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基本方法
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部分，其中放大系统是显微镜的关键部分。
(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、干燥；
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。待视场内忽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
随着科学技术的发展，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基本的方法。
光学金相显微分析的第一步是制备试样，将待观察的试样表面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。
1.取样
从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为"取样"。取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。截取方法有多种，对于软材料可以用锯、车、刨等方法；对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法，对于硬而脆的材料可以用锤击的方法。无论用哪种方法都应注意，尽量避免和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。试样的尺寸并无统一规定，从便于握持和磨制角度考虑，一般直径或边长为15~20mm，高为12~18mm比较适宜。对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘的试样，可以采取镶嵌或机械夹持的办法，如图1-17所示。
图1-17镶嵌及夹持试样
a)镶嵌试样b)夹持试样
金相试样的镶嵌，是利用热塑性塑料(如聚氯乙烯)，热凝性塑料(如胶木粉)以及冷凝性塑料(如环氧树脂+固化剂)作为填料进行的。前两种属于热镶填料，热镶必须在专用设备一镶嵌机上进行。第三种属于冷镶填料，冷镶方法不需要专用设备，只将适宜尺寸(约φl5~20mm)的钢管、塑料管或纸壳管放在平滑的塑料(或玻璃)板上，试样置于管内待磨面朝下倒入填料，放置一段时间凝固硬化即可。
2.粗磨
粗磨的目的主要有以下三点：
1)修整有些试样，例如用锤击法敲下来的试样，形状很不规则，必须经过粗磨，修整为规则形状的试样；
2)磨平无论用什么方法取样，切口往往不十分平滑，为了将观察面磨平，同时去掉切割时产生的变形层，必须进行粗磨；
3)倒角在不影响观察目的的前提下，需将试样上的棱角磨掉，以免划破砂纸和抛光织物。
黑色金属材料的粗磨在砂轮机上进行，具体操作方法是将试样牢牢地捏住，用砂轮的侧面磨制。在试样与砂轮接触的一瞬间，尽量使磨面与砂轮面平行，用力不可过大。由于磨削力的作用往往出现试样磨面的上半部分磨削量偏大，故需人为地进行调整，尽量加大试样下半部分的压力，以求整个磨面均匀受力。另外在磨制过程中，试样必须沿砂轮的径向往复缓慢移动，防止砂轮表面形成
凹沟。必须指出的是，磨削过程会使试样表面温度骤然升高，只有不断地将试样浸水冷却，才能防止组织发生变化。
砂轮机转速比较快，一般2850r/min，工作者不应站在砂轮的正前方，以防被飞出物击伤。操作时严禁戴手套，以免手被卷入砂轮机。
3.细磨
粗磨后的试样，磨面上仍有较粗较深的磨痕，为了消除这些磨痕必须进行细磨。细磨，可分为手工磨和机械磨两种。
（1）手工磨
手工磨是将砂纸铺在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样在砂纸上作单向推磨。金相砂纸由粗到细分许多种，其规格可参考表2-1。
表2-1 常用金相砂纸的规格
金相砂纸编号
1
2
3
4
5
6
粒度序号
M
28
M
20
M
14
M
10
M
7
M
5
砂粒尺寸/
2
8～20
2
0～14
1
4～10
1
0～7
7
～5
5
～3.5
①表中为多数厂家所用编号，目前没有统一规格
用砂轮粗磨后的试样，要依次由01号磨至05号(或06号)。操作时必须注意：
1)加在试样上的力要均匀，使整个磨面都能磨到；
2)在同一张砂纸上磨痕方向耍一致，并与前一道砂纸磨痕方向垂直。待前一道砂纸磨痕完全消失时才能换用下一道砂纸。
3)每次更换砂纸时，必须将试样、玻璃板清理干净，以防将租砂粒带到细砂纸上。
4)磨制时不可用力过大，否则一方面因磨痕过深增加下一道磨制的困难，另一方面因表面变形严重影响组织真实性。
5)砂纸的砂粒变钝磨削作用明显下降时，不宜继续使用，否则砂粒在金属表面产生的滚压会增加表面变形。
6)磨制铜、铝及其合金等软材料时，用力更要轻，可同时在砂纸上滴些煤油，以防脱落砂粒嵌入金属表面。
（2）机械磨
目前普遍使用的机械磨设备是预磨机。电动机带动铺着水砂纸的圆盘转动，磨制时，将试样沿盘的径向来回移动，用力要均匀，边磨边用水冲。水流既起到冷却试样的作用，又可以借助离心力将脱落砂粒、磨屑等不断地冲到转盘边缘。机械磨的磨削速度比手工磨制快得多，但平整度不够好，表面变形层也比较严重。因此要求较高的或材质较软的试样应该采用手工磨制。
4.抛光
抛光的目的是去除细磨后遗留在磨面上的细微磨痕，得到光亮无痕的镜面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中最常用的是机械抛光。
机械抛光在抛光机上进行，将抛光织物(粗抛常用帆布，精抛常用毛呢)用水浸湿、铺平、绷紧并固定在抛光盘上。启动开关使抛光盘逆时针转动，将适量的抛光液(氧化铝、氧化铬或氧化铁抛光粉加水的悬浮液)滴洒在盘上即可进行抛光，抛光时应注意：
1)试样沿盘的径向往返缓慢移动，同时逆抛光盘转向自转，待抛光快结束时作短时定位轻抛。
2)在抛光过程中，要经常滴加适量的抛光液或清水，以保持抛光盘的湿度，如发现抛光盘过脏或带有粗大颗粒时，必须将其冲刷干净后再继续使用。
3)抛光时间应尽量缩短，不可过长，为满足这一要求可分粗抛和精抛两步进行。
4}抛有色金属(如铜、铝及其合金等)时，最好在抛光盘上涂少许肥皂或滴加适量的肥皂水。
机械抛光与细磨本质上都是借助磨料尖角锐利的刃部，切去试样表面隆起的部分。抛光时，抛光织物纤维带动稀疏分布的极微细的磨料颗粒产生磨削作用，将试样抛光。
目前，人造金刚石研磨膏(最常用的有W0.5 W1.0 W15 W25 W3.5五种规格的溶水性研磨膏)代替抛光液，正得到日益广泛的应用。用极少的研磨膏均匀涂在抛光织物上进行抛光，抛光速度快，质量也好。
5.浸蚀
