材控专业《金属学及热处理》实验讲义

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目录 绪论 实验课程简介 第一部分实验一 第二部分实验二………………………………………24

目 录 绪论 实验课程简介 ………………………………………1 第一部分 实验一 ………………………………………………2 第二部分 实验二………………………………………………24

绪论 实验课程简介 基本教学内容和学时安排 实验课(&h)由2个分实验组成: 实验一(4h):铁碳合金平衡组织的金相分析 实验二(4h):铸铁、有色金属及合金显微组织分析 二、实验课程性质:必修 三、实验课程学时:8h 四、本实验课的基本理论 本实验课的基本理论来自于《金属学及热处理》、《工程材料及应用》、 《材料科学基础》、《金属材料与热处理》、《金属材料学》等课程。 五、实验课程目的 通过本实验,使学生掌握金属材料制备及微观组织分析的基本方法 和技能,增强对《金属学及热处理》等课程的理论知识的学习和理解, 为本科毕业设计和研究生阶段的学习、提高学生实践能力和培养综合分 析能力和创新意识打下基础。 六、适用学科和专业 适用材料学科:材料科学与工程专业、材料成型与控制专业

1 绪论 实验课程简介 一、 基本教学内容和学时安排 实验课（8h）由 2 个分实验组成： 实验一（4h）： 铁碳合金平衡组织的金相分析 实验二（4h）： 铸铁、有色金属及合金显微组织分析 二、 实验课程性质：必修 三、 实验课程学时： 8h 四、 本实验课的基本理论 本实验课的基本理论来自于《金属学及热处理》、《工程材料及应用》、 《材料科学基础》、《金属材料与热处理》、《金属材料学》等课程。 五、 实验课程目的 通过本实验，使学生掌握金属材料制备及微观组织分析的基本方法 和技能，增强对《金属学及热处理》等课程的理论知识的学习和理解， 为本科毕业设计和研究生阶段的学习、提高学生实践能力和培养综合分 析能力和创新意识打下基础。 六、 适用学科和专业 适用材料学科：材料科学与工程专业、材料成型与控制专业

第一部分实验一:铁碳合金平衡组织的金相分析 第一章金相显微镜的使用和金相试样的制备 实验目的 1.初步掌握金相显微镜的原理及使用方法。 2.掌握金相试样的制备方法 二、实验概述 金相显微镜是进行金属显微分析的主要工具。将专门制备的金属试祥放在金相 显微镜下进行放大和观察,可以研究金属组织与其成分和性能之间的关系,确定各 种金属经不同加工及热处理后的显微组织;鉴别金属材料质量的优劣,如各种非金 属夹杂物在组织中的数量及分布情况,以及金属晶粒度大小等。因此,利用金相显 微镜来观察金属的内部组织与缺陷是金属材料硏究中的一种基本实验技术。 简单地讲,金相显微镜是利用光线的反射将不透明物件放大后进行观察的 在生产与科研中,经常需要利用金相显微镜对金属材料的显微组织进行检验和 分析。由于金相显微镜是借助试样表面对光线的反射来呈现显微组织状态的,所以 首先要把样品观察面制成光滑平面,而后通过浸蚀使其不同组织显示出微观的凹凸 不平,从而在显微镜下观察到亮暗不同的显微组织特征。为了得到合格的金相显微 试样,避免因出现假象而导致错误的判断,需要掌握正确的制样方法。 下面分别介绍金相显微镜的基本原理和使用方法,以及金相制样方法。 金相显微镜的原理及使用 1、金相显微镜的光学放大原理 金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的,其基本原理如图1-1所示。光学系 统主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。对着被观察物体AB的一组透镜叫物 镜O1;对着眼睛的一组透镜叫目镜Oε现代显微镜购物镜和目镜都是由复杂的透镜 系统所组成,放大倍数可提高到1600-2000倍 当被观察物体AB置于物镜前焦点略远处时,物体的反射光线穿过物镜经折射 后,得到一个放大的倒立实像A′B′(称为中间像)。若A′B′处于目镜焦距之内, 体时最适宜的距离是250mm(称为明视距离),因此在显微镜设计上,应让虚像AB 则通过目镜观察到的物像是经目镜再次放大了的虚像A"B”。由于正常人眼观察 正好落在距人眼25mm处,以使观察到的物体影像最清晰

