软金属(铝合金)金相试样的制备与组织显示
铝合金金相实验方法及实验结果
铝合金金相实验方法及实验结果引言铝合金是一种常用的轻质金属材料，在工业生产中具有广泛的应用。
金相实验是一种常用的材料测试方法，通过观察材料的组织结构和相变情况，可以评估其性能和质量。
本文旨在介绍铝合金金相实验的方法与实验结果。
方法1. 样品准备：选择合适的铝合金样品，并进行表面处理，如去除氧化层等。
2. 组织切割：使用金相切割机将铝合金样品切割成适当大小的试样。
3. 粗磨与细磨：使用金相磨片对试样进行粗磨和细磨，以去除表面的砂痕和切割留下的痕迹。
4. 电解腐蚀：将试样放入适当的电解液中进行腐蚀处理，以去除试样表面的氧化物和污染物。
5. 腐蚀后的清洗：将试样从电解液中取出，并用酒精和蒸馏水进行清洗。
6. 试样打磨：使用金相打磨机对试样进行打磨，以获得光滑的表面。
7. 试样腐蚀：将试样放入适当的腐蚀液中进行腐蚀处理，以显现材料的细微组织结构。
8. 显微镜观察：将腐蚀后的试样放在金相显微镜下观察，通过调整放大倍数和焦距，可以获取不同放大倍数下的图像。
9. 实验数据记录：对观察到的组织结构进行描述，并记录下相关的实验数据。
实验结果经过金相实验，我们观察到了铝合金的组织结构和相变情况。
具体实验结果如下：1. 铝合金的组织结构：我们观察到铝合金由颗粒状、晶粒状和晶界等组织结构组成。
不同的铝合金材料具有不同的组织特征，如晶粒大小、晶界分布等。
2. 相变情况：通过金相显微镜的观察，我们可以发现铝合金在不同条件下发生的相变情况，如固溶体的析出、晶格形变等。
3. 实验数据记录：我们记录了每个观察点的放大倍数、焦距和所观察到的组织结构特征等数据。
结论铝合金金相实验是评估铝合金材料性能和质量的重要方法。
通过观察铝合金的组织结构和相变情况，可以了解其内部结构和性能特点。
金相实验结果的准确记录和分析，有助于指导铝合金材料的生产和应用。
参考文献(请根据需要列出参考文献)。
铝合金金相组织图
铝合金金相组织图王元瑞 上海材料研究所检测中心（上海200437） 1材料：AC4CHV组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+极少量Mg2Si和S(Al2CuMg)+少量长条针状β(Al9Fe2Si2)相抛光态形貌500× β(Al9Fe2Si2)相(20%硫酸水溶液) 500× Mg2Si相(25%硝酸水溶液) 500×2 材料：LY-12CZ组织说明：α(Al)基体上有褐色的可溶的强化相S(Al2CuMg)和Al2Cu及不可溶的黑色的杂质相Al6(FeMnSi)，晶粒沿变形方向伸长抛光态形貌500× 腐蚀态(混合酸水溶液)形貌 500×3 材料：A390组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+块状相的初生Si+S(Al2CuMg)及少量针状(Al-Fe-Si)等杂质Fe相抛光态形貌500× S(Al2CuMg)相(25%硝酸水溶液) 500× Al-Fe-Si相(20%硫酸水溶液) 500×4 材料：T B -2 M组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+块状相的初生Si +鱼骨状 Mg 2Si 和蜂窝状S(Al 2CuMg)+少量细短针状Β(Al 9Fe 2Si 2)相抛光态形貌 500× Mg 2Si 相(25%硝酸水溶液) 500× S(Al 2CuMg)相(20%硫酸水溶液) 500×5 材料：ADC-12 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+少量Al 2Cu+少量Mg 2Si+杂质AlFeMnSi 和细针状T(Al 2FeSi 2)相抛光态形貌 500× AlFeMnSi 相(混合酸) 500× Mg 2Si 相(20%硫酸水溶液) 500×6 材料：YL102 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+少量块状初生Si+杂质针状β(Al 9Fe 2Si 2)相和粗针状Al 3Fe 相抛光态形貌 500× Al 3Fe 相(20%硫酸水溶液) 500× β(Al 9Fe 2Si 2)相(0.5%HF 水溶液) 500×。
实验四 金属试样的制备与金相显微镜的使用
⑵ 细磨的砂纸从粗到细有许多号，先从最粗的80＃砂纸开始磨制，砂纸开始磨制，再经过140＃、280＃、320＃、400＃、600＃、800＃、1000＃、1200＃终止。当前一号磨好后，必须将试样磨面、手及玻璃板擦净，再进行下一道砂纸的磨制。并且每当换一号砂纸时，磨光方向都要转90°，如图4-4所示。这样才能看出上次磨痕是否磨去。
