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 。
显微镜总放大倍数为：
12(/)(/)M M M f D f =⋅=⋅物目 (4) 图1 金相显微镜放大成像原理图
有的显微镜为避免镜筒过长，从而缩短了物镜与目镜间的距离。因此，显微镜的放大倍数应乘以一个镜筒系数C ，即M=M 物·M 目·C ，C 值一般标注在金相
显微镜上。例如德国的Zeiss 公司的立式显微镜，其镜筒系数C 为0.63。
b. 显微镜的鉴别率
显微镜的鉴别率是指它能清晰的分辨试样上两点间最小距离d 的能力，d 值越小，鉴别率越高，鉴别率可由下式计算： 22sin d A n λ
λ
ϕ== (5)
式中，λ为入射光线的波长；A 为物镜的
数值孔径，它表示物镜的聚光能力；n 为
物镜与试样之间介质的折射率；φ为物
镜孔径角的一半，如图2所示。 图2 物镜的孔径角
可见，显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长和物镜的数值孔径，波长越短，数值孔径越大，则显微镜的鉴别率越高。对于一定波长的入射光，可通过变化数值孔径A 来调节显微镜的鉴别率。
c. 放大倍数、数值孔径、鉴别率之间的关系
显微镜的同一放大倍数可以由不同倍数的物镜和目镜来组合。对于同一放大倍数，应先确定物镜。在选用物镜时，必须使显微镜的放大倍数处于有效放大倍数范围之内，即M=500A ～1000A 。若M ＜500A ，则不能充分发挥物镜的鉴别率；假如M ＞1000A ，将会造成“虚放大”，仍不能显示超出物镜鉴别能力的微细结构。待物镜确定后，再根据所需的放大倍数选用目镜。
(2) 金相显微镜的构造
金相显微镜的种类和形式很多，但较为常见的分为台式、立式及卧式三种类型。虽然型号很多，但基本构造类似，通常由照明系统、光学系统和机械系统三大部分组成。
a. 金相显微镜的照明系统
照明系统由光源、凸透镜、滤色片、光栏、毛玻璃和垂直照明器等组成。 光源：金相显微镜一般采用人工光源装置，要求光的强度不仅大而且均匀，并在一定范围内可任意调节，发热程度不宜过高，常用的光源有：钨丝灯泡、碳弧灯、碘弧灯、钨弧灯、水银灯、疝灯等。使用时一般要将220V 电源通过变压器降至6～8V 左右的电压，发出白色光。
聚光镜：其作用是使来自光源的散射光变为平行光束。
滤光片：是由不同颜色的光学玻璃制成，其作用是降低色差，增加组织衬度，考虑到人眼的舒适反应，观察时一般选择黄、绿色滤光片。
光栏：孔径光栏相当于照相机上的光圈，其作用是空制光束的大小，减少光线在镜筒内漫反射，提高映像的清晰度。当孔径光栏缩小时，进入物镜的光束变细，鉴别率降低；当孔径光栏增大时，入射光线变粗，鉴别率也随之提高，但球面像差增加以及镜筒内部反射和炫光的增加，将使成像质量降低。可见孔径光栏对成像质量影响很大，使用时必须适当调节。视场光栏用来改变观察视域的大小，减少镜筒的反射与炫光以提高映像的衬度而不影响物镜的分辨能力。
垂直照明器：其作用是是把光源的光束反射到试样表面上。金相显微镜的光
源，一般装在镜筒的侧面，与主光轴呈正交。要使光线经过主光轴到达试样表面，必须在两光轴交点处要安装一个反射面，使光束垂直转向，从而使光源的光束反射到试样表面上，这种结构称垂直照明器。
b. 金相显微镜的光学系统
光学放大系统是金相显微镜的核心部分，主要是物镜和目镜。照明系统入射的光束在金相试样表面反射后，经过物镜、目镜等即可将试样表面的显微组织放大，并在目镜内成像以供观察。
物镜：是显微镜最主要的部件，它是由许多种类的玻璃制成的不同形状的透镜所构成的。物镜由消色差物镜、平面消色差物镜、复消色差物镜和平面复消色差物镜等几种，有多种不同放大倍数的物镜可更换使用。
目镜：由两个凸透镜组成，主要用来对物镜已放大的图像进行再次放大。常用的目镜有普通目镜、补偿目镜、投影目镜和测微目镜等，其类型及放大倍数等均刻在目镜的金属外壳上。目镜也有多种不同放大倍数的镜头，可更换使用。例如：XJB-1型金相显微镜备有5X、10X、15X三个目镜。显微镜使用时，可根据所需放大倍数选择合适的物镜和目镜(见表1)。
表 1 显微镜放大倍数
c.