抛光后的试样在金相显微镜下观察，只能看到光亮的磨面，如果有划痕、水迹或材料中的非金属夹杂物、石墨以及裂纹等也可以看出来，但是要分析金相, 组织还必须进行浸蚀。
浸蚀的方法有多种，最常用的是化学浸蚀法，利用浸蚀剂对试样的化学溶解和电化学浸蚀作用将组织显露出来。
纯金属(或单相均匀固溶体)的浸蚀基本上为化学溶解过程。位于晶界处的原子和晶粒内部原子相比，自由能较高，稳定性较差，故易受浸蚀形成凹沟。晶粒内部被浸蚀程度较轻，大体上仍保持原抛光平面。在明场下观察，可以看到一个个晶粒被晶界(黑色网络)隔开。如图1-19b所示。如浸蚀较深，还可以发现各个晶粒明暗程度不同的现象，如图1-19d所示。这是因为每个晶粒原子排列的位向不同，浸蚀后，以最密排面为主的外露面与原抛光面之间倾斜程度不同的缘故。
两相合金的浸蚀与单相合金不同，它主要是一个电化学浸没过程，在相同的浸蚀条件下，具有较高负电位的相(微电池阳极)被迅速溶解凹陷下去；具有较高正电位的相(微电池阴极)在正常电化学作用下不被浸蚀，保持原有的光滑平面。结果产生了两相之间的高度差。
以共析碳钢层状珠光体浸蚀为例，层状珠光体是铁素体与渗碳体相间隔的层状组织浸蚀过程中，因铁素体具有较高的负电位而被溶解，渗碳体因具有较高的正电位而被保护，另外在两相交界处铁素体一侧因被严重浸蚀形成凹沟。这样在显微镜下可以看到渗碳体周围有一黑圈，显示出两相的存在。
多相合金的浸蚀，同样也是一个电化学溶解过程，原理与两相合金相同。但多相合金的组成相比较复杂，用一种浸蚀剂来显示多种相是难以作到的，只有采用选择浸蚀法及薄膜浸蚀法等专门方法才行。
化学浸蚀的方法虽然很简单，但是只有认真对待才能制备出高质量的试样。将抛光后的试样用水冲洗同时用脱脂棉擦净磨面，然后用滤纸吸去磨面上过多的水，吹干后用显微镜检查磨面上是否有道痕、水迹等。同时证明未经过浸蚀的试样是无法分析组织的。经检查后合格的试样可以放在浸蚀剂中，抛光面朝上，不断观察表面颜色的变化。这是浸蚀法。也可以用沾有浸蚀剂的棉花轻轻擦拭抛光面，观察表面颜色的变化。此为擦蚀法。待试样表面被浸蚀得略显灰暗时即刻取出，用流动水冲洗后在浸蚀面上滴些酒精，再用滤纸吸去过多的水和酒精，迅速用吹风机吹干，完成整个制备试样的过程。
三、实验内容
1)观察直立式与倒立式两种金相显微镜的构造与光路；
2)操作显微镜，比较熟练地掌握聚焦方法，了解孔径光阑、视场光阑和滤光片的作用；
3)熟悉物镜、目镜上的标志并合理选配物镜和目镜；
4)分别在明场照明和暗场照明下观察同一试样，分析组织特征及成因；
5)借助物镜测微器确定目镜测微器的格值。
6)按粗磨→细磨→机械抛光→浸蚀的步骤制备金相试样；
7)对比观察浸蚀前，浸蚀后试样的金相形貌。
四、材料及设备
1)金相显微镜构造与光路图；
2)作为教具的可拆显微镜1~2台；
3)练习操作的金相显微镜(至少配备2个物镜和2个目镜)10~15台；
4)备有暗场照明装置的金相显微镜2~3台；
5)配备测微目镜和物镜测微器的金相显微镜2~3台；
6)供观察的金相试样。
7)待磨试样、砂轮机、金相砂纸及玻璃板、抛光机、抛光液、吹风机、金相显微镜、浸蚀剂、酒精、夹子、脱脂棉、吸水纸。
五、实验步骤
1)利用挂图、教具讲解金相显微镜的原理、构造、使用与维护；
2)在具体了解了某台显微镜构造和光路的基础上反复练习聚焦，直到熟练掌握；
3)反复改变孔径光阑、视场光阑的大小，加或不加滤光片，观察同一视场映象的清晰程度；
4)将同一试样分别放在明场照明和暗场照明显微镜上进行对比观察，并画出所观察的组织图；
5)借助物镜测微器确定目镜测微器的格值，并按要求对组织进行实地测量；
6磨样领取待磨试梓，用砂轮机粗磨，用金相砂纸细磨，进行机械抛光；
7)浸蚀前观察对抛光后洗净，吹干的试样进行浸蚀前的检查；
8)浸蚀将抛光合格的试样置于浸蚀剂中浸蚀；
9)观察金相组织对浸蚀后的试样进行观察，联系化学浸蚀原理对组织形态进行分析。如浸蚀程度过浅，可重新浸蚀；若过深，待重新抛光后才能浸蚀；若变形层严重，反复抛光一浸蚀1~2次后再观察组织清晰度的变化。
金相实验报告 篇一：金相实验报告 广州大学机械与电气工程学院 课程报告 报告题目: 金相实验报告 专业班级:机械111 姓名:邓永明 学号: 1107XX14 组别：第六组 指导老师:胡一丹 完成日期: XX.10.18 一. 热处理工艺分析 1. 正火 （1）工艺内容：正火(英文名称：normalizing)，又称常化，是将工件加热至Ac3(A 是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是 从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全 奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃，保温一段时间后，从 炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处
理工艺。 其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。根本目的是去 除材料的内应力、降低材料的硬度为接下来的加工做准备。 （2）工艺特点：正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似，但冷却速 度稍大，组织较细。有些临界冷却速度很小的钢，在空气中冷 却就可以使奥氏体转变为马氏体，这种处理不属于正火性质， 而称为空冷淬火。与此相反，一些用临界冷却速度较大的钢制 作的大截面工件，即使在水中淬火也不能得到马氏体，淬火的 效果接近正火。钢正火后的硬度比退火高。正火时不必像退火 那样使工件随炉冷却，占用炉子时间短，生产效率高，所以在 生产中一般尽可能用正火代替退火。对于含碳量低于0.25%的 低碳钢，正火后达到的硬度适中，比退火更便于切削加
工，一 般均采用正火为切削加工作准备。对含碳量为0.25～0.5%的中 碳钢，正火后也可以满足切削加工的要求。对于用这类钢制作 的轻载荷零件，正火还可以作为最终热处理。高碳工具钢和轴 承钢正火是为了消除组织中的网状碳 化物，为球化退火作组织 准备。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍 快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所 提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生 产中尽可能采用正火来代替退火。对于形状复杂的重要锻件， 在正火后还需进行高温回火（550-650℃）高温回火的目的在于 消除正火冷却时产生的应力，提高韧性和塑性。 正火后的组织：亚共析钢为F+S，共析钢为S，过共析钢为S+