（a）、（b）机械镶嵌；（c）低熔点合金镶嵌；（d）塑料镶嵌
图4-3 金相试样的镶嵌方法
细磨光：目的是获得平整光滑的磨面。细磨光的操作方法如下：
⑴ 将砂纸放在玻璃板上，左手按住砂纸，右手紧握试样，并使磨面朝下，均匀用力向前推行磨制。在回程时，应提起试样不与砂纸接触，以保证磨面平整而不产生弧度。
H2O99.5ml 用棉花沾上试剂擦拭
10～20s 或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）25 ml
H2O50 ml 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和显微组织的最佳浸蚀剂 四、实验内容
酒精溶液 盐酸10ml
硝酸3ml
酒精100ml 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
铝合金金相组织检验与力学性能实验
实验1.31.4铝合金金相组织的观察及力学性能测定一、实验目的1. 巩固制备金相试样的方法与技术2. 了解各种加工工艺对铝合金显微组织以及力学性能（硬度）的影响二、实验内容1.对4种试样进行硬度测试本次试验采用的是TH320全洛氏硬度计。
洛氏硬度的试验原理：将压头（金刚石圆锥、钢球或硬质合金球）分两个步骤，在初试验力F 和主试验力F 先后作用下，压入试样表面，保持一定时间，卸除主试验方，保留初试验力，此时的压入深度为h ，在初试验力作用下的压入深度为h ，它们之差e （^h ）来表示压痕深度的永久增量。
每压入0.002mm 为一个洛氏硬度单位。
°洛氏硬度试验原理图如图1所示样品测试面需要经过200号水砂纸磨光，以满足测试得粗糙度要求。
背面平整，测试面与背面没有明显歪斜。
测试过程中，总试验力的保持时间：5s ；主试验力卸除时间：2s 。
之所以选择5s 的总试验力保持时间，是考虑样品较软，但又没有明确的实验表明，铝合金样品在硬度测试过程中存在缓慢变形的明确说法，所以，选择居中的时间6至7s ，也是可以的。
本次实验所涉及的样品中内应当包括：铸态、固溶处理、固溶处理+轧制、固溶处理+轧制+时效，4种样品。
每个样品至少测试4点，第一点不计。
两相邻压痕中心之间的距离至少应为压痕直径的4倍，并且不应小于2mm ；任一压痕中心距离试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍，并且不应小于1mm 。
分别记录4种样品的硬度数据，并结合之后所观察得到的金相组织作出恰当分析。
2.制备、观察4种金相试样。
本次实验制备、显示一个样品，此样品是在之前的课程中制作的。
样品涉及4种工艺，具体参见下表： 工艺 编号 说明 铸造状态 1 每位学样品制备合格后， 固溶处理 2 除了察自己的样品，还需 固溶处理+轧制 3 要观察其他同学制备的其他固佑处J 效轧制+时 43种工艺的样品。
领取属于自己的铝合金样品后，按照金相样品制备的一般要求进行。
实验三 金相样品的制备与显示
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。
铝金相实验报告
一、实验名称铝金相分析二、实验目的1. 掌握铝金相试样的制备方法。
2. 学习使用金相显微镜观察和分析铝的显微组织。
3. 了解铝的成分、组织结构与其性能之间的关系。
4. 结合理论，加深对金属材料微观结构的认识。
三、实验原理金相分析是一种利用光学显微镜观察金属材料的显微组织结构的方法。
通过制备金相试样，并在金相显微镜下观察，可以了解材料的内部结构，从而分析其性能和工艺过程。
铝是一种轻质金属，具有良好的塑性、导电性和耐腐蚀性。
其显微组织主要由固溶体、析出相和杂质相组成。
通过金相分析，可以观察铝的晶粒大小、形态、分布以及析出相的类型和分布情况。
四、实验材料与仪器1. 实验材料：纯铝、铝合金试样。
2. 仪器设备：金相显微镜、抛光机、砂轮机、各号金相砂纸、脱脂棉、3~5硝酸酒精溶液。
五、实验步骤1. 试样制备1.1 取样：从纯铝和铝合金试样上截取一定尺寸的试样。
1.2 粗磨：使用砂轮机对试样进行粗磨，去除表面的氧化层和杂质。
1.3 细磨：使用不同号数的砂纸对试样进行细磨，直至达到所需的抛光程度。
1.4 抛光：使用抛光机对试样进行抛光，使其表面光滑。
1.5 浸蚀：将抛光后的试样放入3~5硝酸酒精溶液中，进行浸蚀，以突出组织结构。
1.6 清洗：将浸蚀后的试样用脱脂棉擦干。
2. 金相显微镜观察2.1 将制备好的试样放置在金相显微镜的载物台上。
2.2 调整显微镜的焦距和光圈，使试样清晰可见。
2.3 观察试样的晶粒大小、形态、分布以及析出相的类型和分布情况。