由显微镜的底座、镜筒、载物台及调节焦距螺旋等组成。底座是整个显微镜的支撑部件。载物台放置样品可前后左右移动试样位置。调节焦距螺旋有粗调和细调两种，用于调节物镜与试样表面的距离，以获得清晰的图像。
(3) 金相显微镜使用步骤及注意事项
金相显微镜属于精密光学仪器，使用时必须细心谨慎，严格遵守操作规程和必要的规定。
金相显微镜的使用步骤如下：
①根据观察要求选择适当放大倍数的物镜和目镜，并安装到位。
②将试样放在载物台中心，观察面朝下，如需固定，应使用载物台上的固定装置进行固定。
③观察样品，要进行聚焦。调焦时先转动粗调螺旋，使物镜上升，保证样品尽量靠近物镜但不能接触，然后用眼睛从目镜中观察，用手缓慢调节粗调螺旋，待到看到组织后，再调节微调螺旋进一步精确调焦，直到图像清晰为止。
④使用完毕后，试样放回原处，立即关闭电源并盖好防护罩。
使用金相显微镜时注意事项如下：
①金相试样要保持干净并且不能含有水和酒精，金相试样的观察面严禁用手抚摸，同时为防止划伤观察面，也不要随意挪动试样。
②镜头擦拭一定要用擦镜头试纸，严禁用任何异物进行清理。
③旋转调焦手轮时一定要缓慢进行，碰到极限位置时应立即停止操作，不得强行转动。
④使用过程中操作要细心，动作不能粗暴和剧烈，更不能随便拆卸显微镜
部件，以免影响显微镜的使用精度或损坏显微镜。
⑤使用过程中若出现故障，应向指导老师报告，不得自行拆修。
2. 金相试样的制备步骤
金相试样的制备是进行正确金相分析的基础，金相试样的制备过程包括取样、磨制、抛光和浸蚀四个步骤。
(1) 取样
取样是金相试样制备的第一道工序，若取样不当，则达不到检验的目的。金相显微试样截取部位取决于研究的目的和要求，应选取具有代表性的部位。例如研究零件的实效原因，应在失效的部位截取，并在完好部位取样，以便比较和分析；对于一般热处理后的零件，由于金相组织比较均匀，因而可在任一截面上截取试样。
由于材料性能不同，取样方法也不一样。对于软材料，可用锯、车、铣或刨等来截取；对于硬材料可用金相切割机或线切割机截取；而对于硬而脆的材料可以用锤击的方法截取。无论采用哪种方式取样，都应避免或减轻试样受热或变形引起的金属组织变化。
试样截取时应注意保护试样的特殊表面，如热处理表面强化层、化学热处理渗层、裂纹区以及失效零件上的损坏特征等，不能应截取而造成损伤。截取的试样尺寸应从便于握持和磨制的角度考虑，通常一般为Φ12×15mm的圆柱体或12×12×15mm的正方体；对于那些尺寸过小、形状不规则以及需要保护边缘的试样，可以采取镶嵌的方法制成一定的形状和大小。常用的镶嵌方法有机械镶嵌、低熔点合金镶嵌、热压镶嵌及环氧树脂镶嵌等方法，如图3所示。
(a) 机械镶嵌法(b) 低熔点合金镶嵌法(c) 塑料镶嵌法
图3 金相试样镶嵌方法
(2) 磨制
磨制的目的是为了得到平整光滑的表面，为抛光做准备。一般磨制过程分为粗磨和细磨。
粗磨一般在砂轮机上进行，对软材料可用锉刀锉平。砂轮粗磨应利用砂轮的侧面，并使试样沿砂轮径向作往复缓慢运动，施加压力要适度、均匀，以保证试样磨平。粗磨时试样要不断用水冷却，以防温度升高造成内部组织发生变化。最后要将试样倒角，防止细磨时划破砂纸，但对需要观察脱碳、渗碳等表层组织的试样不能倒角，对此可以采用镶样方法解决。粗磨后需将试样和双手洗净，以免将粗砂粒带到细磨用的砂纸上，造成难以消除的深磨痕。
细磨的目的是消除粗磨留下的划痕，以得到平整而光滑的表面，为下一步抛光作准备。细磨可分为手工细磨和机械细磨两种方法。
①手工细磨
手工细磨是用手持试样，直接在金相砂纸上不断地磨削。金相砂纸按粗细分为01、02、03、04、05、06号等，磨制时由粗到细逐次磨平。手工磨制方法比较简单，首先将砂纸平铺在玻璃上，一手将砂纸按住，一手将试样磨面轻压向前推行进行磨光，直到试样磨面上仅留有一个方向的均匀磨痕为止。用力要均匀，不宜过重，切不可来回往复磨制。每换下一号细砂纸时，试样磨面需转动90度，即与旧划痕垂直，直到旧划痕消失为止。以此类推，磨至最细砂纸。试样细磨结束后，用水将试样冲洗干净待抛。
②机械细磨
由于手工细磨速度慢、效率低、劳动强度比较大，故现在多采用机械磨光的方法。机械细磨是在专用的机械预磨机上进行，将不同型号的砂纸剪成圆形，置于预磨机圆盘上，便可进行磨光，其方法与手工细磨一样。用干砂纸时，转速应较低(150 r/min左右)。用水砂纸时，转速可以高点(300～400r/min)，因为采用水砂纸磨制时必须用水冷却，避免磨面过热。因转盘转速较快，磨制时用力要小且均匀。
(3) 抛光
抛光的目的是去除试样磨面上经细磨产生的细微划痕和变形层，以获得光滑的镜面。常用的抛光方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中以机械抛光应用最广。
机械抛光是在专用的抛光机上进行的，其转盘转速一般为200～600m/min。粗抛时转速要高些，精抛或抛软材料时转速要低些。对于抛光织物的选用，钢一般用细帆布、呢绒和丝绒；铝、镁、铜等有色金属可用细丝绒；灰口铸铁为防止石墨脱落或曳尾，可用没有绒毛的织物。抛光时应在织物上洒以适量的抛光粉，常用的抛光微粉见表2。
表2 常用的抛光微粉
