热处理实验指导书

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1、实验一金相显微镜的使用与金相样品的制备一、实验目的1.了解金相显微镜的构造、原理及使用规则。2.掌握制备金相显微试样制备的基本操作方法。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之一，特别是在金属材料研究领域中占有很重要的地位。金相显微镜是进行显微分析的主要工具，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，称为金相显微分析法。金相显微分析可以观察、研究材料的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物（如氧化物、硫化物等）在组织中数量和分布情况等问题，即可以研究材料的组织结构与其化学成分（组成）之间的关系，确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织，可以判别材料质量的

2、优劣等。在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。由于光学的原因，金相显微镜的放大倍数为几十倍到两千倍，鉴别能力为250μm左右，若观察工程材料的更精细结构（如嵌镶块等），则要用近代技术中放大倍数可达几十万倍的透射、扫描电子显微镜及X光射线技术等。以下仅对常用的光学金相显微镜做一介绍。1.金相显微镜的原理、构造及使用（1）金相显微镜的基本原理金相显微镜的光学原理如图1-1所示。光学系统包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。物镜和目镜分别由两组透镜组成。对着物体AB的一组透镜组成物镜O1；对着人眼的一组透镜组成目镜O2。现代显微镜的物镜、目镜都由复杂的透镜系统组成。

3、图1-1金相显微镜的光学原理示意图物镜使物体AB形成放大的倒立实像A，B，（称中间像),目镜再将A,B,放大成仍倒立的虚像A,,B,,，其位置正好在人眼的明视距离处(即距人眼250mm处),人眼在目镜中看到的就是这个虚像A,,B,,。金相显微镜的主要性能如下：1)放大倍数显微镜的放大倍数下面公式来确定：式中——显微镜的放大倍数；——物镜的放大倍数；——目镜的放大倍数；——物镜的焦距；——目镜的焦距；——显微镜的光学镜筒长度；——明视距离（250mm）。、越短或越长，则显微镜的放大倍数越大。在使用时，显微镜的放大倍数等于物镜和目镜的放大倍数的乘积。每个物镜和目镜上均刻有其放大倍数，如：1

4、0×、20×、45×等，分别表示其放大10倍、20倍、45倍等。2)金相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。值越小，鉴别率就越高。鉴别率是显微镜的一个最重要的性能。它取决于物镜的数值孔径和所用入射光线的波长(即11)，与目镜无关，光线的波长可通过滤色片来选择。当光线的波长一定时，可以改变物镜的数值孔径来调节显微镜的鉴别率。3)物镜的数值孔径物镜的数值孔径A表示物镜的聚光能力，如图1-2所示。式中——物镜与试样之间介质的折射率；——物镜孔径角的一半。图1-2物镜的孔径角越大或φ越大，则越大。由于φ总是小于90º，当介质为空气时（=1）,一定小于1；

5、当介质为松柏油时（=1.5），值最高达到1.4。每个物镜上都有一个设计额定的值，它标刻在物镜上，如0.25、0.65等。（2）金相显微镜的构造及功能金相显微镜的种类和类型很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。它的构造通常由光学系统、照明系统以及机械系统三大部分组成。有的还附带有照相摄影装置。现以XJB-1型台式金相显微镜为例进行说明。XJB-1型金相显微镜的结构如图1-3（a）所示。本仪器采用倒置式结构，结构紧凑，体积较小。底盘为圆盘形，重心较低，安放稳定。目镜筒成45°倾斜安装，观察舒适。(1)-灯泡(2)-聚光镜组Ⅰ(3)-聚光镜组Ⅱ(4)-半透反光镜(5)-辅助透镜Ⅰ(6)-物

6、镜组(7)-反光镜(8)-孔径光栏(9)-视场光栏(10)-辅助透镜Ⅱ(11)-棱镜Ⅰ(12)-棱镜Ⅱ(13)-视场(14)-目镜图1-3XJB-1型金相显微镜111)光学系统XJB-1型金相显微镜的光学系统如图1-3（b）所示。其工作原理是：由灯泡发出一束光线，经过聚光镜组Ⅰ的会聚及反光镜的反射，汇聚到孔径光栏上，随后经过聚光镜Ⅱ，再将光线聚集到物镜的后焦面上，最后光线经过物镜，平行照射到试样上，使其表面得到充分均匀的照明。从试样表面反射回来的光线复经物镜和辅助透镜Ⅰ，由半透反射镜转向，再经过辅助透镜Ⅱ以及棱镜Ⅰ与Ⅱ，形成一个被观察物体的倒立放大实像，该像经过视场透镜和目镜的再度放大

7、，即可得到所观察的试样表面的放大图像。2)照明系统由于金相显微镜所观察的物体是不透明的金属表面，因此显微镜上设置人工照明光源，用于试样表面的照明。在仪器底座内装有作为照明光源的低压灯泡（6～8V，15W），由变压器降压供电，靠调节次级电压（6～8V）来改变灯光的亮度。灯前部装有聚光镜，反光镜和孔径光栏等部件，视场光栏及另一聚光镜则安置在支架上，它们组成显微镜的照明系统，使试样表面获得充分而均匀的照明。3)调焦装置粗动、微动调焦机构采用的是同轴式