实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察
实验一 金相显微观察
实验一金相显微观察
一、实验目的
1、了解金相显微镜的结构原理、熟悉各种零件的性能和作用。
2、掌握显微镜分辨率的概念及其影响因素。
3、学会正确操作上海4XB型金相显微镜。
4、学会用金相显微镜观察金相显微组织和腐蚀位错蚀坑形状；
二、实验仪器
4XB型双目倒置金相显微镜、金相样品
三、实验原理
随着探索自然与改造自然的科学事业的发展，人们迫切希望得到观察微观世界的工具。显微镜的发明，将视觉延伸到肉眼无法看到的微观组织中去，因此显微镜日益成为各个领域的科学工作者不可缺少的工具之一。金相显微分析是研究工程材料内部组织结构最基本、最重要、应用最广泛的研究方法之一。显微分析可以研究金属组织与其化学成分的关系；确定各种金属经不同的加工与热处理后的显微组织；鉴别金属材料质量的优劣。
1. 金相显微镜的光学原理
金相显微镜是由两个透镜组成，对着金相试样的透镜称为物镜，对着眼睛的透镜称为目镜。借助于物镜与目镜的两次放大，就能使物体放大到很高倍数。其光学原理如图1所示。
当所观察的物体AB置于物镜前焦点F1外少许时，物体的反射光线穿过物镜经折射后，就得到一个放大了的倒立实像AˊBˊ，若AˊBˊ处于目镜的前焦距以内，在经过目镜放大后，人眼在目镜上观察时，在250mm 明视距离处（正常人眼看物体时，最适宜的距离大约在250mm左右，这时人眼可以很好的区分物体的细微部分而不易疲劳，这个距离被称为“明视距离”），看到一个经再次放大的倒立虚像AˊBˊ。所以，观察到
的像是经物镜和目镜两次放大的结果。
由图1可以看出，物镜对物体起着放大作用，而目镜则是放大由物镜所得到的物像。
一金相显微镜的使用及金相试样的制备
实验一 金相显微镜的使用及 金相试样的制备
• （二）金相试样的制备（参考标准为GB/T13298—91
《金属显微组织检验方法》）
• 1、试样的选取（取样） • 试样截取的方向、部位、数量应根据金属制造方法，检验的目的，技术条
实验一 金相显微镜的使用及 金相试样的制备
• 四、实验步骤 • 1、每班按3人一组，每组领取一套砂纸，按如图1-6所示沿虚线
• •
裁开，每人领取一个试样； 2、先将砂纸平铺在玻璃板上，左手伸开按住砂纸，右手将试样 拿平，慢慢往前推，然后提起拿回来，再慢慢往前推，直到试样 表面划痕方向一致且均匀时再换下一道砂纸； 3、将磨好的试样用水冲洗干净，再在抛光机上轻轻抛光，直到 表面没有划痕为止； 4、将抛光好的试样用水冲洗干净，再用有酒精的脱脂棉擦洗， 用吹风机吹干，最后用硝酸酒精浸蚀，清洗吹干后准备观察。 5、磨好的试样磨面朝下放在载物台中心，先用低倍再用高倍仔 细观察。 6、对磨好试样的组织进行分析，画出组织示意图。 7、每组可选组织较好的样品，进行照相。
化学腐蚀的方法是将已抛光好的试样用水冲洗干净或用酒精擦掉表面残留的脏物在试样磨面用滴管滴一些酒精用电吹风吹干然后将试样磨面浸入腐蚀剂中浸蚀或用棉球蘸取腐蚀剂在试样磨面上擦拭擦蚀或用滴管直接将腐蚀剂滴在磨面上滴蚀待磨面发暗时立即用水冲洗干净再用滴管滴一些酒精用电吹风吹干即可放在显微镜下观察
金相显微镜的使用实验报告
金相显微镜的使用实验报告
金相显微镜的使用实验报告
引言：
金相显微镜是一种用于观察金属材料的内部结构和组织的重要工具。通过使用
金相显微镜，我们可以深入了解金属材料的晶体结构、晶粒大小和分布、相的
组成以及其他微观结构特征。本实验旨在探索金相显微镜的使用方法，并通过
观察和分析样品的显微图像，对金属材料的组织和性质进行研究。
实验步骤：
1. 样品准备：
在开始实验之前，我们需要准备好金属材料的样品。选择适当的金属材料，
并将其切割成适当大小的薄片。确保样品表面光洁，以便在显微镜下观察。
2. 样品封装：
将样品封装在透明的树脂中，以便在显微镜下观察。封装过程需要小心操作，以避免空气泡和杂质的产生。
3. 研磨和抛光：
为了获得清晰的显微图像，我们需要对样品进行研磨和抛光处理。首先，使
用粗砂纸对样品进行研磨，然后逐渐使用细砂纸进行抛光。最后，使用细研磨