①除抛光膏外，抛光粉都应配成水的悬浮液使用，一般常用的浓度是一升水中5～10克Al2O3粉或10～15克Cr2O3粉。
②抛光时要不断地喷洒适量的抛光液。若抛光布上抛光液太少，抛光面因摩擦生热会使试样产生晦暗现象；若抛光液太多，会使钢中夹杂物及铸铁中的石墨脱落，抛光面质量不理想。
③抛光时应将试样的磨面均匀、平整地压在旋转的抛光盘上，并从边缘到中心不断地做径向往复移动。
④因转盘转速高，抛光压力不宜过大，且时间不宜过长，否则会增加磨面的扰乱层。
⑤抛光时不允许使用已经破损的砂纸，否则会影响安全。
电解抛光是将试样放在有电解质的槽中作为阳极，用不锈钢板或铅板作阴极。接头直流电源后，阳极表面产生选择性溶解，逐渐使试样表面凸起部分被溶解而抛光。这种方法的优点是速度快，表面平滑光整，无机械抛光时易出现的划痕，抛光过程中不会发生塑性变形层，影响分析结果。其缺点是对金属材料化学性的不均匀性，显微偏析明显，抛光过程不易控制。
化学抛光不需要应用外电流，是依靠化学试剂对样品的选择性溶解作用将磨痕去除的一种方法。对碳钢、一般低合金钢的退火、淬火组织进行化学抛光，效果较好。化学抛光若与机械抛光结合，利用化学抛光边腐蚀边机械抛光，可以提高抛光效率。
抛光后的试样应用清水冲洗干净，然后用酒精冲去残留水滴，再用吹风机吹干。
(4) 浸蚀
经抛光后的试样直接放在显微镜下观察，只能看到一片亮光，同时仅能观察到某些非金属夹杂物、铸铁中的石墨、粉末冶金制品中的孔隙等，无法辨别出各种组成物及其形态特征。若要清楚的显示出其显微组织，经抛光后(化学抛光除外)的试样必须用浸蚀剂进行浸蚀。常用的浸蚀方法是化学浸蚀法。
化学浸蚀法就是利用化学试剂对试样磨面进行溶解或电化学作用来显示金属的组织。对于纯金属和单相合金，其浸蚀是一个化学溶解过程。由于晶界原子排列不规则且不稳定，同时具有较高的自由能，故晶界易被浸蚀而下凹，来自显微镜的光线在晶界处产生漫反射而不能进入目镜，因此晶界呈现黑色，如图4(a)所示。另外，纯金属中由于各个晶粒的结晶位向各不相同，化学性能也是各向异性，因此有的晶粒受蚀快一些，有的晶粒受蚀慢一些，所以在显微镜下各个晶粒的明暗程度不一样。
对于两相合金，其浸蚀主要是一个电化学过程。由于不同相具有不同的电位，当试样浸蚀时，就形成许多微小的局部电池。具有电位低的相成为阳极，被迅速溶解而逐渐下凹；电位高的相成为阴极，不被腐蚀，保持原有的平面。两相形成的电位差越大，浸蚀速度越快，当光线照射时，两个相就形成了不同的颜色，就能看到不同的组成相，如图4(b)所示。
(a) 铁素体晶界(b) 层片状珠光体
图4 单相和两相组织的显示
(5) 观察
试样浸蚀后，应立即用水冲洗，并用沾酒精的棉花擦拭表面，除去水分再用棉花轻吸去表面酒精，然后吹干即可在显微镜下观察。浸蚀后的样品应保存在干燥器中，以防潮湿空气氧化。
四、实验内容
1. 明确金相显微镜的构造及使用方法，并能够实际操作金相显微镜；
2. 将待制备的试样通过粗磨、细磨、抛光和浸蚀等步骤制备成金相试样；
3. 在显微镜下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；
4. 绘出所制备试样在金相显微镜下观察到的显微组织示意图，标明相应的放大倍数，对照标准金相挂图确定材料类型。
五、实验报告要求
1. 写出实验目的；
2. 简要说明金相显微镜的使用方法和注意事项；
3. 简述制备金相试样的过程；
4. 分析实际试样制备过程中出现的问题，并提出改进措施；
5. 画出所观察的显微组织示意图，并注明相应的放大倍数，确定材料类型。
竭诚为您提供优质文档/双击可除金相组织观察实验报告 篇一：金相试样制备试验报告 金相试样的制备 一、实验目的 （1）了解金相显微试样制备原理，熟悉金相显微试样的制备过程。 （2）初步掌握金相显微试样的制备方法。 二、实验原理 金相试样制备 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。 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
第二讲金相试样的制备 样品制备的基本步骤：取样、镶嵌、磨光、抛光四个步骤。每项操作都必须严格、细心，因为任何阶段上的失误都可能影响以后的步骤；在极端的情况下，不正确的制样可能造成组织的假像，从而得出错误的结论。 样品制备的方式：手工制样、机械制样、自动制样。 一、金相试样的截取 选取合适的、具有代表性的试样是金相研究和检验中至关重要的第一步，必须注意取样得部位、数量、尺度、磨面的取向和试样的截取方法。取样必须恰到好处地给材料提出统计上的可靠描述。 1、取样的原则： 取样部位的选取取决于被检验材料或零件的特点、加工工艺过程及热处理过程、使用情况等。根据检验目的和要求，通常分为两大类：系统取样、指定取样。 ⑴系统取样：选取的试样必须能表征被检验材料或零件的特点，即要有代表性。常规检验所取试样的部位、形状、数量、尺寸等都有明确的规定，详见有关标准：国标（GB）、冶标（YB）、航标（HB）。例如，标准中规定：棒材、钢锭、钢胚，在材料两端取样；热轧型材则同时取横向、纵向两组试样；航空压气机盘则要从径向、轴向、弦向同时取样。 ⑵指定取样：根据所研究的问题，有针对性的取样。