六、实验结果与分析1. 纯铝试样1.1 晶粒大小：纯铝的晶粒大小较为均匀，平均晶粒尺寸约为5μm。
1.2 晶粒形态：纯铝的晶粒呈多边形，具有一定的方向性。
1.3 析出相：纯铝中几乎没有析出相。
2. 铝合金试样1.1 晶粒大小：铝合金的晶粒大小与纯铝相似，平均晶粒尺寸约为5μm。
1.2 晶粒形态：铝合金的晶粒形态与纯铝相似，具有一定的方向性。
1.3 析出相：铝合金中存在析出相，主要呈针状或片状分布。
铝合金及铜合金金相制样的制备
铝合金及铜合金金相制样的制备材料成型实验室内部资料2012.9.14内容是根据个人经验总结得来，每个人的经验可能不同，具体操作技巧还有自己多磨多总结，本文仅供参考。
刚开始一般几天都很难磨好一个样，但熟练后一天10-20个不成问题。
如果谁有上面好的经验可以慢慢总结尽量，慢慢完善。
金相试样制备步骤：取样、镶样、标号、磨光、抛光、显示。
一、取样、镶样、标号根据所需检测面的组织取样（手工锯或线切割），确定磨哪个面，然后再镶样机上镶样（样品大小如果合适就不必镶样），并对所取样品进行编号标示，以免样品多或放置时间长而导致样品混乱分不清。
保证每个样品用一个样品袋装着并贴上标签纸。
二、磨光、抛光1、磨光原则（最终要求）：一个平面、划痕朝一个方向磨光一般包括粗磨和细磨两个阶段，每步都要达到上面要求即只有一个平面，划痕朝一个方向；粗磨一般在300-1000的砂纸上进行，细磨一般在1500-2000上砂纸上进行，样品比较平整的可以直接进行细磨。
技巧：手拿着样品放在预磨机上保证压力均匀的压着样品，用力要适中，手不动。
细磨时也可以不在预磨机上直接把砂纸放在桌之上手工磨，手工磨时要保证磨的方向朝一个方向，用力均匀。
初学者容易出现的问题：a、磨出几个平面；b、磨成斜面；c、磨的时候没加水找出严重氧化；d、手指拿样品时靠砂纸太近，不知不觉把手机磨破；2、抛光原则（最终要求）：光亮、无划痕、无污点抛光在抛光机上进行，抛光布有软些的和较硬的，根据实际情况选择那种抛光布，也可以粗抛时在硬一点的布上抛，然后再在软一些的布上抛，抛光时一般都要不定期的加抛光粉，加入量根据实际情况确定，一般是开始时粗抛加多点，后面少加点。
抛光时样品压在抛光布上的压力一定要把控好，一般也是开始时压力大点，到后面基本不用力，就让样品跟抛光布轻轻接触。
最后保证样品达到上面要求。
抛光一般在5-30分钟即可抛好，如果超过30分钟样品表面容易出现颗粒掉落、应力等缺陷，建议用砂纸（1500-2000）细磨后重新抛光技巧：手拿样品控制好压力，开始时可以用点力，多加点抛光粉，且手拿样品从抛光布中央向边缘（线速度大）游走，这样即可以使磨光过程产生的粗大划痕可以快点磨掉，也能延长抛光布的使用寿命；到后期则基本不用力，保证样品跟抛光布接触即可，同时抛光粉稍微少加点，但一般不建议不加用清水抛，清水抛容易出新划痕，手拿样品让样品从边缘向中央游走，同时用手指旋转样品，到后期停留在接近中央位置，也要旋转样品。
铸造铝合金金相
铸造铝合金金相
铝合金的金相分析是一种通过金相显微镜观察铝合金的组织结构、相组成、晶粒大小等特征的方法。
进行铝合金金相分析的一般步骤如下：
1. 制备金相试样：将铝合金材料切割或剪下，经过逐渐精细的研磨、抛光等处理，最终制备成光亮的试样。
2. 腐蚀处理：将金相试样浸入酸性或碱性溶液中，通过腐蚀作用去除表面氧化层，使试样表面呈现出相对清晰的组织结构。
3. 增色处理：将腐蚀后的试样浸入染色液中，使组织结构能够更明显地显现出来。
4. 金相观察：将经过腐蚀和染色处理的试样放置在金相显微镜下，利用不同放大倍数观察试样的不同区域，通过调节金相显微镜的焦距、照明等参数，从而获得试样的金相图像。
通过观察铝合金的金相图像，可以确定其组织结构中的晶粒大小、晶界分布、相组成、杂质分布等信息。
这些信息对于评估铝合金的力学性能、耐腐蚀性能、热处理效果等具有重要意义，并为铝合金的合理设计和制备提供了有效的参考依据。
金相试样的制备
金相试样的制备金相试样制备百科名片金相试样制备是金相研究非常重要的一部分，它包括试样的截取、试样的镶嵌、试样的磨光、试样的抛光、金相显微组织的显示。
2．确定试样的金相磨面：研究结果或试验报告上的金相照片应说明取样的部位和磨面的方向。
①横截面主要研究内容：a．试样外层边缘到中心部位金相显微组织的变化。
b．表层缺陷的检验，如、氧化、脱碳、过烧、折迭等。
c．表面处理结果观察，如表面镀膜、表面淬火、化学热处理等。
d．非金属夹杂物在截面上的分布情况。
e．晶粒度的测定。
②纵截面主要研究内容：a．非金属夹杂物的数量、形状、大小，夹杂物的情况与取样部位关系非常大，因而必须注意取样部位能代表整块材料。
b．测定晶粒拉长的程度，了解材料冷变形的程度。