液和抛光液对样品进行最后的抛光处理。
4. 显微镜操作：
将样品放置在金相显微镜的载物台上，并调节显微镜的焦距和放大倍数。使
用适当的光源照明样品，并通过调整对比度和亮度来获得清晰的显微图像。
5. 图像分析：
观察样品的显微图像，并使用金相显微镜配套的软件进行图像分析。通过测
量晶粒大小、相的分布和形状等参数，可以获得关于样品组织和性质的重要信息。
实验结果与讨论：
通过使用金相显微镜观察和分析样品的显微图像，我们可以得到以下实验结果
和讨论：
1. 晶粒大小分布：
通过测量样品中晶粒的大小和分布，我们可以了解金属材料的晶体生长情况。晶粒越大，通常意味着材料的力学性能越好，因为大晶粒可以提供更多的晶界
金相组织观察实验报告
金相组织观察实验报告
金相组织观察实验报告
引言：
金相组织观察实验是一种常见的金属材料研究方法，通过对金属材料的显微组织进行观察和分析，可以了解材料的晶体结构、晶界分布、相组成等信息。本报告将对金相组织观察实验进行详细介绍，并结合实验结果进行分析和讨论。实验目的：
本次实验的主要目的是通过金相组织观察，了解金属材料的晶粒尺寸、晶界分布、相组成等信息，从而对材料的性能和加工工艺进行评估和优化。
实验原理：
金相组织观察实验主要基于光学显微镜的原理，通过对金属材料进行切割、研磨和腐蚀等处理，使其表面显露出内部的组织结构。然后使用显微镜观察和拍摄材料的显微组织，进而进行分析和评估。
实验步骤：
1. 样品制备：首先，将待观察的金属材料切割成适当大小的样品，然后进行研磨和抛光处理，使其表面光洁度达到要求。
2. 腐蚀处理：将样品放入适当的腐蚀液中进行腐蚀处理，以去除表面氧化层和其他污染物，使组织结构更加清晰可见。
3. 清洗和干燥：将腐蚀后的样品进行清洗，去除腐蚀液残留物，并使用酒精或其他适当的方法进行干燥处理。
4. 显微观察：将样品放置在显微镜台上，调节显微镜的放大倍数和焦距，观察样品的显微组织，并通过摄影或录像等方式记录下来。
实验结果与分析：
通过金相组织观察实验，我们得到了以下结果：
1. 显微组织结构：观察到材料的晶粒尺寸、晶界分布和相组成等结构信息。不同材料的晶粒尺寸和晶界分布情况可能存在差异，这直接影响材料的力学性能和加工性能。
2. 相变现象：在观察过程中，我们还可以观察到材料的相变现象，如固溶体相变、相分离等。这些相变现象对材料的性能和加工工艺也有重要影响。
实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察
实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察
一、实验目的
1．了解金相显微镜的构造，各个主要部件的效用。
2．掌握正确使用显微镜的操作及维护方法。
3．观察几种式样的金相组织
二、实验概述
（一）金相显微镜的知识及正确使用
1．显微镜放大原理：
利用透镜将物体的像放大，单个透镜的放大倍数是有限的（一般在20倍以下），因此要考虑用另一透镜组将第一次放大的像再行放大，以得到更高更清晰放大倍数的像，显微镜就是根据这一需求设计的。显微镜中装有两组放大透镜，靠近物体的一组为物镜，靠近眼睛的一组透镜称为目镜，但实际上显微镜采用的物镜和目镜都是由复杂的透镜组组成。图1-1为显微镜成像原理图。
图1-1显微镜成像原理图
若将试样AB 置于物镜之前距其一倍焦距(F1)略远一些的位置，由物体反射的光线通过物镜折射后得到一个倒立的放大的实像A′B′，在目镜上观察时，经物镜放大的倒立实像A′B′落在目镜焦距F2内( 在设计时安排好使目镜的焦点位置在F2以内) ，目镜又将A′B′再次放大，人眼在（250mm）的明视距离处，看到一个经两次放大的倒立的虚像A″B″就是我们在显微镜下的物象。总的放大倍数
为物镜的放大倍数与目镜放大倍数的乘积，M总=M
物×M
目
普通光学金相显微镜主要由三大系统构成：既光学系统，照明系统和机械系统。下面简单分述其主要构件的功能与特性。
光学系统：主要包括物镜和目镜，物镜是显微镜最重要的部件，成像质量在很大程度上取决于物镜的质量，它的性能包括数值孔径和分辨率，有效放大倍数及像差校正程度。
