材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書張學(xué)萍 沈 陽(yáng) 理 工 大 學(xué)二O 一一 年 九 月前言 本書是根據(jù)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的有關(guān)內(nèi)容為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)而編寫的。在內(nèi)容上基本符合教學(xué)大綱的要求。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容側(cè)重于金相實(shí)驗(yàn)技術(shù)基本操作方法和金相顯微組織的觀察，使學(xué)生在金相實(shí)驗(yàn)基本技能方面得到初步訓(xùn)練并有利于鞏固和深化課堂學(xué)到的知識(shí)，而鐵碳合金組織觀察及顯微照相技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)不僅能使學(xué)生建立起完整的知識(shí)體系，還能有效地提高學(xué)生的整體思維能力和總結(jié)概括能力。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書使用于：金屬材料專業(yè)目錄實(shí)驗(yàn)一 金相試樣制備4實(shí)驗(yàn)二 鐵碳合金組織觀察及顯微照相技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)14實(shí)驗(yàn)一 金相試樣制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

2、掌握金相顯微試樣的制備過(guò)程和基本方法，并觀察、認(rèn)識(shí)其金相顯微組織；2初步學(xué)會(huì)用比較法測(cè)定工業(yè)純鐵的晶粒度。二、實(shí)驗(yàn)儀器及材料1儀器：臺(tái)式金相顯微鏡、予磨機(jī)、拋光機(jī)、吹風(fēng)機(jī)等。2材料；45鋼待磨試樣(1215)每人一塊；各號(hào)金相砂紙(或水磨砂紙)一套；腐蝕劑；4硝酸酒精；制備好的工業(yè)純鐵試樣，棉球、鑷子等。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 在利用金相顯微鏡觀察、分析和研究金屬材料的金相顯微組織時(shí)，需要在該材料的典型部位截取樣塊，然后通過(guò)一系列的制備過(guò)程，制成符合要求的金相顯微試樣。即在金相顯微鏡下可以觀察到很清晰的金相顯微組織，其整個(gè)過(guò)程即為試樣制備。磨片的方法與步驟如下： 1取樣 取樣的部位及磨面的選擇 根據(jù)被檢

3、驗(yàn)金屬材料或零件的特點(diǎn)，加工工藝及研究目的進(jìn)行選擇，如： 研究另件破裂的原因時(shí)，應(yīng)在破裂部位取樣，再在離破裂處較遠(yuǎn)的部位取樣，以做比較。研究鑄造合金時(shí)，由于組織不均勻，從鑄件表層到中心必須分別截取幾個(gè)樣品。研究軋材時(shí)，如研究材料表層的缺陷、非金屬夾雜物的分布等。應(yīng)在垂直于軋制方向上截取橫向試樣如研究夾雜物的形狀、類形，材料的的形變程度、晶粒拉長(zhǎng)的程度、帶狀組織等，應(yīng)在平行于軋制方向上截取縱向試樣。 研究焊縫組織時(shí)，應(yīng)在焊縫及熱影響區(qū)周圍取樣。研究熱處理后的零件時(shí)，固其組織較均勻，可任選一斷面試樣。若研究氧化、脫碳表面處理(如滲碳)的情況，則應(yīng)在橫斷面上觀察。試樣的截取方法 截取試樣時(shí)，應(yīng)保持不

4、使試樣觀察面的金相組織發(fā)生變化。軟材料可用鋸、車、刨等方法截??；硬材料可用水冷砂輪切片機(jī)、電火花切割等方法截??；硬而脆的材料(如白口鑄鐵)也可用錘擊法獲取。 圖11 斜面截取試樣尺寸 以具體情況而定，一般可取高為1015mm，方形試樣邊長(zhǎng)為1525mm，圓柱形試樣直徑為1525mm，對(duì)于觀察表層組織的試樣，可采用斜面截取的方法，以擴(kuò)大表層觀察范圍，如圖11。2. 鑲樣 對(duì)于尺寸過(guò)于細(xì)小、形：比特殊的材料，如材料、薄片、粉末、細(xì)管等制備試樣時(shí)非常困難，可以將其鑲嵌成規(guī)則試樣，然后再進(jìn)行制備。具體鑲嵌的方法有： 低熔點(diǎn)鑲嵌法、熱壓鑲蔽法和機(jī)械鑲嵌法等。熱壓鑲嵌法有專門的鑲樣機(jī)，將試樣放入電木粉或塑