金属材料金相热处理检验方法标准汇编 一、金属材料综合检验方法 GB／T4677.6—1984金属和氧化覆盖层厚度测试方法截面金相法 GB／T6394—2002金属平均晶粒度测定方法 GB／T6462—2005金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法 GB／T13298—1991金属显微组织检验方法 GB15735—2004金属热处理生产过程安全卫生要求 GB／T15749一1995定量金相手工测定方法 GB／T18876.1—2002应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法第1部分：钢和其他金属中夹杂物或第二相组织含量的图像分析与体视学测定 二、钢铁材料检验方法 GB／T224一1987钢的脱碳层深度测定法 GB／T225—1988钢的淬透性末端淬火试验方法 GB／T226—1991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 GB／T227—1991工具钢淬透性试验方法 GB／T1814—1979钢材断口检验法 GB／T1979—2001结构钢低倍组织缺陷评级图 GB／T4236一1984钢的硫印检验方法 GB／T4335—1984低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法 GB／T4462—1984高速工具钢大块碳化物评级图 GB／T6401—1986铁素体奥氏体型双相不锈钢中а－相面积含量金相测定法 GB／T7216—1987灰铸铁金相 GB／T9441—1988球墨铸铁金相检验 GB／T9451—2005钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定 GB／T10561—2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法 GB／T11354—2005钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验 GB／T13299—1991钢的显微组织评定方法 GB／T13302—1991钢中石墨碳显微评定方法 GB／T13305—1991奥氏体不锈钢中а－相面积含量金相测定法 GB／T13320—1991钢质模锻件金相组织评级图及评定方法 GB／T13925—1992铸造高锰钢金相 GB／T14979—1994钢的共晶碳化物不均匀度评定法 GB／T15711—1995钢材塔形发纹酸浸检验方法 GB／T16923—1997钢件的正火与退火 GB／T16924—1997钢件的淬火与回火 GB／T18683—2002钢铁件激光表面淬火 YB／T130—1997钢的等温转变曲线图的测定 YB／T153一1999优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织缺陷评级图 YB／T169一2000高碳钢盘条索氏体含量金相检测方法 YB／T4002—1991连铸钢方坯低倍组织缺陷评级图 YB／T4003—1997连铸钢板坯低倍组织缺陷评级图 YB／T4052—1991高镍铬无限冷硬离心铸铁轧辊金相检验 YB／T5127—1993钢的临界点测定方法(膨胀法) YB／T5128—1993钢的连续冷却转变曲线图的测定方法(膨胀法)
实验五铁碳合金平衡组织的显微观察一．实验目的 1.观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。 2.掌握铁碳合金成分，组织性能之间的变化规律。 二、实验器材 1、金相显微镜 2、金相标准试样 四．实验原理 铁碳合金室温下基本相和组织组成物的基本特征 1.铁素体（F）是碳溶入α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为体心立方晶格，具有良好的塑韧性，但强度硬度低，经4%硝酸酒精浸蚀呈白色多边形晶粒，在不同成分的碳钢中其形态为块状和断续网状。 2.渗碳体（Fe3C）是铁与碳形成的化合物，含碳量为6.69%。 晶格为复杂的八面体结构，硬度高，脆性大，用4%的硝酸酒精浸蚀后呈白色，用碱性苦味酸钠热蚀后呈黑色，用此法可以区分铁碳合金中的渗碳体和铁素体。由铁碳相图知，随着碳的质量分数的不同，渗碳体有不同的形态，一次渗碳体是由液态直接析出的渗碳体，呈白色长条状；二次渗碳体是从奥氏体中析出的渗碳体，呈网状分布，三次渗碳体是从铁素体中析出的渗碳体，沿晶界呈小片状，共晶渗碳体在莱氏体中为连续基体，共析渗碳体是同铁素体交替形成呈交替片状。
3.珠光体（P ） 是铁素体与渗碳体的机械混合物，在平衡状态下，铁素体和渗碳体是 片层相间的层状组织。在高倍下观察时铁素体和渗碳体都呈白色， 渗碳体周围有圈黑线包围着，在低倍下当物镜的鉴别能力小于渗碳体厚度的时候，渗碳体就成为一条黑线。见图3-1。 五。实验内容及步骤 观察以下铁碳合金组织 在铁碳状态图上，根据碳的质量分数的不同，铁碳合金分为工业纯铁，碳钢及白口铸铁。 1.工业纯铁 碳的质量分数小于 0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。室温下的组织为单相的铁素体晶粒。用4%的硝酸酒精浸蚀后，铁素体呈白色。当碳的质量 分数偏高时，在少数铁素体晶界上析出微量的三次渗碳体小薄片，见图 3-2。 2.碳钢 碳的质量分数在0.0218～2.11%范围内的铁碳合金称为碳钢，根据钢中含碳 图 3-2 工业纯铁显微组织 a （15000×） b （400×） 图2-1 不同放大倍数下珠光体的显微组织
金相试样得制备及金相组织观察 一、实验目得 1、了解金相显微镜得基本原理、构造,初步掌握显微镜得正确使用。? 2、掌握金相显微试样得制备过程与基本方法。 ３、了解浸蚀得基本原理,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得金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备得机械性能等。 二、实验设备与用品 1、金相显微镜 2、不同粗细得金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精） 3、抛光机 4、待制备得金相试样 三、金相显微镜得基本原理、构造及使用 1、显微镜得放大倍数 利用透镜可将物体得象放大，但单个透镜或一组透镜得放大倍数就是有限得,为此，要考虑用另一组透镜将第一次放大得象再行放大,以得到更高放大倍数得象。金相显微镜就就是基于这一要求设计得。显微镜中装有两组放大透镜,靠近物体得一组透镜为物镜,靠近观 察得一组透镜为目镜. 