A ：数值孔径：物镜的数值孔径（N.A ）表示物镜的收集光线的能力，增强物镜的聚光能力可使成像的质量提高，它的大小通常以进入物镜的光线锥所张开的角度，既孔径角的大小，公式表示为：
金相观察实验
实验1金相显微镜的使用及金相试样的制备
一、实验目的
1〕掌握金相试样制备的根本方法
2〕掌握金相显微镜的使用方法
二、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局部，其中放大系统是显微镜的关键局部。
(二) 使用显微镜时应注意的事项
l)操作者的手必须洗净擦干，并保持环境的清洁、并保持环境的清洁、枯燥；
2)用低压钨丝灯泡作光源时，接通电源必须通过变压器，切不可误接在220V 电源上；
3)更换物镜、目镜时要格外小心，严防失手落地；
4)调节物体和物镜前透镜间轴向距离(以下简称聚焦)时，必须首先弄清粗调旋钮转向与载物台升降方向的关系。初学者应该先用粗调旋钮将物镜调至尽量靠近物体，但绝不可接触。然后仔细观察视场内的亮度并同时用粗调旋钮缓慢将物镜向远离物体方向调节。待视场内突然变得明亮甚至出现映象时，换用微调旋钮调至映象最清晰为止。
6)用油系物镜时，滴油量不宜过多，用完后必须立即用二甲苯洗净、擦干；
7)待观察的试样必须完全吹干，用氢氟酸浸蚀过的试样吹干时间要长些，因氢氟酸对镜片有严重腐蚀作用。
〔三〕金相试样制备
随着科学技术的开展，研究金属材料内部组织的手段也在不断增加。然而光学金相显微分析仍然是最根本的方法。
光学金相显微分析的第一步是制备试样，将待观察的试样外表磨制成光亮无痕的镜面，然后经过浸蚀才能分析组织形态。如因制备不当，在观察面上出现划痕、凹坑、水迹、变形层或浸蚀过深过浅都会影响正确的分析。因此制备出高质量的试样对组织分析是很重要的。
金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。
金相试验实验报告.
实验报告
班级
姓名
学号
中北大学材料科学及工程学院实验中心
一实验名称:
实验一、金相显微镜的使用及金相样品制备
二实验目的(扼要说明研究对象,实验意义及作用等)
1.了解光学显微镜的原理及构造；
2.掌握显微镜的使用方法；
3.学习金相试样的制备过程；
4.了解金相显微组织的显示方法。
三实验原理(简要说明实验所依据的理论.包括重要定律,公式及据此推算的重要结果):
光学显微镜的基本原理:
光学显微镜是由两个透镜组成，对着金相试样的透镜称为物镜，对着眼睛的透镜称为物镜。借助于物镜与目镜的两次放大，就能是物体放大到很高倍数。其光学原理如图所示。
1)显微镜的放大倍数由下式来确定：
M=M
物·M
目
=L/f
物
·D/f
目
式中：M—显微镜的放大倍数；
M
物——
物镜的放大倍数；
M
目——
目镜的放大倍数；
f
物——
物镜焦距；
f
目——
目镜焦距；
L—显微镜的镜筒长度（即目镜与物镜的距离）;
D—明视距离（250mm）。
2)显微镜的鉴别率:
光学显微镜的鉴别率是指它能清晰的分辩物体上两点间最小距离d的能力。d值越小，鉴别率就越高。鉴别率是显微镜的一个重要的性能，它可由下式求得：
d=λ/(2N·A)
式中 d—物镜能分辩出的物体相邻两点间的最小距离(即鉴别率)；λ—入射光线的波长；N⋅A—物镜的数值孔径，表示物镜的聚光能力。
数值孔径越大时,d值也就越小。数值孔径表示物镜的聚光能力，数值孔径大的
物镜的聚光能力强，能吸收更多的光线，使物像更加明显。数值孔径可用下式求得：
N⋅A=n⋅Sinφ⑶
式中：n—物镜与物体间介质的折射率；
φ—物镜孔径角的一半。
金相组织的观察实验报告
金相组织的观察实验报告
金相组织的观察实验报告
引言：
金相组织是材料科学领域中一项重要的研究内容，通过观察材料的金相组织可
以了解其内部结构、晶体形态以及相对应的性能。本实验旨在通过金相显微镜
观察和分析不同材料的金相组织，以探索其微观结构与性能之间的关系。
材料与方法：
在本实验中，我们选择了三种不同的材料进行观察，分别是钢材、铝材和铜材。首先，我们将这些材料进行切割和打磨，以获得平整的试样。然后，我们使用