2 第一部分 实验一：铁碳合金平衡组织的金相分析 第一章 金相显微镜的使用和金相试样的制备 一、实验目的 1. 初步掌握金相显微镜的原理及使用方法。 2. 掌握金相试样的制备方法。 二、实验概述 金相显微镜是进行金属显微分析的主要工具。将专门制备的金属试祥放在金相 显微镜下进行放大和观察，可以研究金属组织与其成分和性能之间的关系，确定各 种金属经不同加工及热处理后的显微组织；鉴别金属材料质量的优劣，如各种非金 属夹杂物在组织中的数量及分布情况，以及金属晶粒度大小等。因此，利用金相显 微镜来观察金属的内部组织与缺陷是金属材料研究中的一种基本实验技术。 简单地讲，金相显微镜是利用光线的反射将不透明物件放大后进行观察的。 在生产与科研中，经常需要利用金相显微镜对金属材料的显微组织进行检验和 分析。由于金相显微镜是借助试样表面对光线的反射来呈现显微组织状态的，所以 首先要把样品观察面制成光滑平面，而后通过浸蚀使其不同组织显示出微观的凹凸 不平，从而在显微镜下观察到亮暗不同的显微组织特征。为了得到合格的金相显微 试样，避免因出现假象而导致错误的判断，需要掌握正确的制样方法。 下面分别介绍金相显微镜的基本原理和使用方法，以及金相制样方法。 三、金相显微镜的原理及使用 1、 金相显微镜的光学放大原理 金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的，其基本原理如图 1-1 所示。光学系 统主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。对着被观察物体 AB 的一组透镜叫物 镜 O1；对着眼睛的一组透镜叫目镜 O2。现代显微镜购物镜和目镜都是由复杂的透镜 系统所组成，放大倍数可提高到 1600-2000 倍。 当被观察物体 AB 置于物镜前焦点略远处时，物体的反射光线穿过物镜经折射 后，得到一个放大的倒立实像 A′B′(称为中间像)。若 A′B′处于目镜焦距之内， 则通过目镜观察到的物像是经目镜再次放大了的虚像 A″B″。由于正常人眼观察物 体时最适宜的距离是250mm(称为明视距离)，因此在显微镜设计上，应让虚像A″B″ 正好落在距人眼 250mm 处，以使观察到的物体影像最清晰

目镜 物镜 图1-1金相显微镜的光学放大原理示意图 2、金相显微镜的主要性能 (1)放大倍数显微镜的放大倍数为物镜放大倍数M物和目镜放大倍数M的 乘积,即: M=M+ XMI=F'TR 式中,f物一物镜的焦距,f目一目镜的焦距;L一显微镜的光学镜筒长度;D 明视距离(250mm)。f物,f越短或L越长,则显微镜的放大倍数越高。有的小型 显微镜的放大倍数需再乘一个镜筒系数,因为它的镜筒长度比一般显微镜短些。显 微镜的主要放大倍数一般是通过物镜来保证。物镜的最高放大倍数可达100倍,目 镜的放大倍数可达25倍。在物镜和目镜的镜筒上,均标注有放大倍数。放大倍数常 用符号“×”表示,如100×,200×等 (2)鉴别率金相显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。d值越小,鉴别率越髙。根据光学衍射原理,试样上的某一点通过物镜 成像后,我们看到的并不是一个真正的点像,而是具有一定尺寸的白色团斑,四周 围绕着许多衍射环。当试样上两个相邻点的距离极近时,成像后由于部分重迭而不 能分清为两个点。只有当试样上两点距离达到某一d值时,才能将两点分辨清楚 显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长(入)和物镜的数值孔径(A),而d与目 镜无关,其d值可由下式计算 d 2A 在一般显微镜中,光源的波长可通过加滤色片来改变。例如,蓝光的波长(λ 044μ)比黄绿光(λ=0.55u)短,所以鉴别率较黄绿光高25%。当光源的波长一定时, 可通过改变物镜的数值孔径A来调节显微镜的鉴别率。 (3)物镜的数值孔径物镜的数值孔径表示物镜的聚光能力,如图1-2所示。 数值孔径大的物镜聚光能力强,能吸收更多的光线,使物象更清晰。数值孔径A可 由下式计算: A=n·sinφ