c．鉴定钢的带状组织以及热处理消除带状组织的效果。
3．金相试样截取截面方法：试样的截取必须采用合适的方法，避免因切割加工不当而引起显微组织的变化。
引起组织变化的可能性有两方面必须注意：①逆性变形使金相组织发生变化。
如低碳钢、有色金属中晶粒受力压缩拉长或扭曲，多晶锌晶粒内部形变挛晶的出现，奥氏体类钢晶粒内部滑移线的增加等都是容易发生的毛病。
尤其某些低熔点金属{锡、锌等)，由于它们的再结晶温度低于室温，如果试样发生逆性变化，将同时伴随有再结晶过程，使原来的组织、晶粒大小发生根本改变。
②材料因受热引起的金相组织变化．如淬火马氏体组织，往往因磨削热影响，使马氏体回火．产生回火马氏体。
③根据材料的硬度不同，采用不同方法截取试样。
a．对软性的材料可用手锯或锯床等截取。
b．极硬的合金材料，如淬火钢及硬质合金等，可用砂轮片，金相试样切割机截取。
c．硬脆合金一般用锤击，挑选合适的碎块，然后镶嵌成规整的试样。
d．斜面截取法对表层金相组织的分析研究是一种有效的方法，在很多情况下表层厚度极薄，在一般试样截面上是一条极细的线条，无法观察到清晰的组织。
但采用斜面截切法可扩大观察范围，如表面镀层、拜尔培层的研究。
金相组织实验报告
金相组织实验报告金相组织实验报告一、引言金相组织实验是材料科学领域中常用的一种实验方法，通过对金属材料进行金相组织观察和分析，可以了解材料的晶体结构、晶粒尺寸、相组成等信息，从而为材料的性能和应用提供重要的参考依据。
本实验旨在通过对某种金属材料的金相组织观察，探究其微观结构与宏观性能之间的关系。
二、实验方法1. 实验材料选择本实验选取了一种常见的金属材料——铝合金作为实验样品。
铝合金具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，在航空航天、汽车制造等领域有广泛应用。
2. 样品制备首先，将铝合金样品切割成适当大小的试样。
然后，通过机械抛光的方法，将试样的表面磨平，去除试样表面的氧化层和其他杂质。
3. 腐蚀处理将抛光后的试样浸泡在一定浓度的腐蚀液中，以去除试样表面的氧化物。
腐蚀液的浓度和腐蚀时间需要根据具体情况进行调整，以保证试样表面的清晰度和腐蚀效果。
4. 金相显微镜观察将腐蚀处理后的试样放置在金相显微镜下进行观察。
可以调整金相显微镜的放大倍数和对焦距离，以获得清晰的金相组织图像。
三、实验结果与讨论通过金相显微镜观察，我们可以清晰地看到铝合金试样的金相组织。
铝合金的金相组织主要由铝基体和不同形状、尺寸的晶粒组成。
晶粒的尺寸和分布情况对材料的性能有重要影响。
在观察的过程中，我们发现铝合金试样中晶粒的尺寸较小且均匀分布。
这种细小的晶粒结构可以提高材料的强度和硬度，使其具有更好的耐磨性和抗拉伸性能。
与此同时，细小的晶粒结构还可以提高材料的塑性变形能力，使其更适合进行冷加工和成形加工。
另外，我们还观察到铝合金试样中存在少量的晶界。
晶界是晶体之间的界面，它们是晶体生长过程中不同晶粒之间的交界处。
晶界对材料的性能也有重要影响，它们可以影响材料的强度、塑性和导电性等方面。
通过本实验的观察与分析，我们可以初步了解铝合金的金相组织特征，并且对其性能与组织结构之间的关系有了更深入的理解。
这对于进一步优化材料的制备工艺、改善材料的性能以及开发新型材料具有重要的指导意义。
铝合金金相报告
铝合金金相报告1. 引言铝合金是一种重要的结构材料，具有良好的强度和轻质化特性，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
金相分析是研究铝合金组织和性能的重要手段之一。
本报告旨在对一种铝合金样品的金相组织进行分析和描述，以了解其组织特征和性能表现。
2. 实验材料和方法2.1 实验材料本实验使用的铝合金样品为Al-Mg-Si系列合金，化学成分含有3%的镁和1%的硅。
2.2 试样制备首先，从铝合金板材中切取合适大小的试样。
然后，通过机械打磨和研磨，将试样表面进行粗磨和细磨处理，直到试样表面平整光滑。
最后，使用电解腐蚀法进行腐蚀处理，去除试样表面的氧化层。
2.3 金相试样制备将腐蚀后的试样进行清洗，去除残留的腐蚀液和污物。
然后使用酸性溶液（如HCl）进行脱脂处理，并用酒精进行清洗和干燥。
最后，使用光学显微镜切割机将试样切割成适当大小，以便于金相观察和分析。
2.4 金相观察将制备好的金相试样放置在金相显微镜上，调节显微镜的放大倍数和对焦，以获得清晰的金相图像。
通过观察试样的组织结构、晶粒形貌和相分布等特征，进行组织分析和描述。
3. 实验结果与分析根据金相观察结果，铝合金试样的组织主要由铝基体、Mg2Si相和Al-Mg-Si共晶相组成。
铝基体呈现出均匀的晶粒分布，晶粒尺寸较小。
