实验指导书-2012的.doc

实验一 金相试样的制备及显微组织观察 一、实验目的 1、初步掌握金相试样的制备方法； 2、了解金相显微镜的成像原理及基本结构，熟悉金相显微镜的使用方法。 二、实验原理 金相显微分析是研究金属内部组织最重要的方法之一．用光学显微镜观察和研究金属内部组织的步骤，首先是制备所取试样的表面，然后选用合适的浸蚀剂浸蚀试样表面，并用金相显微镜观察和研究试样表面组织。试样表面比较粗糙时，由于对入射光产生漫反射，无法用显微镜观察其内部组织，因此要对试样表面进行加工，通常采用磨光和抛光的方法，从而得到光亮如镜面的试样表面。这个表面在显微镜下只能看到白亮的一片而看不到其组织细节，因此必须采用合适的漫蚀剂对试样的表面进行浸蚀，使试样表面有选择性地熔解掉某些部分(如晶界)，从而呈现微小的凹凸不平（图1-l-1），这些凹凸不平在光学显微镜的景深范围内可以显示出试样的组织形貌、大小和分布。 1、金相显微镜的结构和使用 金相显微镜通常由光学系统、照明系统和机械系统三大都分组成。有的显微镜还附有摄影装置，现以XJB—l型台式金相显微境为例加以说明。XJB—l型金相显微镜的光学系统如图l-1-2所示，由灯泡发出的光线经聚光透镜组及反光镜聚集到孔径光栏，再经过聚光镜聚集到物镜的后焦面，最后通过物镜平行照射到试 样的表面。从试样表面反射回来的光线经物境组和辅助透镜，由半反射镜转向，经过辅助透镜及棱镜形成一个倒立的放大实像，该像再经过目镜放大，就成为在目镜视场中能看到的放大映像。 XJB—1型金相显微镜的外形如图1—1—3所示，现分别介绍其各部件的功能及使用。 照明系统：在底座内装有一低压灯泡作为光源，聚光镜、孔径光栏及反光镜等均安置在圆形底座上，视场光栏及另一聚光镜则安在支架上，它们组成显微镜的照明系统，使试样表面获得充分均匀的照明。 显微镜调焦装置：在显微镜的两侧有粗调焦和微调焦手轮，粗调手轮的转动可使载物台的弯臂作上下移动，微调手轮使显微镜沿滑轮缓慢移动，在右侧手轮上刻有分度格，每一格表示物镜座上下微动0.002 mm。 载物台(样品台)：用于放置金相样品，观察面须向下。载物台和下面托盘之间有导架，用手推动，可使载物台在水平面上作一定范围内的十字定向移动，以改变试样的观察部位。孔径光栏和视场光栏：孔径光栏装在照明反射镜座上面，调整孔径光栏能够控制入射光束的粗细，以保证物像达到清晰的程度．视杨光栏设在物镜支架下面，其作用是控制视场范围，使目镜中视场明亮而无阴影。 物镜转换器：转换器呈球面状；上有三个螺孔，可安装不同放大倍数的物镜，旋动转换器可使吾物静镜头进入光路，与不同的目镜搭配使用，以获得各种放大倍数。 目镜筒：目镜筒呈45’倾斜安装在附有棱镜的半球座上，还可将目镜转向45度呈水平状态以配合照相装置进行金相摄影。 2、金相试样的制备方法 金相显微试样的制备包括取样、镶嵌，磨制、抛光、浸蚀等工序。 1)取样 试样的选取应根据研究的目的，取其具有代表性的部位．待确定好部位，就可以把试样截下，试样的尺寸通常采用直径12—15 mm，高12—15 mm的圆柱体或边长12—15mm的方形试样．取样方法可用手锯、锯床切割或锤击等方法。 2)镶嵌 如试样尺寸太小，直接用手来磨制困难时，可把试样镶嵌在低熔点合金或塑料中，以便于试样的磨制和抛光。 3)磨制 切好或镶好的试样在砂轮机上磨平，尖角要倒圆。然后用粗砂布磨光，再换用W28，W20、W14、W10等金相砂纸逐级细磨，一直磨到W10砂纸后方可进行粗抛光和细抛光。磨制试样时，每换一次磨制步骤(即每换一号砂纸)时，试样磨制方向应转90，这样才能看出上次磨痕是否磨去。试样在每一号砂布(纸)上磨制时，要沿一个方向磨，切忌来 ．回磨削，而且给试样施加的压力要适当。 4)抛光 细磨的试样还需进行抛光．抛光的目的是去除细磨时遗留下来的细微磨痕而获得光亮的镜面．试样的抛光是在专用的抛光机上进行的，转速一般为100—150 r／min。抛光时在抛光盘盘面上铺有丝绒等织物，并不断滴注抛光液．抛光液是由AlO、CrO或MgO等极细粒度的磨料加水而形成的悬浮液，依靠抛光液中极细的抛光粉末与试样磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕。抛光对应使试样磨面均匀地压在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断作径向往复运动．除机械抛光方法外．还有电解抛光，化学抛光等其他抛光方法。 5)浸蚀 经抛光后的试样还须经过浸蚀后才能在显微镜下进行观察．浸蚀主要是依靠浸蚀剂对金属的溶解或电化学腐蚀过程，使金属试样表面的晶粒与晶界及各组成相之间呈现轻微的凹凸不平，在显微镜下就可以清楚地观察到试样表面的显微组织及形貌。浸蚀方法是将试样磨面浸人浸蚀剂中．或用棉花沾上浸蚀剂擦拭试样表面，浸蚀时间要适当一般试样磨面发暗时就可停止．如果浸蚀不足可重复浸蚀。浸蚀完毕后