工程材料实验指导

1、工程材料实验指导工程材料实验指导 金工教研室金工教研室/金工实验室金工实验室实验一 金属的显微分析法 实验目的： 了解金相显微镜的构造、原理及使用规则；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。掌握金相显微试样制备的基本操作方法。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。样上观察材料的组织和缺陷的方法。 1.1.金相显微镜的构造、原理及使用；金相显微镜的构造、原理及使用； 2.2.金相

2、显微试样的制备方法。金相显微试样的制备方法。实验概述： 金相分析实验使用的主要仪器设备金相分析实验使用的主要仪器设备 金相显微镜（金相显微镜（4xb型型 ） 金相显微镜（金相显微镜（4xc-tv型）型）实验概述： 金相分析实验使用的主要仪器设备金相分析实验使用的主要仪器设备 切割机切割机 镶嵌机镶嵌机实验概述： 金相分析实验使用的主要仪器设备金相分析实验使用的主要仪器设备抛光机（抛光机（pg-1型）型） 抛光机（抛光机（pg-2型）型）实验概述： 1.金相显微镜的原理、构造及使用金相显微镜的原理、构造及使用 金相显微镜的光学原理金相显微镜的光学原理实验概述： 1.金相显微镜的原理、构造及使用金

3、相显微镜的原理、构造及使用 金相显微镜的构造金相显微镜的构造及功能及功能 光学系统光学系统 照明系统照明系统 调焦装置调焦装置 载物台（样品台）载物台（样品台） 孔径光栏和视场光栏孔径光栏和视场光栏 物镜转换器和物镜物镜转换器和物镜 目镜筒及目镜目镜筒及目镜 实验概述： 1.金相显微镜的原理、构造及使用金相显微镜的原理、构造及使用 金相显微镜的构造及金相显微镜的构造及功能功能(1)-灯泡灯泡 (2)-聚光镜组聚光镜组(3)- 聚光镜组聚光镜组 (4)-半透反光镜半透反光镜 (5)-辅助透镜辅助透镜 (6)-物镜组物镜组(7)-反光镜反光镜 (8)-孔径光栏孔径光栏 (9)-视场光栏视场光栏 (

4、10)- 辅助透镜辅助透镜(11)-棱镜棱镜 (12)-棱镜棱镜(13)-视场光栏视场光栏 (14)-目镜目镜实验概述： 1.金相显微镜的原理、构造及使用金相显微镜的原理、构造及使用 金相显微镜的使用及注意事项金相显微镜的使用及注意事项显微镜的操作规程显微镜的操作规程显微镜使用注意事项显微镜使用注意事项 （详见实验指导书）（详见实验指导书）实验概述： 2.2.金相显微试样的制备方法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

5、制备过程主要步骤有：金相试样的制备过程主要步骤有：磨制抛光浸蚀镶嵌取样实验概述： 2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 本实验金相试样制备过程的步骤如下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风机酒精清洗水清洗水清洗吹干显微镜实验概述： 2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 取样取样下图为常规取样下图为常规取样左图为试样镶嵌左图为试样镶嵌实验概述： 2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 磨制磨制方式：方式： 手工磨和机械磨手工磨和机械磨工序：工序： 粗磨和细磨粗磨和细磨右图右图-试样磨面上磨痕试样磨面上磨痕

6、 变化情况示意图变化情况示意图 实验概述： 2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 磨制方法磨制方法l砂纸砂纸平铺在平铺在玻璃板玻璃板上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使试样上，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，在磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力轻微压力作用下作用下向前推行向前推行磨制。磨制。l磨制以磨制以“单程单向单程单向”方式重复进行。方式重复进行。l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，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，并使试样的并使试样的磨制方向调转磨制方向调转90。实验概述： 2.2.金相显微试样的制备