Mg2Si相以细小的颗粒形式存在于铝基体中，分布较为均匀。
Al-Mg-Si共晶相以细小的片状或条状晶粒形式存在，分布相对较稀疏。
通过观察铝合金试样的金相组织，可以得出以下结论： 1. 试样的晶粒尺寸较小，晶界清晰，具有良好的晶粒织构性能。
2. Mg2Si相的细小颗粒分布均匀，可以有效提高合金的强度和硬度。
3. Al-Mg-Si共晶相的存在可能对合金的塑性和韧性产生一定影响。
4. 结论通过金相分析，我们对铝合金试样的组织特征和相分布有了详细的了解。
该铝合金样品具有良好的晶粒织构性能，Mg2Si相和Al-Mg-Si共晶相的存在对合金的力学性能具有一定影响。
铝合金的金相组织观察
铝合金的金相组织观察
项目编号
08505923
项目名称
铝合金的金相组织观察
面向专业
材料成型与控制工程
课程名称
材料成型与控制工程专业综合实验
对操作技能与仪器设备的要求：
要求学生有较强的动手能力，了解砂纸的型号和使用，熟悉抛光机和显微镜的使用，会判断试样制备的好坏。仪器设备：手锯、砂纸、抛光机、吹风机、金相显微镜等。
对实验报告的要求：
1.记录实验过程；
2.根据金相照片分析成分和金相组织的关系；
3.配合相关理论知识，阐明热处理对金相组织的影响；
实验目的：
1.掌握铝合金的制备过程和抛光机等仪器设备的使用方法；
2.掌握金相显微镜的使用方法；
3.认识Al-Si合金热处理前后的金相组织；
4.结合理论，理解Al-Si合金成分、热处理工艺与组织之间的相互关系。
对实验原理与方法的要求：
要求学生掌握相关教材的基本知识，通过查阅手册和文献了解铝合金常规的金相组织，对有关名词、概念有清楚地认识，了解观察显微组织的原理、方法和作用。
教材、实习指导名称
材料成型与控制工程专业实验指导书
所属院系
材料科学与工程学院
所属实验室
材料成型实验室
实验类别
专业课
实验类型
综合
实验要求
选做
难易程度Biblioteka 中等计划学时15学分
.75
实验套数
1
每组人数
6
最多容纳人数
10
实验项目简介：
实验-1.3 铝合金金相组织的检验
1.3 铝合金金相组织的检验本次实验每位同学需要制备、显示一个样品，此样品是同学自己在之前的实践教学环节过程中镶嵌的。
请根据之前的记录，确认自己制备样品的工艺。
样品涉及4种工艺，参看下表：样品制备、组织显示提示：每一位同学寻找、领取属于自己的样品后，根据《光学技术实验平台》中对于金相样品制备的学习，按照金相样品制备的一般要求进行。
磨光过程经历200、400、600、800等四种规格的水砂纸，然后抛光；随后，显微组织蚀刻。
这一过程，实际上大家已经有过经验。
下面的小字体提示，仅作为帮助：技巧小贴示：为了消除切割造成的影响，在第一道粗砂纸上暴露出完整样品截面后，继续减薄0.5mm。
由于铝合金比较软，在样品制备过程中相应地请注意样品与砂纸之间接触时的黏着感，掌握控制样品平衡的技巧。
最初向下用力不要过大，有经验后再逐步加大接触的力度。
800号砂纸磨光时，在基本完成前，可以水流加大、用力减轻，近似于漂浮在砂纸上，这样，可以减少砂粒嵌入的机会，减轻样品表面内部损伤层的厚度。
同时，样品上应当保持一个方向的划痕。
在整个制备过程中，样品的『倒角』一定要始终保持，特别是抛光阶段。
为了保证样品在磨光过程中尽量不出现歪斜，请按照下面示意的实线磨削方向进行磨光操作，避免沿虚线示意的方向进行。
铸锭、固溶处理样品的磨光方向轧制、轧制时效样品的磨光方向样品制备的要点：A 缩短在砂纸上停留的时间（包括全过程及每次接触）B 挡水盘距离盘面1cm，请节约用水C 样品抛光前必须在砂纸上修出倒角D 抛光膏的使用原则是微量、多次；注水少量、恰当E 抛光时，用力避免过大，应当适中，可以任意方向抛光样品蚀刻方法请注意：为了保证腐蚀效果，样品避免放置在腐蚀液中长时间不动，应当每隔20~30秒钟移动、按动（在脱脂棉上），以保证金属面所接触腐蚀液的效力。
同时，样品表面倾斜放置，保证腐蚀产生的气泡顺利溢出。
实验涉及到的设备、耗材、器具：M-2型预磨机，P-2型抛光机，帆船牌水砂纸，海军尼，金刚石抛光膏（2.5W ），培养皿，脱脂棉，不锈钢镊子，蚀刻剂，吸水纸以及金相显微镜（CK40M ）。
实验一 金相试样的制备及金相组织观察
实验二 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和构造，初步掌握金相显微镜的使用方法。
2. 掌握金相试样制备的基本方法；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、实验设备及材料1. 金相显微镜；2. 不同粗细的金相砂纸一套；3. 平板玻璃、吹风机、镊子；4. 抛光机、Al 2O 3抛光粉、浸蚀剂(4%硝酸酒精溶液)；5. 待制备的金相试样。