金相显微镜对试样进行观察，并通过图像处理软件对显微照片进行分析。
实验结果与分析：
1. 钢材的金相组织：
钢材是一种常见的金属材料，其内部结构由铁素体、珠光体和渗碳体组成。通
过金相显微镜观察，我们可以清晰地看到钢材中这三种组织的分布情况。铁素
体呈现出深色，珠光体呈现出亮色，而渗碳体则呈现出深色的颗粒状结构。这
些组织的分布情况对钢材的力学性能和耐腐蚀性能有着重要影响。
2. 铝材的金相组织：
与钢材不同，铝材的金相组织主要由铝晶粒和亚晶组成。通过金相显微镜观察，我们可以看到铝材中晶粒的形态和大小。晶粒的大小与材料的冷加工程度有关，通常情况下，冷加工程度越高，晶粒越细小。此外，亚晶是铝材中的一种细小
结构，其存在对铝材的塑性变形和强化效果具有重要意义。
3. 铜材的金相组织：
铜材是一种具有良好导电性和导热性的金属材料，其金相组织主要由铜晶粒和孪晶组成。通过金相显微镜观察，我们可以看到铜材中晶粒的形态和大小，以及孪晶的存在。晶粒的大小与材料的冷加工程度有关，孪晶则是由于晶格错位引起的。这些组织的存在对铜材的导电性和塑性变形性能有着重要影响。
实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察
实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察
引言：
金相显微镜是一种利用金相组织学原理观察金属材料组织结构的实验仪器。通过观察金属材料的显微结构，可以了解材料的组成、性能以及制备工艺等，对于材料的研究和应用具有重要意义。本实验将探究金相显微镜的使用方法，并观察几种典型金属材料的组织结构。
实验目的：
1.掌握金相显微镜的基本结构和使用方法；
2.了解金相显微镜观察金相组织的原理；
3.观察几种典型金属材料的组织结构。
实验仪器和材料：
1.金相显微镜；
2.裂解剂（如酸性电解质溶液）；
3.沉积剂（如铜）；
4.研磨纸（不同粒度）；
5.研磨液（如砂轮油、砂轮水）；
6.特殊试剂（如酸性染色剂）；
7.不同金属材料样品。
实验步骤：
一、金相显微镜的使用方法
1.将所需观察的样品装入铜盘中；
2.用研磨纸将样品表面进行打磨，逐渐使用不同粒度的研磨纸进行打磨，直到样品表面平整；
3.用研磨液将样品表面进行充分清洗；
4.将铜盘放入裂解剂中，进行腐蚀处理，使样品表面显露出金属组织
结构；
5.将样品表面清洗干净后，取出并用酸性染色剂进行染色处理；
6.将样品放置在金相显微镜的样品夹持器上。
1.通过显微镜目镜和物镜的调节，使样品像清晰可见；
2.使用光源适当照明样品，调节显微镜的聚焦和倍率，观察样品的金
相组织结构；
3.观察样品不同区域的金相组织变化，记录下观察到的显微结构特征。实验结果与讨论：
在进行实验观察过程中，首先要正确使用金相显微镜，调节适当的照
明和倍率以便观察到清晰的图像。然后，通过观察样品的金相组织结构，
可以分析和了解样品的材料成分、晶粒大小、晶界分布以及非金属夹杂物
实验一 金相显微镜的使用及金相试样的制备
4
入光的波长 λ，以此来提高显微镜鉴别率。如蓝色光的波长(λ＝0.44um)比黄绿色(λ=0.55um) 短，因此用蓝色光比黄绿色光鉴别率高；当光线波长一定时，可用改变物镜数值孔径来调节 显微镜鉴别率。
数值孔径 N ⋅ A 可用下列公式求得； N ⋅ A = η ⋅sinφ
式中 η—物镜与试样间介质（空气或油）的折射率；
材料的显微组织及缺陷的主要方法之一，它可以发现金属组织方面的很多问题，如非金属夹
杂、金属与合金的组织形貌、晶粒的大小和形状、偏析、裂纹以及热处理操作是否合理等。
金相显微镜是金相显微分析用的重要光学仪器，为了能观察到清晰的显微组织，首先要了解
金相显微镜的构造及使用方法，并制备好金相试样。
（一）金相显微镜的光学原理
Ø—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(见图 1-4)。
可以看出，当 η 和 Ø 值越大时数值孔径就越大，
由试样上反射到物镜里的光线也就越多，物镜的鉴别
