等金相砂纸逐级细磨，一直磨到W10砂纸方可进行粗抛光和细抛光。
磨制式样时，每换一次磨制步骤（即每换一号砂纸）时，式样磨制方向应转90°。
这样才能看出上次磨痕是否磨去。
式样在每一号砂布（纸）上磨制时，要沿一个方向磨，切忌来回磨削，而且给式样施加的压力要适当。
4）抛光
细磨的式样还需进行抛光。
抛光的目的是去除细磨时遗留下来的细微磨痕而获得光亮的镜面。
式样的抛光是在专用的抛光机上进行的，转速一般1 00～150r/min。
抛光时在抛光盘盘面上铺有丝绒等织物，并不断滴注抛光液。
抛光液是由àl2O3、Cr2O3或MgO等极细粒度的磨料加水而形成的悬浮液，依靠抛光液中极细的抛光粉末与式样磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕。
抛光时应使式样磨面均匀地压在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断作径向往复运动。
除机械抛光方法外，还有电解抛光、化学抛光等其他抛光方法。
5）浸蚀
经抛光后的式样还必须经过浸蚀后才能在显微镜下进行观察。
浸蚀主要是依靠浸蚀剂对金属的溶解或电化学腐蚀过程，使金属式样表面的晶粒与
晶界及各组成相之间呈现轻微的凹凸不平，在显微镜下就可以清楚地观察到式样表面，浸蚀时间要适当，一般式样磨面发暗时就可停止。
如果浸蚀不足重复浸蚀。
浸蚀完毕后立即用清水冲洗，然后用酒精冲洗，最后用吹风机吹干，式样即可置于金相显微镜上进行观察
表1-1 金属材料常用的浸蚀剂
浸蚀剂名称成分浸蚀条件使用范围
A．钢铁材料常用的浸蚀剂
硝酸酒精溶液硝酸1～5ml
酒精100ml
速度增加。
浸蚀时
间从数秒至60s
适用于显示碳钢及合金结
构钢经不同热处理的组
织。
显示铁素体晶界特别
清晰
苦味酸酒精溶液
苦味酸4g
酒精100ml
有时可用较淡溶液
浸蚀数秒至数分钟
能显示碳钢、低合金钢的
各种热处理组织、特别是
显示细珠光体和碳化物。
显示铁素体晶界效果则不
如硝酸酒精溶液
混合酸酒精溶液盐酸10ml
硝酸3ml
酒精100
浸蚀2～10min
显示高速钢淬火及回火后
钢的奥氏体晶粒，显示回
火马氏体组织
王水溶液盐酸（相对密度1.19）
3份
硝酸（相对密度1.42）
1份
式样浸入试剂内数
次，每次2～3s，
并抛光、用水和酒
精冲洗
显示各类高合金钢组织，
用于Cr-Ni不锈钢的组织
显示、晶界、碳化物析出
物特别清晰
B．有色金属材料常用的浸蚀剂
氯化铁、盐酸溶液FeCl3 HCl H2O
(g) (ml) (ml)
(a) 1 20 100
(b) 5 10 100
(c) 25 25 100
先擦拭，再浸入试
剂中1～2min
显示黄铜、青铜的晶界，
使二相黄铜中的?相发暗，
铸造青铜枝晶组织图象清
晰
氢氟酸水溶液HF(浓) 0.5ml
H2O 99.5ml
用棉花沾上试剂擦
拭10～20s
可显示铝合金的一般显微
组织
浓混合酸溶
液HF（浓）10ml
HCl（浓）15ml
HNO3（浓）25ml
H2O 50ml
此液作粗视浸蚀
用；若用作显微组
织，则可用水按9：
1冲淡后作为浸蚀
剂用
是显示轴承合金粗视组织
文化显微组织的最佳浸蚀
剂
三、实验内容
1、每人制备一块工业纯铁或低碳钢金相式样。
2、在式样浸蚀之前，先在显微镜下观察抛光后的磨面状况，然后进行浸蚀。
3、轻腐蚀和重腐蚀对显微镜组织的观察。
