工程材料综合实验1.金相显微镜的构造及使用2.金相显微试样的制备3.铁碳合金平衡组织观察实验目的1、了解金相显微镜的光学原理和构造，初步掌握金相显微镜的使用方法及利用显微镜进行显微组织分析。

学习金相试样的制备过程，了解金相显微组织的显示方法。

3、识别和研究铁碳合金(碳钢和白口铸铁)在平衡状态下的显微组织，分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。

实验步骤与过程金相显微镜的构造及使用①．实验原理由灯泡发出—束光线，经过聚光镜组(一)及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组(二)，再度将光线聚集在物镜的后焦面上。

最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。

从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片(一)、半透反光镜、辅助物镜片(一)、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。

该象被目镜再次放大。

照明部分的光学系统是按照库勒照明原理进行设计的，其优点在于视场照明均匀。

用孔径光栏和视场光栏，可改变照明孔径及视场大小，减少有害漫射光，对提高象的衬度有很大好处。

②．主要结构1．底座组：底座组是该仪器主要组成部分之一。

底座后端装有低压灯泡作为光源，利用灯座孔上面两边斜向布置的两个滚花螺钉，可使灯泡作上下和左右移动；转松压育直纹的偏心圈，灯座就可带着灯泡前后移动，然后转紧偏心圈，灯座就可紧固在灯座孔内。

灯前有聚光镜、反光镜和孔径光栏组成的部件，这织装置仅系照明系统的一部分，其余尚有视场光栏及另外安装在支架上的聚光镜。

通过以上一系列透镜及物镜本身的作用，从而使试样表面获得充分均匀的照明。

2.粗微动调焦机构：粗微动调焦机构采用的足同轴式调焦机构。

粗动调焦手轮和微动调焦手轮是安装在粗微动座的两侧，位于仪器下部，高度适宜。

观察者双手只需靠在桌上及仪器底座上即可很方便地进行调焦，长时间的使用也不易产生疲劳的感觉。

旋转粗动调焦手轮，能使载物台迅速地上升或下降，旋转微动调焦手轮，能使载物台作缓慢的上升或下降，这是物镜精确调焦所必需的。

右微动手轮上刻有分度，每小格格值为0．002毫米，估读值为0．001毫米。

在右粗动调焦手轮左侧，装有松紧调节手轮，利用摩擦原理，根据载物台负荷轻重，调节手轮的松紧程度(以镜臂不下滑，且粗、微动调焦手轮转动舒适为宜)。

这也就解决了仪器长期使用后因磨损而产生的下滑现象。

在左粗动手轮右侧，装有粗动调焦单向限位手柄。

当限位手柄顺时针转动锁紧后(手柄向上)，载物台不再下降，但是反向转动粗动调焦手轮，载物台仍可迅速上升。

利用此机构的这一特性，当用一物镜调好成象后，扳紧限位手柄，若要换用另一物镜观察，只要旋转粗动调焦手轮，使载物台迅速上升后，转换物镜，再反向旋转粗动调焦手轮，载物台可迅速地下降到原定位位置，从日镜中便可看到原来已调好的成象。

这样使操作更为迅速、方便、可靠。

并且可以防止因使用不慎而导致物镜和试样相撞。

此种粗微动调焦机构还有一特点：转动微动调焦手轮，镜臂移动在全行程上、下两端定位位置时，会自行反向，使镜臂下降或上升，而不致使微动调焦机构损环。

3．物镜转换器：物镜转换器结构精密，用手指捏住转换器外圆，转动转换器，就可实现更换不同倍数的物镜，且转动舒适、简便，不同倍数物镜更换前后，视场中央区域是保持在观察范围内的。

4．载物台：XJP--3A金相显搬镜采用的是机械移动式载物台，载物台上可安装试样压片组，用以压紧试样，使用更为方便。

5．目镜管组：XJP--3A型金相显微镜配的是双筒目镜组。

两种目镜管组可以互相更换使用，更换时需将棱镜座下的固定螺钉旋松，即可取下．装上时，再拧紧固定螺钉。

6．物镜与目镜：XJP-3A型双目金相显微镜是采用的平场消色差物镜(100X为半平场消色差物镜)配合平场目镜(5X为惠更斯目镜)，象面平坦，象质更佳，观察更为舒适，摄影质量更高。