7、方法金相显微试样的制备方法实验概述： 2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 抛光抛光目的：目的： 去除细磨时遗留下的细微磨痕，去除细磨时遗留下的细微磨痕，以获得光亮而无磨痕的镜面以获得光亮而无磨痕的镜面。方法：方法： 机械抛光机械抛光 电解抛光电解抛光 化学抛光化学抛光本实验采用本实验采用机械抛光机械抛光方法。方法。实验概述： 2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法操作：操作：1. 将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上，将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上，压力不宜过大压力不宜过大， 并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。并沿盘的边缘到中心不断作径向往

8、复移动。2.抛光抛光时间不宜过长时间不宜过长，磨面上磨痕全部消除而呈，磨面上磨痕全部消除而呈光亮的镜面光亮的镜面后，即后，即 可停止抛光。可停止抛光。3.抛光后的试样用抛光后的试样用水冲洗水冲洗干净，然后进行浸蚀。干净，然后进行浸蚀。实验概述： 2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 浸蚀浸蚀目的：目的： 使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。 光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮，除某些非金属夹杂物、石光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮，除某些非金属夹杂物、石墨、孔洞、裂纹外，无法辨别出各种组织组成物及其形态特征。墨、孔洞、裂纹外

9、，无法辨别出各种组织组成物及其形态特征。方法：方法： 化学浸蚀法化学浸蚀法操作：操作： 1.将抛光好的试样磨面用化学浸蚀剂进行一定时间浸蚀；将抛光好的试样磨面用化学浸蚀剂进行一定时间浸蚀； 2.浸蚀后用酒精清洗浸蚀面，再用吹风机吹干浸蚀面及试样整浸蚀后用酒精清洗浸蚀面，再用吹风机吹干浸蚀面及试样整 体，随后观察。体，随后观察。实验概述： 2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 浸蚀浸蚀 浸蚀后试样磨面浸蚀后试样磨面就形成了凸凹不平的就形成了凸凹不平的表面，在显微镜下通表面，在显微镜下通过光线在磨面上各处过光线在磨面上各处的反射情况不同，显的反射情况不同，显现出各种不同的组织现出各

10、种不同的组织结构特征及形态。结构特征及形态。即能够观察到金属的即能够观察到金属的显微组织。显微组织。右图为右图为 单相组织和双单相组织和双相组织的显微组织图相组织的显微组织图实验一 金属的显微分析法 实验设备及材料设备仪器有：设备仪器有： 光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。实验材料有：实验材料有： 低碳钢试样，工业纯铁、低碳钢试样，工业纯铁、2020钢、钢、t8t8钢、亚共钢、亚共晶白口铸铁等显微组织样品，金相砂纸，抛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（含光粉，硝酸酒精溶液（含4%hno3），酒精，），酒精，脱脂棉等。脱脂棉等。 实验

11、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；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，用方法等内容，熟悉金相显微镜熟悉金相显微镜的构造及其操的构造及其操作规程；作规程；由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作过程，过程，学生每人一块试样学生每人一块试样，进行，进行试样制备试样制备全过全过程的操作，直至制成合格的金相试样；程的操作，直至制成合格的金相试样；在金相显微镜下在金相显微镜下观察所制备试样的显微组织观察所制备试样的显微组织特特征

12、，并用征，并用铅笔描绘出画铅笔描绘出画。实验一 金属的显微分析法 实验报告要求 在指定的报告纸上完成报告。注意：必须要写明在指定的报告纸上完成报告。注意：必须要写明实验实验名称、实验日期、学生姓名、学号及组别名称、实验日期、学生姓名、学号及组别。 写出实验目的；写出实验目的； 扼要描述光学金相显微镜的使用规程，扼要描述光学金相显微镜的使用规程，画出显微镜的光学画出显微镜的光学系统示意图系统示意图； 说明金相说明金相试样制备的过程试样制备的过程及其注意事项；及其注意事项； 在报告纸上所给定的圆圈内，用在报告纸上所给定的圆圈内，用铅笔铅笔画出所制备画出所制备试样的显试样的显 微组织图微组织图，并注