金相显微镜得光学原理图1如图所示。 物体AB置于物镜得一倍焦距F1与二倍焦距 之间,它得一次象在物镜得另一侧二倍焦距 以外，形成一个倒立、放大得实象A′B′；当 实象Ａ′B′位于目镜得前一倍焦距Ｆ2以内时 则目镜复又使映象A′B′放大，而在目镜得前 二倍焦距 2 F２以外，得到A′B′得正立虚象 A″B″。因此最后得映象Ａ″B″就是经过物镜、 目镜两次放大后所得到得。其放大倍数应为 物镜放大倍数与目镜放大倍数得乘积。 物体AB经物镜第一次放大得倍数： M物＝A′B′/ AＢ=（Δ+ｆ1′）/ ｆ1 式中ｆ1、f１′—-物镜前焦距与后焦距 Δ—-显微镜得光学镜筒长 与Δ相比，物镜得焦距f1′很短,可略, 所以Ｍ物≈Δ/ f1 象A′B′经目镜第二次放大得倍数： M目= A″B″／A′B′≈D/ f2 式中f2——目镜得前焦距 Ｄ——人眼明视距离,D≈图1 显微镜光学原理图 250㎜。 所以显微镜得放大倍数应为： M＝M物·M目=（Δ/ f1)·(D/ f２） 当显微镜得机械镜筒长度等于光学镜筒长度时，M= M物·M目；而当这二者不等时,M= M物·Ｍ目·Ｃ，C就是与机械镜筒长、光学镜筒长有关得系数，一般为１,有时为0、63，其C
光学金相组织观察方法 目的 1．了解光学金相组织观察方法及步逐； 2．了解光学金相显微镜的结构，熟悉其使用的基本方法； 3．了解光学金相样品的制备过程，体会制过程对观察组织的影响。光学金相显微镜的结构 为观察材料的显微组织，必须借助显微镜，大家可能用过生物显微镜，知道其大致结构有：物镜、目镜、粗调、微调等，生物样品是透明的，可用自然光。 工程材料，如金属材料，是不透明的，成像利用的是反射光，因此在光学金相显微镜中，结构上明显特点是有一套照明设备，现用显微镜的照明设备包括：电源、变压器、灯泡、透镜组——得到平行光，经过孔径光栏、滤色片、视场光栏，再经过物镜照射到试样上。经过试样的反射光进入物镜经过一次放大，再经过目镜的再次放大，我们看到的是经过二次放大的虚像。因为最后看到的像和各人的视力的影响，不同人观察时对显微镜要进行微调。
显微组织成像原理 如图所示，从透镜内垂直照射 到试样上的平行光，将发生反射 和吸收。如果试样是镜面，光线 全部原路返回，最后成像为亮点； 如果试样有不平的沟槽，部分光线反射后不能进入物镜，这样这些地方成像为暗区。有明有暗就构成了表面的图象，就是我们观察到的组织形貌。 金相试样的制备方法 取样：从材料或零件上截取准备观察的样品，要求组织要有代表 性，大小要适合制样和观察，尺寸过小的还要进行镶嵌。 打平：让观察面宏观为平面，用砂轮、锉刀或其它方法来实现。 磨光：用不同粒度的金相砂纸，从粗到细依次细磨，让其粗糙度 不断减小。细磨的方法有干磨和湿磨，可用手工细磨和机械
细磨。 抛光：消除细磨留下的最后磨痕，使观察面成为光滑无痕的镜面。 抛光方法有机械抛光、化学抛光和电解抛光。 组织显示：抛光后的试样直接观察，只能分辨吸收光线不同的区域，如非金属夹杂、铸铁中的石墨形状或裂纹。用化学试剂 进行浸蚀，组织中不同结构浸蚀程度不同，如晶界就浸蚀成 沟槽，就可分辨各种组织。 实验内容 每人制备一个金相试样，并利用金相显微镜进行观察结果。 磨样：试样已经过打平，用金相砂纸进行磨光。砂纸下用玻璃板，一只手按住砂纸，另一只手拿试样平稳来回磨削，磨面受压均匀，前推用力，拖回放松。磨痕全部一致，换下一号砂纸，转90度再磨光。 抛光：在呢布上加水和抛光粉，手拿稳轻抛。得到镜面。 浸蚀：用4%的硝酸酒精擦抹试样到镜面光泽刚消失。 清洗、吸水、吹干试样。 在显微镜下观察结果。使用显微镜电源要经过变压器，不要用手摸镜头，注意脚下身后的电线，粗调到位即可见组织再用微调，移动视场轻动载物台。 试样中常见的制样缺陷： 划痕：未磨去(粗大量少)或未抛光好(较细)而留下砂纸磨痕。 麻点、曳尾：抛光过度造成。
金相检测步骤详细版 第一步：试样选取，部位确定及截取方式 选择取样部位及检验面，此过程综合考虑样品的特点及加工工艺，且选取部位需具有代表性。金相试样的选取及尺寸： 取样部位的选取应根据待检材料的特点、加工工艺以及热处理过程而定。生产中的常规检验所用试样的的取样方向、部位和数量在产品标准或相应的技术条件中都有规定。通常试样的尺寸大小以便于握持、易于磨制为准，建议尺寸为直径15mm、高15～20mm的圆柱体或边长为15～25mm的立方体。 a、对于失效分析材料，应在失效部位和未失效部位分别取样，进行比对分析，便于研究其失效原因。 b、对于铸件，应从表面到心部，上部至下部观察其组织差异。 c、对于热处理后的工件，由于其金相组织均匀，可截取任意一截面进行观察，但如果试样表面进行处理（如表面化学处理、镀层等）取样时应垂直于表面，以便观察其组织和测量表面处理层厚度。 d、对于加工（如轧制、型材、锻件等）过的试样，若要分析工件表层有无脱碳、折迭等缺陷和检验晶粒度大小，应横向取样；若要研究夹杂物、组织变形程度等，应纵向取样。 中国船舶重工集团公司第七二五研究所（洛阳船舶材料研究所）试验测试与计量技术研究中心是中国船级社（CCS）授权的船舶材料验证试验机构，具备集高、精、尖仪器设备和先进的软件分析技术于一体的评价手段，可快速进行金相检测、性能检测，并能全方位的开展失效分析及安全寿命评估、材料及构件工程适应性评价等工作。 第二步：镶嵌。 如果试样的尺寸太小或者形状不规则，则需将其镶嵌或夹持。 第三步：试样粗磨。 粗磨的目的是平整试样，磨成合适的形状。一般的钢铁材料常在砂轮机上粗磨，而较软的材料可用锉刀磨平。 第四步：试样精磨。 精磨的目的是消除粗磨时留下的较深的划痕，为抛光做准备。对于一般的材料磨制方法分为手工磨制和机械磨制两种。 第五步：试样抛光。 抛光的目的是把磨光留下的细微磨痕去除，成为光亮无痕的镜面。一般分为机械抛光、化学抛光、电解抛光三种，而最常用的为机械抛光。
实验二金相常识简介和铁碳合金平衡组织观察 一、目地要求 1 、了解试样制备过程、金相显微镜基本构造和原理等金相常识。 2 、研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。 3 、分析成分对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织和性能之间的相互关系。 二、实验内容：将制好的样品放在显微镜上观察，注意显微镜的正确使用，并分析样品制备的质量好坏，初步认识显微镜下的组织特征并分析成分对铁碳合金显微组织的影响。 三、实验设备：金相显微镜，抛光机易耗品：吹风器、样品、不同号数的砂纸、玻璃板，抛光粉悬浮液、4%的硝酸酒精溶液、酒精、棉花等 四、实验步骤： 1.金相样品的制备方法。 2、样品硝酸酒精溶液腐蚀（即浸蚀）。
