金相试样的制备及金相组织观察

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1、金相试样的制备及金相组织观察一、实验目的1、了解金相显微镜的基本原理、构造，初步掌握显微镜的正确使用。2、掌握金相显微试样的制备过程和基本方法。3、了解浸蚀的基本原理，并熟悉其基本操作4、学习利用金相显微镜进行显微组织观察。通过在显微镜下观察到的金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备的机械性能等。二、实验设备和用品1、金相显微镜2、不同粗细的金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精）3、抛光机4、待制备的金相试样三、金相显微镜的基本原理、构造及使用1、显微镜的放大倍数利用透镜可将物体的象放大，但单个透镜或一组透镜的放大倍数是有限的，为此，要考虑用另一组透镜将第一次放

2、大的象再行放大，以得到更高放大倍数的象。金相显微镜就是基于这一要求设计的。显微镜中装有两组放大透镜，靠近物体的一组透镜为物镜，靠近观察的一组透镜为目镜。金相显微镜的光学原理图1如图所示。物体AB置于物镜的一倍焦距F1与二倍焦距之间，它的一次象在物镜的另一侧二倍焦距以外，形成一个倒立、放大的实象A′B′；当实象A′B′位于目镜的前一倍焦距F2以内时则目镜复又使映象A′B′放大，而在目镜的前二倍焦距2F2以外，得到A′B′的正立虚象A″B″。因此最后的映象A″B″是经过物镜、目镜两次放大后所得到的。其放大倍数应为物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。物体AB经物镜第一次放大的倍数：

3、M物=A′B′/AB=(Δ+f1′)/f1式中f1、f1′——物镜前焦距与后焦距Δ——显微镜的光学镜筒长与Δ相比，物镜的焦距f1′很短，可略，所以M物≈Δ/f1象A′B′经目镜第二次放大的倍数：M目=A″B″/A′B′≈D/f2式中f2——目镜的前焦距图1显微镜光学原理图D——人眼明视距离，D≈250㎜。所以显微镜的放大倍数应为：M=M物·M目=（Δ/f1）·（D/f2）当显微镜的机械镜筒长度等于光学镜筒长度时,M=M物·M目；而当这二者不等时，M=M物·M目·C，C是与机械镜筒长、光学镜筒长有关的系数，一般为1，有时为0.63，其C值标在金相显微镜上。2、显微镜的鉴别率显

4、微镜的鉴别率是指它能清晰地分辨试样上两点间最小距离d的能力，人眼在普通光线下能分辨两点间最小距离为0.15～0.30mm，即人眼的鉴别率d为0.15～0.30mm，d值越小，鉴别率越高，鉴别率越高，鉴别率可由下式计算：式中：λ——入射光线的波长；A——物镜的数值孔径，它表示物镜的集光能力；n——物镜与试样之间介质的折射率；φ——物镜孔径角的一半（图2）。图2物镜的孔径角由式知，显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长和物镜的数值孔径，与目镜无关。光源的波长可以通过滤色片来选择，蓝光的波长（0.44μ）比黄绿光（0.55μ）短，所以鉴别率较黄绿光大25%。当光源的波长一定时，则可通

5、过变化数值孔径A来调节显微镜的鉴别率。当n越大，或物镜孔径角越大则A越大，但φ总是小于90，所以在空气介质（n＝1）中使用时，A<1，这类物镜称为干类物镜。当物镜与试样之间充满松柏油介质（n=1.52）时，A=1.4，这就是显微镜在高倍观察时所用的油镜头，每个物镜均有一个额定的阿A值刻在物镜体上。放大倍数、数值孔径、鉴别率之间的关系显微镜的同一放大倍数可以由不同倍数的物镜和目镜来组合，具体如何合理选用物镜和目镜呢？原则是首先确定物镜，根据计算，选用物镜时，必须使显微镜的放大倍数M＝500A～1000A之间，这个范围称为有效放大倍数范围。若在M<500A，则未能充分发挥物镜的

6、鉴别率；M>1000A，则形成“虚伪放大”，其细微部分仍分辨不清。待物镜选定后，再根据所需的放大倍数选用目镜。3、金相显微镜的构造金相显微镜分为台式、立式及卧式三种类型，各有不同的型号。虽然型号很多，但基本构造类似，由目镜、物镜、镜筒、照明系统以及保持与结合上述物体的机身与调节器等主要部分构成。（1）金相显微镜的照明系统照明系统由光源、凸透镜、滤色片、光栏、毛玻璃和垂直照明器等组成，它们的作用是给金相试样照明。生物显微镜大多用自然光源，而金相显微镜则必须配备特定的人工光源装置，通常的光源有：钨丝灯泡、碳弧灯、碘弧灯、钨弧灯、水银灯、疝灯等。要使光源通过照明系统，均匀而明亮地

7、照射在金相试样的表面以利观察。光源发出照明光（一般要将电源220V通过变压器降至6V左右的电压），通过凸透镜（使散光变为平行光束），滤色片（降低色差，增加组织衬度，一般选择黄绿光），毛玻璃（使光线均匀投射），孔径光栏（控制光束的大小，减少光线在镜筒内漫反射，提高映像的清晰度），视场光栏（改变视域的大小，减少镜筒的反射与炫光以提高映像的衬度而不影响物镜的分辨能力），垂直照明器—平面玻璃和反射棱镜，其作用是把光源的光束反射到试样上。金相显微镜的光源，一般装在镜筒的侧面，与主光轴呈正交。光线与由侧面射入，要经过主光轴到达