实验一金相显示微镜的基本原理、构造及使用-四川大学
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 =⨯=
实验一金相显微镜
（4）视场光栏
视场光栏位于孔径光栏之后，调节视场 光栏可以改变显微镜视场的大小，而并 不影响物镜的分辨率。适当调节视场光 栏还可以减少镜筒内的反射及炫光，提 高成像的衬度和质量。但是要注意，视 场光栏缩得太小，会使观察范围太窄， 一般应调节到与目镜视场大小相同。
（5）照明器
金相显微镜的照明系统中都配有垂直照 明器。目的是调节照明光束垂直转向。 通常照明器在两光束的交接点装一450斜 角的平面玻璃反射镜，来使光束垂直转 向。这种平面玻璃既的能反射光线，也 能透过光线，但这种由45 斜角的平面玻 璃组成的照明器光线散失大，最大可损 失90％的光线。
d
2• N• A
式中：λ代表入射光源的波长；
N*A代表数值孔径。
物镜的类型、放大倍数、数值孔径等常以文字
符号刻在物镜的外壳上。如：物镜上刻有、或∞/0等 符号，其中表示放大倍数为45倍，0.65表示数值孔 径，或∞/0，表示此物镜按无限镜筒长度设计的。 我们实验中常用物镜为45/0.63、10/0.25、40/0.65、 100（油镜）。
A`` A
D A`
B B`
B``
显微镜的成像原理图
物体AB位于物镜的前焦点外但很靠近焦点的位置上，经过 物镜形成一个倒立的放大实像A`B`，这个像位于目镜的物方焦 距内但很靠近焦点的位置上，作为目镜的物体。目镜将物镜放 大的实像再放大成虚像A``B``，其位于观察者的明视距离处 （距人眼250mm），供人眼观察。
金相制备及组织观察实验
1、试样制备
• 1）取样
• 在需要金相分析的金属或零件上截取有代表性 的金属块。取样方法因金属性能不同而不一样 对硬度低的材料可用手锯切割；对硬而脆的材 料可锤击，或用砂轮切割机切割。不论采用哪 种方法取样，取样过程均不得使试样温度升高 以免引起金属组织变化。
• 金相试样大小及形状一般不作具体规定，取直 径为10mm-20mm高度小于15mm最合适。小试 样则需用塑料粉或树脂镶嵌后使用。
2、用金相显微镜观察组织
• 金相显微镜是观察金属磨面金相组织的光 学仪器，是利用物镜、目镜将金属磨面放 大一定倍数（40-1000倍），观察金属内部 组织的装置。其种类和型式很多，常见的 有台式、立式和卧式三类。图1为4XB型台 式金相显微镜结构简图，它主要由光学系 统、机械系统和照明系统三部分组成，有 的还附有摄像装置。
2、用金相显微镜观察组织
图1 4XB型台式金相显微镜结构简图
四、实验内容及步骤
• 1、每人制备一块金相试样。 • 2、在试样浸蚀之前，先在金相显微镜下观
察抛光后的磨面状况，再进行浸蚀。 • 3、轻腐蚀和重腐蚀对显微组织观察的影响。
五、实验报告内容及要求
• 1、实验目的。 • 2、实验设备及材料。 • 3、简述金相试样的制备过程。 • 4、绘制自己制备试样的金相显微组织图，
1、试样制备
• 3）抛光 • 抛光的目的是去除磨面上的磨痕而获得光
金相组织观察实验报告范文
金相组织观察实验报告范文
实验一金属材料显微分析的基本方法
一、实验目的：
了解金相显微镜的构造、原理及使用规则；
掌握金相显微试样制备的基本操作方法。
通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织；
了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征；
分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。
二、实验概述：
金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相显微分析法：材料的组织和缺陷的方法。
利用金相显微镜在专门制备的试样上观察
1.金相显微镜的构造、原理及使用；
2.金相显微试样的制备方法。
为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到
