实验 金相显微镜的原理、构造及使用

金相显微镜的构造及使用一、实验目的1．了解普通金相显微镜的构造与使用方法。

2．学习利用金相显微镜进行显微组织分析。

二、金相显微镜的放大原理众所周知，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），利用它就可以将物体放大。

但金相显微镜不象放大镜那样由单个透镜组成，而是由两组透镜组成.靠近所观察试样的透镜叫做物镜，而靠近眼睛的透镜叫做目镜.借助物镜与目镜的两次放大，就能将物体放大到很高倍数（～1000倍）.图1所示为在显微镜中得到放大物象的光学原理图。

图1 金相显微镜光学原理图金相显微镜总的放大倍数应为物镜与目镜放大倍数的乘积,即:M总=M物ХM目放大倍数用符号“Х"表示，例如物镜放大倍数为25Х，目镜放大倍数为10Х,则显微镜的放大倍数为25Х10=250Х。

显微镜的主要放大倍数通过物镜来保证，物镜的最高放大倍数可达100Х，目镜的放大倍数可达25Х。

放大倍数均分别标注在物镜与目镜上。

在使用显微镜观察试样时，应根据其组织的粗细情况，选择适当的放大倍数。

以细节部分观察得清晰为准。

显微镜的鉴别能力（鉴别率）:显微镜的鉴别能力是显微镜也是物镜最重要的特性,它事指显微镜对于试样上最细微部分所能获得清晰映象的能力.物镜的数值孔径,表示物镜的聚光能力，物镜的数值孔径越大,表明物镜的鉴别能力也就是显微镜的鉴别能力越高。

物镜的数值孔径与放大倍数一起刻在镜头外壳上，例如镜头上刻有25/0。

50，这个050即表示物镜的数值孔径.显微镜质量的好坏，主要取决于：⑴放大倍数；⑵透镜的质量；⑶显微镜的鉴别能力.三、金相显微镜的构造及使用（一）金相显微镜的构造金相显微镜最常见的有台式、立式和卧式三大类.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。

现以4XI型台式金相显微镜为例加以说明。

光学系统:由光源、反光镜、物镜组、目镜及多组聚光镜组组成。

图2 金相显微镜光路图照明系统:由安装在底座上的低压灯泡、聚光镜、反光镜、孔径光栏和安装在支架上的视场光栏和另一聚光镜组成。

实验二、金相显微镜的成像原理、构造与使用一、实验目的1. 了解金相显微镜的成像原理、基本构造，各主要部件的作用2. 掌握正确的使用操作规程和维护方法二、实验原理1. 金相显微镜金相显微镜的种类很多，按功能可分为教学型、生产型和科研型。

按结构可分为台式、立式和卧式三大类。

其构造均由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带照相装置和暗场照明系统等。

光学金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的，显微镜成像原理如图所示。

其组成主要包括物镜、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；对着眼睛的一组透镜叫目镜。

现代显微镜的物镜和目镜都是由复杂的透镜系统组成的，其放大倍数可提高到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镜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. 金相显微镜的使用步骤现场讲解为主（1）接通电源，打开照明系统，根据放大倍数要求选用物镜，如果需要通过电脑显示，可通过视频转接线将图像传输到电脑软件。

（2）将试样放在载物台中心，观察面朝下（3）旋转粗调焦手轮使载物台下降并靠近试样表面（不得靠近试样），然后相反旋转粗调焦手轮调节焦距，当视场亮度增强时改用微调焦手轮。

直到物像清晰为止（4）调节孔径光栅和视场光栅，使物像视场质量最佳（5）选择理想视场拍照（6）观察试样完毕，应立即关灯，以延长灯炮的使用寿命在使用金相显微镜时，需要注意以下事项：（1）操作应细心，不能有任何剧烈动作（2）显微镜镜头和试样表面不能用手直接触摸。

若镜头中落入灰尘，采用洗耳球吹掉灰尘和沙粒，严重时可用镜头纸或软毛刷轻轻擦拭（3）调节粗调或微调手轮时要求动作缓慢三、实验仪器及材料1. 金相试样2. 金相显微镜四、实验步骤1. 听取实验指导教师对光学显微镜成像原理、构造及使用的详细讲解并掌握光学显微镜的使用步骤和注意事项2. 将待观测样品置于金相显微镜，按照正确的光学显微镜操作方法观察金相显微镜组织，绘制金相显微组织五、实验报告要求1. 谈谈如何得到清晰的金相组织图2. 试样的金相显微组织图（样品观察完毕后，从电脑中复制到U盘中，然后打印出来，放在实验报告中）。