3 图 1-1 金相显微镜的光学放大原理示意图 2、 金相显微镜的主要性能 (1) 放大倍数 显微镜的放大倍数为物镜放大倍数 M 物和目镜放大倍数 M 目的 乘积，即： 式中，f 物一物镜的焦距，f 目一目镜的焦距；L 一显微镜的光学镜筒长度；D 一明视距离(250mm)。f 物，f 目越短或 L 越长，则显微镜的放大倍数越高。有的小型 显微镜的放大倍数需再乘一个镜筒系数，因为它的镜筒长度比一般显微镜短些。显 微镜的主要放大倍数一般是通过物镜来保证。物镜的最高放大倍数可达 100 倍，目 镜的放大倍数可达 25 倍。在物镜和目镜的镜筒上，均标注有放大倍数。放大倍数常 用符号“×”表示，如 100×，200×等。 (2) 鉴别率 金相显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。d 值越小，鉴别率越高。根据光学衍射原理，试样上的某一点通过物镜 成像后，我们看到的并不是一个真正的点像，而是具有一定尺寸的白色团斑，四周 围绕着许多衍射环。当试样上两个相邻点的距离极近时，成像后由于部分重迭而不 能分清为两个点。只有当试样上两点距离达到某一 d 值时，才能将两点分辨清楚。 显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长(λ)和物镜的数值孔径(A)，而 d 与目 镜无关，其 d 值可由下式计算： 在一般显微镜中，光源的波长可通过加滤色片来改变。例如，蓝光的波长(λ＝ 0.44μ)比黄绿光(λ＝0.55μ)短，所以鉴别率较黄绿光高 25％。当光源的波长一定时， 可通过改变物镜的数值孔径 A 来调节显微镜的鉴别率。 (3) 物镜的数值孔径 物镜的数值孔径表示物镜的聚光能力，如图 1-2 所示。 数值孔径大的物镜聚光能力强，能吸收更多的光线，使物象更清晰。数值孔径 A 可 由下式计算： A＝n·sinφ

入射光线 图1-2物镜孔径角 式中M一物镜与试样之间介质的折射率;φ一物镜孔径角的一半,即通过物镜边 缘的光线与物镜轴线所成夹角 n越大或φ越大,则A越大,物镜的鉴别率就越高。由于φ总是小于90°的, 所以在空气介质(n=1)中使用时,A一定小于1,这类物镜称干系物镜。若在物镜与 试样之间充满松柏油介质(n=1.52),则A值最高可达14,这就是显微镜在高倍观察 时用的油浸系物镜(简称油镜头)。每个物镜都有一个额定A值,与放大倍数一起标 到在物镜镜头上。 4)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由不同 倍数的物镜和目镜组合起来实现,但存在着如何合理选用物镜和目镜的问题。这是 因为,人眼在250mm处的鉴别率为0.15-030mm,要使物镜可分辨的最近两点的距 离能为人眼所分辨,则必须将d放大到0.15-0.30mm,即 d×M=0.15-0.30mm d 2A M=+(0.3~0.6)A 在常用光线的波长范围内,上式可进一步简化为: M≈500A-1000A 所以,显微镜的放大倍数M与物镜的数值孔径之间存在一定关系,其范围称 有效放大倍数范围。在选用物镜时,必须使显微镜的放大倍数在该物镜数值孔径的 500倍至1000倍之间。若M1000A, 则由于物镜鉴别率不足而形成“虚伪放大”,细微部分仍分辨不清。 (5)透镜成像的质量单片透镜在成像过程中,由于几何条件的限制及其它 因素的影响,常使影像变得模糊不清或发生变形现象,这种缺陷称为像差。由于物 镜起主要放大作用,所以显微镜成像的质量主要取决于物镜,应首先对物镜像差进 行校正。普通透镜成像的主要缺陷有球面像差、色像差和像域弯曲三种。 ①球面像差。如图1-3所示,当来自A点的单色光(即某一特定波长的光线)通 过透镜后由于透镜表面呈球曲形,折射光线不能交于一点,从而使放大后的影像变 得模糊不清。 为降低球面像差,常采用由多片透镜组成的透镜组,即:将凸透镜和凹透镜 组合在一起(称为复合透镜)。由于这两种透镜的球面像差性质相反,因此可以相互抵 消。除此之外,在使用显微镜时,也可采取调节孔径光栏的方法,适当控制入射光 束粗细,让极细一束光通过透镜中心部位,这样可将球面像差降至最低限度

