材料近代测试方法 第一章：金相分析技术
金相分析 概述
第一讲金相分析技术之概述1.1金相分析技术金相分析技术是指用光学金相显微镜，观察，记录，分析，金属材料的微观组织结构的技术。
铁碳合金根据含碳量的不同分为亚共析钢，共析钢，过共析钢，白口铸铁等。
不同成分的钢，它们的金相组织各不相同。
另外成分相同的钢，根据热处理状态不同，它的组织结构也各不相同。
组织不同，材料的性能也不相同。
所以，成分，热处理状态等，决定了材料的组织，材料的组织结构，又决定着材料的各种性能。
可见，研究材料组织结构的重要作用。
金属材料的结构，可分为：原子结构、晶体结构、组织结构和宏观结构。
我们所研究的主要是金属材料。
要对这些材料进行合理地，有效地使用，充分发挥它们的潜力，必须要了解和掌握它们的某种或某些性能。
为了达到这个目的，必须对材料进行测试。
实际上金相分析技术应该是材料测试的一种。
往往和其它测试手段共同进行，综合分析。
1.2材料的测试技术材料的测试，从它的根本意义来说，它是属于信息技术的具体的应用。
因为它是通过采用一定的方法，将材料的某种性能有关的内涵信息，进行提取，分离，输出，转换，处理，显示，记录，分析等等。
经过这样一些过程，从而得到，我们所要探求的，真实的性能特征。
然后，将这些处理后的信息反馈到生产现场或实验室，对生产或实验进行指导或进行控制。
例如：最简单的是金属的拉伸试验……….。
近年来，由于近代物理，化学，光学，声学，及微电子，材料科学，计算机，自动控制等学科的迅速发展，提供了很多敏感元件，转换元件，检测器件，显示和记录装置等器材和技术，这样不仅使以前的测试方法和仪器有了很大的改进和更新。
同时也开发了一些新的设备解决了以前所不能解决的问题。
如：硬度计。
便携式，现场金相分析仪，高温金相分析仪及可以看到原子的扫描遂道电子显微镜，原子力显微镜，快速金相显微镜，可以看到动态变化的显微镜等等。
现在的检测技术要求：是向着快速，简便，精确，自动化，多功能，低费用的方向发展。
例如：以前化学分析到现在的光谱分析以前洗相照相到现在的电脑，打印机输出。
第1章 金相检验综述
第7篇金相检验第1章引言伴随着钢铁材料在人类社会的出现和发展，人们处于对钢铁材料研究开发和制造的需要逐渐对其物质的内部构造和组织状态越来越感兴趣，于是金相学的萌芽开始出现。
然而，直到光学显微镜和照相等技术的发明才在真正意义上使人们对钢铁材料显微结构的分析成为必要和可能。
今天随着计算机技术、电子技术和信息技术的迅猛发展，新材料研究的不断深入，金相学范畴也发生了巨大的变化并有了新的内涵，从最初简单的形貌观察转向结合电子化、信息化手段对物质的变化进行细微深入的分析和探究，不断推动材料的革命性发展和创新。
可以说，在一定程度上金相学的发展也是社会发展和科学技术发展的一个缩影。
概括起来金相学的应用领域和重要性主要体现在下述几个方面：1)选材：材料的显微组织与性能存在一定的对应关系，据此，设计过程应选择能够满足设计要求的材料，确保成品零件或构件达到设计的性能要求和满足服役环境。
2)较核：包括原材料较核和工艺较核。
前者用以判断原材料是否满足国家或协议规定的技术标准。
后者则用以对新产品试制过程或新工艺方法进行检验，以判定工艺过程的正确性、合理性和先进性。
3)抽检：产品制造流程对半成品进行金相检验，确保产品的显微组织满足下道工序的加工要求，对产品进行中间过程的质量监控。
4)工艺评定：判定和鉴别产品制造工艺的合格与否以及是否满足相应的工艺标准和规范。
5)在役评价：在役条件下，零件受环境条件的影响和作用其内部和表面的显微组织会发生一定的变化，如微裂纹、腐蚀、蠕变等。
金相检验可以提供微观组织的定量变化，从而为在役零件的安全性、可靠性以及零件的在役寿命评价提供科学依据。
6)失效分析：金相检验是失效分析的重要手段之一。
金相检验能够发现工艺性和材料性缺陷，从而为失效原因的分析提供宏观和微观的分析根据。
7)研究手段：通过研究材料微观组织的变化，可以分析和推测材料性能的演化规律，为调整研究方向和工艺提供重要的依据。
21世纪科学技术的高速发展为金相学带来了新的机遇和发展契机。
金属材料金相分析
金属材料金相分析金相分析是对金属材料进行组织和结构的研究，通过金相分析可以了解金属材料的晶粒大小、晶粒形状、晶界分布、相含量和相组成等信息，从而评估材料的性能和品质。
金相分析是金属材料研究和生产中的重要手段，对于材料的开发、制备和应用具有重要的指导意义。
金相分析的方法主要包括金相显微镜观察、腐蚀显微镜观察、扫描电镜观察、X射线衍射分析等。
其中，金相显微镜是最常用的金相分析方法之一，通过金相显微镜可以观察到金属材料的晶粒组织和相组成，对金属材料的组织结构进行分析。
腐蚀显微镜观察是通过在特定条件下对金属材料进行局部腐蚀，然后观察腐蚀后的组织结构，以了解金属材料的组织和相分布情况。
扫描电镜观察可以观察金属材料的表面形貌和微观结构，对于金属材料的表面缺陷和微观组织有很好的分辨能力。
X射线衍射分析是通过衍射图谱来分析金属材料的相组成和结构，可以准确地确定金属材料中的各种相和相的含量。