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。

实验一 金相显微镜的原理、结构和使用一、实验目的1. 了解金相显微镜的结构原理，熟悉种种零件的性能和服从。

2. 掌握辨别率的看法及其影响因素。

3. 学会正确操纵金相显微镜。

二、实验原理利用金相显微镜视察金相试样的组织或缺陷的要领称为金相显微阐发。

它是研究金属质料微观结构最根本的一种实验技能，在金属质料研究领域中占有很重要的职位。

在现代金相显微阐发中，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。

（一） 显微镜的根本原理、结构及使用1. 显微镜的根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 为被视察的物体，对着被视察物体的透镜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"。

其位置正幸亏人眼的明视距离（约250mm ）处。

在显微镜中所视察的就是这个虚像A"B"。

(1) 显微镜的放大倍数放大倍数由下式确定：目物目物f D f L M M M ⋅=⨯= 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) 物镜的辨别率物镜的辨别率是指物镜能清晰辨别试样两点间最小距离的能力。

物镜辨别率的数学公式为：图1.1 成像光学原理A d 2λ=式中：d —物镜的辨别率；λ—入射光源的波长；A —物镜的数值孔径，它体现物镜的聚光能力。

由公式可知，波长λ越短，数值孔径A 越大，则辨别能力就越高（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：φηsin =A 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，即通过物镜边沿的光芒与物镜轴线所成的角度。

金相显微镜使用教程一、引言金相显微镜是一种广泛应用于材料科学领域的重要工具，其通过光学放大技术，可以观察和分析材料的显微结构和成分，为材料性能研究提供了宝贵的信息。

