2011秋--工程材料实验指导书.doc

工程材料及成型技术基础 实 验 指 导 书 郑蓓蓉编 温州大学机电工程学院实验中心 二零一一年九月 目 录 实验一 金相显微镜及平衡组织观察 实验二 热处理、硬度 实验三 冷变形强化及再结晶 实验一 金相显微镜及平衡组织观察 一、实验目的 1、了解普通金相显微镜的构造，掌握金相显微镜的使用方法； 2、观察与分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织，了解铁碳合金中的金相及组织组成物的本质、形态及分布特征； 3、学会试样组织示意图的描绘技能 二、设备和材料 1、 4XB型台式金相显微镜 2、 金相放大挂图 3、 金相试样 三、概述 利用金相显微镜将专门制备的试样放大100~1500倍来观察研究金属材料的微观组织或缺陷的方法称为金相显微分析法或金相检验。利用显微分析法可以观察和分析金属的微观组织及其特征；测定金属的晶粒大小；测定金属表面镀层和化学热处理渗层的深度；鉴定金属内部非金属夹杂物和其它缺陷的分布情况。还可以研究材料的化学成分与微观组织的关系等。在许多情况下还能找到金属零件破损失效的原因。因此，显微分析法是研究金属材料中最常用、最重要的一种方法，一般工厂和研究单位均将金相检验作为一项重要技术工作和基本手段。 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。下面仅对常用光学显微镜作一般介绍。 金相显微镜种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。现以国产4ⅹB型台式金相显微镜为例来说明普通金相显微镜的结构（见图1-1所示）。 图1-1 4ⅹB型金相显微镜外型结构图 1、金相显微镜主要由三部分构成： （1）光学系统：由物镜、目镜和一些棱镜等光学元件组成。 （2）照明系统：由光源、聚光透镜、滤光片、光栏等。 （3）机械系统：由支承装置（底座、升降臂、载物台）、镜件部件（物镜转换器、目镜筒等）和调焦装置（粗调、微调手轮、传动箱等）组成。 2、4ⅹB型显微镜的光线行程图： 4ⅹB型金相显微镜的光学系统如图（1-2所示）由灯泡1发出的光线经聚光透镜组2及反光镜8聚集到孔径光栏9，再经过聚光镜3聚集到物镜的后焦面，最后通过物镜平行照射到试样7的表面。从试样反射回来的光线复经物镜组6和辅助透镜5，由半反射镜4转向，经辅助透镜以及棱镜造成一个试样表面组织的倒立的放大实像，该像再经目镜15的放大，就成为目镜视场中能见到放大映像。 1—灯泡； 2— 聚光镜组； 3— 聚光镜组； 4— 半反射镜； 5— 辅助透镜； 6— 物镜组； 7— 试样； 8— 反光镜； 9— 孔径光栏； 10— 视场光栏； 11— 辅助透镜； 12— 棱镜； 13— 棱镜； 14— 场镜； 15— 接目镜； 图1—2 显微镜光学系统图 3、金相显微镜上主要零部件的作用： （1）物镜：显微镜成像放大的主要部件。它的好坏直接影响显微镜的成像质量。其性能参数有放大倍数，数值孔径、鉴别能力和垂直鉴别能力（也叫景深度）。 （2）目镜：作用是将物镜已放大的实像再次放大，从而得到很高的放大倍数，成为可供观察的映像。 （3）孔径光栏：作用是控制照明光束的粗细，适当缩小孔径光栏，进入物镜的光束也跟着缩小，可以消除物镜边缘部分引起的球面象差，物象显得清晰；但孔径光栏也不能缩得太小，否则使物镜的孔径角减少，使物镜鉴别率降低，引起组织中微细部分鉴别不清。一般调到试样显微组织映像清晰，光的强度弱以人的眼睛舒适为宜。 （4）视场光栏：其作用是改变观察视场的大小，减少镜筒内的反射光与炫光，以提高映像的衬度（黑白差别），它不影响物镜的鉴别能力。 （5）滤光片：其作用是使光源发出的白光变为单色光，以降低色差使成像清晰。选用适当颜色的滤光片能得到较短波长的单色光，可提高鉴别能力。常用兰色黄绿色滤光片。 （6）垂直照明器（图2—2）中反射镜4和8其作用是将来自显微镜底部的照明光束垂直转向，以照射试样表面；或者将经物镜成像放大后的光束反射至目镜筒内。 （7）载物台：用于放置试样，可以前后左右移动，以选择试样的观察位置。 （8）物镜转换器：用于安装物镜。一般有三个螺孔，可同时安装三只物镜。观察时旋转物镜转换器，即可方便地更换不同放大倍数的物镜。 （9）调焦装置：用来改变试样表面与物镜之间的距离，以获得清晰的图象，这种操作称为调焦。调焦装置分粗调和微调两个手轮，两者都安装在同一根轴上，便于操作。随粗手轮的转动，支承载物台的弯臂作上下迅速升降，微调作精密调焦，旋转微调手轮，可使物镜缓慢升降。 （10）变压器：4ⅹ型金相显微镜的照明光源是6V、15W的低压灯泡，故不能直接接入220V，必须经变压器降压；每台显微镜都配有一只降压变压器