③.使用操作方法1．一手握住灯座，一手转动压有直纹的偏心圈，即可抽出灯座，将灯泡插入灯座后，再将灯座插入底座孔内。

2．将底盘电源接好、并开亮灯泡。

3．XJP--3A型双目金相显锤微镜为双筒目镜组，需调整两目镜的中心距，使之与观察者两眼瞳孔距相适应，同时应转动目镜调节圈，使其示值与瞳孔距示值一致，否则会影响成象质量及齐焦性能。

4．把一个磨得很光亮，大约在100X下进行观察的试样，放在载物台上。

此时应考虑采用适宜孔径的载物片。

5．将10X物镜安装在工作位置上。

6．装上10X目镜，通过显微镜观察，转动粗调焦手轮，在见到所观察试样的象时，再转动微调焦手轮，直到象清晰为止。

7．旋转视场光栏圈，使光栏缩小，直至视场中出现比目镜视场光栏略小的可变光栏象。

8．利用两个调节螺钉，使视场中的可变光栏象的中心与目镜视场光栏中心大致重合。

9.打开视场光栏，使其象恰好消失于目镜视场光栏之外为止。

有时为了得到良好的衬度的象或者消除视场边缘模糊部分，有必要把视场光栏象适当小。

10．调节孔径光栏直径至10毫米(可按照光栏上刻度数定位)，在其盖玻片面上放置磨砂玻璃，其磨砂面应向光栏一面。

调节灯泡位置(灯座前后、上下、左右移动)，使孔径光栏获得最明亮而均匀的照明后，再转动偏心圈，将灯座固定在灯座孔中。

11．根据所观察试样的要求，调节孔径光栏的大小。

一般使用情况下，可使孔径光栏在物镜出射瞳孔上的象约占物镜出射瞳孔直径的2／3。

要进行这一调节工作，可把目镜移出镜管，并从镜管中观察物镜后面的情况。

12．仪器需进行显微摄影时(XJP-3A型双目金相显微镜需把其双筒目镜组换成单简目镜管组)，只要把海鸥牌ZA4A型金相显微摄影仪联在仪器底座上，便单筒目镜管左转至水平位置，套上遮光罩，即可通过摄影仪的监测目镜进行调焦，使其成象清晰，并使其视场四周亮度及清晰度均匀一致，此时即可进行显微摄影。

④．仪器维护与保养1．显檄镜不论在使用或存放时，应避免灰尘、潮湿、过冷、过热与含有酸碱性的蒸气。

2．不W将有腐蚀性的化学品放在显微镜附近，同样不可在显微镜橱内放有腐蚀性化学品(干燥剂除外)。

3．透镜表面若有污渍时，可用清洁的亚麻布或脱脂纱布沾少许二甲苯或酒精与乙醚的混合液轻轻揩拭，但不得过多使用酒精，否则透镜胶将会被溶解而出现脱胶现象。

4．显微镜镜筒内之灰尘，可用羊毛织品摩擦过的火漆棒吸去。

5．仪器长期使用后，粗微动座与滑板之间的导轨面、机械移动载物台导轨面及手动载物台与托盘之间的滑合面可能发生油脂不足或干涸现象。

此时应注意及时添加润滑油脂。

所用油脂宜粘度适当，避免酸性。

若载物台部位需更换新的油脂，应把它推向一侧，再向上推，使载物台台面与托盘接合面脱离，就可以取下载物台面及四方导架(应注意导架安放位置，以免重新安装时错位)。

用汽油把载物台与托盘之间的上、下滑动面及导向槽、四方导架清洗干净、凉干，然后用毛刷在滑动面上涂敷一层极薄的润滑油脂，在导向槽中也涂上一层油脂，然后按原来安装位置装好，前后左右方向推动载物台台面，使其滑动面油脂分布均匀。