本文将介绍金相显微镜的基本原理和使用方法，帮助读者更好地利用金相显微镜进行实验研究。

二、金相显微镜的原理金相显微镜主要由光源、目镜、物镜、调焦机构、台子等组成。

当光源通过物镜照射在样品上时，样品会发生光的散射现象，然后再通过目镜观察样品上的显微结构。

三、金相显微镜的设置1. 将样品放置在显微镜上的台子上，并调整好台子的高度，使样品与物镜的焦距相适应。

2. 打开光源，调节光的亮度，确保样品上的结构清晰可见。

3. 使用目镜调节显微镜的放大倍数，使观察到的显微结构更加清晰。

四、样品制备在使用金相显微镜前，通常需要对样品进行制备。

样品制备步骤如下：1. 获取需要观察的材料样品，并将其切割成薄片。

厚度一般控制在几十到几百微米。

2. 将薄片磨平，并使用研磨纸慢慢磨去表面粗糙处。

3. 使用研磨液将磨剩下的粉末冲洗掉，并用酒精进行清洗。

4. 将样品放置在金相显微镜的台子上。

五、观察样品1. 使用目镜调整放大倍数，使样品上的显微结构清晰可见。

2. 可以使用调焦机构进行焦距的微调，以获得更清晰的显微图像。

3. 可以通过旋转物镜，改变样品的放大倍数，以观察更多不同尺寸下的细节。

4. 如果需要对显微结构进行测量，可以使用显微镜上的测量标尺或者配套软件进行测量。

六、显微结构分析通过金相显微镜观察到的显微结构可以用于材料性能分析。

以下是一些常见的显微结构分析方法：1. 相组成分析：通过观察样品中的相结构和成分分布，可以了解材料中的组成情况，比如不均匀相分布、相变等。

2. 晶体学分析：通过观察晶体的形状、晶格和取向，可以了解晶体的晶体学性质，比如晶体的晶格参数、取向发生的变化等。

3. 晶界分析：通过观察晶界的形貌和分布，可以了解晶界对材料性能的影响，比如晶界对力学性能的影响、晶界的迁移等。

【精品】金相显微镜的构造及使用金相显微镜是一种用于金属材料组织分析的仪器。

它利用可见光显微镜观察金属材料的微观结构，以揭示其物理、化学以及机械性能的内在联系。

下面，本文将介绍金相显微镜的构造及使用方法。

1. 光学系统金相显微镜的光学系统由物镜、目镜、准直镜、钛酸锂平面透镜、宽带光源等部分组成。

其中，物镜和目镜是金相显微镜的核心部件，具有高放大倍率和高分辨率的特点。

2. 照明系统金相显微镜的照明系统包括透射照明和反射照明两种方式。

其中，透射照明是指将光源直接照在样品上，并将其透过样品后由物镜聚焦到目镜；反射照明则是通过对样品表面进行照射来观察样品的显微组织。

照明系统的设置决定了样品的成像质量，因此需要谨慎调试。

3. 样品台样品台是金相显微镜上用来放置样品的平台，它可以调节样品的高度和角度，使得各种结构的样品都可以方便地进行观察。

同时，样品台还可以安装一些辅助装置，如磨削机、涂片机等。

为了使得样品的组织结构清晰可见，需要对样品进行一定的制备处理。

通常，样品制备包括切割、切片、打磨、腐蚀、电解等步骤，具体操作方法需要根据样品的性质和实验要求来确定。

将制备好的样品放置在样品台上，并利用样品台上的调节装置调整样品的高度和角度，以保证样品在显微镜中的观察角度和位置正确。

3. 调试显微镜调试显微镜是为了使其成像效果达到最佳，一般需要进行以下步骤：（1）选择合适的物镜和目镜，调整两者之间的距离和焦距，使得显微镜的成像质量最佳。

（2）调节样品台的高度和倾斜角度，使得样品的显微组织成像清晰可见。

（3）调整照明系统，使得光源适度而均匀，不过度照射或不足照射。

4. 观察和分析当调试显微镜完成后，可以对样品进行观察和分析了。

观察时需要注意样品台的位置是否正确，以及照明是否适当。

分析时需要结合已知样品的性质和实验目的，比较不同结构的异同之处，并进行进一步的解释。

总结：金相显微镜是金属材料研究的常用工具，它可以揭示材料微观结构的内在联系，为材料制备和设计提供重要的参考。

实验一、金相显微镜的构造及使用（2学时）一、实验目的1、了解金相显微镜的基本原理和构造；2、掌握金相显微镜的使用方法；3、利用金相显微镜进行组织分析。

二、概述三、金相显微镜是一种专门用来观察金属和合金内部组织与缺陷的一种常用设备。

将专门制作的金属和合金试样在金相显微镜下进行放大后观察、研究其内部组织结构及缺陷的方法称为金相分析法, 其是一种常用的组织和缺陷分析方法。

其可用来研究金属材料组织及其化学成分的关系；确定各类金属经不同的加工和热处理后的显微组织；鉴别金属材料质量的优劣等级等。

四、金相显微镜的原理及应用1、基本放大原理如图1-1所示, 图中有两平行凸透镜组成一个透镜组, 物体AB经物镜（对着所观察物体的透镜）和目镜（对着眼睛的透镜）放大后在人眼中形成颠倒放大的物象A‘‘B‘’。

显然显微镜的放大倍数（M）为:M = M物: M目= （L/ f物）×（D/ f目）=250L/（f物×f目）式中: M物: 物镜的放大倍数；M目: 目镜的放大倍数；D: 人眼的明视距离；L: 镜筒的长度；f物: 物镜的焦距；f目: 目镜的焦距。

实际上, 显微镜的放大倍数一般是通过物镜来保证的, , 物镜的最高放大倍数可达100倍, 目镜的放大倍数可达25倍。

显微镜的放大倍数一般用“×”表示, 如物镜的放大倍数为40×, 而目镜的放大倍数为10×, 则显微镜的放大倍数为250倍, 表示为250×。

2、显微镜的构造显微镜的种类很多, 但最常见的为台式、立式和卧式三大类型。

不论何中结构, 其基本由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成。

图1-2分别为XJP-3A型显微镜的光学系统和外观结构图。

灯泡发出一束光线, 经聚光透镜组1的会聚及反射镜的反射。

将光线聚集在孔径光栏上, 经聚光镜组2再度将光线聚集在物镜的后焦平面上, 最后通过物镜用平行光使试样表面得到充分均匀的照明, 从试样散射回来的成象光线再经物镜组、辅助透镜、半反射镜、辅助透镜及棱镜等造成一个被观察的倒立的放大物象。