金相分析的过程中需要进行样品的制备和处理，包括样品的切割、打磨、腐蚀、脱脂等步骤，以保证样品的表面光洁度和组织的真实性。
在观察过程中需要选择合适的放大倍数和对焦调节，以获得清晰的金相显微照片或腐蚀显微照片。
在分析过程中需要结合金相图谱和金相手册，对观察到的组织结构和相组成进行鉴定和分析。
金相分析的结果可以为金属材料的制备和研究提供重要的参考和依据，可以指导金属材料的热处理工艺和性能改进。
通过金相分析可以评估金属材料的晶粒大小和分布情况，了解金属材料的相组成和含量，判断金属材料的组织结构和性能特点，为金属材料的选材和应用提供科学依据。
总之，金相分析是对金属材料进行组织和结构分析的重要手段，通过金相分析可以了解金属材料的组织结构和相组成，为金属材料的研究和生产提供重要的参考和依据。
金相分析在材料科学和工程领域具有重要的应用价值，对于提高金属材料的性能和品质，推动金属材料的发展和应用具有重要的意义。
金相分析技术
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取
样
选择合适的、有代表性的试样是进行金相显微分 析的极其重要的一步，包括选择取样部位、检验面及 确定截取方法、试样尺寸等。
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取
样
取样部位及检验面的选择取决于被分析材料或零件的特点、加
一、取样部位的选择
工工艺过程及热处理过程，应选择有代表性的部位。生产中常规检
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相图
物质在温度、压力、成分变化时，其状态可以发 生变化. 相图：描述系统的状态、温度、压力及成分之间关 系的图解。 根据相图可确定在热力学平衡条件下，不同成分 的材料在不同温度下组成相的种类、各相的相对量、 成分及温度变化时可能发生的变化。
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相的分布、形状、大小对材料的影响
钢中的二次渗碳体硬脆相网状分布于晶界中，导致很大 的应力集中，造成早期断裂，影响晶粒的结合，并使晶 粒变形受阻而导致强度降低。
硬脆相
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相的分布、形状、大小对材料的影响
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2018宏观性能和内部组织结构的关系 相的形成过程 金属的内部组织结构对宏观性能的影响 研究金属组织结构的方法 金相样品的制备 结论
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晶粒尺度
试验表明，由于晶界强度高于晶内，在拉力作 用下，在晶界处呈竹节状。
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晶粒细化
在Al-Mg-Si合金材料 中加入Mg进行晶粒 细化
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材料金相分析
材料金相分析
材料金相分析是一种通过金相显微镜观察金属材料的微观组织结构，从而了解其组织形貌、组织比例和组织中各相的分布情况的分析方法。
金相分析是材料分析领域中的重要手段，对于研究材料的性能和品质具有重要意义。
金相分析的基本原理是利用金相显微镜对材料进行观察和分析。
金相显微镜是一种特殊的显微镜，可以在金相试样表面形成清晰的金相显微图像。
通过观察这些金相显微图像，可以了解材料的晶粒大小、晶界分布、相含量和相分布等信息，从而对材料的性能进行评估和分析。
金相分析的步骤主要包括试样的制备、腐蚀显微观察和图像分析。
试样的制备是金相分析的关键步骤，它直接影响到金相显微图像的质量和分析结果的准确性。
腐蚀显微观察是利用腐蚀剂将试样表面的氧化层和其他污染物去除，使金相显微图像更清晰。
图像分析是对金相显微图像进行定量和定性分析，包括晶粒尺寸测量、相含量计算和相分布分析等。
金相分析可以用于研究材料的晶粒大小和形貌、晶界的分布和形态、各种相的含量和分布、材料的组织均匀性和致密性等。
通过金相分析，可以评估材料的显微组织特征，为材料的性能和品质提供重要的参考依据。
金相分析在金属材料、陶瓷材料、复合材料等领域都有广泛的应用。
总之，材料金相分析是一种重要的材料分析方法，通过观察和分析材料的金相显微图像，可以了解材料的微观组织结构和性能特征，为材料的研究和应用提供重要的信息和依据。
希望通过本文的介绍，读者对材料金相分析有了更深入的了解，进一步认识到其在材料科学和工程中的重要作用。
材料近代分析测试方法
