球墨铸铁材料中石墨的定量分析与偏光观察.doc

一、实验目的 1、掌握铸铁材料金相试样的磨制方法。 1、掌握偏光金相原理及各向异性材料偏光下的光学效应。 2、熟悉偏光摄影技术。 3、学会定量分析方法并测定球墨铸铁中石墨含量。 二、实验设备与材料 1、实验设备：光学显微镜、抛光机 2、实验材料：试样、砂纸、酒精 三、实验原理简述（偏光原理） 在各向异性类的金属磨面上，随晶粒位向的不同，光学性质发生改变。当偏振光照在金属磨面上时，会形成两个方向的分振动光，由于在平行和垂直金属磨面的方向上两分振光强度不等，导致与原方向呈现一定的角度。 对于偏光显微镜来说，当起偏镜与检偏镜成正交位置时，由于振动面发生旋转，使反射偏振光与检偏镜改变正交位置，部分光线就能通过检偏镜。振动面旋转愈大，通过的光线就愈多。当φ=π/4,π3/4,5/4π,π7/4时，w最大，得到最大的光强；当够φ=0，π/2，π，π3/2时，w=0，就没有光线能通过检偏镜，观察到黑暗的消光现象。 四、实验步骤与过程 1）磨制试样：领取试样，依次使用600、1000、1200的砂纸磨样品，使其表面较为平滑，无明显划痕； 2）抛光：使用抛光机对试样的表面抛光，然后用酒精擦拭其表面，洗净后吹干； 3）观察并拍照：放在显微镜下观察，寻找较为完整的石墨区域；交替使用偏振片进行观察，会发现该区域的石墨出现十字光亮的偏光现象。然后拍照，明场一张，暗场一张。 五、实验结果分析讨论 实验图片1（偏光图片） 实验图片2（对用的明场图片） 对图片上的结果进行分析： 实验图片3（测量石墨含量的图片） 利用定量金相方法计算明场图片中的石墨百分含量： C%=（1+3+2.5+1.5+2+3+2+1+1+1.5+1+2.5+2+3）/14*14*100%=13.78% 其中，括号里的是每行的石墨所占的格数之和，14*14是总格数。 六、实验问题讨论： 1、说明球状石墨在普通光镜下的形态与偏光下观察到的形态。 答：球状石墨在普通光镜下呈现黑色的团絮状，而在偏光下，出现“黑十字” 特征，有十字状的亮斑。 2、说明为什么偏光下球墨会有这种形态？是否所有的石墨均有这种形态？（比较圆的石墨与不圆的石墨） 答：之所以在偏光下球墨有这种形状是因为偏振光射到石墨与基体交界处被反射出来，相当于偏振光斜射到晶体表面，反射光出现相位差别改变了其振动方向，能够通过正交的检偏振镜。而与偏振光的振动方向平行或垂直的两个入射面不改变其振动方向，反射光则不能通过正交的检偏振镜，观察到的是黑暗的消光现象，使透明的球形夹杂物出现“黑十字”特征。 并不是所有石墨都有这种形态，如图，很多石墨的初始球状形态被破坏，导致了其无法出现“黑十字”特征。 3、说明偏光金相的应用范围。 答：1.判断单晶体材料是立方晶系的晶体，还是非立方晶系的晶体；2.判断立方晶系的各向同性；3.判断非立方系晶体的各向异性；4.观察各向异性多晶体在不腐蚀下晶粒的形貌；5.通过是否可以出彩色或者黑十字效应鉴别非金属夹杂物;6.判断各向异性的多晶体择优取向的织构(类似单晶体)。