实验结论： 1画组织示意图 （1）画出下列试样的组织示意图 1）亚共析纲 2）过共析钢 3）亚共晶白口铸铁 4）过共晶白口铸铁 （2）画图方法要求如下 1）应画岩石记录表中的30—50直径的圆内，注明：材料名称、含碳量、 腐蚀剂和放大倍数。并将组织组成物用细线引出标明。如下图： 2．回答以下问题 （1）分析所画组织的形成原因。
（2）分析碳钢（任选一种成分）或白口铸铁（任选一种成分）凝固过程。
教学及实验方法： 1 、教师讲述和演示阶段： 用 1 5 分钟时间讲解试样制备、显微镜结构、反射原理和黑白成像等金相常识，用 2 0 分钟时间联系铁碳平衡图讲解、分析本次实验的 7 种铁碳合金在平衡状态下的显微组织，用电视显微镜向全体学生展示所有显微组织，用 5 分钟时间讲解绘制显微 组织的有关技巧。 2 、学生动手实验阶段： 学生用 5 0 分钟时间对 7 种铁碳合金平衡组织进行观察和分析，进一步建立成分和组织之间相互关系的概念，绘出所观察到的显微组织图，用箭头标明各显微组织，并在相应图下标出成分，确立组织和成分之间的关系。
铁碳合金平衡组织观察实验报告 一、实验目的 （1）观察和识别铁碳和金（碳素钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织特征; （2）了解铁碳合金成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织、性能之间的关系； （3）熟悉金相显微镜的使用。 二、实验原理 状态图是研究铁碳合金组织与成分关系的重要工具，了解和掌握状态图，对于制定钢铁材料的各种加工工艺有着很重要的指导意义。 所谓平衡状态的显微组织是指合金在极缓慢的条件下冷却到室温所得到的组织。铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁的缓慢冷却到室温得到的组织，它们是（特别是碳钢）工业上应用最广泛的金属材料，它们的性能与其显微组织有密切的关系。 三、使用的仪器设备 金相显微镜 四、实验方法、步骤 （1）实验前，阅读实验指导书，为实验做好理论方面的准备； （2）在老师的指导下调节好金相显微镜； （3）在金相显微镜下分别观察工业纯铁、20钢、45钢、65钢、T8钢、T12钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁等9种铁碳合金的平衡组织，识别钢和铁的组织形态的特征；根据相图分析各合金的形成过程；建立成 分，组织之间相互关系的概念； （4）画出所观察金相样品的显微组织示意图。 五、实验结果分析 （1）根据所观察并画出的金相样品的显微组织示意图，在图中标出组织，在图下标出：含碳量、组织、放大倍数、侵蚀剂。
样品名称：1.2%碳钢 状态：退火 显微组织：珠光体和网状渗碳体放大倍数：500倍 侵蚀剂：3%硝酸酒精溶液
样品名称：共晶白口铁 状态：铸造 含碳量：4.3% 显微组织：莱氏体 放大倍数：400倍；侵蚀剂：3%酒精溶液 样品名称：工业纯铁 含碳量：C%小于0.02% 状态：退火 显微组织：铁素体 放大倍数：500倍；侵蚀剂：3%硝酸酒精溶液 （2）根据观察的组织，说明含碳量对铁碳合金的组织和性能影响的大致规律 含碳量越高，强度，硬度越高，而塑韧性变差，反之，强度，硬度越低，塑韧性越好。 随着含碳量的增加，铁碳合金依次有工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的平衡组织形态。并且，碳含量的微小变化也会对某组织产生影响，随着含碳量的增加，工业纯铁中的三次渗碳体的量增加;亚共析钢中的铁素体量减少；过共析钢析钢中的二次渗碳体量增加；亚共晶白口铸铁的珠光体和二次渗碳体量
材料课件实验一光学金相 组织观察方法 Jenny was compiled in January 2021
实验一光学金相组织观察方法 目的 1．了解光学金相组织观察方法及步逐； 2．了解光学金相显微镜的结构，熟悉其使用的基本方法； 3．了解光学金相样品的制备过程，体会制过程对观察组织的影响。光学金相显微镜的结构 为观察材料的显微组织，必须借助显微镜，大家可能用过生物显微镜，知道其大致结构有：物镜、目镜、粗调、微调等，生物样品是透明的，可用自然光。 工程材料，如金属材料，是不透明的，成像利用的是反射光，因此在光学金相显微镜中，结构上明显特点是有一套照明设备，现用显微镜的照明设备包括：电源、变压器、灯泡、透镜组——得到平行光，经过孔径光栏、滤色片、视场光栏，再经过物镜照射到试样上。经过试样的反射光进入物镜经过一次放大，再经过目镜的再次放大，我们看到的是经过二次放大的虚像。因为最后看到的像和各人的视力的影响，不同人观察时对显微镜要进行微调。
显微组织成像原理 如图所示，从透镜内垂直照射 到试样上的平行光，将发生反射和 吸收。如果试样是镜面，光线全部 原路返回，最后成像为亮点；如果 试样有不平的沟槽，部分光线反射后不能进入物镜，这样这些地方成像为暗区。有明有暗就构成了表面的图象，就是我们观察到的组织形貌。金相试样的制备方法 取样：从材料或零件上截取准备观察的样品，要求组织要有代表性，大小要适合制样和观察，尺寸过小的还要进行镶嵌。 打平：让观察面宏观为平面，用砂轮、锉刀或其它方法来实现。 磨光：用不同粒度的金相砂纸，从粗到细依次细磨，让其粗糙度不断减小。细磨的方法有干磨和湿磨，可用手工细磨和机械细磨。
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，
金相显微摄像 一、实验目的: (一)了解普通金相显微镜的构造与使用方法。 (二)了解金相试样的制备方法。 (三)学习使用金相显微镜观察金相组织。 二、实验设备及材料: 实验设备:金相显微镜、砂轮机、抛光机、吹风机、玻璃板、培养皿、镊子。材料:金相试样、砂纸一套(800,1000,1200 )、抛光液(Al2O3)、腐蚀剂(4% 硝酸酒精溶液)、药棉、酒精 三、实验内容及步骤: 实验内容:(1)用机械抛光和化学侵蚀的方法制备金相样品 (2)观察试样的显微组织,并绘制组织图。 试验步骤:(1)金相样品的截取及镶嵌 (2)金相样品磨光 (3)金相样品的抛光 (4)金相样品的化学侵蚀 (5)显微组织的观察与记录
四、简述金相显微镜的放大原理:显微镜的成象放大部分主要由两组透镜组成。靠近观察物体的透镜叫物镜,而靠近眼睛的透镜叫目镜。通过物镜和目镜的两次放大,就能将物体放大到较高的倍数 五、简述金相显微镜的基本构造 金相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 (一)金相显微镜机械装置 显微镜的机械装置要由镜座、镜臂、载物台、镜简、物镜转换器及调焦装置等。它是支持放大、照明部分的支架、具固定与调解光学镜头,固定和移动标本作用。 二)金相显微镜放大部分 放大部分包括接物镜和接目镜。 (三)金相显微镜照明部分 照明部分包括反光镜、滤光镜、虹彩光圈和聚光镜等 六、金相制样的基本过程包括几个方面?这几个方面各是哪些? 制备显微试样包括取样、磨光、抛光及浸蚀四个步骤 1、取样 取样时应根据被分析材料或零件的特点。选择有代表性的部分。试样最适合的尺寸是直径为12mm,高为10mm的圆柱体或面积为12*12㎜2,高10mm的长方体。根据材料性质不同,可用手锯、用车床切削、用锤子击碎以及用砂轮切割等方法截
