普通碳钢金相试样的制备与组织显示

普通碳钢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：2011-6-29

一、目的与任务

了解、掌握金相样品的基本制备、组织显示方法；独立完成一个普通碳钢金相样品的制备与组织显示。

二、内容、要求与安排方式

⒈实验内容与要求

重点在于普通碳钢的金相样品的制备；在教师指导下，独立完成一个碳钢退火态或者某种热处理后的金相样品的制备全过程；课下查阅、了解、理解基本理论基础（磨光、抛光的最新基础理论研究成果）；充分应用相关学科的知识、内容，分析、领会实践环节的技术基础。发挥课下主动学习的精神。

内容涉及磨光、抛光、蚀刻，以及显微镜观察。

教师简要介绍实验的基本技术基础，同学独立完成一个金相试样的制备。

金相试样的制备包括磨光、抛光、蚀刻、观察；教师简单说明从切割开始的全过程。实际的运作如下：首先，观看拍摄的录像（或者指导教师的实际演示）；然后，为每一位同学准备一个大小合适的碳钢样品，磨制4道砂纸（200、400、600、800），之后抛光。这一过程，需要理解磨光、抛光的基本原理（具体说，就是切割原理。需要同学们课后进一步根据参考文献进行了解，并与实践过程进行衔接，在今后，指导具体的实践操作）；了解每一道砂纸转换的检验标准（垂直上一道砂纸的划痕进行磨光，达到划痕统一即可；第一道砂纸的特殊情况需要另行交待，或者，同学们课后参阅文献资料）；掌握抛光膏的正确、有效的使用（微量、多次、抹匀）；掌握磨光过程中冷却水的使用，抛光过程中抛光绒布的湿度的控制（了解原因、方法）。在磨光、抛光过程中样品的运动轨迹的控制、技巧（稳定的空间位置，提起样品时如何避免失误）；每道砂纸进行转换前，一定要清洗，避免粗砂砾带入下一道工序。在整个过程中，必须确保倒角的存在，尤其是抛光前。

注意节约耗材，体现环保精神。

再有，如何很好地控制同学们个人的身体疲劳的问题，学会放松的技巧，更好地控制试样。

抛光后进行蚀刻，了解样品蚀刻的一般电化学原理。熟悉蚀刻的手法：浸蚀、擦拭，以及浸蚀+擦拭的作用。达到蚀刻灰度适当，观察面蚀刻均匀。

简单了解普通金相显微镜的最基本操作；样品的正确保管。

养成良好的工作习惯（清理实验结束后的现场，恢复原状）。

同学还要注意尝试自己总结实践经验。

教师需要注意传达正确的概念、理念；注重细节的提醒、设计。

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15~18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；

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）2台；

⒊消耗性器材：碳钢样品（一般是圆柱形，φ15mm左右），4种型号的水砂纸（200、400、600、800号）、抛光绒布（海军呢）、吸水纸（采用高品质卫生纸）、金刚石抛光膏（2.5w）、蚀刻剂（4%的硝酸酒精）、脱脂棉、酒精（无水乙醇）、显微镜灯泡；

⒋蚀刻的时候，提供必要的防护、操作条件：带有通风橱的蚀刻操作台，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：样品制备中磨面不平，出现多个磨面；工序转换的掌握不熟悉，抛光膏的使用技巧容易忽略；样品腐蚀过程中的灰度的判定不准确，腐蚀手法应用不易掌握。这些，在实验的过程中指导教师应当注意。

关于实验类型的说明如下。

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是：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。

根据上述说明，分析实践环节的具体运作情况、效果，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] 宗斌、王国红，魏建忠．试样磨抛光中的技巧[J]．理化检验-物理分册，2005，41（2）：101-102．

[7] 魏建忠、王国红，宗斌．金相样品制备和分析中的技巧及方法[J]．理化检验-物理分册，2006，42（3）：154-156．

实验指导书

每位同学领取两个45钢退火圆柱样品，直径15mm，高度15mm。这两个样品的后续要求不同。

其中的一个样品以后要进行洛氏硬度的测试。要求是：两个圆柱的端面不存在机加工痕迹，同时，保持尽可能的平行、平整。因此，两个端面只需要一道200砂纸的磨光操作即可[2，3]。

另一个样品要作为金相观察样品。由于不需要观察边缘组织，同时，样品的大小适合于握持，所以，不需要截取、镶嵌。通过教师的完整演示操作，了解基本的操作步骤后，独立进行磨光、抛光、组织显示（观察）等步骤，完成一个金相样品的获取。磨光操作选取4个编号的帆船牌水砂纸：200、400、600以及800号。

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。

组织显示，选择4%的硝酸酒精溶液（Nital[4~6]）。

实验报告的要求：