6．使用100X油物镜时，香柏油用量应适宜。

香柏油过多会流入镜座内，影响物镜光学性能。

100X油浸物镜用后必须将香柏油拭去，再用亚麻布或脱脂纱布沾少许二甲苯或酒精与乙醚的混合液，将光学零件及机械零件表面擦拭干净。

7．显微镜不用时，整台仪器应用防尘罩罩住。

不用的物镜、目镜、10x分划目镜、o．01mm 测微尺，应放入附件盒内。

同时应注意；如果物镜和目镜从仪器上卸下后，则必须在物镜螺孔内旋上物镜螺孔荒，而在目镜管上套上目镜筒罩盖，以防止灰尘侵入金相显微试样的制备①金相试样的制备方法金相显微试样的制备过程包括有如下工序：取样、镶样、磨制、抛光、浸蚀等。

面就各道工序加以简要说明：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，例如：在检验和分析失效零件的损坏原因时(废品分析)除了在损坏部位取样外，还需要在距破坏处较远的部位截取试样，以便比较；在研究铸件组织时，由于偏析现象的存在，必须从表面层到中心，同时取样进行观察；对于轧制和锻造材料则应同时截取横向(垂直于轧制方向)及纵向(平行于轧制方向)的金相试样，以便于分析比较表层缺陷及非金属夹杂物的分布情况；对于一般经热处理后的零件，由于金相组织比较均匀，试样截取可在任一截面进行。

确定好部位后就可把试样截下，试样的尺寸通常采用直径为2～15mm、高度（或边长）为12—15mm的圆柱体或方形试样，如图2—1所示。

试样的截取方法视材料的性质不同而异；软的金属可用手锯或锯床切割；对硬而脆的材料(如白口铸铁)则可用锤击打下；对极硬的材料（如淬火钢）则可采用砂轮切片机或电脉冲加工等切割。

但是不论采用哪种方法，在切取过程中均不宜使试样的温度过于升高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。

2、锒嵌对尺寸过于细小的金属丝、片及管等，用手来磨制，显然很困难，需要使用试样夹或利用样品锒嵌机把试样锒嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉，聚乙烯聚合树脂等)中，如图2—2所示。

3、磨制试样的磨制一般分为粗磨与细磨（1）粗磨粗磨的目的是为了获得一个平整的表面，同时为了去掉截取时有组织变化的部分(如氧一乙炔割取的试样的热影响区部分)。

钢铁材料试样的粗磨通常在砂轮机上进行。

但在磨制时应注意：试样对砂轮的压力不宜过大，否则会在试样表面形成很深的磨痕，从而增加了细磨和抛光的困难；要随时用水冷却试样，以免受热的影响而起组织的变化；试样边缘的棱如没有保存的必要，可先行磨圆(倒角)，以免在细磨及抛光时撕破砂纸或抛光布，甚至造成试样从抛光机上飞出伤人。

当试样表面平整后，粗磨就告完成，然后将试样用水冲洗擦干。

（2）细磨经粗磨的试样表面虽较平整但仍还存在有较深的磨痕，如图2—3所示。

因此，细磨的目的就是消除这些磨痕，以获得一个更为平整而光滑的磨面，并为下一步抛光作准备。

细磨是在一套粗细程度不同的金相砂纸上由粗到细依次序进行的。

细磨可按图2—4所示的方式进行。

将砂纸平铺在玻璃板上，一手将试样磨面轻压在砂纸上，并向前推移进行磨削，直直到磨面上仅留有一个方向的均匀的磨痕为止。

在磨面上加的压力应力求均匀，磨面与砂纸必须完全接触，这样才能使整个磨而平均地进行磨削。

为了保证磨面平整而不产生曲面，磨削应单方向进行，向前推动时进行磨削，然后将磨片提起拉回，在回程中不与砂纸接触。

在更换细一级砂纸时，须将试样的磨削方向调转90*即与上一道磨痕方向垂直，直到把上一道砂纸所产生的磨痕全部消除为上。

此外，在更换砂纸时还应将试样，玻璃板清理干净，以防粗砂粒带到下一道细砂纸上产生粗的深痕。

为了加快磨制速度可采用在转盘上贴有不同型号砂纸的预磨机实现机械磨光。

4、抛光细磨后的试样还需进行最后一道磨制工序—抛光，其目的是去除细磨时遗留下来的细微磨痕，以获得光亮无疵的镜面。