4 图 1-2 物镜孔径角 式中 M—物镜与试样之间介质的折射率;φ—物镜孔径角的一半，即通过物镜边 缘的光线与物镜轴线所成夹角。 n 越大或φ越大，则 A 越大，物镜的鉴别率就越高。由于φ总是小于 90°的， 所以在空气介质(n＝1)中使用时，A 一定小于 1，这类物镜称干系物镜。若在物镜与 试样之间充满松柏油介质(n=1.52)，则 A 值最高可达 1.4，这就是显微镜在高倍观察 时用的油浸系物镜(简称油镜头)。每个物镜都有一个额定 A 值，与放大倍数一起标 到在物镜镜头上。 (4) 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由不同 倍数的物镜和目镜组合起来实现，但存在着如何合理选用物镜和目镜的问题。这是 因为，人眼在 250mm 处的鉴别率为 0.15—0.30mm，要使物镜可分辨的最近两点的距 离能为人眼所分辨，则必须将 d 放大到 0.15—0.30mm，即： d×M=0.15—0.30mm 则 在常用光线的波长范围内，上式可进一步简化为： M≈500A-1000A 所以，显微镜的放大倍数 M 与物镜的数值孔径之间存在一定关系，其范围称 有效放大倍数范围。在选用物镜时，必须使显微镜的放大倍数在该物镜数值孔径的 500 倍至 1000 倍之间。若 M＜500A，则未能充分发挥物镜的鉴别率。若 M＞1000A， 则由于物镜鉴别率不足而形成“虚伪放大”，细微部分仍分辨不清。 (5) 透镜成像的质量 单片透镜在成像过程中，由于几何条件的限制及其它 因素的影响，常使影像变得模糊不清或发生变形现象，这种缺陷称为像差。由于物 镜起主要放大作用，所以显微镜成像的质量主要取决于物镜，应首先对物镜像差进 行校正。普通透镜成像的主要缺陷有球面像差、色像差和像域弯曲三种。 ① 球面像差。如图 1-3 所示，当来自 A 点的单色光(即某一特定波长的光线)通 过透镜后由于透镜表面呈球曲形，折射光线不能交于一点，从而使放大后的影像变 得模糊不清。 为降低球面像差，常采用由多片透镜组成的透镜组，即：将凸透镜和凹透镜 组合在一起(称为复合透镜)。由于这两种透镜的球面像差性质相反，因此可以相互抵 消。除此之外，在使用显微镜时，也可采取调节孔径光栏的方法，适当控制入射光 束粗细，让极细一束光通过透镜中心部位，这样可将球面像差降至最低限度