金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。
金相试样的制备过程主要步骤有：
取样
磨制
抛光
浸蚀
镶嵌
本实验金相试样制备过程的步骤如下:
砂纸磨
抛光剂
抛光机
浸蚀剂
吹吹风
显微镜
磨制抛光浸蚀吹干观察
水清洗水清洗酒精清洗
3.观察碳钢和白口铸铁的平衡组织
分析各种相组分和组织组成物的特征
碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢
白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体
区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体
实验概述：
金相显微试样的制备方法
磨制方法
砂纸平铺在玻璃板上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使
试样磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下向前推行磨制。
磨制以“单程单向”方式重复进行。
在调换下一号更细的砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并使试样的磨制方向调转90°
实验概述：
金相显微试样的制备方法
实验概述：
金相显微试样的制备方法
抛光
实验一金相显微镜的操作和使用
工程材料
实验指导书
上海交通大学机械与动力工程学院基础与实验教学中心
目录
实验一铁碳相图平衡组织分析 (3)
一、实验目的 (3)
二、实验原理 (3)
三、实验设备和材料 (5)
四、实验内容和实验报告 (5)
实验二碳钢热处理后显微组织观察 (6)
一、实验目的 (6)
二、实验原理 (6)
三、实验设备和材料 (8)
四、实验内容和实验报告 (8)
实验一铁碳相图平衡组织分析
一、实验目的
1、观察和分析铁碳合金的平衡组织；
2、分析铁碳合金显微组织的形成过程。
二、实验原理
图1-1 铁碳平衡相图
铁碳合金是目前应用最广泛的工程材料，铁碳合金的平衡组织是研究铁碳合金的性能及相变机理的基础，其相图如1-1所示。通常将缓冷（退火）后的铁碳合金组织看作为平衡组织，具体分类见表1-1。
表1―1 铁碳合金的分类和组织
分类含碳量（%）平衡显微组织
碳钢亚共析钢0.02—0.77 铁素体+珠光体共析钢0.77 珠光体
过共析钢0.77—2.11 珠光体+渗碳体
1、铁碳合金的平衡组织
铁碳合金在常温下只有两相，即铁素体和渗碳体，由于含碳量的不同，这两个基本相的相对量，形状和分布情况有很大的不同，因此呈现各种不同的组织形态。下面介绍一下各种显微组织的基本特征：
（1）铁素体：是碳在α—Fe中的固溶体，碳的浓度是可变的，在727℃时达到最大溶解度，为0.0218%，在常温下，碳的浓度为0.0008%左右，铁素体的硬度很低，塑性好，经4%硝酸酒精浸蚀后呈白亮色。含碳量较低时，铁素体呈块状分布，随含碳量增加，铁素体量减少，在接近共析成分时，铁素体呈网状分布在珠光体周围。
金相显微镜实验报告
金相显微镜实验报告
实验目的：
1. 了解金相显微镜的工作原理和组成部分。
2. 学习金相显微镜的操作方法。
3. 掌握金相显微镜观察和分析金属材料的技术。
实验原理：
金相显微镜是一种专门用于观察金属材料组织的显微镜。它通过光学放大的方法，使金属材料的细小组织结构能够清晰可见。金相显微镜主要由光源、物镜、目镜、载物台、聚焦机构和放大系统等部分组成。在实验中，使用金相显微镜可以观察到金属材料的晶粒结构、颗粒分布、相变等特征。
实验步骤：
1. 打开金相显微镜电源，调节光源亮度，使光源充分照亮样品。
2. 将待观察的金属样品切割成适当大小，并打磨成平整的表面。
3. 将样品安装到载物台上，并使用夹具固定。
4. 调节物镜和目镜的焦距，使样品图像清晰可见。
5. 使用聚焦机构进行微调，以获得更清晰的图像。
6. 使用放大系统进行适当放大，观察样品的细节结构。