《材料近代测试分析方法》教材大纲北京航空航天大学宫声凯第一章材料分析测试方法概述参考文献第二章晶体结构基础第一节晶体与非晶体第二节晶体的对称性与空间点阵第三节晶面与晶向第四节晶体投影第五节倒易点阵习题第三章X射线衍射分析第一节X射线物理基础1、X射线的产生2、物质对X射线的吸收3、X射线的防护第二节X射线衍射衍射方向1、布拉格方程2、倒易点阵及衍射矢量方程3、厄瓦尔德图解第三节X射线衍射强度1、一个电子的散射强度2、原子散射强度3、晶胞衍射强度4、小晶体散射与衍射积分强度5、多晶体衍射积分强度6、影响衍射强度的其它因素第四节X射线衍射方法1、多晶体衍射方法2、单晶体衍射方法第五节X射线衍射分析的应用1、物相分析2、点阵常数的精确测定3、宏观应力测定4、晶体取向的测定5、聚合物材料X射线分析6、非晶材料的X射线散射分析8、薄膜材料的X射线散射分析第六节扩展X射线吸收精细结构谱1、X射线吸收精细结构原理2、远边结构3、配位原子结构状态分析4、吸收边位移5、实验方法及扩展x射线吸收精细结构谱的应用参考文献习题第四章透射电子显微分析第一节透射电子显微镜工作原理及构造第二节样品制备1、复型的制备2、粉末样品的制备3、切片试样4、薄膜样品第三节电子衍射1、薄晶体的电子衍射2、衍射斑点的标定3、复杂电子衍射花样第四节透射电镜成像原理1、衍射衬度像2、完整晶体中衍衬像运动学理论3、不完整晶体中衍衬像运动学理论4、衍衬像动力学理论概要5、多相合金的衍射和衬度效应6、高分辨电子显微学简介第五节微衍射1、会聚束衍射2、聚焦电子束衍射3、聚焦光栏电子束微衍射4、摇摆束微衍射参考文献习题第五章扫描电子显微分析第一节扫描电子显微镜成像原理1、二次电子像2、背散射电子像3、吸收电子像第二节能谱与电子探针显微分析1、能谱仪原理及应用2、波谱仪原理及应用参考文献习题的六章扫描隧道显微镜、原子力显微镜第三节扫描隧道显微镜的工作原理第二节原子力显微镜的工作原理第三节扫描隧道显微镜与原子力显微镜的应用参考文献习题第七章光电子能谱分析第一节光电子能谱法的基本原理第二节X射线光电子能谱分析与应用第三节紫外光电子能谱分析与应用参考文献习题第八章俄歇电子能谱分析第一节俄歇电子产生的基本原理第二节俄歇电子能谱分析原理与应用参考文献习题第九章质谱分析第一节质谱分析法概述第二节质谱分析法的原理与应用第三节二次离子质谱分析原理与应用参考文献习题第十章激光拉曼光谱分析第一节激光拉曼效应与激光拉曼光谱分析原理第二节激光拉曼光谱仪与激光拉曼谱应用参考文献习题第十一章穆斯堡尔谱分析第二节穆斯堡尔效应第二节穆斯堡尔谱分析与应用参考文献习题第十二章原子光谱分析第三节原子发射光谱法的基本原理与应用第二节原子吸收光谱法的基本原理与应用第四节原子荧光光谱法的基本原理与应用参考文献习题第十三章分子光谱分析第三节紫外吸收光谱法的基本原理与应用第二节分子荧光光谱法的基本原理与应用第三节红外吸收光谱法的基本原理与应用参考文献习题第十四章核磁共振谱分析第一节核磁共振谱法基本原理第二节核磁共振谱分析与应用参考文献习题第十五章热分析第三节差热分析的基本原理与应用第二节差示扫描量热法的基本原理与应用第三节热重法的基本原理与应用参考文献习题第十六章电化学分析第一节电位分析法的原理与应用第二节电解分析的基本原理与应用第三节溶出伏安法的基本原理与应用参考文献习题。
金相分析2篇
金相分析2篇第一篇：金相分析简介金相分析是通过对材料金相组织的观察和分析，来分析材料的物理和化学性质的一种方法。
这种技术在金属材料研究和生产中被广泛应用。
金相分析可以帮助我们了解金属材料的组织和结构，进一步分析其力学和物理性质。
金相分析的步骤通常包括试样制备、试样研磨、试样腐蚀、试样制备、金相显微镜观察和图像分析等环节。
试样制备是金相分析的第一步，主要是通过切割、研磨、抛光等方式将样品制成平整无损的试样。
试样研磨和抛光的目的是消除试样表面的毛刺和划痕。
试样腐蚀是通过对试样进行一定的腐蚀处理，去除对观察和分析金相组织无用的物质。
制备好的试样通过金相显微镜进行观察和图像分析。
金相显微镜可以将样品放大数百倍或数千倍，显示样品的非常细微的结构细节，如晶体结构、晶粒大小、晶界、孪晶、残余应力、及裂纹状态等，进一步通过图像分析对金相组织进行定量和质量判断。
金相分析的结果可以帮助我们了解材料的组织结构和性质，指导材料的使用和制备，以满足特定的工程需求。
总之，金相分析是材料科学中非常重要的分析方法之一。
它可以帮助我们了解金属材料的组织和结构，进一步分析其力学和物理性质。
是实现材料检测和质量控制的重要手段。
第二篇：金相分析的应用金相分析在工业和科学领域中具有广泛的应用。
下面将重点介绍金属材料材料中的金相分析。
金相分析可以对金属材料进行显微组织表征和定量分析，并通过对金属材料的微观组织分析来进一步分析其物理和化学性质。
金相分析可帮助我们了解金属材料的组织和结构，进一步分析其力学、物理和化学性质，以及进行金属材料的研究和接受成品检查。
例如，在金属材料的化学成分分析方面，金属的组成可以通过具有高分辨率的电子显微镜，能够获得不同区域的元素显微结构并对其进行分析。
这种分析可以帮助我们定量分析金属材料的化学组成，并确定元素的分布和化学状态。
金属材料的微观组织和孪晶也可以通过金相显微镜进行分析。
这种分析可以帮助我们了解金属材料的晶体结构和晶格缺陷，并揭示金属材料中敏感点出现了化学腐蚀、压应力、高温蠕变、疲劳破坏、以及应力腐蚀开裂的点，并进一步通过数据分析来进行一个晶体结构缺陷及化学组成的定量分析。