图1-3球面像差示意图 图1-4色像差示意图 ②色像差。如图1-4所示,当来自A点的白色光通过透镜后,由于组成白 色光的七种单色光的波长不同,其折射率也不同,使折射光线不能交于一点。紫光 折射最强,红光折射最弱,结果使成像模糊不清 为消除色像差,一方面可用消色差物镜和复消色差物镜进行校正。消色差物 镜常与普通目镜配合,用于低倍和中倍观察;复消色差物镜与补偿目镜配合,用于 高倍观察。另一方面可通过加滤色片得到单色光。常用的滤色片有蓝色、绿色和黄 色等。 ③象域弯曲垂直于光轴的平面,通过透镜所形成的像,不是平面而是凹形的 弯曲像面,这种现象叫像域弯曲,如图1-5所示。像域弯曲是由于各种像差综合作用 的结果。一般物镜或多或少地存在着像域弯曲,只有校正极佳的物镜才能达到趋近 平坦的象域。 3.金相显微镜的构造和使用 (1)金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和型式很多,但最常见的型式有台式、立式和卧式三大类。 其构造通常均由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成,有的显微镜还附带 照像装置和暗场照明系统等。现以国产ⅫJB-1型金相显微镜为例进行说明 xJB-1型金相显微镜的光学系统如图1-5所示。由灯泡1发出一束光线,经聚 光透镜组2的会聚和反光镜8的反射,聚集在孔径光栏9上,然后经过聚光镜3,再 度将光线聚集在物镜的后焦面上,最后光线通过物镜,使试样表面得到充分均匀的 照明。从试祥反射回来的光线复经物镜组6、辅助透镜5、半反射镜4、辅助透镜1 以及棱镜12和棱镜13,形成一个倒立放大实像。该物像再经场透镜14和目镜15的 放大,即得到所观察试样表面的放大图像 照明系统在底座内装有一个低压(6v-8v,15w)灯泡作为光源,灯泡前安装有 聚光镜、反光镜和孔径光栏15。视场光栏14和另一聚光镜则安在支架上。通过以上 系列透镜及物镜本身的作用,试样表面获得了充分均匀的照明 显微镜调焦装置在显微镜体的两侧有粗动和微动调焦手轮,两者在同一部 位。转动粗调手轮6,可以通过内部齿轮带动支承载物台的弯臂作上下运动。在粗调 手轮的一侧有制动装置,用以固定调焦正确后载物台的位置。微调手轮5传动内部 齿轮,使其沿着滑轨缓慢移动。在右侧手轮上刻有分度格,每小格表示镜座上下微 动0002mm。与刻度盘同侧的齿轮箱上刻有两条白线,用以指示微动升降的极限位 置,微调时不可超出这一范围,否则会损坏机件, 载物台(样品台)用于放置金相试样。载物台和下面托盘之间有导架.移动结 构采用粘性油膜联结。用手推动,可引导载物台在水平面上作一定范围的移动,以 改变试样的观察部位

5 图 1-3 球面像差示意图 图 1-4 色像差示意图 ② 色像差。如图 1-4 所示，当来自 A 点的白色光通过透镜后，由于组成白 色光的七种单色光的波长不同，其折射率也不同，使折射光线不能交于一点。紫光 折射最强，红光折射最弱，结果使成像模糊不清。 为消除色像差，一方面可用消色差物镜和复消色差物镜进行校正。消色差物 镜常与普通目镜配合，用于低倍和中倍观察；复消色差物镜与补偿目镜配合，用于 高倍观察。另一方面可通过加滤色片得到单色光。常用的滤色片有蓝色、绿色和黄 色等。 ③ 象域弯曲 垂直于光轴的平面，通过透镜所形成的像，不是平面而是凹形的 弯曲像面，这种现象叫像域弯曲，如图 1-5 所示。像域弯曲是由于各种像差综合作用 的结果。一般物镜或多或少地存在着像域弯曲，只有校正极佳的物镜才能达到趋近 平坦的象域。 3．金相显微镜的构造和使用 (1) 金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和型式很多，但最常见的型式有台式、立式和卧式三大类。 其构造通常均由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带 照像装置和暗场照明系统等。现以国产 XJB-1 型金相显微镜为例进行说明。 XJB-1 型金相显微镜的光学系统如图 l-5 所示。由灯泡 1 发出一束光线，经聚 光透镜组 2 的会聚和反光镜 8 的反射，聚集在孔径光栏 9 上，然后经过聚光镜 3，再 度将光线聚集在物镜的后焦面上，最后光线通过物镜，使试样表面得到充分均匀的 照明。从试祥反射回来的光线复经物镜组 6、辅助透镜 5、半反射镜 4、辅助透镜 11 以及棱镜 12 和棱镜 13，形成一个倒立放大实像。该物像再经场透镜 14 和目镜 15 的 放大，即得到所观察试样表面的放大图像。 照明系统 在底座内装有一个低压(6v-8v，15w)灯泡作为光源，灯泡前安装有 聚光镜、反光镜和孔径光栏 15。视场光栏 14 和另一聚光镜则安在支架上。通过以上 一系列透镜及物镜本身的作用，试样表面获得了充分均匀的照明。 显微镜调焦装置 在显微镜体的两侧有粗动和微动调焦手轮，两者在同一部 位。转动粗调手轮 6，可以通过内部齿轮带动支承载物台的弯臂作上下运动。在粗调 手轮的一侧有制动装置，用以固定调焦正确后载物台的位置。微调手轮 5 传动内部 齿轮，使其沿着滑轨缓慢移动。在右侧手轮上刻有分度格，每小格表示镜座上下微 动 0.002mm。与刻度盘同侧的齿轮箱上刻有两条白线，用以指示微动升降的极限位 置，微调时不可超出这一范围，否则会损坏机件。 载物台(样品台) 用于放置金相试样。载物台和下面托盘之间有导架．移动结 构采用粘性油膜联结。用手推动，可引导载物台在水平面上作一定范围的移动，以 改变试样的观察部位