7. 调整显微镜的光源和对比度，以获得最佳的观察效果。
8. 观察并记录样品的晶粒结构、颗粒分布等特征。
实验结果：
通过金相显微镜观察样品，我们可以清晰地看到样品的晶粒结构、颗粒分布等特征。可以通过测量晶粒大小、计算相含量等方式，进一步分析样品的材料性质和品质。
实验结论：
金相显微镜是一种重要的分析工具，可以用于观察和分析金属材料的组织结构。通过实验，我们了解了金相显微镜的工作原理和操作方法，并成功观察和分析了金属样品的特征。这对于材料科学研究和工程应用具有重要意义。
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实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察
一、实验目的
1．了解金相显微镜的构造，各个主要部件的效用。
2．掌握正确使用显微镜的操作及维护方法。
3．观察几种式样的金相组织
二、实验概述
（一）金相显微镜的知识及正确使用
1．显微镜放大原理：
利用透镜将物体的像放大，单个透镜的放大倍数是有限的（一般在20倍以下），因此要考虑用另一透镜组将第一次放大的像再行放大，以得到更高更清晰放大倍数的像，显微镜就是根据这一需求设计的。显微镜中装有两组放大透镜，靠近物体的一组为物镜，靠近眼睛的一组透镜称为目镜，但实际上显微镜采用的物镜和目镜都是由复杂的透镜组组成。图1-1为显微镜成像原理图。
图1-1显微镜成像原理图
若将试样AB 置于物镜之前距其一倍焦距(F1)略远一些的位置，由物体反射的光线通过物镜折射后得到一个倒立的放大的实像A′B′，在目镜上观察时，经物镜放大的倒立实像A′B′落在目镜焦距F2内( 在设计时安排好使目镜的焦点位置在F2以内) ，目镜又将A′B′再次放大，人眼在（250mm）的明视距离处，看到一个经两次放大的倒立的虚像A″B″就是我们在显微镜下的物象。总的放大倍数
为物镜的放大倍数与目镜放大倍数的乘积，M总=M
物×M
目
普通光学金相显微镜主要由三大系统构成：既光学系统，照明系统和机械系统。下面简单分述其主要构件的功能与特性。
光学系统：主要包括物镜和目镜，物镜是显微镜最重要的部件，成像质量在很大程度上取决于物镜的质量，它的性能包括数值孔径和分辨率，有效放大倍数及像差校正程度。
A：数值孔径：物镜的数值孔径（N.A）表示物镜的收集光线的能力，增强物镜的聚光能力可使成像的质量提高，它的大小通常以进入物镜的光线锥所张开的角度，既孔径角的大小，公式表示为：
N.A=n.sinθ
式中n—物镜与观察物之间介质的折射率
θ—为物镜的孔径半角
因此提高数值孔径有两个途径：
a．增大透镜的直径或减小物镜的焦距。实际上sinθ的最大值只能0.9左右，
此方法会导致像差增大和制造困难。
b．增加物镜与观察物之间的折射率。用油做介质，最常用的是松柏油可提高聚光能力，数值孔径达（1.40）目前最高倍的油镜头（120倍）在物镜的镜体上刻有标记：油或OI。图1-2是介质对物镜数值孔径的影响示意图（a为干系物镜，b为油浸物镜）。
图1-2介质对物镜数值孔径的影响示意图
B：分辨率与有效放大倍数
金相显微镜分辨率主要取决于物镜的分辨率，上面已经提到物镜是使物体放大，目镜的作用是用来保证物镜的分辨率充分利用，既将这个实像再次放大，也就是说物镜没有分辨的细节，目镜是不能增大它的辨别能力，若要提高分辨率可使用更短波长的电子波即电子显微镜，显微镜的分辨率是指物镜所能清晰的分辨两个物点间的最小距离，与数值孔径有关。有以下表达公式：
式中：λ—为入射光的波长
N.A—为数值孔径
由此可知入射光波越短，数值孔径越大显微镜的分辨率越高，在光学显微镜中，如若采用黄、绿、蓝等滤色片，采用油浸镜头，不但能够提高衬度还将进一步提高分辨率。在显微镜中保证物镜的分辨率能够充分利用，使试样上已被物镜分辨出的细微组织能够清晰再现，必须有适当的放大率，称为有效放大倍数。可由下面关系推出：人眼在明视距离（250mm）处的分辨能力为0.15-0.35mm。因此只有将物镜能分辩的距离放大到不小于0.15-0.35mm，人眼方能辨识，则
由此推出M
有效=（0.15～0.30）×
λ
A
N.