例如：零件失效分析的试样即属此类，必须根据零件使用部位、受力情况、出现裂纹的部位和形状等具体情况，抓住关键部位分别在材料失效部位和完好部位取样，以便对比分析，找出失效的原因。比如裂纹源区就是重要的取样部位。 磨面取向：根据生产工艺、产品形状、研究目的而定。 形状尺寸：通常是Φ12×12mm的圆柱体或是12×12×12 mm的正方体；实际工作中还要具体问题具体分析。试样太大、太小都不好；太大，则制备样品时费时费力；太小，则操作不便。试样边缘无特殊要求时要磨制出倒角。 取样数量：实际生产中，某一材料、某一项目的检验，通常不会是单独的一个样品，一般是3~4个，以求统计上的可靠性。 在研究结果和检验报告上所列举的金相照片，必须注明截取部位和检验面的方向，甚至画图说明。 在本次课程实验的过程中，不要求同学自己取样，但是，对于取样的重要性，必须高度重视，深刻记忆。踏出的第一步如果出现失误，很可能就是：差之毫厘，谬以千里。取样的过程，对于实际工作条件、经验要求比较高，不是理论学习、实验课所能完全解决的。 二、取样的方法 总的要求：必须保证被切取的试样表面的显微组织不因切割而发生变化。 试样切取方法：可以根据取样零件的大小、材料的性能、现场实际条件灵活选取切取试样的方法。常见的形式有四类：机械切割、气切割、电弧切割、电解切割。每种类型有具体的方法。 机械切割：磨料切割（砂轮切割、线切割）、超声波、锯（手工、锯床）、一般机床（车床、刨床、铣床）、打断。
金相试样的制备及金相组织观察 一、实验目的 2.从不同方向观察不同细节部位的组织结构特征； 3.观察不同材质在金相显微镜下的差异。 二、实验原理 金相试样制备及组织观察是对材料内部微观组织结构的研究。针对不同材料，制备方法也不同，但基本步骤相似。主要步骤包括： 1.切割：将待测材料切割成不同大小形状的块、片或棒状样品，以便于后续的纵、横面研磨和抛光。 2.粗磨：先用最大粒度的研磨纸在磨料板上磨平样品表面，以去除材料表面上的粗糙度。 3.细磨：再用粗度更小的研磨纸进行细磨，使样品表面更加平整光滑。这样，材料内部的组织结构才能清晰地展现在显微镜下。 4.抛光：在细磨后，用抛光机将样品表面抛光，去除最后的研磨痕迹，并使表面更加光滑。 5.腐蚀：若试样处理后表面存在氧化层，则可以使用相应的腐蚀液进行去除以得到漂亮的图片。 6.显微观察：在显微镜下，通过变换倍数和调节成像参数，观察和记录试样不同部位的组织结构。 三、实验器材 1.金相显微镜 2.金相试样制备设备（磨料机、抛光机、腐蚀装置等） 3.不同粒度的研磨纸和抛光液 4.不同腐蚀液 5.样品切割机（或金属锯） 四、实验步骤
2.粗磨和细磨：将样品放在磨料机上，进行粗磨和细磨，使其表面光滑平整。 4.腐蚀：将样品浸泡在腐蚀液中，去除表面氧化层。 5.洗净：用去离子水将样品洗净。 6.干燥：将样品用吸水纸擦干，然后放在干燥箱中干燥。 五、实验结果及分析 1.对不同材质，在金相显微镜下观察到的组织结构差异明显，这是由于材料的不同组分和热处理状态等因素影响。 2.通过调节金相显微镜的倍数和成像参数，可以从不同角度观察不同部位的组织结构特征，得到更加详细的组织信息。 3.在纵横向观察组织结构时，由于材料的晶粒大小和方向不同，不同部位的组织结构存在差异，需要综合考虑各种因素，以准确地描述材料内部的微观组织结构。 4.通过金相试样制备和组织观察，可以研究材料的晶体结构、晶粒大小和分布、相变和组织缺陷等一系列微观组织特征，从而分析材料的性能和失效机制，对材料的研究和应用有重要意义。 六、实验注意事项 1.实验人员需戴手套和防护眼镜，严禁手接触腐蚀液。 2.制备金相试样时，样品必须保证表面光滑、平整，并且没有破损、硬伤。 3.制备金相试样时，粗细磨过程中需加水，以防样品过于热变形。 4.制备金相试样后，需仔细洗净，并用去离子水擦干，然后干燥，以防止水中杂质污染样品。 5.在显微镜下观察试样时，需严格按照操作规程，调整倍数和成像参数，避免损坏设备和目镜。 7.在实验过程中，当对实验材料遇到问题时，及时请教实验指导员以避免意外发生。
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。 进入物镜的光线所张开的角度称为物镜的孔径角，其半角为φ，如图1-2所示。 图1-2 孔径角 当n与φ值越大时，则数值孔径值就越大，物镜的鉴别能力也就越高。 3)透镜成像的质量 单片透镜在成像过程中，由于几何光学条件的限制，以及其它因素的影响，常使映像变的模糊不清或发生变形迹象，这种缺陷称为相差。形成象差的重要原因是由于透镜本身存在有球面象差和色象差等缺陷。 如图1—3（a）所示球面象差的产生是因为透镜的表面呈球形，当来自A点的单色光，即一定波长的光线通过透镜后，使光线不能交于一点，而分成几个交点前后分布，导致放大后的象模糊不清。 降低球面象差的办法，除了制造物镜时采取不同透镜的组合进行必要的校正外，在使用显微镜时也刻采取调节孔径光栏，适当控制入射光束粗细，减少透镜表面面积等方法，把球面象差降低到最低程度。 图1-3 透镜产生象差的示意图 图1—3（b）为色象差示意图，当来自A点的白色光通过透镜后，由于各单色光的波长不同，折射率不一样，使光线折射后不能交于一点。其中紫色光线的波长最短，折射率最大，在离透射镜最近处成像；红色光线的波长最长，其折射率最小，在离透射镜最远处成像。其余的有色光线（如：黄、绿、蓝色）的成像，则在它们之间。色象差的处在会降低透镜成像的清晰度，应予以校正。 4)光学显微镜的构造 XJB—1型光学显微镜的外形结构如图1—5所示。现分别介绍各部件
