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1、 金属学原理金属学原理 1 金相实验 2 铁碳合金平衡组织观察及分析 构构 建建 实实 践践 教教 学学 新新 体体 系系 金属学及热处理实验 Page 3 金属学及热处理实验 试验一 光学显微镜的原理 构造及使用 一 试验目的 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 Page 4 二 实验概述 随着探索自然与改造自然的科学事业的发展 人们迫 切希望得到观察微观世界的工具 由于显微镜的发明 可 将视觉延伸到肉眼无法看到的微观组织中去 因此显微镜 日益成为各个领域的科学工作者不可缺少的工具之一 在显微镜问世以后 人们才具备了对金属材料深入研 究的条件 在放大几百倍 甚至几十万倍
2、的电子显微镜下 观察金属材料内部组织 即金相组织 发现了金属的宏观 性能与金相组织的密切关系 使得金相显微分析法成为最 基本 最重要 应用最广泛的研究方法之一 显微分析可 以研究金属组织与其化学成分的关系 确定各种金属经不 同的加工与热处理后的显微组织 鉴别金属材料质量的优 劣 Page 5 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 Page 6 Page 7 XJB 1型光学显微镜的光学系统 XJB 1型光学显微镜的外形结构图 1 灯泡 2 聚光透镜 3 聚
3、光透镜组 1 载物台 2 物镜 3 转换器 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 Page 8 在使用XJB 1型光学显微镜时 应按下列步骤进行 根据放大倍数选用所需的物镜和目镜 分别安装在物镜 和目镜筒内 并使转换器转至固定位置 由定位器定位 转动载物台 使物镜位于载物台中心孔的中央 然后把 金相试样的观察面朝下倒置在载物
4、台上 将显微镜的电源插头插在变压器上 通过低压 6 8v 变压器接通电源 转动粗调手轮粗调手轮 使载物台渐渐上升以调节焦距 当视场亮度增强时再改用微调手轮进行调节 直至物象 调整到最清晰程度为止 适当调节孔径光栏和视场光栏 以获得最佳质量的物象 Page 9 金相显微试样的制备 一 实验目的 学习金相试样的制备过程 了解金相显微组织的显示方法 Page 10 金相试样制备的质量好坏 直接影响到组 织观察的结果 如果样品制备不符合特定 的要求 就有可能由于出现假相而产生错 位的判断 致使整个分析得不到正确的结 论 因此 学会制备金相试样是金属学和 热处理工作者的基本功之一 必须熟练掌 握 Pag
5、e 11 金相试样的制备方法 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 Page 12 1 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 2 2 锒嵌 对于尺寸过于细小 如丝 片 带 管等形状不规则 以及有特殊 需要 观察表层组织 的试样可以进行锒嵌 3 3 磨制 试样的磨制一般分为粗磨与细磨 目的是为了获得平整光洁的表 面 为抛光做准备 4 4 抛光 试样的抛光是最好一道磨制工序 其目的是取出试样表面上的磨痕 达到光亮而无磨痕的镜面 5 5 浸蚀 化学浸蚀法的主要原理就是利用浸蚀剂对试样表面所引起的化学溶 解
6、作用或电化学作用 即微电池原理 来显示金属的组织 构构 建建 实实 践践 教教 学学 新新 体体 系系 Page 13 试验所用设备及材料 金相显微镜 砂轮机 抛光机 吹风机 试样 不同型号的砂纸 玻璃板 抛光粉悬浮液 酒精 3 4 硝酸酒精溶液 棉花 竹夹子 Page 14 试验内容及步骤 用砂轮打磨获得平整磨面 使用金相砂纸按照先粗后细 依顺序进 行磨制 在抛光机上进行抛光 获得光亮镜面 用浸蚀剂浸蚀试样磨面 显微镜观察 Page 15 显微摄影 实验目的 1 初步了解显微摄影的操作 2 掌握底片冲洗和印相的暗室技术 Page 16 经过显微分析后 可用现微摄影的方法把需要的 典型组织拍摄
7、下来供研究和保存用 将这种经过 显微放大的组织拍摄下来的过程称为显微摄影 1 用 2P型卧式显微镜进行底片暴光操作 1 首先在明场观察 选择试样中有代表性的视 场 2 按照倍类表选择好放大率 照相时转动微调 使物象调到最清晰为止 即可取下毛玻璃 插 入底片盒进行拍照 Page 17 2 底片的显影 底片经过暴光后 感光乳剂膜上有 潜影 显微的目的就 是使潜影转变为可以看见的映像 底片放入显影液中 受光化作用的银盐被还原成细小的黑 色银粒 感受越多的部位银粒析出越密 映像也越黑 没有感光的部位无银粒析出 仍是白色 经显影后底片成 为黑白二色的映像 常用的显微粉D72配方 显微时间3 5分钟左右