金相实验的原理和方法 一实验目的: 金属材料的使用通常遵循着“成分—组织—性能”的相互关系。金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。所谓外部条件就是指温度、加工变形、铸造情况等。 二试验设备： 1. 金相试样切割机 2. 砂轮机 3. 镶嵌机 4. 预磨机 5. 抛光机 6. 腐蚀液 7. 金相显微镜 8. 摄影系统及电脑 三试验原理： 金相试验是将欲检验之试片表面经言磨抛光（或化学抛光、电化学抛光）至一定的要求光滑后，以特定的腐蚀液于以腐蚀，利用各相或同一相中方向不同对腐蚀程度的不同而能表现出各相之特征，并利用显微镜放大倍率观察判断之。
四试验方法： 1.试片之准备： 为使试片能合乎观察的要求必须以如下之步骤处理之。 (1)取样(SAMPLING): 取样必须考虑其整体或研究的主题的代表性，如材料属方向性者则应依各方面皆取样观察：如品管检查则可随机取样如破坏原因分析可取性质较差的材料以凸显破坏原因以利观察等等。 (2)切割(SECTIONING): 如材料硬度低则可直接用锯子予以切割，如硬度较高则可使用砂轮切割，但必须慎选砂轮，且切割时须冷却以避免因切割过程所产生的热对材料组织的影响。 (3)粗磨(COARSE GRINDING): 用砂轮机去除试片的毛边，并用较粗的砂纸(#80左右)或沙袋机磨平且可除去可能因切割所产生的变态层。 (4)嵌模(MOUNTING): 嵌模之目的为使试片握持方便或保持试片边缘之完整，如不考虑这两种因素，则此步骤可省略 嵌模的方法有两种，即热嵌模(Hot Molding)及冷嵌模(Cold Molding)。热嵌模亦称为加压嵌模(Compression Molding)，方法为将试片表面朝下置于金属磨中(一般内径为111/4及11/2等三种)再填以适量之树脂，如酚树脂(如电木粉、Bakelite)，预热至60~80℃后即加压至4,200PSI左右之压力，并继续加热至130~140℃，持热
焊缝接头组织的金相观察与分析 一、实验说明 焊接是工业生产中用来连接金属材料的重要加工方法。根据工艺特点不同，焊接方法又分为许多种，其中熔化焊应用得最广泛。 熔化焊的实质就是利用能量高度集中的热源，将被焊金属和填充材料快速熔化，热后冷却结晶而形成牢固接头。 由于熔化焊过程的这一特点，不仅焊缝区的金属组织与母材组织不一样，而且靠近焊缝区的母材组织也要发生变化。这部分靠近焊缝且组织发生了变化的金属称为热影响区。热影响区内，和焊缝距离不一样的金属由于在焊接过程中所达到的最高温度和冷却速度不一样，相当于经受了不同规范的热处理，因而最终组织也不一样。 以低碳钢为例，根据热影响区内各区段在焊接过程中所达到的最高温度范围，依次分为熔合区（固相线一液相线），过热区（1100℃——固相线）；完全正火区（AC3——1100℃）；不完全旺火区（AC1～AC3）。对易淬火钢而言，还会出现淬火组织。 焊接结构的服役能力和工作可靠性，既取决于焊缝区的组织和质量，也取决于热影响区的组织和宽窄。因此对焊接接头组织进行金相观察与分析已成为焊接生产与科研中用以评判焊接质量优劣，寻找焊接结构的失效原因的一种重要手段。 本实验采用焊接生产中应用最多的低碳钢为母材，用手工电弧施焊，然后对焊接接头进行磨样观察。 二、实验目的 1、学会正确截取焊接接头试样。 2、认识焊缝区和热影响区各区段的组织特征。 3。深刻领会熔化焊焊接过程特点。 三、实验设备及器材 1、施焊设备及器材（手弧焊机、结422焊条，面罩）。 2、200×100×8mmA3钢板一块。施焊前用牛头刨床沿其长度方向中心线刨一条深2mm，宽4～5mm的弧形槽。 3、砂轮切割机一台。 4、钳工工具一套。 5，制备金相试样的全部器材。 6、金相显微镜若干台。 四、实验方法与步骤 1、在钢板上沿刨槽用F4mm结422焊条一根施焊。焊接电流取140～150A。 2、待钢板冷至室温后，用砂轮切割机截取试样。截取部位如下图所示，切割时须用水冷却。以防止组织发生变化（图中虚线为砂轮切割线，两端30mm长焊缝舍弃不用）。 焊接接头金相试样取样位置示意图 3、依照实验一步骤3所述方法截下的焊缝接头制备成金相试样。注意磨制面应选择与焊缝走向垂直的横截面。 4、在金相显微镜上观察制备好的焊接接头试样。光用低倍镜镜头（放大150倍）观察焊缝区及热影响区全貌，再用高倍镜镜头（450倍）逐区进行观察，注意识别各区的金相组织特征, 并画出草图。 五、实验报告要求 1、明确实验目的。
铁碳合金的纤维组织及分析 材科0904 徐飞 40930212 一、实验目的 1．进一步熟悉铁碳合金相图（Fe-Fe3C相图）。 2．掌握各相和组织组成以及它们的金相形貌特征（珠光体、铁素体、渗碳体、莱氏体等）。 3．掌握共晶、亚共晶、过共晶白口铸铁的显微组织特征（莱氏体、变态莱氏体，一次渗碳体、共晶渗碳体和二次渗碳体的形成与形貌特点；高温奥氏体转变所得室温产物等)。 4．了解碳含量对各相及组织组成物的形貌和相对量的影响。 二、实验内容 1．分析并讨论铁碳合金相图的组成及组织组成物形貌。 2．结合理论知识，观察各金相样品的显微组织，绘制组织特征图。 3．讨论分析实验结果和思考题。 三、实验设备与材料 1．光学显微镜 2．标准实验样品若干 四、实验过程 1．分析并讨论铁碳合金相图的组成及组织组成物形貌 在铁碳合金中，碳有两种存在形式：一是θ-Fe3C相，另一是石墨。θ-Fe3C 实际上是一个亚稳相，在一定条件下可分解为铁固溶体相α（Fe）或γ（Fe）和石墨，因此铁碳相图通常有Fe-Fe3C和Fe-石墨两种形式，且Fe-石墨体系是更稳定的状态。 在Fe-Fe3C体系相图中，存在有液相、固溶体相δ（Fe）、α（Fe）和γ（Fe）及θ-Fe3C相。根据组织特征则有奥氏体（A）、铁素体（F）、δ铁素体，渗碳体或液析渗碳体（Cm）、二次渗碳体（CmII）、三次渗碳体(CmIII)、珠光体（P），莱氏体（Ld）、变态莱氏体（Ld’）和液体（L）。 铁素体：碳溶入铁晶格的间隙中形成间隙固溶体，称铁素体。在金相显微镜下观察为均匀明亮的多边形晶粒。（BCC）