实验一金相试样的制备与组织观察 1、实验目的 （1）学习金相试样的制备方法； （2）学习金相显微镜的使用方法； （3）了解不同金相组织在金相显微镜下的形貌特征。 2、实验原理 不同金相组织被腐蚀液浸蚀后，会呈现出不同的形貌特征，可用金相显微镜进行观察。 3、试剂和仪器设备 （1）碳钢试块； （2）预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜； （3）抛光液、腐蚀液、金相砂纸。 4、实验步骤 （1）试样的制备 （2）安装好金相显微镜，接通电源； （3）金相显微组织观察。 5、实验数据及其处理 （1）记录所观察试样显微组织的名称及形貌特征； （2）绘制所观察试样的显微组织图。 6、问题讨论 （1）制备金相组织试样时应注意哪些问题？ （2）观察金相显微组织时应注意哪些问题？ 实验二铁碳合金平衡组织观察 1、实验目的 （1）了解金相显微镜的工作原理及使用方法； （2）熟悉铁碳合金典型金相组织结构特征。 2、实验原理 不同成分的铁碳合金在室温的平衡组织不同，可通过观察合金金相组织的结构特征来确定其组织成分。 3、试剂和仪器设备 （1）试样，包括含碳量0.2%的亚共析钢、含碳量0.45%的亚共析钢、含碳量0.65%的
亚共析钢、含碳量0.77%的共析钢、含碳量1.2%的过共析钢、亚共晶铸铁（含碳量<4.3%）、共晶铸铁（含碳量4.3%）、过共晶铸铁（含碳量>4.3%）； （2）金相显微镜。 4、实验步骤 （1）安装好金相显微镜，接通电源； （2）分别对不同成分的铁碳合金平衡组织进行金相观察和分析。 5、实验数据及其处理 （1）记录所观察试样显微组织的名称及形貌特征； （2）绘制所观察试样的显微组织图，注明组织代号； （3）估算所观察试样的含碳量。 6、问题讨论 （1）分析铁素体、奥氏体、渗碳体、光体、菜氏体五种金相组织的性能和特点。 （2）如何根据铁碳合金的显微组织图估算其含碳量？ 实验三碳钢的热处理及硬度测试 1、实验目的 （1）了解碳钢的退火、正火、淬火和回火等普通热处理工艺过程，掌握其工艺特点； （2）熟悉碳钢普通热处理的操作方法； （3）熟悉硬度试验方法和硬度计的操作； （4）熟悉碳钢在不同热处理条件下的组织结构与性能差异。 2、实验原理 同一钢种在不同的热处理工艺条件下，将获得不同的组织结构和性能。 3、试剂和仪器设备 （1）箱式电阻炉、布洛维硬度计； （2）45钢试件； （3）清水、机油。 4、实验步骤 （1）按要求的温度加热试件； （2）按要求的冷却规范进行冷却，包括炉冷、空冷、油冷和水冷等； （3）测量试样硬度并记录数据。 5、实验数据及其处理
金相试样的制备及金相组织观察
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、构造，初步掌握显微镜的正确使用。 2、掌握金相显微试样的制备过程和基本方法。 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、实验设备和用品 1、金相显微镜 2、不同粗细的金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精） 3、抛光机 4、待制备的金相试样 三、金相显微镜的基本原理、构造及使用 1、显微镜的放大倍数 利用透镜可将物体的象放大，但 单个透镜或一组透镜的放大倍数是有 限的，为此，要考虑用另一组透镜将 第一次放大的象再行放大，以得到更 高放大倍数的象。金相显微镜就是基 于这一要求设计的。显微镜中装有两 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。
金相显微镜的光学原理图1如图所示。物体AB置于物镜的一倍焦距F1与二倍焦距之间，它的一次象在物镜的另一侧二倍焦距以外，形成一个倒立、放 大的实象A′B′；当实象A′B′位于目镜的前一倍焦距F2以内时则目镜复又使映象 A′B′放大，而在目镜的前二倍焦距2 F2以外，得到A′B′的正立虚象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。 物体AB经物镜第一次放大的倍数： M物= A′B′/ AB=(Δ+f1′ )/ f1 式中f1、f1′——物镜前焦距与后焦距 Δ——显微镜的光学镜筒长 与Δ相比，物镜的焦距f1′很短，可略，所以M物≈Δ/ f1 象A′B′经目镜第二次放大的倍数： M目= A″B″/A′B′≈D/ f2 式中f2——目镜的前焦距 D——人眼明视距离，D≈250㎜。 镜光学原 所以显微镜的放大倍数应为： M= M物·M目=（Δ/ f1）·（D/ f2） 当显微镜的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是与机械镜筒长、光学镜筒长有关的系数，一般为 1，有时为0.63，其C值标在金相显微镜上。 2、显微镜的鉴别率