5、料粒中加熱到180。C左右進(jìn)行熱壓。由于熱壓鑲嵌時(shí)要加一定的溫度和壓力，容易使馬氏體回火和軟金屬產(chǎn)生塑性變形等。為避免這種情況，可改用機(jī)械鑲嵌法，即用夾具夾持試樣。 3. 磨制 磨制可分粗磨和細(xì)磨兩步 粗磨 對(duì)于軟材料可用銼刀銼于，一般材料都用砂輪機(jī)磨平；磨砂輪時(shí)應(yīng)利用砂輪側(cè)面，以保證試樣磨干，試樣要不斷用水冷卻，以防溫度升高造成內(nèi)部組織發(fā)生變化，最后倒角，以防細(xì)磨時(shí)劃破砂紙。但對(duì)于需要觀察脫碳、滲碳等表面層情況的試樣不能倒角，有時(shí)還要采用電鍍敷蓋來(lái)防止這些試樣邊緣倒角。 細(xì)磨 細(xì)磨方法分手工磨光和機(jī)械磨光兩種，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行手工磨光。手工磨光是用手拿持試樣直接在金相砂紙上進(jìn)行金相砂紙按粗細(xì)排列順

6、序?yàn)?80號(hào)。0l號(hào)、02號(hào)、03號(hào)、04號(hào)、05號(hào)。細(xì)磨時(shí)依次由280號(hào)到05號(hào)，一般鋼鐵試樣磨到04號(hào)砂紙，軟材料如鋁、鎂等合金可磨到05號(hào)砂紙。磨制的方法及注意事項(xiàng)： A把砂紙放在玻璃板上，玻璃板下最好再放一塊海綿，使磨面與金相砂紙完全接觸，以保證試樣磨面子整不產(chǎn)生弧度； B每更換一號(hào)砂紙，應(yīng)將試樣轉(zhuǎn)90。再磨，使新磨制磨痕的方向與上一道磨痕方向垂直，以便觀察前一道磨痕是否被消除，直到完全消除為止； C更換砂紙時(shí)，應(yīng)把試樣、工作臺(tái)和手洗擦干凈，以免把粗砂粒帶到下一道細(xì)砂紙上去； D磨制軟材料時(shí)，可在砂紙上涂一層潤(rùn)滑劑，如機(jī)油、汽油、肥皂水等，以免砂粒鑲?cè)胲浗饘賰?nèi)。 機(jī)械磨光時(shí)，應(yīng)用預(yù)磨機(jī)

7、。予磨機(jī)有一個(gè)或兩個(gè)轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤分臘盤和砂紙盤兩種。臘盤是把混有金剛砂的熔化石蠟澆在轉(zhuǎn)盤上，可做成不同粗細(xì)的金剛砂的臘盤，用臘盤磨制試樣速度快，效率高在生產(chǎn)檢驗(yàn)中大量被應(yīng)用。砂紙盤是把水砂紙剪成圓形然后用水玻璃粘在予磨機(jī)的轉(zhuǎn)盤上使用。水磨砂紙按粗細(xì)排列有：200號(hào)、300號(hào)、400號(hào)、500號(hào)、600號(hào)、700號(hào)、800號(hào)、900號(hào)、1000號(hào)等。一般用200號(hào)、500號(hào)、1000號(hào)或200號(hào)、600號(hào)、1000號(hào)即可。用臘盤或砂紙盤磨制時(shí)，要不斷加水冷卻，在整個(gè)磨制過(guò)程中，樣品必須拿住，以免飛出傷人。4拋光拋光的目的是去除試樣磨面上經(jīng)細(xì)磨后留下的細(xì)微磨痕，最終使磨面呈光亮而無(wú)磨痕的鏡面。拋光的