实验大纲《材料近代分析测试方法Ⅰ》
材料科学与工程学院本科实验教学大纲《材料近代分析测试方法Ⅰ》课程实验教学大纲一、本课程实验教学的地位和作用材料近代分析测试技术实验是验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识的必要环节，通过透射电 镜、扫描电镜及 X 射线能谱仪等实验，培养学生初步具备对无机材料进行显微分析等实际工作的能 力，正确处理实验数据的能力，运用所学的理论解决实际问题的能力，分析和综合实验结果以及撰 写实验报告的能力。
二、教学基本要求1．学会在使用 x-射线分析技术前，了解和掌握分析仪器的重要技术指标和性能的特点，并考 虑如何发挥分析仪器的特点完成材料分析的任务；2．掌握 xrd标定的基本步骤和物相查找方法，学会根据材料种类来设定衍射分析参数因素；3．根据所得的 xrd 结果，学会标定物相组成；并根据 xrd 结果来分析新相产生原因、应力变 化等情况。
三、实验内容及要求大纲基本内容包括两个实验项目，在 6个学时内完成。
实验一 xrd 物相定性分析实验 （4 学时）1．认真学习和仔细了解 xrd设备的各部分特点。
掌握 xrd 设备的操作步骤、影响因素以及如何 获得 xrd 图谱。
2．掌握材料定性分析的基本原理。
3．了解影响xrd 分析的材料因素和设备因素。
实验二 Xrd 点阵常数分析实验 （2 学时）1.学会利用 xrd 技术来进行材料点阵常数的计算，了解和掌握 xrd分析技术进行点阵常数测试 的特点，并考虑如何利用 xrd仪器的特点完成材料点阵常数的测试；2．学会在使用xrd 分析技术前，了解和掌握分析仪器的重要技术指标和性能的特点，排除干扰 提高精度的方法，并考虑如何发挥 xrd分析仪器的特点完成材料点阵常数分析的任务；3．掌握内标法对点阵常数测定的重要意义和注意事项。
四、学时安排、教学文件及教学形式6 学时五、实验成绩评定完成实验观察后，写出实验报告，按报告质量进行评定。
六、实验项目、适用专业及学时分配适用专业及要求序号 实 验 项 目 学时 类型 类别专业名称 专业名称材料近代分析测试方法Ⅰ课程实验教学大纲Xrd 的设备组成、特点和操作步 骤 2 观察 专业 无机材料 材料物理1Xrd 的物相定性分析 2 观察 专业 无机材料 材料物理2 Xrd 的点阵常数测定 2 观察 专业 无机材料 材料物理七、本课程实验用到的仪器设备及仪表D-max-2500 型x射线衍射仪（日本理学）制定人： 梁 波审核人： 赵玉成批准人： 杨庆祥2009年5月。
材料金相分析
材料金相分析
材料金相分析是一种通过显微镜观察材料的金相组织结构来研究材料性质的方法。
金相分析可以揭示材料的组织结构、晶粒大小、相分布、晶界及夹杂物等信息，对于材料的性能和应用具有重要意义。
金相分析的基本步骤包括试样的制备、显微镜观察和图像分析。
首先是试样的
制备，通常包括粗磨、细磨和腐蚀三个步骤。
粗磨是为了去除试样表面的划痕和砂眼等缺陷，使试样表面平整；细磨是为了进一步减小试样表面的粗糙度，获得清晰的金相组织图像；腐蚀是为了显微观察金相组织而进行的处理，常用的腐蚀剂有酸性和碱性腐蚀剂。
试样制备完成后，就可以进行显微镜观察了。
在显微镜下，可以观察到材料的晶粒、晶界、夹杂物等组织结构，通过调整显微镜的放大倍数和对焦，可以获得清晰的金相组织图像。
最后是图像分析，通过对金相组织图像的分析，可以得到材料的晶粒大小、相分布、夹杂物含量等信息。
金相分析可以用于研究各种金属材料、陶瓷材料、复合材料等。
在材料科学领域，金相分析被广泛应用于材料的质量控制、工艺改进、失效分析等方面。
例如，通过金相分析可以评估材料的热处理效果，检测材料的晶粒长大情况，分析材料的相变和相分布等。
在材料工程领域，金相分析也是一项重要的检测手段，可以为材料的设计和选用提供重要依据。
总之，材料金相分析是一项重要的材料分析方法，通过对材料金相组织的观察
和分析，可以揭示材料的内部结构和性质，为材料的研究和应用提供重要信息。
希望本文的介绍能够对您有所帮助，谢谢阅读！。
金相分析
金相分析金相分析是金属材料试验研究的重要手段之一，采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。
将计算机应用于图像处理，具有精度高、速度快等优点，可以大大提高工作效率。
计算机定量金相分析正逐渐成为人们分析研究各种材料，建立材料的显微组织与各种性能间定量关系，研究材料组织转变动力学等的有力工具。
采用计算机图像分析系统可以很方便地测出特征物的面积百分数、平均尺寸、平均间距、长宽比等各种参数，然后根据这些参数来确定特征物的三维空间形态、数量、大小及分布，并与材料的机械性能建立内在联系，为更科学地评价材料、合理地使用材料提供可靠的数据。