三、实验原理利用金相显微镜来观察金属的内部组织与缺陷是研究金属材料的一种基本实验技术。
下面主要讲述金相显微镜的基本原理、构造及使用方法。
1. 金相显微镜的基本原理、构造及使用(1) 金相显微镜的基本原理a. 显微镜的放大倍数金相显微镜是基于光学的反射原理而设计的。
它装有两组放大透镜，靠近物体的一组透镜为物镜，靠近观察的一组透镜为目镜，借助物镜和目镜的两次放大，从而得到较高的放大倍数。
显微镜的基本成像原理图如图1所示。
被观察物体AB 置于物镜前焦点F 1略远处，形成一个倒立、放大的实象A ’B’，位于目镜焦点F 2之内；当实象A’B’通过目镜放大后成为一个正立放大的虚象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。
经物镜放大倍数为：11''/(')/M A B AB f f ==+物 (1)式中，f 1、f 1’分别为物镜前焦距与后焦距；Δ为显微镜的光学镜筒长。
与Δ相比，物镜的焦距f 1’很短，可忽略，故1/M f ≈物 (2)经目镜放大倍数为：2''''/''/M A B A B D f =≈目 (3)式中，f 2为目镜的前焦距；D 为人眼明视距离，D≈250mm 。
常用材料金相样品显示方法
常用材料金相样品显示方法
金相分析是材料学中常用的一种方法，可以通过光学显微镜观察材料的组织结构。
下面将介绍几种常用的金相样品制备和显示方法。
一、样品制备方法
1. 磨削法：将样品经过粗磨、细磨和抛光等步骤后，用酒精或丙酮清洗，然后上腊，最后切片即可。
2. 腐蚀法：将样品浸泡在腐蚀液中，腐蚀液的组成根据需要而定，腐蚀时间也需要根据样品的组织结构来确定。
3. 非金属样品的制备：如陶瓷、聚合物等，需要使用特殊的样品制备方法，如化学蚀刻或电解方法等。
二、样品显示方法
1. 光学显微镜：是金相分析中最常用的一种方法。
通过光学显微镜可以观察到材料的组织结构以及晶体的形貌、大小和取向等信息。
2. 扫描电镜：可以观察到材料的微观结构和形貌，可以得到更高分辨率的图像。
3. 透射电镜：可以观察到材料的原子结构和晶体缺陷等信息，是金相分析中高级的显示方法。
综上所述，金相分析是材料学中常用的一种方法。
通过合适的样品制备方法和显示方法，可以得到有关材料的组织结构、晶体结构和缺陷等信息，为材料的研究和应用提供了重要的参考和支持。
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。
软金属(铝合金)金相试样的制备与组织显示
软金属（铝合金）金相试样的制备与组织显示------大纲、实验指导书大纲实验学时：4 实验类型：综合实验所属实验课程：光学分析实验教学模块实验指导书名称：《材料光学技术实验》实验指导书相关理论课程名称：材料科学与工程学导论、普通物理、物理化学撰稿人：**** 日期：2011-6-30一、目的与任务重温金相样品的基本制备方法，了解材料比较软的时候，磨光、抛光的技巧；在教师指导下，独立完成一个电木粉镶嵌铝合金样品（1~2%Cu）的制备、组织显示过程。
另外，了解耐蚀样品的蚀刻方法，进一步体会浸蚀、擦拭蚀刻方法的技巧和需要。
二、内容、要求与安排方式⒈实验内容与要求内容涉及磨光、抛光、蚀刻。
教师简要介绍实验的基本技术基础，注意事项；同学独立完成一个铝合金金相试样的制备、组织显示，包括磨光、抛光、蚀刻、观察。
实际的操作如下：为每一位同学准备一个上一届同学在“材料工程基础”实践平台留存在实验室的铝铜合金的镶嵌样品，从400号砂纸开始，磨制3道砂纸；之后抛光，然后进行组织显示的蚀刻。
软金属在磨光过程中的黏着感觉，与碳钢样品有显著区别；特别是在400号以上的细砂纸的磨光操作中尤其明显。
同时，镶嵌样品磨面上性质不同的金属材料、镶嵌材料的复杂性，在手感、稳定控制上，与整体金属样品也存在差异。
对于软金属在抛光过程中质量的波动，以及容易造成内部变形层的特点，注意随时检查、关注。
蚀刻的时候，为了使得样品表面蚀刻均匀，要将样品表面倾斜放置在腐蚀液中，便于气泡的逸出；同时，不要一直在培养皿中的同一个位置长时间停留，应当多次转换位置，保证蚀刻液不会出现局部失效。
在实验中熟练操作4X1型显微镜，观察各个阶段样品的表面质量。
同时，在完成铝合金样品制备、组织显示后，检查普通碳钢金相样品的完成情况，保证2个样品观察效果的高质量，为后续数字图像的采集做准备（由教师，在OLYMPUS-CK40M型显微镜上检查、确认）。
对于实际样品不同方向上尺寸相差比较大的镶嵌样品，如何在磨光阶段控制磨面与样品轴线保持垂直，需要同学们在实践中掌握适合各自的技巧手段。
金相试样的制备和金属的显微组织观察与分析