国 图1-5XJB-1型金相显微镜的光学系统 1-灯泡;2一聚光镜组,3一聚光镜组,4一半反射镜,5一辅助透镜,6一物镜组,7 试祥,8一反光镜;9一孔径光栏;10一视场光栏,11一输助透镜,12一棱镜,13一棱镜,14 场镜,15一目镜 XJB-1型金相显微镜的外形结构如图1-6所示。各部件的功能及使用简要介 绍如下: 图1-6XJB-1型金相显微镜外形结构图 1一载物台,2一物镜,3一转换器,4一传动箱,5一微动调焦手轮,6一粗动调焦手轮, 7一电源。8一偏心圆,9一样品,10一目镜;11一目镜管,12一固定螺钉,13一调节螺钉,14 视场光拦,15一孔径光拦 6

6 图 1-5 XJB-1 型金相显微镜的光学系统 1-灯泡；2 一聚光镜组，3 一聚光镜组，4 一半反射镜，5 一辅助透镜，6 一物镜组，7 一 试祥，8 一反光镜；9 一孔径光栏；10 一视场光栏，11 一输助透镜，12 一棱镜，13 一棱镜，14 一场镜，15 一目镜 XJB—l 型金相显微镜的外形结构如图 1-6 所示。各部件的功能及使用简要介 绍如下： 图 1-6 XJB—1 型金相显微镜外形结构图 1 一载物台，2 一物镜，3 一转换器，4 一传动箱，5 一微动调焦手轮，6 一粗动调焦手轮， 7 一电源。8 一偏心圆，9 一样品，10 一目镜；11 一目镜管，12 一固定螺钉，13—调节螺钉，14 一视场光拦，15 一孔径光拦