奥氏体：碳溶入铁晶格的间隙中形成间隙固溶体，称奥氏体。（FCC） 渗碳体：Fe3C和其他相共存时以片、粒块、网状形态出现，它不受硝酸酒精侵蚀，在金相显微镜下观察呈白色发亮。 2．结合理论知识，观察各金相样品的显微组织，绘制组织特征图。 下图a）所示为亚共析钢的退火组织。白亮者为铁素体，黑色的为珠光体。随着含碳量的提高，珠光体的相对量增加。当含碳量达到0.6%以上，铁素体沿着原奥氏体晶粒呈网状分布。 下图b）所示为共析钢的退火组织。全为片状珠光体组织，高倍观察时片层很清楚。 下图c）所示为含碳量为1.2%的过共析钢的退火组织，光体加二次渗碳体。二次渗碳体沿原奥氏体晶粒呈网状分布，呈亮白色。用碱性苦味酸溶液染色侵蚀，可使网状渗碳体变成黑色。 a）亚共析钢 b）共析钢 c）含碳量为1.2%的过共析钢 白口铸铁的组织有亚共晶、共晶和过共晶三种。 图a)是亚共晶白口铁，黑色的为原奥氏体枝晶形成的珠光体，枝晶间为莱氏体共晶，白色的渗碳体为基体。 图b)是共晶白口铁，组织是莱氏体共晶，黑色李壮为珠光体，白色基体为渗碳体。 图c)是过共晶白口铁，黑色粗大片状为一次渗碳体，而其余部分则为莱氏体共晶。 a)亚共晶白口铁图b)共晶白口铁图c)过共晶白口铁 课堂所绘组织图见附录，并与标准组织图进行对比观察。
金相综合实验报告 实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程 班级: 材料11（1） 指导老师：席生岐高圆 小组组长: 仇程希 小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐 二〇一四年四月三日
一、实验目的 1.了解碳钢热处理工艺操作； 2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值； 3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法； 4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响； 5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。 二、实验内容 1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料； 2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度； 3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像； 4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。三、实验原理 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。 (一)碳钢热处理工艺 1.加热温度 亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。 淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、
金相实验报告 三、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.认识铝合金的金相组织； 4.结合理论，理解铝合金成分与组织之间的相互关系四、实验要求1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相关材料常规的金相组织，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。 22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：砂轮机、砂纸、抛光机、金相显微镜等。 33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.要求用正规实验报告纸，书写清晰。 五、实验所用仪器设备及材料 1.设备：金相显微镜、抛光机、砂轮机。 2.各号金相砂纸、抛光布、脱脂棉、3~5﹪硝酸酒精溶液、试样（成分：xxxxx）。 六、实验步骤(1)金相显微试样的制备金相试样的制备包括取样、磨制、抛光和浸蚀等步骤。 金相试样的制备过程主要步骤 本实验金相试样制备过程的步骤如下: 磨制抛光浸蚀观察砂纸磨抛光剂抛光机浸蚀剂吹吹风酒精清洗水清洗水清洗吹干显微镜磨制抛光浸蚀镶嵌取样 1.取样试样的选取应根据被检验材料或零件的特点，取其有代表性的部位。例如研究零件的失效原因时，应在失效部位取样，并在完好部位取样，以便对比分析。对于铸造合金，考虑到组织的不均匀性，应从表层到中心各个部位进行选取。对于轧材，研究表层缺陷和夹杂物的分布时应横向取样；研究夹杂物类型、形状、变形程度、带状组织时应纵向取样。对一般热处理后的零件，由于组织均
金相样品制备的一般方法 1 实验目的 1.掌握金相样品制备的一般方法（机械抛光和化学侵蚀）。 2.了解金相样品制备的其他方法。 2 实验设备及材料 1.金相显微镜一台 2.碳钢试样一块 3.金相砂纸一套 4.抛光机及抛光液 5.侵蚀液，酒精，玻璃器皿，镊子，脱脂棉，滤纸等。 3 实验过程 3.1预磨机磨样 取得样品，用食指抵住样品顶端，大拇指和中指夹紧样品。打开预磨机，将水龙头的水量调到合适的大小，将样品放置于砂纸的中间位置附近，轻压下样品，让砂纸充分研磨样品表面。等样品表面上的划痕都朝一个方向时，将样品旋转九十度重新磨样，直到新划痕覆盖上一次的划痕，这样重复3~4次，最后一次划痕都朝一个方向时，磨样完成，关闭水龙头和预磨机，准备抛光。 3.2样品抛光 在样品表面抹上一点抛光膏，打开抛光机，将水龙头水量调到合适大小，为防止抛光膏被抛光布打飞，倾斜将样品慢慢抵至抛光布上，然后轻压样品是其和抛光布充分接触，，期间将样品旋转90°2~3次，使抛光更均匀，抛光至样品表面光亮如镜，看不到细小的划痕即可。关闭抛光机和水龙头，完成抛光。 3.3样品侵蚀 将抛光完成的样品置于水流下冲洗几秒，将抛光过程中的杂质冲洗干净，准备侵蚀。用镊子将蘸满侵蚀液（4%硝酸酒精）的棉团均匀擦拭样品表面，重复擦拭5~8次，直至样品表面变成均匀的浅灰色，然后立即将样品表面用水流冲洗，将侵蚀液清洗干净，防止过度侵蚀。 清洗完成后用蘸满酒精的棉团擦拭样品表面，然后用吹风机将样品表面吹干，至此样品侵蚀完成，准备样品的观察。 3.4样品观察 将样品置于载物台上，打开显微镜光源，切换低倍物镜，将样品调高至与物镜相距2~3毫米，然后观察目镜，同时用粗调旋钮向下调节样品位置，直至在视野中观察到样品组织，然后用细调旋钮调节使视场更加清晰。 视场找到后，将物镜切换至高倍镜，调节细调旋钮，直至能清晰观察到样品组织即可。