(２) 基础标准1 GB/T/T13298-91 金属显微组织检验方法2 GB/T224-1987 钢的脱碳层深度测定法3 GB/T10561-1988 钢中非金属夹杂物显微评定方法4 GB/T 6394-2002 金属平均晶粒度测定方法5 GB/T/T13299-1991 钢的显微组织(游离渗碳体、带状组织及魏氏组织)评定方法6 GB/T/T13302-1991 钢中石黑碳显微评定方法7 GB/T4335-1984 低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法8 JB/T/T5074-1991 低、中碳钢球化体评级9 ZBJ36016-1990 中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级10 DL/T 652-1998 金相复型技术工艺导则金相显微镜金相显微镜是将光学显微镜技术、光电转换技术、计算机图像处理技术完美地结合在一起而开发研制成的高科技产品，可以在计算机上很方便地观察金相图像，从而对金相图谱进行分析，评级等以及对图片进行输出、打印。
众所周知，合金的成分、热处理工艺、冷热加工工艺直接影响金属材料的内部组织、结构的变化，从而使机件的机械性能发生变化。
因此用金相显微镜来观察检验分析金属内部的组织结构是工业生产中的一种重要手段。
材料现代分析方法实验指导书
实验一：显微镜的操作与金相组织观察一、实验目的：1. 了解掌握普通光学金相显微镜基本原理。
2. 掌握普通光学金相显微镜基本操作。
3. 分辨已制备好的标准试祥组织。
二、实验设备及材料：1. 台式金相显微镜；2. 已制备好的标准试祥。
三、实验内容：1. 掌握金相显微镜的使用方法。
2. 观察标准试样的组织，调整粗调及微调手轮，掌握显微镜的聚焦方法3. 分别调整视场光栏和孔径光栏，观察其对显微镜分辨率的影响规律。
4. 调整物镜与目镜的匹配，理解有效放大倍数。
5. 分别用100×及400×观察标准试祥组织，并描绘示意图。
四、实验报告要求：1. 实验目的2. 实验设备及材料3. 实验内容4. 讨论（1）简述金相显微镜的放大原理。
（2）简述影响显微镜成像质量的因素有哪些。
（3）如何提高显微镜的分辨率。
（4）画出观察组织的示意图。
示意图按统一规格画，并用箭头标明各组织。
编号：材料：组织：放大倍数：实验二：金相试样制备技术一、实验目的：1. 了解试样的制备原理，熟悉制备过程。
2. 初步掌握显微试样的制备方法。
二、实验设备及材料：砂轮机、抛光机、加工好的碳钢试样、砂纸、抛光膏、无水乙醇、浓硝酸。
三、实验内容1. 每人制备一块碳钢的金相显微试样，按照下面步骤：砂轮机粗磨→砂纸从粗到细磨制→机械抛光→化学腐蚀。
2. 观察金相制备试样，分析所制备试样存在的缺陷。
四、实验报告要求：1. 实验目的2. 实验设备及材料3. 实验内容4. 讨论（1）简述金相试样的制备原理和过程。
（2）分析试样制备过程中出现缺陷的原因，结合自己试样中的缺陷讨论如何制备出高质量的显微试样。
实验三：金相显微摄影及图像分析一、实验目的：1. 掌握Olympus GX51金相显微镜的使用。
2. 掌握数码显微摄影技术，学会数码显微摄影方法。
3. 学会使用DT2000金相图像分析系统进行图像分析。
二、实验设备及材料：1. Olympus GX51金相显微镜；2. DT2000金相图像分析系统；3. 已制备好的标准试祥。
金相分析技术
金相分析技术
金属的性能取决于它的成分和微观组织，其中微观组织对金属性能的影响最为直接，因此我们可以使用金相显微镜通过对金属微观组织的观察和分析（即金相分析技术）来预测和判断金属的性能，并分析其失效破坏的原因。
使用金相显微镜做金相分析技术是根据有关的标准和规定来评定金属材料内在质量的一种常规检验方法，并可用来判断零件生产工艺是否完善，有助于寻求零件产生缺陷的原因，因此它是涉及金属材料生产、使用和科研中一种必不可少的手段。
选用的显微镜也是很关键的，一款优质的显微镜也会对检测带来想象之外的帮助，大家可以去中国材料显微镜网看看，该网站的zeiss显微镜在业界是非常不错，反应也很好。
进行金相分析，首先应根据各种检验标准和规定制备试样（即金相试样），若金相试样制备不当，则可能出现假象，从而得出错误的结论，因此金相试样的制备十分重要。
通常，金相试样的制备步骤主要有：取样、镶嵌、标识、磨光、抛光、浸蚀，但并非每个金相试样的制备都必须经历上述步骤，如果试样形状、大小合适，便于握持和磨制，则不必进行镶嵌；如果仅仅检验金属材料中的非金属夹杂物或铸铁中的石墨，就不必进行浸蚀。
总之，应根据检验的目的来确定制样步骤，然后使用显微镜（我用的是蔡司的金相显微镜）进行观察分析。
金相分析方法ppt课件
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
金相显微镜的放大倍数
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
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，它在金属材料研究领域中占 有很重要的地位。
利用金相显微镜在专门制 备的试样上放大100-1500倍 来研究金属及合金组织的方法 称为金相显微分析方法。