金相显微镜的构造和使用一、金相显微镜的构造1.光源系统：金相显微镜一般采用显微照明机或者透射照明系统作为光源。

显微照明机具有调节亮度的功能，透射照明系统采用一定的聚光系统进行照明。

2.显微镜头系统：显微镜头系统由目镜和物镜组成。

目镜位于显微镜的上方，一般10倍或者20倍。

物镜一般有多个倍率可选，可以通过旋转选择不同的物镜。

3.镜身系统：包括显微镜的固定座、支架、轴承和显微镜本体等组成。

显微镜的固定座主要用于固定显微镜，支架和轴承可以使显微镜在横向和纵向上进行调节，显微镜本体则是显微镜的主要组成部分。

4.变倍双眼显微镜系统：金相显微镜一般采用双眼显微镜设计，可以让观察者通过双眼同时观察样品，增加舒适度和观察效果。

双眼显微镜还可以通过变倍机构来调节观察倍率。

5.成像系统：金相显微镜一般配备数码相机或者CCD相机，用于拍摄样品的显微照片。

相机可以通过软件进行图像处理和测量分析。

二、金相显微镜的使用步骤1.调节照明系统：根据需要选择合适的照明方式，打开照明系统，并调节适当的亮度。

2.安装样品：将待观察的样品安装在显微镜台上，调节样品位置和方向，使之与物镜成垂直关系。

3.调节焦距：通过旋转调节镜筒，调节焦距，使样品清晰可见。

可以先使用较低倍率的物镜进行初步调焦，再使用较高倍率的物镜进行精细调节。

4.观察样品：通过目镜观察样品，并使用显微镜的调焦机构进行调整，使样品的细节清晰可见。

5.拍摄图片：将样品放置在合适的位置上，使用相机进行拍摄。

可以通过相机的软件进行图像处理和测量分析。

6.关闭显微镜：观察完成后，先关闭照明系统，然后将物镜旋转至最低倍率的位置，最后关闭显微镜。

三、注意事项1.使用显微镜时要小心操作，避免碰撞和摔落。

2.调节焦距时要轻轻旋转，避免损坏显微镜的镜筒。

3.需要定期清洁显微镜的物镜和目镜，以保持显微镜的清晰度。

清洁时使用专用的镜头纸或者棉花棒，避免使用化学溶剂。

4.使用显微镜进行观察时要注意避免光线反射或者干扰，以保证观察的准确性。

实验一金相显微镜的构造和使用一、实验目的二、实验仪器三、实验原理操作步骤五.注意事项一、实验目的(1)熟悉金相显微镜的光学原理和构造。

(2 )单目与双目光学金相显微镜」3金相显微镜的基本原理3. 1金相显微镜的光学放大原理金相显微统是依旅光学系统实现放大作用的.其基本原理如图2-1所示.光学系统主要包括物傥.目傥及一些辅助光学窑件.对着被观察物体A B的一组透诡叫物傥01:对着眼睛的一纽透伎叫目镜02.现代显微钱:的物镜和目镜都是由复杂的透纯系统所组成.光学显微镜的放大倍数可iii'jl600-2000倍.当诫观察物体ABE于物镜新焦点毎远处时.物体的反射光线穿过物鏡经折射后.得到一个放大的倒立实傢 A1B1 （称为中间象）.若A1B1处于目优似距之内•则通过目傥观察到的物象是经目饋;再次放大了的虚象A I'Bl '•由于正带人眼观察物依时我适宜的距离是 250mn （称为明視距离）.因此在显微钱设计上，应让虚象A14M'正好幫在距人眼250mm处.以使观察到的物休影像最淸珈.3. 2金相显微镜的主要性能指标3. 2. 1放大倍数显微镜的放大倍数为物镜放大倍数H 物和目镜放大倍数子M 目 的乘积，即： 式中，f 物一物镜的焦距，f 目一目镜的焦距； —显微镜 的光学镜筒长度；D —明视距离（ 250mm ） . f 物和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.显微镜的主要放大倍数一般是通过物镜来保证、物镜的最 高放大倍数可达100倍、目镜的放大倍数可达25倍.在物镜和目镜 的镜筒上，均标注有放大倍数，放大倍数常用符号“x”表示，如 100 x , 200 x 等.3. 2. 2鉴别率金相显微镜的寮别率是指它能溝晰地分辩试样上两点间最小距离耐勺能力.d 值越，卜，鉴別率趣高.根据光学衍射原理，试样上的某一点通过场傩成孳后，我 们看到并不是一个真正的点象，而是具有一定尺寸的白色圆斑.四周国绕着许多 衍射孙.占试祥上两个相邻点的距离极近时.成象后由于部分重迭而不能分淸为 两个点.只有当试样上两点距离达到某一血时，才能将两点分抻淸楚・显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长（入）和物旎的数值孔径（/）・而与 目镜无关,其施可由下式计算：Ad =——2A在一般显微镜中，光源的波长可通过加滤色片来改变，例如： 蓝光的波长（久=0・44“）比黄绿光（久".55"）短，所以鉴别率 较黄绿光高25%.当光源的波长一定时，可通过改变物镜的数 值孔径』来调节显微镜的鉴別率.L D3. 2. 3物镜的数值孔径物镜的数值孔径表示物镜的聚光能力，如图2-2所示.数值孔径大的物镜聚光能力强，能吸收更多的光线，使物象更清晰，数值孔径河由下式计算：4 = n • sin (p 式中，物镜与试样之间介质的折射率；一物镜孔径角的一半，即通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成夹甬C哋大或0越大，则』越大，物镜的鉴别率就越高。

