沈阳大学金属学与热处理实验指导书

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1、《金属学与热处理》实验指导书丁龙先土希園编沈阳大学机械工程学院目录实验一：金相显微镜构造与应用和金相试样的制备(2-4h)1实验二：铁■碳合金平衡组织观察(2h)11实验三：碳钢的热处理及其硬度测量(4h)17实验四：碳钢热处理后的金相组织观察(4h)27课程编号：11121461>11125241适用层次：本科课程总学时：96、80实验学时:12-14撰写人：丁龙先课程类别：专业必修课适用专业：材料成型与控制工程适用学期：第4、5学期开设实验项目数：4审核人：王庆顺教学院长：牛建平实验一：金相显微镜构造与应用和金相试样的制

2、备一、实验目的与要求通过金相显微镜的使用及金相试样的制备使学牛了解金相显微镜的构造，掌握金相显微镜的使用方法及金相试样的制备基木要领，达到能使用显微镜观察组织、掌握金相试样制备的技巧及白己制作金相试样目的。要求学生明确所用金相显微镜的型号，所选用的物镜、目镜的放人倍数，金相试样的研磨（所用砂纸号）、抛光、腐蚀步骤（腐蚀液种类，方法等），制备出一个可供观察的金相试样，示意画出所观察到的金相组织,并学握显微镜的操作要领。二、实验类型验证型实验三、实验原理及说明（-）金相显微分析基础知识金相分析在材料研究领域占有十分重要的地位，是

3、研究材料内部组织的主耍手段Z-o金相显微分析法就是利用金相显微镜来观察为分析而专门制备的金相样品，通过放人儿I•倍到上千倍来研究材料组织的方法。现代金相显微分析的主要仪器为光学显微镜和电了显微镜两人类。这里仅介绍常用的光学金相显微镜及金相样品制备的一•些基础知识1.1光学金相显微镜基础知识金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三人类。金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三人部分组成，有的显微镜还附带有多种功能及摄影装置。冃前，已把显微镜与计算机及相关的分析系统相联接，能更方便、更快捷地进行金相分

4、析研究工作。1.1.1光学显微镜的放人成像原理及参数1.金相显微镜的成像原理显微镜的成像放人部分主要由两组透镜组成。靠近观察物体的透镜叫物镜而靠近眼睛的透镜叫目镜。通过物镜和目镜的两次放人，就能将物体放人到较高的倍数。图为显微镜的放大光学原理图。物体AB置于物镜而，离其焦点略远处，物体的反射光线穿过物镜折射后，得到了一个放大的实像A.B.,若此像处于冃镜的焦距之内，通过H镜观察到的图像是H镜放大了的虚像A2B2oAB——物体；A]Bi——物镜放人图像；A2B2——目镜放人图像；F]——物镜的焦距；F2——目镜的焦距；L——光

5、学镜筒长度(即物镜后焦点与目镜前焦点Z间的距离)；D——明视距离(人眼的正常明视距离为250mm)1.显微镜的放大倍数物镜的放大倍数M^=A

6、B]/AB〜L/F

7、冃镜的放大倍数Mh=A2B2/A1B1^D/F2则显微镜的放人倍数为：M^=M物XMn=(L/F

8、)X(D/F2)=(LX250)/(FtXF2)显微镜总的放大倍数等丁•物镜放大借数和Fl镜放大倍数的乘积•般金相显微镜的放大倍数最高可达1600〜2000倍。由此可看出，因为光学镜筒长度L为定值，物镜的放大倍数越大，其焦距越短。在显微镜设计吋，口镜的焦点位置与物镜放大

9、所成的实像位置接近，并使F1镜所成的最终倒立虚像在距眼睹250mm处成像，这样使所成的图像看得很清楚。显微镜的主要放人倍数一般通过物镜來保证，物镜的最高放人倍数可达100倍，目镜的最高放人倍数可达25倍。放人倍数分别标注在物镜和目镜的镜筒上。在用金相显微镜观察组细寸，应根据组织的粗细情况，选样适当的放人倍数，以使组织细节部分能观察清楚为准，不要只追求过高的放大倍数，因为放大借数与透镜的焦距有关，放大倍数越高，焦距越小，会带来许多缺陷。2.物镜的数值孔径物镜的数值孔径用NA表示(即NumericalAperture),表示物镜

10、的聚光能力。数值孔径大的物镜，聚光能力强，即能吸收更多的光线，便图像更加清晰，物镜的数值孔径NA可用公式表示为NA=n•sin®式中：n——物镜为样品间介质的折射率；(P——通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成角度，即孔径半角。可见，数值孔径的人小与物镜和样品间介质的折射率n的人小有关，以及孔径角大小有关，见图1・2所示。若物镜的孔径半角为30°,当物镜与物体之间的介质为空气时，光线在空气中的折射率为n=l,则数值孔径为NA=n•sine=1Xsin30°=0.5若物镜与物体之间的介质为松柏汕，介质的折射率n=1.52,则其数值

11、孔径为图1・2不同介质对物镜聚光能力的比较（a）T物镜；（b）油物镜NA=n・sin©=1.52Xsin30°=0.76物镜在设计和使用中，指定以空气为介质的称干系物镜或干物镜，以油为介质的称为油浸系物镜或汕物镜。干物镜的n=l•sin©值总小于1,故数值孔径NA小于1；汕物镜因n=1.5