金相显微镜的使用

金相显微镜的使用
一、实验目的：
1、掌握金相显微镜的使用方法；观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织；
2、掌握杠杆定律，并能够与金相观察的结果结合进行材料分析；
3、熟悉金相显微镜的工作原理；
4、了解其他的进行金属相（组织）观察分析设备仪器（电子透射显微镜
TEM，电子扫描显微镜SEM，X射线衍射仪XRD等）。

二、实验设备与材料：
金相显微镜（MC006 4XI）
视频图像处理金相显微镜（4XC-ST）
计算机（成像、分析软件）
观察试样
三、实验前思考问题：
1、铁碳合金相图，特别是γ与a相转变相区的相图的组织、相的组成，明
确中碳钢的组织为珠光体+铁素体组织。

2、结合相图，杠杠定律求不同碳含量时碳钢中两相或（组织）的各占总量
的比重表达式，能够由不同比重计算出碳钢中碳含量。

3、金相观察分析组织、相组成的意义。

四、实验步骤：
1、金相显微镜的构造及工作原理
金相显微镜的基本工
作原理是：由灯泡发出一束
光线，经过聚光镜组（1）
及反光镜的反射将光线聚集
在孔径光阑上，然后经过聚
光镜组（2），将光线会聚在
物镜后焦面上。

最后光线通
过物镜。

用平行光照明样品，
使其表面得到充分均匀的照
明，从物体表面散射出来的
成像光线，复经物镜、辅助
物镜片（1）、半透反光镜、
辅助物镜片（2）、棱镜，造
成一个物体的放大实像，目镜将此像再次放大。

显微镜里观察到的就是通过物镜和目镜两次放大所得图像。

光学显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。

光学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，有的显微镜还附有摄影装置。

我们采用的是MC006 4XI金相显微镜，其构造如下图。

照明系统：220V电源经变压器变压至6~8V，使6-8V15w灯泡发光作为光源，还有聚光镜，孔径光阑，视场光阑等装置，组成显微镜的照明系统。

机械系统及其它各部件：
调焦装置：在显微镜体两侧有粗调和微调旋钮。

随粗调旋钮的传动，支撑载物台的弯臂作上下移动。

微调旋钮使其沿滑轨缓慢移动。

载物台：用于放置金相试样。

载物台和下面托盘之间有导轨，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。

孔径光阑：用于控制入射光束的粗细，以保证物像达到清晰的程度。

视场光阑：控制视场范围,使目镜中视场明亮而无阴影。

在刻有直纹的套圈上还有两个调节螺钉,用来调整光栏中心。

2、其他的相（组织分析）仪器设备：
①电子透射显微镜——TEM电子穿透过箔状金属材料，进行成像。

电子波穿透过金属箔后，通过衍射成像，放大倍数大，达几十万倍，能观察到纳米级尺度，用于与精密金相组织、成分及位向匹配关系分析，设备价格昂贵，操作要求高，试样准备复杂。

②扫描电子显微镜SEM——利用不同的相对电子的弹性散射效果不
同进行成像。

放大倍数高（一般略低于TEM），设备价格昂贵，操作较TEM容易，试样准备较容易，要求试样导电。

③X射线衍射仪（XRD）——利用金属晶体原子的周期性排布（栅格）对X射线的衍射效果（波峰叠加）得到的衍射谱线来确定材料内部的相组成及含量，不能进行形貌的观察。

④电子探针——将高度聚焦的电子束聚焦在矿物上，激发组成矿物元素的特征X射线。

用分光器或检波器测定荧光X射线的波长，并将其强度与标准样品对比，或根据不同强度校正直接计数出组分含量。

3、金相显微镜的使用方法：
金相显微镜是一种精密的光学仪器，必须细心谨慎使用。

初次操作显微镜之前，应首先熟悉其构造特点及主要部件的相互位置和作用，然后按照显微镜的使用规程进行操作。

I. 金相显微镜的使用方法：
①使用前需检查试样表面是否清洁干燥，严禁对表面有水渍，腐蚀液
渍的试样进行金相观察，使得显微镜镜头受到损坏；
②操作者的手必须洗净擦干，并保持环境的清洁、干燥；
③根据放大倍数选用所需的物镜和目镜，分别安装在物镜和目镜筒内，
更换物镜，目镜时要格外小心，严防失手落地；
④对于倒置显微镜，首先将低倍（100倍）物镜调到载物台下方，摇动
粗调旋钮，使得物镜位于载物台中心孔的中央，将试样观察面朝下倒
置在载物台上；
⑤打开电源，扭动粗调选钮，使物镜慢慢升高以调节焦距，同时通过目
镜仔细观察试样，当发现试样表面突然亮起来后再改用微调手轮进行
调节，慢慢调整微调旋钮，使得视野内图像最清晰为止；
⑥适当调节孔径光栏和视场光栏，以获得最佳质量的物象；
⑦将目镜视野切换到电脑显示器上，并进行适当微调，得到最清晰金相
图片；
⑧通过电脑软件对试样的金相形貌拍摄，并分析明确其组织形貌；
⑨利用杠杆定律分析钢种，并完成实验报告。

II.金相显微镜使用时注意事项：
①金相试样要干净，不得残留有酒精和浸蚀液，以免腐蚀显微镜的镜头，
更不能用手指去触摸镜头。

若镜头中落有灰尘时，可以用镜头纸擦拭。

②操作时必须特别细心，不得有粗暴和剧烈的动作，光学系统不允许自
行拆卸。

③在更换物镜或调焦时，要防止物镜受碰撞损坏。

④在旋转粗调或微调手轮时，动作要缓慢，当碰到某种障碍时应立即停
下来，进行检查，不得用力强行转动，否则将会损坏机件。

4、标准金相试样观察
取具有代表性的工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亜共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁标准金相试样，进行观察，通过观察比较不同成分的铁碳合金组织变化情况。

五、实验要求：
1、能够独立对金相显微镜进行正确的使用操作，并进行拍照分析。

2、能够掌握并灵活运用杠杆定律进行相或组织的定量计算分析。

3、完成实验报告，实验报告内容包括金相显微镜的实验步骤、注意事项、
试样分析报告。