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。
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软金属（铝合金）金相试样的制备与组织显
示
------大纲、实验指导书
大纲
实验学时：4 实验类型：综合
实验所属实验课程：光学分析实验教学模块
实验指导书名称：《材料光学技术实验》实验指导书
相关理论课程名称：材料科学与工程学导论、普通物理、物理化学
撰稿人：**** 日期：2011-6-30
一、目的与任务
重温金相样品的基本制备方法，了解材料比较软的时候，磨光、抛光的技巧；在教师指导下，独立完成一个电木粉镶嵌铝合金样品（1~2%Cu）的制备、组织显示过程。
另外，了解耐蚀样品的蚀刻方法，进一步体会浸蚀、擦拭蚀刻方法的技巧和需要。
二、内容、要求与安排方式
⒈实验内容与要求
内容涉及磨光、抛光、蚀刻。
教师简要介绍实验的基本技术基础，注意事项；同学独立完成一个铝合金金相试样的制备、组织显示，包括磨光、抛光、蚀刻、观察。
实际的操作如下：为每一位同学准备一个上一届同学在“材料工程基础”实践平台留存在实验室的铝铜合金的镶嵌样品，从400号砂纸开始，磨制3道砂纸；之后抛光，然后进行组织显示的蚀刻。
软金属在磨光过程中的黏着感觉，与碳钢样品有显著区别；特别是在400号以上的细砂纸的磨光操作中尤其明显。
同时，镶嵌样品磨面上性质不同的金属材料、镶嵌材料的复杂性，在手感、稳定控制上，与整体金属样品也存在差异。
对于软金属在抛光过程中质量的波动，以及容易造成内部变形层的特点，注意随时检查、关注。
蚀刻的时候，为了使得样品表面蚀刻均匀，要将样品表面倾斜放置在腐蚀液中，便于气泡的逸出；同时，不要一直在培养皿中的同一个位置长时间停留，应当多次转换位置，保证蚀刻液不会出现局部失效。
在实验中熟练操作4X1型显微镜，观察各个阶段样品的表面质量。
同时，在完成铝合金样品制备、组织显示后，检查普通碳钢金相样品的完成情况，保证2个样品观察效果的高质量，为后续数字图像的采集做准备（由教师，在OLYMPUS-CK40M型显微镜上检查、确认）。
对于实际样品不同方向上尺寸相差比较大的镶嵌样品，如何在磨光阶段控制磨面与样品轴线保持垂直，需要同学们在实践中掌握适合各自的技巧手段。
安全使用蚀刻剂，也是本次实验需要特别强调、关注的（培养同学养成良好的工作习惯）。
⒉实验安排方式
固定实验开设的具体时间。
可以同时安排一组实验，每组15人左右。
三、场地与设备
⒈实验地点：材料学院中心实验室，金相样品制备实验室，材料楼441，78m2；金相实验室，材料楼420，45m2；
⒉所用设备：预磨机（M-2）10台、抛光机（P-2）10台；金相显微镜（4X1）16台；
⒊消耗性器材：铝合金镶嵌样品，3种规格的水砂纸（200、400、600、800号）、抛光绒布（海军呢）、吸水纸（高品质卫生纸）、抛光膏（2.5w）、混合酸试剂（HF1.0%、HCl1.5%、HNO32.5%、水95%；蚀刻时间为1~5分钟）；常规蚀刻剂（4%的硝酸酒精）、脱脂棉、酒精、显微镜灯泡；
⒋安全：腐蚀的时候，提供必要的防护、操作条件：带有通风橱的腐蚀台，竹夹子、不锈钢镊子、小型培养皿；
⒌磨光设备需要有连续的冷却水供应；同时，磨光设备需要配置有沉淀箱，供冷却水流入下水管道前沉淀磨削产物，避免管道堵塞。
四、考核与成绩评定
⒈考核的内容
根据实验目的、实验内容进行相应的实践技术考核，检查样品的最终观察效果；完成实验报告。
⒉成绩评定的方法
根据同学实验技术掌握的程度、实验报告完成的好坏进行10分制的评判，作为最终平台课程总成绩的一部分。
（一般：5~6分；较好：7~8分；出色：9~10分）
五、实验大纲说明
实验中，同学易出现的问题有：样品制备中磨面与样品轴线不垂直、工序转换的掌握不熟悉，评判样品质量好坏缺少经验，样品腐蚀效果的掌握不好，尤其是，软金属样品的抛光过程如何控制力度、平衡，这些，在实验的过程中指导教师应当注意。
实验类型的说明：
操作性实验的定义是：旨在通过某实验环境下的实际操作，使学生按照实验步骤的要求，了解和掌握实验的全过程，了解或理解某类（种）仪器设备的工作原理，掌握或初步掌握该类（种）仪器设备的操作。
可以把综合性实验理解为：实验内容涉及相关的综合知识或运用综合的实验方法、实验手段，对学生的知识、能力、素质形成综合的学习与培养的实验。
一般而言，综合性实验的综合特征：实验内容的复合性，实验方法的多元性，实验手段的多样性，人才培养的综合性[6]。
根据上述说明，将本实验定性为：综合性
六、参考资料
[1] GB/T 13298-1991，金属显微组织检验方法[S]．
[2] 姚鸿年．金相研究方法[M]．北京：中国工业出版社，1963.