一、实验目的1. 了解金相显微镜的构造、原理及使用规则。

2. 掌握金相显微试样制备的基本操作方法。

3. 通过观察金相显微组织，分析材料性能和缺陷。

二、实验原理金相显微镜是一种用于观察金属、合金等材料内部组织和缺陷的显微镜。

其基本原理是利用光学显微镜的成像原理，通过物镜和目镜的放大，将金相试样上的微小组织放大到人眼可以观察到的程度。

三、实验仪器与材料1. 仪器：金相显微镜、金相试样制备设备（如砂轮机、抛光机、显微镜等）、金相显微镜专用光源。

2. 材料：金相试样、金相砂纸、抛光布、脱脂棉、3~5硝酸酒精溶液。

四、实验步骤1. 金相试样制备（1）试样切割：将材料切割成一定厚度的薄片。

（2）试样磨光：将切割好的试样用不同型号的砂纸进行磨光，直至表面光滑。

（3）试样腐蚀：将磨光后的试样放入腐蚀液中腐蚀，以显示出试样内部的组织。

（4）试样清洗：将腐蚀后的试样用清水冲洗干净。

2. 金相显微镜观察（1）开启金相显微镜，调整光源亮度。

（2）将制备好的试样放置在载物台上，调整焦距，直至观察到清晰的图像。

（3）观察试样组织，记录观察到的组织类型、形态、大小等信息。

（4）对观察到的组织进行分析，判断材料性能和缺陷。

五、实验结果与分析1. 实验结果通过金相显微镜观察，观察到以下组织：（1）晶粒组织：试样中存在大量晶粒，晶粒大小不一。

（2）相组织：试样中存在不同相，如α相、β相等。

（3）析出相：试样中存在析出相，如析出碳化物等。

2. 实验分析（1）晶粒组织：晶粒大小对材料性能有较大影响，晶粒细化可以提高材料的强度、硬度等性能。

（2）相组织：不同相的存在对材料性能有较大影响，如α相、β相等相的形态、大小、分布等。

（3）析出相：析出相的存在对材料性能有较大影响，如析出碳化物等可以提高材料的硬度、耐磨性等性能。

六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了金相显微镜的构造、原理及使用规则。

2. 学会了金相显微试样制备的基本操作方法，为后续的金相分析工作打下了基础。

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。

金相显微镜的结构及使用实验一、实验目的了解金相显微镜的工作原理、结构及使用方法。

二、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。

现以XJB-1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，再经聚光镜聚集到物镜的后焦面，最后通过物镜平行照射到试样的表面。

从试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像，该像再经过目镜放大，就成为在目镜视场中能看到的放大映像。

XJB-1型金相显微镜的外形如图2所示，现分别介绍其各部件的功能及使用。

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，使试样表面获得充分均匀的照明。

图1 XJB-1型金相显微镜的光学系统图2 XJB-1型金相显微镜外形结构显微镜调焦装置：在显微镜的两侧有粗调焦和微调焦手轮，粗调手轮的转动可使载物台的弯臂作上下移动，微调手轮使显微镜沿滑轮缓慢移动，在右侧手轮上刻有分度格，每一格表示物镜座上下微动0.002mm。

载物台（样品台）：用于放置金相样品，观察面需向下。

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，以改变试样的观察部位。

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，以保证物像达到清晰的程度。

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。

金相显微镜的构造与使用实验指导书一、实验目的1、了解金相显微镜的构造；2、掌握金相显微镜的使用方法。

二、实验原理概述（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部分，其中放大系统是显微镜的关键部分。