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 。 显微镜总放大倍数为： 12(/)(/)M M M f D f =⋅=⋅物目 (4) 图1 金相显微镜放大成像原理图
金相试样的制备 一、实验目的 1. 学会金相试样的制备方法。 2. 熟悉常用化学浸蚀试剂及其使用方法。 二、实验内容 按照金相试样的制备方法，每人制备出碳钢金相试样一块，用金相显微镜观察自己制备的试样，要求试样在显微镜下观察应没有磨痕、组织清晰。 三、实验原理 要对金属材料的显微组织进行观察，首先就必须制备金相试样。一般金相试样的制备过程包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等步骤。 1.取样 取样时应根据零件的特点及检验目的分别选取具有代表性的部位。例如，分析机械零件失效原因时应在破坏最严重处和远离破裂处分别切取，从而有利于观察显微组织的变化，分析失效的原因。研究铸件组织时，由于组织的不均匀性，应从表层到中心同时切取 几个试样，分析各个部位显微组织的差异，了解结晶组织的变化。研究退火处理的机械零件时，由于其内部组织比较均匀，可切取任意截面试样进行分析。切取试样时，应小心操作，不得因加工过热而改变其组织。取样的常用方法有：锯、车、 刨、气割、砂轮切割和线切割等。试样的大小视具体情况而定，以便于握持、易于磨制为准。通常方形试样的边长为12～15mm，圆柱形试样尺寸为￠（12～15mm）×15mm。 2.镶嵌 对于细小和形状特殊的试样(如丝、带、片等)，不便于磨制和抛光时，须将其镶嵌在塑料及低熔点的合金中或用专用夹具夹持，以便进行磨制和抛光操作。镶样多采用热压镶样法和机械镶样法。热压镶样法是将试样放在电木粉或塑料粒中加热至110～150℃，在镶样机中热压完成。机械镶样法的优点是使用专门的夹具夹持试样以克服热压对试样组织产生的影响。 3.磨制 磨制试样是为了得到平整的磨面，为抛光做准备。磨制分为粗磨和细磨。 粗磨：用锉刀、砂轮或粗砂纸将试样表面磨平、修整成平整合适的形状，不做表面层金相检验的试样应倒角，以免抛光时撕裂抛光布。注意磨制时应不断用冷却液进行冷却以免试样表面过分发热而引起内部组织变化。
金相显微镜的使用金相试样的制备实验报告 实验目的： 1.掌握金相显微镜的使用方法； 2.学会制备金相试样。 实验仪器与材料： 1.金相显微镜； 2.金相试样的制备设备与材料：切割机、打磨机、抛光机、砂纸、砂轮、砂布、细砂布、蠟块等。 实验步骤： 1.实验前准备： a)检查金相显微镜的工作状态，确认光源和镜头都正常运作； b)准备金相试样的切割机、打磨机、抛光机和相关材料。 2.试样的切割： a)将需要制备金相试样的材料放在切割机上，并根据需要进行必要的定位和调整； b)打开切割机，根据需要切割出适当大小的试样。 3.试样的打磨： a)将切割好的试样放在打磨机上，用粗砂轮进行粗磨。注意，在磨削过程中要保持试样的冷却，以免过度加热导致损伤；
b)进行中磨与细磨，使用不同粒度的砂轮、砂纸或砂布，逐渐减小颗粒大小，直到试样表面光滑为止。 4.试样的抛光： a)将打磨好的试样放在抛光机上，选用合适的抛光盘和抛光液，进行试样的精细抛光。注意，抛光的时间要根据试样的材料和要求进行适当调整； b)抛光完成后，使用细砂布或砂纸进行最后的抛光处理，以保持试样表面的光滑。 5.试样的腊埋和切片： a)将抛光好的试样放在石蠟块上，并重新加热使其融化，将试样固定在蠟块上； b)使用切片机将固定在蠟块上的试样切成适当的薄片。 6.试样的腐蚀/染色处理： a)针对不同材料的试样，根据需要选择适当的腐蚀液或染色液进行处理； b)腐蚀/染色后的试样需要进行清洗和去蠟处理，以确保试样表面干净。 7.试样的镜检： a)将制备好的金相试样放入金相显微镜中； b)调整显微镜的放大倍数和焦距，观察试样的金相组织结构。 实验结果与讨论：
【金相实验报告-实验报告范本】金相试样制备实 验报告 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： 磨制 磨制 抛光 浸蚀
镶嵌 取样 本实验金相试样制备过程的步骤如下: 磨制 磨制 抛光 浸蚀 观察 砂纸磨 抛光剂 抛光机 浸蚀剂 吹吹风 显微 观察 风机 酒精清洗 水清洗 水清洗 吹干 显微镜 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： 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。 铁素体铁素体 铁素体