孔径光栏和视场光栏孔径光栏装在照明反射镜座上面,刻有0-5分刻线, 它们表示孔径大小的毫米数。调整孔径光栏能控制入射光束的粗细,以降低球面像 差。视场光栏装在物镜支架下面,可以调节视场范围,使目镜中所见视场照亮而无 阴影。在套圈上有两个调节螺钉,用来调整光栏中心 物镜转换器转换器呈球面形,上面有三个螺孔,可安装不同放大倍数的物 镜。旋动转换器可使物镜镜头进入光路,并定位在光轴上。 目镜筒目镜筒呈45度倾斜安装在附有棱镜的半球形座上。目镜可转向90 度呈水平状态以配合照相装置进行金相显微摄影。 图1-7所示为4XA型双目金相显微镇的结构图。其基本结构与XJB-1型金 相显微镜相似,但配有双筒目镜管,可同时安装两个目镜.用双目观察,从而减轻 了眼睛疲乏。图1-8为4XCE型三目金相显微镜的结构图,可以在计算机显示器上很 方便地观察金相图像,从而对金相图谱进行分析、评级等对图片进行输出、打印 电脑型金相显微镜(4XCE)配置为:1、金相显微镜2、适配镜3、摄像器(CCD) 4、A/D(图像采集)5、计算机。 而数码相机型金相显微镜(4XCZ)1、金相显微镜2、适配镜3、数码相机 ( NIKON)。另外,其载物台的水平移动是靠纵向手轮和横向手轮来实现的,定位更 加准确 图1-74XA型金相显微镜 图1-84XCE金相显微镜 (2)金相显微镜的使用方法及注意事项 金相显微镜是一种精密光学仪器,在使用时要求细心和谨慎,严格按照使用规 程进行操作。 A.金相显微镜的使用规程 a)将显微镜的光源插头接在低压(6-8V)变压器上,接通电源。 b)根据放大倍数,选用所需的物镜和目镜,分别安装在物镜座上和目镜筒内 旋动物镜转换器,使物镜进入光路井定位(可感觉到定位器定位) c)将试样放在样品台中心,使观察面朝下并用弹簧片压住, d)转动粗调手轮先使镜筒上升,同时用眼观察,使物镜尽可能接近试祥表面(但 不得与之相碰),然后反向转动粗调手轮,使镜筒渐渐下降以调节焦距。当视 场亮度增强时,再改用微调手轮调节,直到物像最清晰为止 e)适当调节孔径光栏和视场光栏以获得最佳质量的物像 f)若使用油浸系物镜,可在物镜前透镜上滴一些松柏油,也可将松柏油直接滴 在试样上;油镜头用后,应立即用棉花沾取二甲苯溶液擦净后用擦镜纸擦干

7 孔径光栏和视场光栏 孔径光栏装在照明反射镜座上面，刻有 0--5 分刻线， 它们表示孔径大小的毫米数。调整孔径光栏能控制入射光束的粗细，以降低球面像 差。视场光栏装在物镜支架下面，可以调节视场范围，使目镜中所见视场照亮而无 阴影。在套圈上有两个调节螺钉，用来调整光栏中心。 物镜转换器 转换器呈球面形，上面有三个螺孔，可安装不同放大倍数的物 镜。旋动转换器可使物镜镜头进入光路，并定位在光轴上。 目镜筒 目镜筒呈 45 度倾斜安装在附有棱镜的半球形座上。目镜可转向 90 度呈水平状态以配合照相装置进行金相显微摄影。 图 1-7 所示为 4XA 型双目金相显微镇的结构图。其基本结构与 XJB—1 型金 相显微镜相似，但配有双筒目镜管，可同时安装两个目镜．用双目观察，从而减轻 了眼睛疲乏。图 1-8 为 4XCE 型三目金相显微镜的结构图，可以在计算机显示器上很 方便地观察金相图像，从而对金相图谱进行分析、评级等对图片进行输出、打印。 电脑型金相显微镜(4XCE)配置为: 1、金相显微镜 2、适配镜 3、摄像器(CCD) 4、A/D(图像采集) 5、计算机。 而数码相机型金相显微镜(4XCZ): 1、金相显微镜 2、适配镜 3、数码相机 （NIKON）。另外，其载物台的水平移动是靠纵向手轮和横向手轮来实现的，定位更 加准确。 图 1-7 4XA 型金相显微镜 图 1-8 4XCE 金相显微镜 (2) 金相显微镜的使用方法及注意事项 金相显微镜是一种精密光学仪器，在使用时要求细心和谨慎，严格按照使用规 程进行操作。 A. 金相显微镜的使用规程 a) 将显微镜的光源插头接在低压(6—8V)变压器上，接通电源。 b) 根据放大倍数，选用所需的物镜和目镜，分别安装在物镜座上和目镜筒内。 旋动物镜转换器，使物镜进入光路井定位(可感觉到定位器定位)。 c) 将试样放在样品台中心，使观察面朝下并用弹簧片压住。 d) 转动粗调手轮先使镜筒上升，同时用眼观察，使物镜尽可能接近试祥表面(但 不得与之相碰)，然后反向转动粗调手轮，使镜筒渐渐下降以调节焦距。当视 场亮度增强时，再改用微调手轮调节，直到物像最清晰为止。 e) 适当调节孔径光栏和视场光栏以获得最佳质量的物像。 f) 若使用油浸系物镜，可在物镜前透镜上滴一些松柏油，也可将松柏油直接滴 在试样上；油镜头用后，应立即用棉花沾取二甲苯溶液擦净后用擦镜纸擦干

