叶云金属学原理实验

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1、金属学原理(实验)叶云中北大学材料科学与工程学院实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备实验二典型二元及三元合金显微组织观察实验三显微摄影与暗室技术实验四金属塑性变形与再结晶组织观察实验五铁碳合金平衡组织观察及分析实验六钢的热处理组织观察(选做)实验七合金钢、铸铁及有色金属的组织观察(选做)实验八焊接接头的微观检验(选做)实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备一、金相显微镜的使用二、金相显微试样的制备过程三、实验设备及材料四、实验目的、内容及要求返回1.金相显微镜的使用一、实验目的•（一）了解普通金相显微镜的构造与使用方法。•（二）学习使用金相显微镜观察金相组织。二、实验概述：（

2、一）金相显微镜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。光学显微镜的放大倍数在100～2000这个范围，如果要求更高的放大倍数，只能借助于电子显微镜了。这里仅对常用的光学显微镜作一般介绍。1、显微镜的成像原理。图Ⅰ放大镜光学原理大家都知道，放大镜就是种用一块会聚透镜（凸透镜）把物体放大的一种简单的光学仪器，其成像原理如图I实验原理•本实验的原理如图所示：（要求每位学生将本观察图画在自已的实验报告上，不需用文字解释）•当物体AB置于透镜焦距f以外时，得到倒立的放大实像A‘B’（图I（a）），它的位置在2倍焦距之外。如果物体AB在透镜焦距之内，就可得到一个

3、放大了的正虚像A‘B’（图I（b）），•A‘B’/AB就是放大镜的放大倍数。由于放大镜到物体之间的距离a近似等于透镜的焦距（a=f），而放大镜到像间的距离b近似相当于人眼的明视距离（250mm），故放大镜的放大倍数为：N=b/a=250/f（1）由（1）式可知，透镜的焦f越短，则放大镜放大倍数越大。一般采用的放大镜焦距在10——100毫米之间，即放大倍数在2.5～25倍之间。如进一步提高放大倍数，将会由于透镜的焦距缩短和表面曲率过分增大而使映象模糊不清。为了得到更高的放大倍数，就要采用显微镜，它的放大倍数可达到1500～2000倍。•显微镜是由两组透镜所组成。靠近被观察物体的透

4、镜叫物镜。而靠近人眼的透镜叫目镜。借助物镜和目镜的两次放大，就能将的体放大到很高的倍数（~2000倍），图II所示是在显微镜中得到放大物像的光学原理图。•被观察的物体AB放在物镜之前距其焦距略远处，由物体反射的光线穿过物镜。经折射后得到一个放大了的倒立实像A'B'，再经目镜将实像AB放大成倒立虚像A'''B''。这就是人们在显微镜下研究实物时所观察到的经过二次放大后的物像。•在显微镜设计时，让目镜的焦点位置与物镜放大所成的实像位置接近，并使最终的倒立虚像在距眼睛250毫米（约是人眼的正常明视距离）处成像，这样就可以看得最为清晰。•显微镜质量的好坏，主要取决于：①放大倍数；②透镜

5、的质量；③显微镜的鉴别能力。•2、显微镜的放大倍数：图II•物镜的放大倍数：N物=L/F1•目镜的放大倍数：N目=D/F2•显微镜的总放大倍数应为物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积，即：•其中：L-------显微镜的光学筒长度（物镜后焦点与目镜前焦点的距离）。•D-------明视距离（250mm）•F1-----物镜焦距。•F2-----目镜焦距。•3、透镜成象的质量•单个透镜在成象过程中，由于几何光学条件的限制，映象会变得模糊不清或发生畸变，这种缺陷称为象差。象差主要包括球面明差和色象差。•球面差的产生是由于透镜的表面呈球曲形。通过透镜中心及边缘的光线折射以后不能交于一点，

6、而形成几个映象前后分布。有校正球面象差的采用多片透镜组成透镜组，即将凸透镜和凹透镜组合在一起（称为复合透镜），由于两种透镜有性质相反的球面象差，因此可以相互抵消。•色象差的产生是由于组成白光的各种不同波长的光线在穿过透镜时折射率不同。这些光在平面上成的象不能集中于一点，而呈现带有彩边的光环。通常采用单色光源（或加滤光片）。也可使用复合透镜来消除色象差。•4、显微镜的鉴别能力•显微镜的鉴别能力是显微镜也是物镜最重要的特性，它是指显微镜对于试样上最细微部分，能获得最清晰映象的能力。•通常用可以辨别的物体上两点间的最小距离d来表示。被分辨的距离越短，表示显微镜的鉴别能力越高。•显微镜

7、的鉴别能力可由下式求得：式中：λ——入射光源的波长N﹡A——物镜的数值孔径，表示物镜的聚光能力•数值孔径可由下式求出：•式中：•n——物镜与物体间介质的折射率。•Ф——通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成的角度。•一般情况物镜与物体之间的介质是空气，光线在空气中的折射率n=1，若一物镜的角孔径为60oC，则其数值孔径为：•若在物镜与试样之间滴入一种松柏油(n=1.52),则其数值孔径为:N﹡A=1.52*Sin30°=0.76,可用这种方法提高显微镜的鉴别能力。•物镜的数值孔径与放大倍数一起刻在