（4）转动初调焦手轮，降低载物台使试样观察表面接近物镜，但切勿相碰 以免损坏物镜；然后相反方向转动初调焦手轮，升起载物台，使能看到清 晰物像为止。
（5）适当凋节孔径光阑和视场光阑，以获得最理想的物像。
（6）观察结束应及时切断照明电源。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
3、抛光
机械抛光是当前应用最广的抛光方法，它是在专门的金相试样抛光机 上进行的。细磨后的试样经冲洗（避免粗磨粒带入抛光工序）后，将其磨 面轻轻地置于抛光盘上进行抛光。
抛光用的织物可用粘结剂粘在抛 光盘表面，也可用套圈箍紧在抛光盘 上。织物的作用是保存抛光剂和摩擦 磨面使之光亮。
抛光粉有不同粒度，分成W7、 W5、W3直到W0.25等。W7表示最 粗磨粒直径为7μm；如此类推。
材科实验一金相分析
材科实验一金相分析材料科学与工程实验报告2010—2011学年度春季学期（一）碳钢的组织和性能分析一、实验背景及目的显微分析是研究金属内部组织的最重要的方法。
在金相学一百多年的发展历史中，绝大部分研究工作是借助于光学显微镜完成的。
用光学显微镜观察和研究任何金属内部组织，一般要分三个阶段进行：a)制备所截取试样的表面；b)采用适当的腐蚀操作显示表面的组织；c)用显微镜观察和研究试样表面的组织。
粗糙表面的试样，对入射光产生漫反射，无法用显微镜观察其内部组织。
因此，我们要对试样表面进行加工处理，通常是用磨样和抛光的方法，以得到一个光亮的镜面。
这个表面还不能完全代表取样前的状态。
此后，必须用一定的试剂对试样表面进行腐蚀，使试样表面有选择性地溶解掉某些部分（如晶界），从而呈现微小的在光学系统的景深范围内的凸凹不平，这时用显微镜就可以看清楚试样组织的形貌、大小和分布，这就是组织显示阶段。
然后就可以进行显微组织的观察和分析了。
通过本实验，了解金相显微试样制备的原理和制备过程，掌握金相显微试样的制备方法，熟悉金相显微镜的构造和使用方法，掌握在显微镜下进行定量分析的基本方法，初步掌握硬度计的使用方法。
并在此过程中培养对科学研究的兴趣，加强分析问题的能力。
二、实验原理及方法2.1 制样碳钢样品的制备按照磨样、抛光、腐蚀的过程依次进行。
2.1.1 磨样磨样通常是在砂纸上进行的。
各道工艺后的，磨光样品表面结构如图1。
砂纸上的每颗磨粒可以看成是具有一定迎角的单点刨刀，迎角大于临界值的磨粒才能切除金属，小于临界值的只能压出磨痕。
磨样时施加的压力越大，磨样速率也越大，但对变形层深度却影响不大，所以在磨样时可以适当加大压力。
图1 磨样原理图实验操作中采用湿磨法，磨样时需要有流动的水在砂纸表面流过，一方面冲走磨削，保证试样能与砂纸之间保持良好的磨削状态，另一方面冷却式样，避免显微组织变化。
应该先后使用200#、400#、600#、800#、1000#、1200#的砂纸，以保证碳钢样品的表面越来越光滑。
金相分析步骤
试样制备：1.1 试样截取的方向，垂直于径向，长度不超过8mm。
1.2 试样可用手锯或切割机床等切取，不论用何种方法取样均应注意试样的温度条件，必要时用水冷却，以避免正式试样因过热而改变其组织。
2. 试样的研磨2.1 准备好的试样，先在粗砂轮上磨平，候磨痕均匀一致后，即移至细砂轮上续磨，磨时须用水冷却试样，使金属的组织不因受热而发生变化。
2.2 经砂轮磨好、洗净、吹干后的试样，随即依次在由粗到细的各号砂纸上磨制，可采用在预磨机上进行磨制，从粗砂纸到细砂纸、再换一次砂纸，试样须转90°角与旧磨良成垂直方向。
2.3 经预磨后的试样，先在抛光机上进行粗抛光(•抛光织物为细绒布、抛光液为W2.5 金刚石抛光膏)，然后进行精抛光(抛光织物为锦丝绒，抛光液为W1.5 金刚石抛光膏)•抛光到试样上的磨痕完全除去而表面像镜面时为止，即粗糙度为Ra0.04以下。
3. 试样的浸蚀3.1 精抛后的试样，便可浸入盛于玻璃皿之浸蚀剂中进行浸蚀。
浸蚀时，试样可不时地轻微移动，但抛光面不得与皿底接触。
3.2 浸蚀剂一般采用4％硝酸酒精溶液。
3.3 浸蚀时间视金属的性质、检验目的及显微检验的放大倍数而定，以能在显微镜下清晰显出金属组织为宜。
3.4 试样浸蚀完毕后，须迅速用水洗净，表面两用，酒精洗净，然后用吹风机吹干。
4. 金相显微组织检验4.1 金相显微镜操作按仪器说明书规定进行。
4.2 金相检验包括浸蚀前的检验和浸蚀后的检验，浸蚀前主要检验钢件的夹杂物和铸件的石墨形态、浸蚀后的检验为试样的显微组织。
按有关金相标准进行检验。
5. 使用金相显微镜注意事项：5.1 取用镜头时，应避免手指接触透镜的表面，镜头平时应放在干燥器中妥善有效。
5.2 物镜与试样表面接近时，调节时勿使物镜头与试样接触。
5.3 显微镜不使用时需用防尘罩盖起。
金相显微镜操作规程金相显微镜属于精密光学仪器，为了保证金相显微镜系统正常的发挥功能，特制定本规程。
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2.金相试样的镶嵌
XQ-2型金相试样镶嵌机
金相试样机械镶嵌方法
3. 金相试样的磨制 （1）粗磨——在砂轮机上用砂轮磨制
正确
错误