8、方法有機(jī)械拋光，電解拋光，化學(xué)拋光等。機(jī)械拋光機(jī)械拋光可分為粗拋和細(xì)拋兩個(gè)步驟，均在拋光機(jī)上進(jìn)行。拋光機(jī)由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)或兩個(gè)拋光盤，轉(zhuǎn)速為200600轉(zhuǎn)/分。粗拋時(shí)轉(zhuǎn)速要高些，細(xì)拋或拋軟材料時(shí)轉(zhuǎn)速要低些，所用拋光材料由拋光布和拋光粉，拋光布蒙在拋光盤上，不同要求應(yīng)適當(dāng)選用不同的拋光布。粗拋時(shí)常用帆布、粗呢等，精拋時(shí)常用絨布、細(xì)呢、絲綢等。拋光粉也稱拋光磨料，常用的拋光粉由氧化鋁、氧化鉻、氧化鎂，還有金剛砂、金剛鉆粉等。機(jī)械拋光的方法及注意事項(xiàng)如下：A 拋光粉要配制成拋光液使用，比例大約為 水：粉20：1左右。B 拋光時(shí)應(yīng)使試樣磨面均衡地壓在旋轉(zhuǎn)著地拋光盤上，壓力不宜過(guò)大，并應(yīng)使試樣沿拋光盤

9、的半徑方向從中心到邊緣來(lái)回移動(dòng)。C 拋光過(guò)程中要不斷注入適量的拋光液，拋光布上的拋光液不宜太多或太少，以試樣表面提起后幾秒內(nèi)能干為宜。D 拋光后期，應(yīng)使試樣在拋光盤上各方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止鋼中夾雜產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象。E 拋光時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以防拋光表面層金屬變形。電解拋光由于電解拋光純系電化溶解作用，無(wú)機(jī)械力影響，不致引起表層金屬變形或流動(dòng)，所以電解拋光的金相試樣能顯示材料的真實(shí)組織。因此，對(duì)于硬度低、單相合金、極易加工變形的合金，像奧氏體不銹鋼、高錳鋼等材料來(lái)說(shuō)采用此法為宜。電解拋光速度快，對(duì)拋光前的磨光操作要求比較低，效率高，但不適用于偏析顯著的金屬材料（鑄造偏析、軋制偏析）鑄鐵及作夾雜物檢驗(yàn)的金相試

10、樣，電解拋光的原理如圖12。圖12 電解拋光裝置與電解拋光原理1 陽(yáng)極；2陰極；3溫度計(jì)；4攪拌器；5冷卻水；6電解液電解拋光的方法是把試樣放入電解液中，接通試樣（陽(yáng)極）與陰極間的電源，在一定條件下可以使試樣磨面產(chǎn)生選擇性的溶解，逐漸使磨面變到光滑平整，如圖13。圖1-3 電解拋光過(guò)程中磨面的變化化學(xué)拋光化學(xué)拋光是靠化學(xué)試劑的溶解作用，得到光亮的拋光表面，操作簡(jiǎn)單、成本低廉。拋光時(shí)將試樣浸在合適的拋光液中，進(jìn)行適當(dāng)攪動(dòng)即可，或用棉花沾取化學(xué)拋光液，在試樣磨面上來(lái)回擦動(dòng)即可?；瘜W(xué)拋光兼有化學(xué)浸蝕的作用，能顯示出金相組織，因此試樣經(jīng)化學(xué)拋光后可直接在顯微鏡下觀察?；瘜W(xué)拋光對(duì)試樣磨面的原來(lái)光潔度要求

11、不很高，它只能做到試樣表面光滑，不能達(dá)到表面平整的要求，拋光后使磨面呈光滑的、起伏的波形。常用的化學(xué)拋光液可查表1-1。5化學(xué)浸蝕經(jīng)拋光后而沒(méi)有浸蝕的試樣在顯微鏡下除了能觀察到非金屬夾雜物（石墨、氧化物、硫化物等）及其本身所具有的孔洞、裂紋等缺陷之外，看不到金屬內(nèi)部的組織，必須經(jīng)過(guò)浸蝕。這是因?yàn)榻?jīng)拋光后的試樣磨面是一個(gè)很平的平面，平面在顯微鏡下的反光能力是一樣的，故在顯微鏡下顯示不出組織。利用化學(xué)浸蝕劑，通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)作用顯示金屬的組織，其浸蝕原理：試樣磨面與浸蝕劑接觸后，就產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，形成大量微小電極所組成的微電池，如圖14所示。對(duì)于多相合金來(lái)說(shuō)，具有較高負(fù)電位的合金相起著微小陽(yáng)極作用