实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料 显微组织观察 实验目的概述实验内容实验方法实验报告思 考题 一、实验目的 1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。 2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。 3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。 4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。 TOP 二、概述 1. 碳钢热处理后的显微组织 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。 为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。时(相当于空冷)，得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后，瞬时转变成马氏体。其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。 转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC) 珠光体型相 变珠光体 (P) >650 在400～500X金相显微镜下可以观察到 铁索体和渗碳体的片层状组织 ～20 (HBl80～200)索氏体 (S) 600～650 在800一]000X以上的显微镜下才能分 清片层状特征，在低倍下片层模糊不清 25～35 屈氏体 (T) 550～600 用光学显微镜观察时呈黑色团状组织， 只有在电子显徽镜(5000～15000X)下 才能看出片层状 35—40 贝氏体型相 变上贝氏体 (B上) 350～550 在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特 征 40—48 下贝氏体 (BT) 230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58
实验五 铁碳合金平衡组织的显微观察 一．实验目的 1. 观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。 2. 掌握铁碳合金成分，组织性能之间的变化规律。 二、 实验器材 1、金相显微镜 2、金相标准试样 四．实验原理 铁碳合金室温下基本相和组织组成物的基本特征 1.铁素体（F ） 是碳溶入α-Fe 中的间隙固溶体，晶体结构为体心立方晶格，具有良好的塑韧性，但强度硬度低，经4%硝酸酒精浸蚀呈白色多边形晶粒，在不同成分的碳钢中其形态为块状和断续网状。 2.渗碳体（Fe 3C ） 是铁与碳形成的化合物，含碳量为6.69%。 晶格为复杂的八面体结构，硬度高，脆性大，用4%的硝酸酒精浸蚀后呈白色，用碱性苦味酸钠热蚀后呈黑色，用此法可以区分铁碳合金中的渗碳体和铁素体。由铁碳相图知，随着碳的质量分数的不同，渗碳体有不同的形态，一次渗碳体是由液态直接析出的渗碳体，呈白色长条状；二次渗碳体是从奥氏体中析出的渗碳体，呈网状分布，三次渗碳体是从铁素体中析出的渗碳体，沿晶界呈小片状，共晶渗碳体在莱氏体中为连续基体，共析渗碳体是同铁素体交替形成呈交替片状。 3.珠光体（P ） 是铁素体与渗碳体的机械混合物，在平衡状态下，铁素体和渗碳体是片层相间的层状组织。在高倍下观察时铁素体和渗碳体都呈白色，渗碳体周围有圈黑线包围着，在低倍下当物镜的鉴别能力小于渗碳体厚度的时候，渗碳体就成为一条黑线。见图3-1。 五。实验内容及步骤 a （15000×） b （400×） 图2-1 不同放大倍数下珠光体的显微组织
观察以下铁碳合金组织 在铁碳状态图上，根据碳的质量分数的不同，铁碳合金分为工业纯铁，碳钢及白口铸铁。 1.工业纯铁 碳的质量分数小于 0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。室温下的组织为单相的铁素体晶粒。用4%的硝酸酒精浸蚀后，铁素体呈白色。当碳的质量分数偏高时，在少数铁素体晶界上析出微量的三次渗碳体小薄片，见图 3-2。 2.碳钢 碳的质量分数在0.0218～2.11%范围内的铁碳合金称为碳钢，根据钢中含碳量的不同，其组织也不同，钢又分为亚共析钢，共析钢，过共析钢三种。 1）亚共析钢 碳的质量分数在0.0218～0.77%范围内，室温下的组织为铁素体和珠光体，随着碳的质量分数的增加，先共析铁素体逐渐减少，珠光体数量增加。见图 3-3 。白色有晶界的为铁素体，黑色层片状的组织为珠光体。 在显微镜下，可根据珠光体所占面积的百分数估计出亚共析钢的碳的质量分数： Wc ≈Wp%×0.77% Wc –碳的质量分数 Wp –珠光体所占面积的百分数 2) 过共析钢 碳的质量分数在0.77～2.11%范围的碳钢为过共析钢。室温下的组织 为层片状珠光体和二次渗碳体，见图 3-4。 用4%硝酸酒精浸蚀，二次渗碳体呈白色网状分布在珠光体周围。用碱性苦味酸钠溶液热蚀后，渗碳体呈黑色。 图 3-2 工业纯铁显微组织 a 用4%硝酸酒精浸蚀 b 用碱性苦味酸钠热蚀 图 3-4 T12钢显微组织 20钢 45钢 70钢 图 3-3 亚共析钢的显微组织
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：利用金相显微镜在专门制备的试样上观察 材料的组织和缺陷的方法。 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： 本实验金相试样制备过程的步骤如下: 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
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。 方式重复进行。
显微组织。 右图为单相组织和 双 相组织的显微组织图 实验概述： 三、实验设备及材料 ?金相分析实验使用的主要仪器设备有： 光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。 ?实验材料有： 低碳钢试样，工业纯铁、20钢、T8钢、亚共晶白口铸铁等显微组织样品，金相砂纸，抛光粉，硝酸酒精溶液（含4%HNO3），酒精，脱脂棉等。 实验一金属的显微分析法 实验内容及步骤 ?实验前必须仔细阅读实验讲义的有关内容； ?听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造、使用方法等内容，熟悉金相显微镜的构造及其操作规程； ?由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作过程，学生每人一块试样，进行试样制备全过程的操作，直至制成合格的金相试样； ?在金相显微镜下观察所制备试样的显微组织特征，并用摄像机拍照存盘。