（2）细磨——一般在3～6种金相砂纸上进行
合 格
不 合 格
手工磨制过程中手腕动作
电动机 水 管
单向磨制操作
磨面质量
塑料盖 磨光盘 塑料罩
M-2型 金相试样预磨机
金相砂纸的规格
d
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（ 0.44 ）比黄绿光（ 0.55 ）短，所以分辨率 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A来调节显微镜的分辨率。
金相显微镜的主要性能指标
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 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A可由 下式计算：
金相显微镜的主要性能指标
放大倍数 显微镜的放大倍数为物镜放大倍数M物和目镜放大倍数子 M目的乘积，即： L D M M 物 M目 f 物 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“×”表示 ，如100×，200×等。
锻件纵截面检查项目
1夹杂物分布 2组织及 晶粒大小 3表面氧化脱
5夹杂物
6带状组织
碳
4 心部表面缺陷
(d)供应态轧制材料
钢中非金属夹杂物取样部位示意图
钢棒（左）、钢管（右）脱碳层取样部位示意图
（2）试样截取方法
硬度低于30HRC 可用锯、车、铣、刨等方 法截取
硬度大于30HRC 可用水冷式砂轮切片机、钼丝 切割机等方法截取
2A
在常用光线的波长范围内，上式可进一步简化为：
M 500 A ~ 1000 A
所以，显微镜的放大倍数M与物镜的数值孔径之间存在一定 关系，其范围称有效放大倍数范围。在选用物镜时，必须使显 微镜的放大倍数在该物镜数值孔径的500倍至1000倍之间。 若 M 500 A ，则未能充分发挥物镜的鉴别率。 若 M 1000 A ，则由于物镜鉴别率不足而形成“虚伪放大”， 细微部分仍分辨不清。
材料科学与工程专业主干专业课程 材料检测方法
主讲老师：杨 可
2013年11月11日
课程情况总体简介
授课学时： 课程性质： 40学时/2.5学分 材料科学与工程专业的一门主干专业技术 课，是一门实践性、综合性很强的课程。
第一章 金相分析技术 第二章 X射线显微分析技术 第三章 透射电子显微分析技术 第四章 扫描电子显微分析技术 第五章 表面成分分析 第六章 等离子发射光谱 第七章 热分析技术 第八章 无损检测 第九章 断口分析
金相显微镜的主要性能指标
分辨率
金相显微镜的分辨率是指它能清晰地分辨试样上两点间最小距离d的能 力。d值越小，分辨率越高。根据光学衍射原理，试样上的某一点通过物 镜成象后，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，四周围绕着许多衍射环。当试样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清为两个点。只有当试样上两点距离达到某 一d值时，才能将两点分辨清楚。 显微镜的分辨率取决于使用光线的波长（λ）和物镜的数值孔径（A）， 而与目镜无关，其d值可由下式计算：
(2) 色象差 如图2－4所示，当来自A点的白色光通过透镜后，由于组成白 色光的七种单色光的波长不同，其折射率也不同，使折射光线 不能交于一点，紫光折射最强，红光折射最弱，结果使成象模 糊不清。 为消除色象差，一方面可用消色差物镜和复消色差物镜进 行校正。消色差物镜常与普通目镜配合，用于低倍和中倍观察； 复消色差物镜与补偿目镜配合，用于高倍观察。另一方面可通 过加滤色片得到单色光，常用的滤色片有蓝色、绿色和黄色等。
（1）真空高温台的结构
真空高温台按所配的显微镜分为倒立式（窥视 口向下）和台式（窥视口向上）两种，它们的设置 大体相仿。右图所示是倒立式真空高温台 它分为 下台（1）和上台（2）两部分，都是双层壁的水冷 壳体，其腔体内装有钼片加热体（3）金相试样（4） 置于环形加热体中央，并由石英支撑环（5）和载物 盘（6）支承试样 试样磨面向下，朝向窥视口的石 英玻璃（7）在试样磨面与窥视口之间，设有石英片 屏蔽，当它被蒸发金属污染之后，则由台外的手柄 （8）操纵滑动机构（9）以备用品（10）更换之。 热电偶的热端插入试样侧面小孔之内。气冷试样所 需的惰性气体，由输入口（11）经空心导电柱（12） 直吹向试样。下台上的左、右法兰分别连接真空计 和扩散泵。在上台与下台的结合面、窥视口石英玻 璃与台体结合部、手柄轴与台体结合处以及导电柱 和热电偶从真空室引出部们，均靠真空橡皮垫圈密 封。实际上真空高温台乃是一台内热式水冷壁小型 立式真空加热气淬炉。
a）Sn-Sb合金
b）珠光体组织
两相合金腐蚀的情况
浸蚀操作方法及步骤
试 样 浸 蚀 操 作
水清洗
热风机吹干
回 火 索 氏 体 组 织
铁 素 体 组 织 正常浸蚀（上）与欠浸蚀（下）的组织示意图
金相观察与显微摄影