12、，故被溶解速度快。而在試樣磨面上形成凹坑，具有較高正電位的合金相起著微小陰極作用，沒(méi)有什么改變，故浸蝕后的試樣磨面呈現(xiàn)一高低不平的表面，在顯微鏡下的反光能力不一樣，故顯示出組織，如圖25所示。圖124 純金屬及單相合金化學(xué)浸蝕時(shí)各階段情況1 未浸蝕；2晶界浸蝕 圖15 二相合金的浸蝕1Sn-Sb合金；2珠光體組織純金屬及單相合金，雖然各晶粒的成分一樣，但各晶粒中的原子排列位向不同，因而受浸蝕的程度不同，垂直照射光線在各晶粒上的反射情況彼此各異，尤其在晶界處原子排列的不規(guī)則，特別易受浸蝕而凹下。若晶界有雜質(zhì)聚集時(shí)，這種現(xiàn)象更為顯著，于是光線在晶界處散射特別強(qiáng)烈，使反射后的大部分光線不能進(jìn)入視場(chǎng)內(nèi)

13、（參看圖16），結(jié)果使晶界呈黑色。圖16 顯微鏡光學(xué)原理圖浸蝕方法：將已拋光好的試樣磨面先用輕水沖洗干凈，然后用酒精棉清擦一遍，再將試樣浸入浸蝕劑中，或用鑷子夾著蘸上浸蝕劑的棉球擦其磨面。浸蝕的時(shí)間依不同合金及不同組織而定，一般碳鋼和鑄鐵浸蝕的時(shí)間大約在1015秒內(nèi)即可。用酒精沖洗干凈，然后再用吹風(fēng)機(jī)吹干，將浸蝕完的試樣放在顯微鏡下，就可以觀察到金屬內(nèi)部的顯微組織?；瘜W(xué)浸蝕劑種類很多，具體可參看表12。一般碳鋼及鑄鐵所用浸蝕劑為35的硝酸酒精。另外，近幾年來(lái)彩色金相技術(shù)被廣泛應(yīng)用和發(fā)展。彩色金相技術(shù)就是用化學(xué)或物理的方法，在金屬表面形成一層很薄的干涉膜，利用光的干涉效應(yīng)，使金屬的微觀組織顯示出

14、不同的顏色，從而提高對(duì)金屬組織的鑒別力。2用比較法測(cè)定工業(yè)純鐵的晶粒度把預(yù)先已經(jīng)準(zhǔn)備好的工業(yè)純鐵試樣放在100倍的顯微鏡下進(jìn)行觀察，然后與標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級(jí)別表進(jìn)行比較（如附表13）。把最近似的標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級(jí)別定為試樣的晶粒度級(jí)別，如果顯微鏡的放大倍數(shù)不是100倍時(shí)，仍可按標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級(jí)別圖測(cè)定觀察時(shí)的晶粒度，然后按表24換算成100倍時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級(jí)別。四、試驗(yàn)步驟1每人領(lǐng)取45鋼試樣一塊、金相砂紙一套；2將已粗磨好的顯微試樣一次在各號(hào)砂紙上細(xì)磨；3細(xì)磨過(guò)的試樣，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后進(jìn)行拋光；4用化學(xué)試劑浸蝕試樣的拋光磨面，并在顯微鏡下觀察其顯微組織，熟悉顯微鏡的操作基本規(guī)程；5用比較法目測(cè)工業(yè)純鐵的

15、顯微試樣晶粒度級(jí)別。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.繪出自己制備樣品的金相顯微組織圖，并標(biāo)出其組織組成物名稱。2.繪出工業(yè)純鐵的顯微組織圖，測(cè)出晶粒度級(jí)別。表1-1 常用化學(xué)拋光液及適用范圍表1-2 常用浸蝕劑表附表14 不同放大倍數(shù)晶粒度級(jí)別表放大100倍其它放大倍數(shù)晶粒度級(jí)別表-10123456789105012345678910200123456783001234567400123456六、實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的具體要求，根據(jù)每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作情況及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量，綜合給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。續(xù)表1-2 常用浸蝕劑附表1-3 標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級(jí)別（100X）圖實(shí)驗(yàn)二 鐵碳合金組織觀察及顯