2
=
λ
)6.0
~
30
.0(
N.A
例如40×物镜的N.A=0.65，有效放大倍数为325—650倍范围，因此应选择最低8倍目镜，最高不能超过16倍目镜，否则将不能充分发挥物镜的分辨率或为虚放大。
目镜是将物镜放大的像再次进行放大，其作用就是在显微观察时，于明视距离处形成一个清晰放大的虚像，而在显微摄影时，通过投射目镜在影屏上得到一个放大的实像，除此之外，某些目镜（如我们现在使用的补偿目镜）除放大作用之外，还能将物镜造像的残余像差予以校正。
自目镜射出的光束接近平行光束，是一个小孔径，大视场系统。据此，在像差校正上轴向像差（轴向色差，球差）可不予考虑，设计时主要考虑放大率色差，同时，由于入射光束接近平行，目镜的角孔径极小，故目镜本身的鉴别能力甚低，但对于物镜的初步影象的放大已是足够了。显微镜目镜的种类较多：常用的有补偿目镜，放大目镜，测微目镜，双筒目镜，一般补偿目镜与复消色差物镜配合使用，放大目镜是专为摄影及近距离投射使用，测微目镜中加入了一小片有刻度的玻璃薄片，用于金相组织定量测量，如表面渗层厚度、显微硬度压痕的长度测量
图1-3 照明原理图 等 ，双筒目镜可减轻观察时眼睛的疲劳。
2．照明方式：
金相显微镜大多使用灯光照明，这与生物显微镜不同，借棱镜或其它反射方法使光线投在金属样品的磨面上，靠金属的自身反光能力，部分光线被反射而进入物镜，放大成像最后被我们所观察。现代的金相显微镜采用科勒照明法，它的特点是光源的像通过聚光透镜首先聚焦在孔径光栏上，然后与孔径光栏的像一起成像在物镜的后焦面，如图1-3。
这种照明方式可以充分利用光源，提供一个非常均匀的照明场，充分发挥物镜的分辨率。在实际工作中不仅研究材料的表面组织，有时还要鉴别非金属夹杂物等特殊用途，为此，采光方式有明场照明和暗场照明。金相研究主要采用明场照明，它是将来自光源的光线通过垂直照明器中反射镜，改变光线的角度垂直射入试样的表面，由试样表面反射的光线再进入物镜到目镜成像。如果经过磨制表面光亮如镜的样品，反射光将全部进入物镜，
目镜中看到光亮一片，若经过化学试剂侵蚀，易受侵蚀的相，或晶界处凹陷下去反光能力差，这样高低不同产生的漫散射使目镜中呈现不同明暗的组织。暗视场照明则是入射光束通过环行光栏及环行反射从物镜的四周斜射于目的物上，因此显微镜内是黑暗的，只有一些浮雕处（如某些夹杂物相）因漫散射的产生有部分光线可到达物镜，从目镜中看到的是明亮的，据此暗视场适用于观察平滑表面上细小微雕，即非金属夹杂物等的鉴定。
普通光学金相显微镜类型很多，从外观上主要分为台式，立式，卧式三大类；
按用途分为偏光显微镜，干涉显微镜，高温金相显微镜，体式显微镜。另外随着科学技术的发展，利用计算机和数码技术相结合的智能光学显微镜，改变了传统洗相等烦琐的操作程序，它只需在光学显微镜上对接摄像头，把放大的试样通过摄像装置拍摄下来后输出到计算机里，我们可以打印下来，这样得出的金相图能更加准确的反映组织形貌。图1-4为数码技术显微镜的工作原理。
3．实验使用的显微镜
如图1-5 ，它属于台式金相显微镜，结构由三大部分组成：光学系统，照明系统和机械系统。
（1） 光学系统
主要由目镜和物镜两部分构成。
目镜：放大倍数有10×，12.5×，主要是使物镜放大的像再次放大，除观察目镜外还有测微目镜和照相目镜。
摄像装置 金相光学显微镜
计算机
打印机 输出图像 图1-4数码技术显微镜的工作原理