1、放大系统（1）显微镜放大成象原理显微镜放大基本原理如图1-1所示。

由图可见，显微镜的放大作用由物镜和目镜共同完成。

物体AB位于物镜的焦点F1以外，经物镜放大而成为倒立的实象A1B1，这一实象恰巧落在目镜的焦点F2以内，最后由目镜再次放大为一虚象A2B2，人们在观察组织时所见到的象，就是经物镜、目镜两次放大，在距人眼约150mm明视距离处形成的虚象。

由图1-1可知：物镜的放大倍数M物=目镜的放大倍数M目=显微镜的总放大倍数M=M物×M目=说明显微镜的总放大倍数M等于物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。

目前普通光学金相显微镜最高有效放大倍数为1600~2000倍，常用放大倍数有100、450倍和650倍。

另外，参照图1-1。

如果忽略AB与F1、A1B1与F2间距，依相似三角形定理可求出：M物==式中，D为光学镜筒长度；f为物镜焦距。

因光学镜筒子长度为定值，可见，物镜放大倍数越高，物镜的焦距越短，物镜离物体越近。

（2）透镜象差透镜在成象过程中，由于受到本身物理条件的限制，会使映象变形和模糊不清。

这种象的缺陷称为象差。

在金相显微镜的物镜、目镜以及光路系统设计制造中，虽将象差尽量减少到很小的范围，但依然存在。

象差有多种，其中对成象质量影响最大的是球面象差、色象差和象域弯曲三种。

一. 1）球面象差由于透镜表面为球面，其中心与边缘厚度不同，因而来自一点的单色光经过透镜折射后，靠近中心部分的光线偏折角度小，在离透镜较远的位置聚集；而靠近边缘处的光线偏折角度大，在离透镜较近的位置聚集，因而必然形成沿光轴分布的一系列的象，使成象模糊不清，这种现象胜负为球面象差。

球面象差主要靠用凸透镜和凹透镜所级成的透镜级来减小。

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。

5.2 金相显微镜的基来源理、结构及使用金相显微镜可用来鉴识和剖析各样金属和合金的组织结构，宽泛应用在工厂或实验室进行铸件质量的判定、原资料的查验或对资料办理后金相组织的研究剖析等工作。

还可用于半导体检测、电路封装、精细模具、生物资料等查验与丈量。

【实验目的】1.认识金相显微镜的基来源理、基本结构和使用方法。

2.掌握认真阅读显微镜使用说明书并进行正确操作的方法。

【实验原理】显微镜的基本放大作用由焦距很短的物镜和焦距较大的目镜来达成的，物体位于物镜的前焦点外但很凑近焦点地点，物体经过物镜形成倒立的放大实像，这个像位于目镜的物方焦距内但很凑近焦点地点，作为目镜的物体，目镜将物镜放大的实像再放大成虚像，位于察看者的明视距离（距人眼 250mm）处，供眼睛察看。

光路图见“ 2.4 光学基本仪器”中的图 2-？为了减少球面像差、色像差和像域曲折等像差，金相显微镜的物镜和目镜都是由透镜组构成的复杂光学系统。

显微镜的成像质量在很大程度上取决于物镜的质量，所以物镜的结构尤其复杂，依据对各样像差的校订程度不一样，物镜可分为消色差物镜、复消色差物镜和平视场物镜等三大类。

最近几年来，因为采纳计算机技术，物镜的设计和制造都有了很大改良。

实质上，一方面，金相显微镜所察看的显微组织，常常几何尺寸很小，小至可与光波波长对比较，此时不可以再近似地把光芒当作直线流传，而要考虑衍射的影响。

另一方面，显微镜中的光芒老是部分相关的，所以显微镜的成像过程是个比较复杂的衍射相关过程。

别的，因为衍射等要素的影响，显微镜的分辨能力和放大能力都遇到必定限制，当前金相显微镜可察看的最小尺寸一般是μm左右，有效放大倍数最大为1500~1600 倍。

金相显微镜总的放大倍数为物镜与目镜放大倍数的乘积。

放大倍数用符号“Х”表示，比如物镜放大倍数为 20Х，目镜放大倍数为 10Х，则显微镜的放大倍数为 200Х。

往常物镜、目镜的放大倍数都刻在镜体上，在使用显微镜察看试样时，应依据其组织的粗细状况，选择适合的放大倍数，以细节部分能察看得清楚为准。