16、微照相技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.識(shí)別鐵碳合金平衡組織的特征，了解成份、組織與性能的相互關(guān)系；2.全面熟悉金相實(shí)驗(yàn)技術(shù)；3.掌握金相攝影操作技能；4.初步學(xué)會(huì)沖洗底片和印相等暗室技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備材料：碳鋼和白口鐵的典型金相樣品一套，其中有工業(yè)純鐵、T8、45號(hào)鋼、白口鐵等；金相砂紙一套；酒精浸蝕劑、鑷子等；全色膠片、相紙（三號(hào)?。?、顯影液（D-76）、定影液（F-5）等。儀器： 拋光機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、臺(tái)式金相顯微鏡、帶照相裝置的金相顯微鏡、曬箱、上光機(jī)、剪紙刀，顯定影盆，溫度計(jì)等。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）觀察幾種典型鐵碳合金的平衡組織；（2）畫出這些組織示意圖并分析其性能；（3）制備金相顯微試樣；

17、(4) 攝影操作：底片的安裝、金相顯微鏡的調(diào)節(jié)、底片的曝光感光（金相顯微組織的拍照），底片的沖洗、印相、上光烘干等；（5）綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告:包括試驗(yàn)?zāi)康?、方法、所用儀器設(shè)備、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)結(jié)果及分析驗(yàn)結(jié)論。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容概述1金相顯微鏡的構(gòu)造及其使用方法介紹 (1)金相顯微鏡的構(gòu)造 金相顯微鏡是用來(lái)觀察金屬材料顯微組織的基本儀器，金相顯微鏡和生物顯微鏡的外觀形貌有些相似。其不同點(diǎn)在于生物顯微鏡是利用透射光來(lái)觀察透明物體。而金相顯微鏡則是利用反射光將不透明物體放大后進(jìn)行觀察的，不同類型的金相顯微鏡(臥式、立式、臺(tái)式等)在構(gòu)造上是不一樣的。現(xiàn)主要介紹一下本實(shí)驗(yàn)所用的臺(tái)式金相顯微鏡的構(gòu)造基本原理。 在光學(xué)

18、系統(tǒng)里，金相顯微鏡主要包括物鏡、目鏡及一些輔助光學(xué)元件，其成像原理如圖21所示。物鏡和目鏡分別由兩組透鏡所組成，對(duì)著物體的一組透鏡組成物鏡，對(duì)著眼睛的一組透鏡組成目鏡。物鏡、目鏡都各由復(fù)雜的透鏡系統(tǒng)組成。 物鏡使物體AB形成放大的倒立的實(shí)像AB，目鏡再把AB放大成仍然倒立的虛像AB，其位置正好在人眼的明視距離處，即距人眼睛250mm處。我們?cè)陲@微鏡中看到的就是這個(gè)虛像AB。圖2-1 顯微鏡中得到放大物像的光學(xué)簡(jiǎn)圖 物鏡的作用是把物體放大，它是顯微鏡中最主要的部件。物鏡質(zhì)量的高低是決定顯微鏡成像時(shí)清晰與否的主要因素。目鏡的作用是將物體己放大的實(shí)像再進(jìn)一步放大，物鏡和目鏡都是由特制的光學(xué)玻璃制成的

19、。在金相顯微鏡下觀察到的金屬金相顯微組織是金屬表面組織,是通過(guò)物鏡和目鏡兩次放大都的像,故金相顯微鏡總的放大倍數(shù)應(yīng)是物鏡的單獨(dú)放大倍數(shù)乘以目鏡的單獨(dú)放大倍數(shù). 即 其中：M顯微鏡的放大倍數(shù)；M物物鏡的放大倍數(shù)；M目目鏡的砍大倍數(shù)；D明視距離250mm處；f目目鏡的焦距；f物物鏡的焦距；L顯敬鏡的光學(xué)鏡筒長(zhǎng)度。附表2-1為臺(tái)式金相顯微鏡的放大倍數(shù)物鏡目鏡10(8)40(45)100550(40)200(225)50010100(80)400(450)100015150 (120)600(675)1500 臺(tái)式金相顯微鏡的光學(xué)路線如圖2-2所示。在顯微鏡的底座后安裝一個(gè)6V、15W的白熾燈泡作為反