13、明试样的，并注明试样的材料、组织类别、浸蚀剂及放大材料、组织类别、浸蚀剂及放大 倍数。倍数。 报告上交日期：报告上交日期：实验后下一周同一时间实验后下一周同一时间。实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织 一、实验目的一、实验目的o 通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织；组织；o 了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本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；质、形态及分布特征；o 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能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。之间的关系。实验

14、二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织二、实验概述二、实验概述p 观察碳钢和白口铸铁的平衡组织观察碳钢和白口铸铁的平衡组织p 分析各种相组分和组织组成物的特征分析各种相组分和组织组成物的特征 p 碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢 p 白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、 过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁 p 相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体 p 区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体p 估算：亚共析钢中碳的质量分数

15、估算：亚共析钢中碳的质量分数二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织工业纯铁显微组织工业纯铁显微组织 亚共析钢钢的显微组织亚共析钢钢的显微组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织 共析钢的显微组织共析钢的显微组织 过共析钢钢的显微组织过共析钢钢的显微组织二、实验概述二、实验概述o 放大倍数对组织形态的应影响放大倍数对组织形态的应影响中倍下

16、的珠光体中倍下的珠光体 高倍下的珠光体高倍下的珠光体二、实验概述二、实验概述o 铁素体和渗碳体显微镜下的区别铁素体和渗碳体显微镜下的区别 过共析钢中的二次渗碳体过共析钢中的二次渗碳体 亚共析钢中的铁素体亚共析钢中的铁素体二、实验概述二、实验概述p 不同化学浸蚀剂对组织的影响不同化学浸蚀剂对组织的影响 t12t12钢的显微组织钢的显微组织4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液浸浸蚀的组织蚀的组织 碱性苦味酸钠溶液碱性苦味酸钠溶液浸浸蚀的组织蚀的组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的

17、显微组织组织 亚共晶白口铸铁显微组织亚共晶白口铸铁显微组织 共晶白口铸铁显微组织共晶白口铸铁显微组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织过共晶白口铸铁显微组织过共晶白口铸铁显微组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织 工业纯铁工业纯铁二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织 45钢的显微组织钢的显微组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的

18、显微组织组织 t8钢的的显微组织钢的的显微组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织 t12 钢的的显微组织钢的的显微组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织 亚共晶白口铸铁的显微组织亚共晶白口铸铁的显微组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织 共晶白口铸铁的显微组织共晶白口铸铁的显微组织二、实验概述二、实验概述o 各种各种碳钢和白口铸铁的显微碳钢和白口铸铁的显微组织组织 过共晶白口铸铁的显微组织过共晶白口铸铁的显微组织实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态

19、下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织三、实验仪器及材料三、实验仪器及材料o 主要仪器有：主要仪器有： 光学金相显微镜光学金相显微镜o 所用材料有：所用材料有： 2020钢、钢、6565钢、钢、t8t8钢、钢、t12t12钢、亚共晶白口铸钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的显微铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的显微组织样品组织样品 各种碳钢和白口铸铁的金相图片。各种碳钢和白口铸铁的金相图片。 实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤o 观察各种观察各种显微组织显微组织样品，研究每个样品的样品，研究每个样品的组织特征组织特征，并，并结合铁碳相图分析其组织形成过程。结合铁碳相图分析其组织形成过程。o 用铅笔绘出用铅笔绘出指定指定6 6个样品个样品的显微组织示意图，并用箭头的显微组织示意图，并用箭头和代表符号标明各组织组成物。和代表符号标明各组织组成物。注意要点是：注意要点是：1.1.绘图时要抓住各种组织组成物形态的特绘图时要抓住各种组织组成物形态的特 征，用示意的方法去画，而不必像照相似的征，用示意的方法去画，而不必像照相似的 描绘其切实的形象。描绘其切实的形象。 2.2.绘制绘制组织示意图组织示意图一律用一律