金相试验报告 一、实验名称 金相试样的制备与观察 二、实验项目简介 通过制备试样，并在显微镜下观察XXX的金相组织，使学生掌握金相试样制备的方法，认识XXX的金相组织和形态特征，建立成分与组织之间相互关系的概念。 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。 2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。 3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: 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，由于组织均匀，可任意取样 取样时应保证试样观察面不发生组织变化，试样尺寸不宜过大或过小，一般以手拿方便即可，其形状以便于观察为宜。 金相试样(标准样) 2.磨制 (1) 粗磨：粗磨目的是为了获得一个平整的表面，使用砂轮机将试样的棱角磨平。磨削时应注意试样对砂轮的压力不宜过大，以免在试样表面上形成较深的磨痕而增加细磨的困难，磨削时应不断用水冷却试样，以免受热引起组织变化，试样边缘要进行倒角，以免在细磨和抛 光时划破砂纸和抛光绒布或造成试样从抛光机上飞出伤人。 (2) 细磨：细磨分手工磨光和机械磨光两种。我们这次采用的是手工磨光。 手工磨光是用手拿住试样在金相砂纸上进行。金相砂纸按粗细分为三个种类等。细磨时依次按照砂纸从粗到细的顺序磨，细磨时必须注意: 1) 细磨时应将砂纸放在光滑平整物体(如玻璃板)上,手指拿住试样,并使磨面朝下,均匀用力由后向前推行磨削。在回程时，提起试样不与砂纸接触，以保证磨面平整而不产生弧度。 2) 每换一种砂纸时，应将试样转90°再磨，使磨削方向与前道磨痕方向垂直，以便观察前道磨痕是否全部消除。
金相样品的制备及观察实验报告 一、引言 金相分析是金属材料研究中常用的一种手段，通过对金属材料制备和观察的实验，可以分析金属材料的组织结构、晶粒大小、相变等信息，为金属材料的性能评价和应用提供重要依据。本实验旨在通过金相样品的制备和观察，掌握金相分析的基本原理和操作技巧。 二、实验步骤 1. 样品制备 选择适合的金属材料，如铁、铜等，并将其切割成均匀的样品。然后，将样品进行粗磨，使用不同粒度的砂纸逐渐进行细磨，直至得到光洁的样品表面。接下来，将样品进行腐蚀处理，使用适当的酸性溶液对样品进行浸泡，去除表面的氧化物和杂质。最后，进行抛光处理，使用细磨料和抛光布对样品进行抛光，使其表面光滑细腻。 2. 金相观察 将制备好的样品放入金相显微镜中，进行观察。首先，调整显微镜的放大倍数和焦距，使样品的细节能够清晰可见。然后，调节显微镜的光源，使样品能够得到均匀的照明。接下来，通过调节显微镜的对焦装置，使样品的不同部分能够清晰地展现出来。在观察过程中，可以通过转动样品或调整显微镜的角度，观察到样品的不同角度和截面。观察时，可以使用不同的滤光片，调整显微镜的亮度和
对比度，以获得更好的观察效果。 三、观察结果 通过金相观察，可以得到金属材料的组织结构和晶粒大小等信息。在观察过程中，可以看到金属样品的晶粒呈现出不同的形状和大小，如颗粒状、板状、纤维状等。同时，还可以观察到金属材料中的相变和晶界等特征。观察结果的描述应准确详细，包括晶粒的尺寸分布、晶粒的形状、晶界的数量和分布等信息。 四、实验分析与讨论 通过金相观察结果的分析与讨论，可以对金属材料的组织结构和性能进行评价和研究。例如，通过观察晶粒的尺寸和形状，可以判断金属材料的晶粒长大机制和晶界的稳定性。通过观察相变和晶界的存在，可以分析金属材料的相变过程和晶界对材料性能的影响。同时，还可以对样品的制备工艺和观察结果进行分析，提出改进的建议和措施。 五、实验结论 通过金相样品的制备和观察实验，我们可以初步了解金属材料的组织结构、晶粒大小和相变等信息。金相分析是研究金属材料性能和应用的重要手段，通过对金属材料的制备和观察，可以为金属材料的研究和应用提供重要依据。然而，金相分析还需要进一步的研究和实践，以更全面地了解金属材料的组织结构和性能。
实验一金相显微试样的制备 一、实验目的: 学习金相试样的制备过程 二、金相样品制备的基本方法: 金相样品的制备过程一般包括取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀步骤。虽然随着科学的不断发展,样品制备的设备越来越先进，自动化的程度越来越高,有预磨机、自动抛光机等，但目前在我国手工制备金相样品的方法，由于有许多优点仍在广泛使用. （1)常用金相样品制备的要点如下: 1）取样时，按检验目的确定其截取部位和检验面，尺寸要适合手拿磨制，若无法做到,可进行镶嵌.并要严防过热与变形，引起组织改变. 2）对尺寸太小，或形状不规则和要检验边缘的样品，可进行镶嵌或机械夹持。根据材料的特点选择热镶嵌或冷镶嵌与机械夹持。 3)粗磨时，主要要磨平检验面，去掉切割时的变形及过热部分。同时,要防止又产生过热。并注意安全。 4）细磨时，要用力大小合适均匀，且使样品整个磨面全部与砂纸接触,单方向磨制距离要尽量的长,更换砂纸时，不要将砂粒带入下道工序。 5）抛光时,要将手与整个样品清洗干净，在抛光盘边缘和中心之间进行抛光。用力要均匀适中，少量多次地加入抛光液.并要注意安全. 6）腐蚀前，样品抛光面要干净干燥，腐蚀操作过程衔接要迅速。 7）腐蚀后，要将整个样品与手完全冲洗干净，并充分干燥后，才能在显微镜下进行观察 与分析工作. 表1—1金相样品的制备方法
