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实验一 金相显微镜的使用及金相试样的制备 一、实验目的 1、了解金相显微镜的构造、光学原理； 2 、掌握金相显微镜的使用及维护方法； 3、掌握金相试样的制备及腐蚀方法； 4 、熟悉如何具体分析试样的金相组织，抓住其组织特点，并正确纪录金相组织。 二、实验原理 利用金相显微镜来研究金属和合金组织的方法叫显微分析法。金相显微分析是研究金属 材料的显微组织及缺陷的主要方法之一，它可以发现金属组织方面的很多问题，如非金属夹 杂、金属与合金的组织形貌、晶粒的大小和形状、偏析、裂纹以及热处理操作是否合理等。 金相显微镜是金相显微分析用的重要光学仪器，为了能观察到清晰的显微组织，首先要了解 金相显微镜的构造及使用方法，并制备好金相试样。 （一）金相显微镜的光学原理 正常人眼看物体时，最适宜的距离大约是 250mm 左右，此时可以很好地区分物体细微 部分而眼睛又不致疲劳，此距离称为明视距离。人眼在明视距离处能分辨的两点间最小距离 为 0.15~0.30 mm，因此在观察金属材料细微组织时，需借助金相显微镜放大。 最简单的显微镜可由两个透镜组 成。图 1-1 为显微镜光学成像原理示意 图。对着被观察物体AB 的透镜叫物镜， 对着人眼的透镜叫目镜。物镜使物体 AB ′ ′ 形成放大的倒立实像 A B ，目镜再将 ′ ′ ′′ ′′ A B 放大成仍然倒立的虚像 A B ，其 倒立位置正好在人眼的明视距离处，于 是，在显微镜目镜中看到清晰的图像 ′′ ′′ A B 。 图 1-1 显微镜光学成像原理示意图 放大倍数(M)： 1 L D M M =⋅M =⋅ 物 目 f f 物 目 式中： M ：显微镜总放大倍数；M 目：目镜放大倍数；M 物 ：物镜放大倍数；f物 ：物镜的 焦距；f目：目镜的焦距；L ：显微镜的光学镜筒长度；D ：明视距离(250 mm) 。 由上式可知，从f物 、f目越短或 L 越长，则显微镜放大倍数越大，使用时显微镜总的放 大倍数就是物镜和目镜放大倍数的乘积。 有的显微镜为避免镜筒过长而操作不便，缩短了物镜与目镜间的距离。因此，显微镜 的放大倍数则应再乘上一个修正系数G，即 M G=×M ×M 物 目 式中 G 称为镜筒系数。例如：德国 Zeiss 公司的 Lug 型和 Epignost 型立式显微镜，其 修正系数 G 为 0.63 。 显微镜的放大倍数主要通过物镜来保证。物镜的最高放大倍数可达 100 倍，目镜的放大 倍数可达 30 倍。 放大倍数用符号“×”表示，例如物镜的放大倍数为 25 ×，目镜的放大倍数为 10×， 则显微镜的放大倍数为(25 ×)·（10×）＝250 ×。放大倍数均分别标注在物镜与目镜的镜筒 上。 在使用显微镜观察物体时，应根据其组织的粗细情况选择适当的放大倍数，以细节部分 观察得清晰为准，不要盲目追求过高的放大倍数，因为放大倍数与透镜的焦距有关，放大倍 数越大，焦距必须越小，结果会带来许多缺陷，同时所看到物体的区域也越小。 显微镜的成像量除了放大倍数外，还表现在透镜的几何光学的完善性及显微镜的鉴别 率等方面。 （二）透镜成像的主要缺陷 普通的单片透镜在成像过程中，由于几何光学条件的限制及其它因素的影响，不能得到 理想的物像，常使成象变形或模糊不清，这种缺陷主要是球面像差和色差等造成的。各种像 差的存在影响显微镜的成像质量，在设计中可尽量使之减少，但不可能完全消除。 球面差的产生是由于透镜的表面呈球曲形，通过透镜中心和边缘的光线折射以后不能交 于一点，分成几个交点前后分布，致使物像不够清晰。 色差的产生是由于白光中各种不同波长的光线在穿过透镜时折射率不同，其中紫光的波