20、射光源。光線通過(guò)聚光鏡組先變成一束平行光，由反光鏡反上來(lái)，經(jīng)過(guò)放有濾光片(綠色、黃色、蘭色的特制玻璃)的孔徑光欄，使光線變成單色光以減少透鏡的色差。根據(jù)需 要光的強(qiáng)弱不同，孔徑光欄可放大也可縮小，它可以限制邊緣光線，再進(jìn)一步消除透鏡的球面差，減少鏡頭的色差和球面差，有助于提 圖22 臺(tái)式金相顯微鏡的光學(xué)線路圖高成像的質(zhì)量和清晰度?？傻玫揭恍∈叫袉?1-燈泡；2-聚光鏡組(一)；3-聚光鏡組(二)；4-半反射鏡；色光穿過(guò)視場(chǎng)光欄，射到與鏡體軸線成45。角 5-補(bǔ)助透鏡；6-物鏡組;7-反光鏡;8孔徑光欄;9-視場(chǎng)光欄;的半反射鏡上，半反射鏡把一部分光線反射上 10-補(bǔ)助透鏡；11-棱鏡；12-

21、棱鏡；13-場(chǎng)鏡；14-接目鏡；來(lái)，穿過(guò)物鏡的孔徑照到金相顯微樣品的表面上，使顯微組織得到均勻的照明。光線自試樣表面反射后再進(jìn)入物鏡，透過(guò)半反射鏡到達(dá)棱鏡，經(jīng)過(guò)折射后到達(dá)目鏡。 機(jī)械系統(tǒng)是金相顯微鏡的另一個(gè)組成部分，不同類型的金相顯微鏡的機(jī)械系統(tǒng)差別很大。臺(tái)式金相顯微鏡的機(jī)械系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，主要有：鏡架，鏡筒、底座、載物臺(tái)和裝物鏡用的物鏡轉(zhuǎn)換盤，以及凋解焦距用的粗動(dòng)和微動(dòng)螺旋等基本部件，有的帶有照相裝置，需要時(shí)可將其裝上進(jìn)行拍攝。(2)金相顯微鏡的使用方法 將顯微鏡從木箱中輕輕取出后，把選擇好倍數(shù)的目鏡和物鏡分別裝到顯微鏡上，把制備好的金相顯微樣品放在載物臺(tái)上。 將變壓器接在220V的電源上，使光

22、源插入變壓器的6V接頭上，然后打開變壓器開關(guān)使其亮燈。千萬(wàn)不可將其直接插入220V電源，以免燒毀燈泡發(fā)生觸電事故。 調(diào)焦距時(shí)要避免物鏡與樣品接觸。應(yīng)先將載物臺(tái)下降，使樣品盡量靠近物鏡，然后用眼睛從目鏡中觀察，先用雙手旋轉(zhuǎn)粗凋焦手輪，使載物臺(tái)慢慢上升，待看到組織后，再調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)焦手輪，直到圖像清晰為止。 為了擴(kuò)大視野，可輕輕向前后左右移動(dòng)載物盤，以達(dá)到全面觀察顯微組織的目的； 顯徽鏡上的一切光學(xué)玻璃均需保持清潔，若有灰塵，應(yīng)用鏡頭紙或鏡頭紙蘸二甲苯溶液擦凈，切勿用手紙或手帕等物擦。 金相顯微鏡屬于精密儀器，使用時(shí)應(yīng)特別細(xì)心，若帶照相裝置，則應(yīng)按其說(shuō)明書認(rèn)真操作。 2觀察、分析碳鋼和白口鐵的平衡組織

