金相试验实验报告..doc

中北大学材料科学与工程学院实验报告 实 验 报 告 班级 姓名 学号 中北大学材料科学及工程学院实验中心 一 实验名称: 实验一、金相显微镜的使用及金相样品制备 二 实验目的(扼要说明研究对象,实验意义及作用等) 1.了解光学显微镜的原理及构造； 2.掌握显微镜的使用方法； 3.学习金相试样的制备过程； 4.了解金相显微组织的显示方法。 三 实验原理(简要说明实验所依据的理论.包括重要定律,公式及据此推算的重要结果): 光学显微镜的基本原理: 光学显微镜是由两个透镜组成，对着金相试样的透镜称为物镜，对着眼睛的透镜称为物镜。借助于物镜与目镜的两次放大，就能是物体放大到很高倍数。其光学原理如图所示。 1)显微镜的放大倍数由下式来确定： M=M物·M目=L/f物·D/f目 式中：M—显微镜的放大倍数； M物——物镜的放大倍数； M目——目镜的放大倍数； f物——物镜焦距； 图1—1 光学显微镜光学原理示意图f目 图1—1 光学显微镜光学原理示意图 L—显微镜的镜筒长度（即目镜与物镜的距离）; D—明视距离（250mm）。 2)显微镜的鉴别率: 光学显微镜的鉴别率是指它能清晰的分辩物体上两点间最小距离d的能力。d值越小，鉴别率就越高。鉴别率是显微镜的一个重要的性能，它可由下式求得： d=?/(2N·A) 式中 d—物镜能分辩出的物体相邻两点间的最小距离(即鉴别率)；?—入射光线的波长；N?A—物镜的数值孔径，表示物镜的聚光能力。 数值孔径越大时,d值也就越小。数值孔径表示物镜的聚光能力，数值孔径大的物镜的聚光能力强，能吸收更多的光线，使物像更加明显。数值孔径可用下式求得： N?A=n?Sin? ⑶ 式中：n—物镜与物体间介质的折射率； ?—物镜孔径角的一半。 进入物镜的光线所张开的角度称为物镜的孔径角，其半角为?，如图1-2所示。 图1-2 孔径角 当n与?值越大时，则数值孔径值就越大，物镜的鉴别能力也就越高。 3)透镜成像的质量 单片透镜在成像过程中，由于几何光学条件的限制，以及其它因素的影响，常使映像变的模糊不清或发生变形迹象，这种缺陷称为相差。形成象差的重要原因是由于透镜本身存在有球面象差和色象差等缺陷。 如图1—3（a）所示球面象差的产生是因为透镜的表面呈球形，当来自A点的单色光，即一定波长的光线通过透镜后，使光线不能交于一点，而分成几个交点前后分布，导致放大后的象模糊不清。 降低球面象差的办法，除了制造物镜时采取不同透镜的组合进行必要的校正外，在使用显微镜时也刻采取调节孔径光栏，适当控制入射光束粗细，减少透镜表面面积等方法，把球面象差降低到最低程度。 图1-3 透镜产生象差的示意图 图1—3（b）为色象差示意图，当来自A点的白色光通过透镜后，由于各单色光的波长不同，折射率不一样，使光线折射后不能交于一点。其中紫色光线的波长最短，折射率最大，在离透射镜最近处成像；红色光线的波长最长，其折射率最小，在离透射镜最远处成像。其余的有色光线（如：黄、绿、蓝色）的成像，则在它们之间。色象差的处在会降低透镜成像的清晰度，应予以校正。 4)光学显微镜的构造 XJB—1型光学显微镜的外形结构如图1—5所示。现分别介绍各部件的功能与作用。 左图 XJB-1型光学显微镜的光学系统， 右图 XJB-1型光学显微镜的外形结构图 1-灯泡；2-聚光透镜；3-聚光透镜组； 1-载物台；2-物镜；3-转换 4-平反射镜；5-辅助透镜；6-物镜组； 4-转动轴；5-粗调调焦手轮 7-反光镜；8-孔径光栏；9-视场光栏； 6-微调调焦手轮；7-电源；8-底盘 10-辅助透镜；11-棱镜； 9-样品；10-目镜；11-目镜筒 12-棱镜；13-场镜； 12-固定螺钉；13-调节螺钉； 14-目镜 14-视场光栏；15-孔径光栏 金相显微分析镜就是利用显微镜的光学理论借助试样表面对光线的反射特点来进行的。为了对金相显微组织进行鉴别和研究，需要将所分析之金属材料制备呈一定尺寸的试样，并经磨制抛光与腐蚀等工序，最后通过金相显微镜来观察和分析金属的显微组织状态及分布情况。金相显微试样的制备包括：取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等五个步骤。 1. 取样 取样是进行金相显微分析中很重要的一个步骤，显微试样的选取应根据研究的目的，取其具有代表性的部位。 试样的尺寸通常采用直径为Ф12～15mm，高度（或边长）为12～15m