三、实验设备 抛光机、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、实验内容 1．阅读实验指导书上的有关部分及认真听取教师对实验内容等的介绍。 2．每位同学领取一块样品，一套金相砂纸，一块玻璃板。按上述金相样品的制备方法进行操作。操作中必须注意每一步骤中的要点及注意事项。 五、实验报告要求 1．简述金相样品的制备步骤。 2．分析自己在实际制样中出现的问题。并提出改进措施。
- 一、实验名称 金相试样的制备与观察 二、实验工程简介 通过制备试样，并在显微镜下观察**的*金相组织，使学生掌握金相试样制备的方法，认识**的*金相组织和形态特征，建立成份与组织之间相互关系的概念。 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，理解铝合金成份与组织之间的相互关系 四、实验要求 要求学生掌握相关教材的根本知识，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、概念有清晰地认识，了解观察显微组织的原理、方法和作用。 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。 1. 记录实验过程； 2. 根据金相照片分析成份
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： *****〕。 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 镶嵌 1. 取 样 试样的选取应根据被检验材料或者零件的特点，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，以便比照分析。对于铸造合金，考虑到组织的不均匀性，应从 . z 酒精清洗 抛光 抛光剂 抛光机 浸蚀 取样 磨制 抛光 水清洗 水清洗 砂纸磨 浸蚀剂 吹干 观察 磨制 浸蚀 显微镜 吹吹风
篇一：金相试样制备试验报告 金相试样的制备 一、实验目的 （1）了解金相显微试样制备原理，熟悉金相显微试样的制备过程。 （2）初步掌握金相显微试样的制备方法。 二、实验原理 金相试样制备 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。 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 粒度序号
金相试样的制备 通常情况下，金相试样的制备包括了取样、镶嵌、标号、磨光、显示等几个步骤。但并非每个金相试样的制备都必须经历上述步骤。如果所选取的试样形状、大小合适，便于握持磨制，则不必进行镶嵌；如果检验仅是材料中非金属夹杂物或铸铁中的石墨，则不必进行浸蚀。总之，应根据检验目的来确定制样步骤。 1 取样和镶嵌 1.1取样 取样是金相试样制备的第一道工序，若取样不当，则达不到检验目的，因此，所取试样的部位、数量、磨面方向等应严格按照相应的标准规定执行 1）取样部位和磨面方向的选择 取样部位必须与检验目的和要求相一致，使所切取的试样具有代表性。必要时应在检验报告单中绘图说明取样部位、数量和磨面方向。例如，检验裂纹产生的原因时，应在裂纹部位取样，并且还应在远离裂纹处取样，以资比较；检验铸件时，应在垂直于模壁的横切面上取样，对于大铸件，还应从表面之中心的横截面上取3~5个试样，磨制横断面，由表及里逐个进行观察、比较；对于轧制材料，金相试样的切取，一般纵断面主要用于检验非金属夹杂物、晶粒的变形程度、钢材的带状组织以及通过热处理对带状组织的消除程度。而横断面则主要用于检验从表面到中心的金相组织变化情况、表层各种缺陷（如氧化、脱碳、过少、折叠等）、表面热处理结果（如表面淬火的淬硬层、化学热处理的渗碳层、渗氮层、碳氮共渗曾以及表面镀铬、镀铜层等）、非金属夹杂物在整个断面上的分布及晶粒度等。 一般说来，在进行非金属夹杂物评定时，应磨制纵横两个面；在观察铸件组织、表面缺陷以及测定渗层厚度、镀层厚度、晶粒度等均需磨制横断面；在进行破断（失效）综合分析时，往往需要切取几个试样，同时磨制纵横两个面进行观察分析。 2）取样方法 金相试样一般为Ф12×12mm的圆柱体或12×12×12mm立方体。若太小则操作不便，太大则磨制平面过大，增长了磨制时间且不易磨平。由于备件材料或零件的形状各异，也有用不规则外形的试样。非检验表面缺陷、渗层、镀层的试样，应将棱边倒圆，防止在磨制时划破砂纸和抛光织物，避免在抛光时试样被织物挂飞，造成事故。反之，检验表面的试样，严禁倒角并保证磨面平整。 切取试样时根据被检验材料的软硬程度可采取锯、车、刨、铣、线切割等不同方法。目前广泛使用的是国产Q-2型金相试样切割机。无论采用何种方式取样，都必须防止因温度升高而引起组织变化或因受力而产生塑性变形。 3）试样的热处理 经取样而获得的金相试样，有的可直接进行磨制，有的尚需热处理后才能进行磨制，如检验钢的本质晶粒度，非金属夹杂物，碳化物不均匀度等项目的试样，需经热处理，其处理方法按相应标准规定执行。 ①本质晶粒度试样的热处理 钢的本质晶粒度表示钢材在加热、保温过程中晶粒长大的倾向。它是将钢在930±10℃加热