金相显微分析基础实验

图 3-13
Al-Si 合金系的伪共晶区
图 3-14
Al亚共晶和过共晶合金 成分位于共晶线上共晶点左侧和右侧的合金分别称为亚共晶和过共晶合金， 这些合金在 冷却时先结晶出初生晶体，当冷到共晶温度时，剩余液相的成分变到共晶点；即发生共晶反 应形成共晶体：故其凝固后的组织为初生晶体加共晶体。合金成分距共晶点愈近时，组织中 的初生晶体数量就愈少。凝固后继续冷却到室温的过程中，若有固溶度变化，则还将析出二 次相。如图 3-15 为 Pb-Sn 系中的亚共晶合金，其组织为初
第三章 金相显微组织分析
第一节 二元合金平衡（非平衡）显微组织分析
金相显微组织是在金相显微镜下能够看到的合金内部组成物的直观形貌， 它描述了各组 成物的本质、形态、大小、数量和分布特征。这些组成物由不同的相所组成。合金的显微组 织可以是一种相组成的单相组织，也可以是几种相组成的复合组织。 相：是具有同一聚集状态、同一结构、同一性质、并与其他部分在界面分开的均匀组成 部分。 相图：是研究不同成分合金相平衡关系的一种图形。 组织：用肉眼或显微镜所观察到的不同组成相的形状，分布及各相之间的组合状态。 平衡组织：合金经缓慢冷却后具有的显微组织。 非平衡组织：合金经快冷后具有的显微组织。 二元合金：由两种组元组成的合金称为二元合金。 固溶体：以合金某一组元为溶剂，其晶体点阵中溶入其它组元原子（溶质）所组成的异 类原子混合的结晶相，结构保持溶剂元素的点阵类型，其实质是固态溶液。 匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的过程。 共晶转变：具有 E 点成分的液相，在一定的温度下，同时结晶出一定成分的两个固相， 即 M 点成分的α相与 N 点成分的β相。 包晶转变：由一个固相与液相作用形成另一个固相的过程，称为包晶转变。 晶内偏析（枝晶偏析） ：在一个晶粒内部成分不均匀的现象，称晶内偏析。 离异共晶：当不平衡共晶体量很少时，其中与初生晶体相同的相，常与初生晶体连成一 片，不能分辩，而共晶体的另一相则留在枝晶间，这种形式的共晶组织称离异共晶。 伪共晶：亚共晶和过共晶合金在快冷时，初生晶体数量减少，共晶体的实际成分偏离原 共晶点，形成伪共晶，成分靠近共晶点的 合金，快冷时，甚至来不及析出初生晶体 即发生共晶反应，得全部共晶体。这种由 非共晶成分的合金而获得全部共晶体的组 织，称为伪共晶组织。 脱溶：由α固溶体中析出另一种固相 的过程，称脱溶，一般脱溶相称为次生相 或次生固溶体，以βⅡ表示。 观察二元合金显微组织，应根据该合 金系的相图，分析合金在平衡及非平衡冷 却条件下可能出现的相及组织组成物。典

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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。

金相显微镜的使用及金相标样的观察实验报告班级：实验日期：实验教室：指导教师：组员：金相显微镜的使用方法1.根据观察试样所需的放大倍数要求，正确选配物镜和目镜,并打开电源开关。

2.调节载物台中心与物镜中心对齐，将制备好的试样放在载物台中心。

3.调节灯管至合适观察的亮度。

4.转动粗调焦手轮，降低载物台，使试样观察表面接近物镜；然后反向转动粗调焦旋钮，升起载物台，使在目镜中可以看到模糊形象；最后转动微调焦手轮，直至影像最清晰为止。

调节过程中应该注意调节幅度，不要使样品与物镜接触。

5.适当调节孔径光阑和视场光阑，选用合适的滤镜片，以获得理想的物像。

6.前后左右移动载物台，观察试样的不同部位，以便全面分析并找到最具代表性的显微组织。

7.观察完毕后应及时切断电源，以延长灯泡使用寿命。

8.实验结束后，取下金相样品，关闭电源，盖上防尘罩。

金相照片1灰口铸铁33#2铸铝38# 3铸铝39#4黄铜40# 5黄铜41#6锡青铜42#7锡基轴承合金44#8锌基合金45#相图分析上图的材料均为黄铜，左为单相黄铜组织，右为双相黄铜组织黄铜是由铜和锌所组成的合金，合金中的铜与锌的比例不同，所以形成了不同的相图。

左边的合金在凝固的过程中，结晶出单相固溶体，发生匀晶转变。

虽然只有一相，但由于形核过程中的不确定性，导致晶体的生长方向不相同，使之在最后产生了相界。

右边的合金在凝固过程中，结晶出两种成份的不同固相，发生共晶转变。

右边的相图中可以明显的看出有两相，先析出一相，到一定程度后，产生共晶反应，从先析出的相中析出另外一相，两个相之间有明显的相界。

金相显微镜的地位金相显微镜的用途主要用来观察金相组织的专业仪器，是专门用于观察金属和矿物等不透明物体金相组织的显微镜。

这些不透明物体无法在普通的透射光显微镜中观察，故金相和普通显微镜的主要差别在于前者以反射光，而后者以透射光照明。

金相显微镜具有稳定性好、成像清晰、分辨率高、视场大而平坦的特点。