23、，然后在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中繪出五種組織示意圖，所取典型樣品如下表所列。 序號(hào)試 樣 名 稱腐 蝕 劑顯 微 組 織1工業(yè)純鐵4硝酸酒精F十 (Fe3CIII少量)20.2碳鋼4硝酸酒精F十P30.45碳鋼4硝酸酒精F十P40.8碳鋼4硝酸酒精P(片狀)51.2碳鋼4硝酸酒精P十Fe3CII6未知鋼4硝酸酒精F十P7亞共晶白口鐵4硝酸酒精P+Fe3CII十L e8共晶自口鐵4硝酸酒精Le9過(guò)共進(jìn)晶白口鐵4硝酸酒精Fe3CI十Le根據(jù)鐵碳合金狀態(tài)圖可知，組成鐵碳合金的室溫平衡組織均由兩個(gè)基本相F和Fe3C組成，但由于含碳量不同，鐵素體與滲碳體的析出條件，相對(duì)數(shù)量及分布情況不同，因而呈獻(xiàn)出各種不同的組織形態(tài)

24、。 碳鋼的室溫平衡組織情況(0.02C2.11) 共析鋼(0.8C)；組織為100的珠光體(P)由于它自高溫奧氏體冷卻到723。C時(shí)發(fā)生共析反應(yīng)，所得到的F和Fe3C是交替形成層狀組織，所以叫片珠光體。在倍數(shù)低的顯微鏡下觀察到片狀珠光體中鐵素體呈白亮色，而滲碳體呈黑色條紋狀，當(dāng)倍數(shù)很高(電鏡下觀察)時(shí)，鐵素體和滲碳體的片狀形態(tài)都能真實(shí)地反映出來(lái)。滲碳體和鐵素體都保持成平面，由于滲碳體不易被浸蝕故凸出于鐵素體之上。而在兩者交界處，由于浸蝕時(shí)電化學(xué)作用較劇烈產(chǎn)生凹陷，在直射光照射下光線被散射，呈黑色，片狀珠光體硬度為HBl90230，隨片層間距的變小硬度升高，如圖27。亞共析鋼(0.02c0.8)

25、，組織均由F和P所組成。當(dāng)含碳量增加時(shí)，珠光體的相對(duì)百分?jǐn)?shù)便增大，而鐵素體便隨之減少，當(dāng)鐵素體量增多時(shí)，它呈塊狀分布。而當(dāng)鋼的含碳量接近共析成份時(shí)，F(xiàn)和P的邊界呈網(wǎng)狀分布，如圖24、25、26。 含碳量小于0.02的碳鋼為工業(yè)純鐵，其組織為100F，鐵素體硬度低，一般為HB80102，強(qiáng)度也較低，但塑性和韌性都好，所以低碳鋼是適合作冷沖壓材料的，如圖23。 過(guò)共析鋼(0.8C2.11)，組織為P+Fe3CII、Fe3CII，由奧氏體中析出，由于量小而沿奧氏體晶界析出，隨后奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體，故Fe3CII呈網(wǎng)狀分布在P的邊界上。滲碳體的硬度很高，HB達(dá)800。它是一種硬而脆的相，所以強(qiáng)度、塑性

26、都很差，故單純Fe3C或以Fe3C為基體的鐵碳合金，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值，只有在鐵素體上配合適量的Fe3C才可用，如圖28。 觀察白口鐵的室溫平衡組織(2.1lC6.77) 共晶白口鐵(4.3C)：組織全部為L(zhǎng)e，其中黑色粒狀為珠光體，白色基體為滲碳體。二者的機(jī)械混合物為萊氏體，滲碳體中包括共晶Fe3C和Fe3CII，但由于連在一起而分辨不清。萊氏體的硬度很高，達(dá)HB700，性脆，如圖210。亞共晶白口鐵(2.11C4.3)：組織為P+Fe3CII+Le,其中大塊黑色的組織為珠光體，其周圍白色區(qū)為二次滲碳體(量少，但與滲碳體連在起分辨不清)，點(diǎn)狀區(qū)為萊氏體組織，如圖29。 過(guò)共晶白口鐵(4.3C6.6

