材科基实验报告

1、四川大学实验报告实验一：普通光学金相显微镜的构造及使用一、 实验目的：（1）了解普通光学显微镜的构造，各主要部件及元件的效用。（2）掌握正确的使用操作规程及维护方法。（3）掌握一般金相显微样品的制备过程和基本方法。（4） 熟悉碳钢平衡组织的显微形貌特征及识别方法。二、实验原理：（1）金相显微镜的主要结构与介绍：显微镜的基本放大作用由焦距很短的物镜和焦距较大的目镜来完成的，物体位于物镜的前焦点外但很靠近焦点位置，物体经过物镜形成倒立的放大实像，这个像位于目镜的物方焦距内但很靠近焦点位置，作为目镜的物体，目镜将物镜放大的实像再放大成虚像，位于观察者的明视距离（距人眼250mm）处，供眼睛观察。为了

2、减少球面像差、色像差和像域弯曲等像差，金相显微镜的物镜和目镜都是由透镜组构成的复杂光学系统。显微镜的成像质量在很大程度上取决于物镜的质量，因此物镜的构造尤为复杂，根据对各种像差的校正程度不同，物镜可分为消色差物镜、复消色差物镜和平视场物镜等三大类。近年来，由于采用计算机技术，物镜的设计和制造都有了很大改进。实际上，一方面，金相显微镜所观察的显微组织，往往几何尺寸很小，小至可与光波波长相比较，此时不能再近似地把光线看成直线传播，而要考虑衍射的影响。另一方面，显微镜中的光线总是部分相干的，因此显微镜的成像过程是个比较复杂的衍射相干过程。此外，由于衍射等因素的影响，显微镜的分辨能力和放大能力都受到一

3、定限制，目前金相显微镜可观察的最小尺寸一般是0.2m左右，有效放大倍数最大为15001600倍。金相显微镜总的放大倍数为物镜与目镜放大倍数的乘积。放大倍数用符号“”表示，例如物镜放大倍数为20，目镜放大倍数为10，则显微镜的放大倍数为200。通常物镜、目镜的放大倍数都刻在镜体上，在使用显微镜观察试样时，应根据其组织的粗细情况，选择适当的放大倍数，以细节部分能观察得清晰为准。（2）金相显微镜的使用方法：（1）接通电源，打开照明系统，根据放大倍数要求选用物镜，如果需要通过电脑显示，可通过视频转接线将图像传输到电脑软件。（2）将试样放在载物台中心，观察面朝下。（3）旋转粗调焦手轮使载物台下降并靠近试

4、样表面（不得靠近试样），然后相反旋转粗调焦手轮调节焦距，当视场亮度增强时改用微调焦手轮。直到物像清晰为止。（4）调节孔径光栅和视场光栅，使物像视场质量最佳。（5）选择理想视场拍照。（6）观察试样完毕，应立即关灯，以延长灯炮的使用寿命。（3）使用金相显微镜时，需要注意以下事项：（1）操作应细心，不能有任何剧烈动作。（2）显微镜镜头和试样表面不能用手直接触摸。若镜头中落入灰尘，采用洗耳球吹掉灰尘和沙粒，严重时可用镜头纸或软毛刷轻轻擦拭。（3）调节粗调或微调手轮时要求动作缓慢。三、实验内容： （1）领取一块试样，按照金相制样过程操作； （2）每人实际操作金相显微镜，观察所制备的金相试样，并评价制样质

5、量。 四、实验过程：(1)制备金相试样 取样：显微试样的选取应根据研究的目的，取其具有代表性的部位。用切割机把试样截下，采用直径20mm，高15mm的圆柱体。切取过程中不宜使试样的温度过于升高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。镶样：当试样尺寸太小时，直接用手磨制很困难，用试样镶嵌机把试样镶嵌在胶木粉中。磨制：分为粗磨和细磨两道工序。 粗磨：粗磨的目的是为了获得一个平整的表面。通常在砂轮机上进行，但在磨制时应主意：试样对砂轮的压力不宜过大，否则会在试样表面形成很深的磨痕，增加精磨和抛光的难度；要随时用水冷却试样，以免受热引起组织变化；试样边缘的棱角若无保存表要，可先行磨圆（倒角），以免在细

6、磨及抛光时撕破砂纸或抛光布，甚至造成试样从抛光机上飞出伤人。 细磨：经粗磨后试样表面虽较平整，但仍还存在有较深的磨痕。细磨的目的就是为了消除这些磨痕，以得到平整而光滑的磨面，为下一步的抛光做好准备。细磨是在一套粗细程度不同的金相砂纸上，由粗到细一次顺序进行的。细磨时将砂纸贴在带有旋转圆盘的预磨机上，手指紧握试样，并使磨面朝下，均匀用力向下压在砂纸上。每更换一号砂纸时，须将试样的研磨方向调转90度。 抛光：抛光的目的是去除细磨时遗留下来的细微磨痕而获得光亮的镜面，制备时采用机械抛光，在专用的抛光机上进行。抛光盘上铺以细帆布、呢绒、丝绸等。抛光时在抛光盘上不断滴注抛光液。抛光液通常采用A1203、

7、Mg0或Cr203等细粉末（粒度约为0.31um）在水中的悬浮液。机械抛光就是靠极细的抛光粉与磨面间产生相对磨削和滚压作用来消除磨痕的。操作时将试样磨面均匀地在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断作径向往复运动。抛光时间一般为35分钟。抛光结束后，试样表面看不出任何磨痕而呈光亮的镜面。浸蚀：经抛光后的试样若直接放在显微镜下观察，只能看到一片亮光，除某些非金属夹杂物（如MnS及石墨等）外，无法辨别出各种组成物及其形态特征。必须使用浸蚀剂对试样表面进行“浸蚀”，才能清楚地显示出显微组织的真是情况。钢铁材料最常用的浸蚀剂为34%硝酸酒精溶液。浸蚀的方法是将试样磨面浸入浸蚀剂中，活用棉花沾上浸蚀剂擦

8、拭表面。浸蚀时间要适当，一般试样磨面发暗时就可停止，如果浸蚀不足可重复浸蚀。浸蚀完毕后立即用清水冲洗，接着用酒精冲洗，最后用吹风机吹干。这样制的金相试样即可在显微镜下进行观察和分析研究。（2）操作金相显微镜，观察所制备的金相试样将制好的金相试样放置在装好显微镜的物镜、目镜，调好光阑，对样品进行观察、测量。五、反思总结此次实验中主要遇见了以下几个问题：（1） 在做金相试样前毛边非常锋利容易被刮伤；（2） 在制取金相式样的过程中，出现阴阳面；（3） 在细磨时由于砂纸上或纸底部有细屑导致细磨面不光滑；（4） 细磨时非常慢，效果不明显；（5） 抛光之后仍有很多划痕，影响观察。解决方法：（1） 在实验前先倒角，以免被毛边划伤。（2） 手指要