[3] 沈桂琴．光学金相技术[M]．北京：航空航天大学出版社，1992.
[4] 《彩色金相技术》编写组．彩色金相技术[M]．北京：国防工业出版社，1987.
[5] 国家机械工业委员会统编．金相检验技术基础（初级）[M]．北京：机械工业出版社，1988.
[6] GB/T 3246.2-2000，变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法[S]．
[7] GB/T 3246.1-2000，变形铝及铝合金制品显微组织检验方法[S]．
实验指导书
很软或者很硬的材料，其金相样品的制备、组织显示是比较困难的；但，这又是专业同学必须掌握的。
本次软金属金相样品的获取，我们选择的材料是1~2%Cu的Al-Cu合金。
其热处理状态有4种：铸态、铸态+固溶处理、铸态+固溶处理+轧制、铸态+固溶处理+轧制+时效。
样品很小，无法直接握持，所以，都经过了镶嵌，参看示意图1。
（根据条件，自行添加）
图1 镶嵌样品实例图2 样品在培养皿中蚀刻摆放示意图
铝合金比较而言很软，在样品制备中需要掌握特殊的方式、技巧。
由于本次的样品来自于上一届同学《材料工程基础综合实验》环节，已经进行过较多的磨光处理。
若直接从200号砂纸开始磨光，容易出现金属样品磨没了的尴尬现象。
因此，我们选择3道砂纸磨光：400、600以及800号水砂纸。
由于铝合金比较软，在样品制备过程中相应地请注意样品与砂纸之间接触时的黏着感，掌握控制样品平衡的技巧。
最初向下用力不要过大，有经验后再逐步加大接触的力度。
800号砂纸磨光时，在基本完成前，可以水流加大、用力减轻，近似于漂浮在砂纸上，这样，可以减少砂粒嵌入的机会，减轻样品表面内部损伤层的厚度。
同时，样品上应当保持一个方向的划痕。
另外，样品的截面尺寸在不同的方向上有些差异比较大，如果要保持磨面与样品轴线的垂直，需要注意磨光操作过程中的砂纸的磨削方向的控制。
建议：为了保证样品在磨光过程中尽量不出现歪斜，请按照图3、图4示意的实线磨削方向进行磨光操作，避免沿虚线示意的方向进行。
图3 铸锭、固溶处理样品的磨光方向图4 轧制、轧制时效样品的磨光方向抛光时，使用海军尼作为抛光织物，配以2.5w的金刚石抛光膏。
应当说，铝合金比起铅、锡等材料来讲又算不上制备困难了；不过，技能的掌握、经验的总结，还是需要逐步过渡的，不能跨度过大。
组织显示，选择混合酸（科勒试剂-Kellers Etch：蒸馏水190 ml，硝酸5 ml，盐酸3 ml，氢氟酸2 ml）[2，3]。
蚀刻的手法，采用浸蚀、擦拭结合的形式。
样品蚀刻方法请注意：
为了保证腐蚀效果，样品避免放置在腐蚀液中长时间不动，应当每隔20~30秒钟移动、按动（在脱脂棉上），以保证金属面所接触腐蚀液的效力。
同时，样品表面倾斜放置，保证腐蚀产生的气泡顺利溢出；参看示意图2。
实验报告的要求：
[1] 技术方面与钢样品操作上的差别（镶嵌样品、软金属的原因）。
[2] 蚀刻剂的区别，蚀刻操作手法、现象的差别。
[3] 介绍预习过程中的哪些参考资料对自己在哪些方面有所帮助。
[4] 为什么首道砂纸选择400号？用自己理解的语言叙述。
本次的实验地点，在材料楼441进行。
实验结束后，请同学主动恢复实验室的原有状态，以备后面实验的开展。
参考资料
[1] GBT 13298-1991，金属显微组织检验方法[S]．
[2] ASM Handbook Committee．ASM Handbook Volume 9:Metallography and Microstructures [M]．ASM International, Materials Park, Ohio, USA，2004．
[3] GB/T 3246.1-2000，变形铝及铝合金制品显微组织检验方法[S]．。