27、7)：組織由萊氏體及初生的一次滲碳體(白條狀)組成，由于一次滲碳體長(zhǎng)大速度快，所以呈大的片狀，其它點(diǎn)狀區(qū)的組織為萊氏體，如圖211。 3估算亞共析鋼的含碳量，確定鋼號(hào)。亞共析鋼的平衡組織為F+P，已知P的平均含碳量為0.8，如果忽略鐵素體的含碳量(723C時(shí)o 02C到室溫時(shí)o 006的變化)，根據(jù)杠桿定律，從顯微鏡下觀察到珠光體含量的面積百分?jǐn)?shù)(大約)乘以0.8，即為碳鋼含碳量，求出含碳量就可確定鋼號(hào)。例如：顯微組織中珠光體面積百分?jǐn)?shù)約占50(其余50為F)，則該試樣的含碳量約為：0.850=0.4，則確定為40號(hào)鋼。4金相顯微試樣的制備由于金相顯微攝影樣品的設(shè)備比一般僅供觀察用的樣品質(zhì)量要

28、求更高，所以樣品的表面必須平坦，無(wú)顯著磨痕、凹陷、污點(diǎn)、拖尾以及紊亂的金屬層。試樣磨制時(shí)，砂紙最好不跳號(hào)，在機(jī)械拋光后常常還需要細(xì)致精拋，樣品的浸蝕不宜過(guò)重，低倍照相時(shí)浸蝕得要深些，高倍照相時(shí)應(yīng)淺些。如果試樣經(jīng)過(guò)一次浸蝕發(fā)現(xiàn)反差太低、浸蝕太淺，則不應(yīng)直接在浸蝕，應(yīng)該經(jīng)過(guò)重新拋光后再重新浸蝕，浸蝕后的試樣應(yīng)立即進(jìn)行攝影，否則存放也會(huì)引起試樣表面污損或減小反差。5. 顯微攝影操作過(guò)程顯微攝影時(shí)，其光學(xué)照相原理和相鏡觀察一樣，只不過(guò)是由試樣磨面反射回來(lái)的光線不是到達(dá)目鏡，而是通過(guò)照相目鏡、快門，達(dá)到暗箱的底片上，如上海4X型金相顯微鏡有的附有攝影機(jī)構(gòu)，其操作過(guò)程如下：（1）在暗袋內(nèi)將底片裝入暗盒，藥

29、面向上，蓋嚴(yán)；（2）從目鏡觀察選擇試樣中最具代表性的視野；（3）調(diào)節(jié)焦距使其成像清晰明亮；（4）檢查是否有漏光處，快門是否關(guān)閉；（5）輕輕在暗箱上裝入已放入底片的暗盒，并抽暗盒的一塊擋板待曝光；（6）按快門（B門）曝光，曝光時(shí)間要根據(jù)放大倍數(shù)，組織視野反差的大小及光圈大小等具體情況而定。顯微照相時(shí)，不但要求黑白分明，而且要求由深淺濃淡的各級(jí)層次來(lái)顯示組織中各種不同的組成物。顯微照相的質(zhì)量主要取決于金相樣品制備的質(zhì)量、攝影感光材料的正確選用、顯微鏡的正確調(diào)節(jié)、底片的正確曝光以及暗室工作水平等五個(gè)方面。顯微照相的實(shí)際放大倍數(shù)不僅與物鏡及照相目鏡的放大倍數(shù)有關(guān)，而且還與底片的放置位置有關(guān)。由于底片的鑒別率比人眼的鑒別率要高，所以攝影時(shí)的放大倍數(shù)低于觀察放大倍數(shù)時(shí)，底片同樣能把觀察所能分辨的細(xì)致組織記錄下來(lái)，或者說(shuō)，在同樣的放大倍數(shù)下，觀察分辨不夠清楚的細(xì)節(jié)，底片卻能鑒別。（一） 底片的沖洗和印相的操作1. 在顯影液中顯影使底片感光的溴化銀還原成金屬銀；2. 在定影液中定影洗去未感光的溴化銀；3. 在水中沖洗沖洗掉殘存的定影液；4. 顯影溫度：1820C顯影時(shí)間：1分鐘或分鐘，根據(jù)藥而定。定影溫度：室溫定影時(shí)間：分鐘（一般情況） 沖洗底片在弱的綠光下進(jìn)行，印相是在紅光下進(jìn)行。底片沖洗晾干后，即可用印相機(jī)印成相片叫正片，正片的操作步驟： 在印相機(jī)（曬機(jī)）