B.注意事项 a)操作应细心,不能有粗暴和剧烈动作。严禁自行拆卸显微镜部件。 b)显微镜的镜头和试样表面不能用手直接触摸。若镜头中落入灰尘,可用镜头 纸或软毛刷轻轻擦试 c)显微镜的照明灯泡必须接在6-8V变压器上,切勿直接插入220V电源,以 免烧毁灯泡 d)旋转粗调和微调手轮时,动作要慢,碰到故障应立即报告,不能强行用力转 动,以免损坏机件 C.测微目镜的校正 在进行脱碳层深度检验、晶粒度评级及夹杂物定量分析等工作时,需要用测 微目镜对组成物的尺寸进行测量。测微目镜是在普通目镜光栏上(即初像焦面上)装 个按0.lmm或0.5mm等分度的测微玻璃片。使用前,应用物镜测微尺对其进行校正。 物镜测微尺是刻有按001mm分度的玻璃尺,尺的刻度全长lmm,具体校正方法如 下 将物镜测微尺作为被观察物体置于样品台上,刻度面朝物镜。用测微目镜观 察,并调节其旋钮,使物镜测微尺的若干刻度n与测微目镜上若干刻度m对齐,如 图1-9所示。由于已知物镜测微尺每小格为00lmm,所以测微目镜中每小格所量度 的实际长度为 a=×0.01(mm) 在图1-9中,物镜测微尺上的10格(相当于001mm×10=0.1mm)与测微目镜 的50格对齐,所以测微目镜内每小格所量度的实际长度为: Aslo 50x0 0}=0.002(mm) 若用测微目镜测量的组织组成物长度为N格,则它的实际长度为N×a(mm) 应注意,校正后进行实际测量时,必须仍用校正时的物镜,若改用别的物镜,又需 重新校正 物镜测微尺 111 目镜测微尺 图1-9测微目镜刻度校正 四、金相试样的制备方法 金相显微试样的制备过程包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。现简要 叙述如下

8 B. 注意事项 a) 操作应细心，不能有粗暴和剧烈动作。严禁自行拆卸显微镜部件。 b) 显微镜的镜头和试样表面不能用手直接触摸。若镜头中落入灰尘，可用镜头 纸或软毛刷轻轻擦试。 c) 显微镜的照明灯泡必须接在 6—8V 变压器上，切勿直接插入 220V 电源，以 免烧毁灯泡。 d) 旋转粗调和微调手轮时，动作要慢，碰到故障应立即报告，不能强行用力转 动，以免损坏机件。 C. 测微目镜的校正 在进行脱碳层深度检验、晶粒度评级及夹杂物定量分析等工作时，需要用测 微目镜对组成物的尺寸进行测量。测微目镜是在普通目镜光栏上(即初像焦面上)装一 个按 0.1mm 或 0.5mm 等分度的测微玻璃片。使用前，应用物镜测微尺对其进行校正。 物镜测微尺是刻有按 0.01mm 分度的玻璃尺，尺的刻度全长 1mm，具体校正方法如 下： 将物镜测微尺作为被观察物体置于样品台上，刻度面朝物镜。用测微目镜观 察，并调节其旋钮，使物镜测微尺的若干刻度 n 与测微目镜上若干刻度 m 对齐，如 图 1-9 所示。由于已知物镜测微尺每小格为 0.01mm，所以测微目镜中每小格所量度 的实际长度为： 在图 1-9 中，物镜测微尺上的 10 格(相当于 0.01mm×10＝0.1mm)与测微目镜 的 50 格对齐，所以测微目镜内每小格所量度的实际长度为： 若用测微目镜测量的组织组成物长度为 N 格，则它的实际长度为 N×a(mm)。 应注意，校正后进行实际测量时，必须仍用校正时的物镜，若改用别的物镜，又需 重新校正。 图 1-9 测微目镜刻度校正 四、金相试样的制备方法 金相显微试样的制备过程包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。现简要 叙述如下：