首先根据合金的成分，结合状态图推理判断合金中可能出现的组成相； 其次，根据合金的加工工艺过程，结合相变和加工条件，估计加工 后各种组成相的状态； 第三，选取典型部位的试样通 过磨制、抛光并利用前面介绍的腐蚀 方法制备出合乎要求的金相试样； 第四，在显微镜下先采用一 般的明场分析，从低倍到高倍进行 观察。 最后，将试样放在带有摄影 系统的金相显微镜下摄下图象。
3.高温金相装置
高温金相设备按其特点可分为两类。一类是通 用大型金相显微镜备有高温金相相附件，即配有真 空高温台，使用普通透射式物镜，其放大倍数较低； 另一类是整套高温显微镜专用设备，它也有真空高 温台，但采用反射式物镜，其放大倍数较高。二者 均附有由机械真空泵、油扩散泵及复合真空计组成 的真空系统和加热及测温系统。
化学浸蚀法 擦蚀法
显示方法
物理显示法
擦蚀法 擦蚀法 擦蚀法 擦蚀法
化学浸蚀的原理：是利用试剂对金属试样中各相或组 织的浸蚀速度、着色能力不同，在抛光面上呈现出高 低不平的峰谷及色泽的差异，在可见光的垂直照射下， 对光线的吸收和反射不同，从而显示出各种明暗不同 的组织来。
金属材料常用的腐蚀剂
纯金属及单相合金化学腐蚀的情况
1.金相试样的切取 截取的方法
试样的尺寸
锯、车、铣、刨等
一般ф15～20×10～20mm
（1）取样的部位——(a)失效零件
轴上对比取样
长裂纹处取样
淬火裂纹取样
(b)热处理后的零件
环圈类零件取样
轴类零件取样
齿轮类取样
(c)从铸、锻件上取样
从铸件上取样
锻件横截面检查项目
1表面折叠 3横向裂纹 2碳化物分布 4变形晶粒
透镜成像的质量
单片透镜在成象过程中，由于几何条件的限制及其它因素的影响， 常使影象变得模糊不清或发生变形现象，这种缺陷称为象差。由于物 镜起主要放大作用，所以显微镜成象的质量主要取决于物镜，应首先 对物镜象差进行校正，普通透镜成象的主要缺陷有球面象差和色象差 两种。 (1) 球面象差 如图2－3所示，当来自A点的单色光（即某一特定波长的光线）通过 透镜后，由于透镜表面呈球面形，折射光线不能交于一点，从而使放 大后的影象变得模糊不清。 为降低球面象差，常采用由多片透镜组成的透镜组，即将凸透镜 和凹透镜组合在一起（称为复合透镜）。由于这两种透镜的球面象差 性质相反，因此可以相互抵消。除此之外，在使用显微镜时，也可采 取调节孔径光栏的方法，适当控制入射光束粗细，让极细的一束光通 过透镜中心部位，这样可将球面象差降至最低限度。
课程目录：
第一章 金相分析技术
自信和希望是青年的特权。
——大仲马
学习内容：
1．金相试样的制备； 2．金相显微镜； 3．高温金相装置； 4、显微硬度及其测定； 5．定量金相.
重点：
1、了解金相显微镜的使用； 2、能够对金相组织进行分析
1．金相试样的制备
其制备过程包括：取样、镶嵌、磨制、抛 光和浸蚀。 取样的部位 应具有代表性
A n sin
式中，n—物镜与试样之间介质的折射率；—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角。 n越大或 越大，则A越大，物镜的鉴别率就越高。由于 总是小于90 度的。所以在空气介质 (n =1）中使用时，A一定小于1，这类物镜称干系 物镜。若在物镜与试样之间充满松柏油介质（n=1.52），则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（简称油镜头）。每个 物镜都有一个额定A值，与放大倍数一起标刻在物镜头上。
（2）高温金相用物镜
1）长焦距透射式物镜 由于一般物镜的焦距短，靠近热试样时容易损 坏，故物地设计出长焦距透射式物镜，其工作距离较长 ，放大倍数相对于一般透射镜较高，它的型式依所配显 微镜而异。 2）反射式物镜 反射式物镜比长焦距透射式物镜的工作距离长 ，放大倍数也较高。
转速为1340r/min。
抛光操作过程及其应注意的事项：
a) 添加抛光液状态
b) 初期抛光状态
C)抛光过程中向中
抛光操作过程及其应注意的事项：
甩尾现象 沾污现象 抛光缺陷
抛光后用水清洗
热风机吹干
电解抛光设备及其原理:
5. 金相试样显微组织的显示方 浸蚀法 法
金相显微镜的基本原理
金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的，其基本原理如图所示。 光学系统主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。对着被观察物体 A B的一组透镜叫物镜O1；对着眼睛的一组透镜叫目镜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。 光学显微镜的放大倍数可达到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A1B1（称为中间象）。若A1B1处于目镜焦距之内，则通 过目镜观察到的物象是经目镜再次放大了的虚象A1’B1’。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，应让虚象A1’B1’正好落在距人眼250mm处，以使观察到的物 体影像最清晰。