8、3 底片的定影 底片定影的目的 将没有感光的银粒溶解掉 而将受感光 后析出的银粒保留在底片上 普通的定影液为酸性定影液 F 5 定影时间应在15分钟以上 Page 18 4 底片的冲洗与凉干 冲洗的目的是将不必要的药物冲洗掉 否则底片很快就会 变质 退色 冲洗大约30分钟 最后在阴凉处凉干 这样 获得一个完整的负片 5 印相 底片 负片 凉干后 即可晒印成正片 操作步骤为 1 在印相机上将印相纸紧盖在底片的药面上进行暴光 或将底片安装在放大机上投影暴光 暴光时间要根据 光源的亮度即底片的反差来决定 相纸分为放大纸和印相纸 放大纸感光速度快 印相纸感 光速度慢 相纸分为1 2 3 4 5 号 号
9、数越大 反差越大 一般印资料用3 4 印人像用2 2 相纸在 显影液 D72 中显影 显影时间为2分钟左 右 3 水洗后在定影中定影 定影时间为15分钟左右 4 用流动水冲洗30分钟以上 5 在上光机上进行烘干上光 Page 19 实验内容 1 显微摄影的操作 2 底片的冲洗 3 正片的晒印 Page 20 实验方法及步骤 1 实验材料及设备 1 6A卧式显微镜 2 底片 GB21o全色片 3 印相纸 3 4 4 显影粉D72 5 定影粉F 5 6 印相机或放大机 显影盘 定影盘 底片夹 7 上光机 Page 21 2 实验步骤 1 摄制负片 在暗室内将底片装入暗盒 乳剂面向外 盖好 装入摄影
10、机上进行暴光 暴光后取下底片盒 拿入 暗室 取出底片 在全黑的情况下进行显影 定影 最后 得到一负片 2 晒印正片 在印相机上进行暴光 暴光时间根据负 片深浅由试印法求得 印相机内装有工作安全红灯 它是 常亮灯 还有供暴光用的光源灯 暴光时受触触点开关 光源灯即亮暴光 或在放大机下投影暴光 暴光后的相纸 同样进行显影和定影 冲洗和烘干 最后得到与负片等大 或放大的正片 晒印工作可在红色安全灯下进行 五 实验报告要求 附上正片和负片各一张 并分析正 负片中的缺陷 总结 获得良好正 负片的经验 Page 22 铁碳合金相图及平衡组织观察 一 实验目的 1 识别和研究铁碳合金 碳钢和白口铸铁 在平衡
11、状态下显微组织 2 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 Page 23 如图所示 所有碳钢和白口铸铁在室温的组织均由铁素体 F 和渗碳体 Fe3C 这两个基本相所组成 只是因含碳量不同 铁素体和渗碳体的相对数量 析出条件因以及布情况各有所不同 因而呈不同的组织形态 Page 24 铁素体 F 是碳在 Fe中的固溶体 铁 素体为体心立方晶格 具有磁性及良好的 塑性 硬度较低 HB60 90 用3 4 硝酸酒 精溶液侵蚀后 在显微镜下呈现多边形晶 粒 亚共析钢中 铁素体呈块状分布 当 含碳量接近于共析成分时 铁素体呈断续 的网状分布于珠光体周围 Page
12、25 渗碳体 Fe3C 是铁于碳形成的一种化合 物 其含碳量为6 69 硬度为HB750 820 当用3 4 硝酸酒精溶液侵蚀后 渗碳体 呈亮白色 若用苦味酸纳溶液侵蚀 则渗 碳体呈黑色而铁素体仍为亮白色 Page 26 珠光体 P 是铁素体和渗碳体的机械混合物 侵蚀观察到两种不同的组织形态 1 片状珠光体 它是由铁素体与渗碳体交替形 成的层片状组织 硬度HB190 230 经硝酸酒精 溶液侵蚀后 在不同放大倍数的显微镜下 可以 看到具有不同特征的层片状组织 在高倍放大时 能清楚看到朱光体重平行相间的款条铁素体和 细条渗碳体 当放大倍数较低时 由于显微镜的 鉴别能力小于渗碳体片厚度 这时就只能
13、看到一 条黑线 当组织较细而放大倍数更低时 朱光体 片层就不能分辨 而呈黑色 Page 27 2 球状珠光体 球状珠光体组织的特征 是在亮白色的铁素体基体上 均匀分布着 白色的渗碳体颗粒 其边界呈暗黑色 硬 度HB160 190 Page 28 莱氏体 L d 室温时是珠光体 二次渗碳体 和共晶渗碳体所组成的机械混合物 它是 由含碳量为4 3 的液态共晶白口铸铁在 1147 C共晶反应所形成的共晶体 奥氏体 和共晶渗碳体 其中奥氏体在继续冷却 时析出二次渗碳体 当冷却到727 C是奥氏 体分解为珠光体 因此莱氏体的显微组织 特征是在亮白色的渗碳体基底上相间的分 布着暗黑色斑点级细条状的珠光体
14、Page 29 亚共析钢 亚共析钢的含碳量在0 02 0 77 范围内 组织由铁素体和珠光体所组 成 Page 30 共析钢 含碳量为0 77 的碳钢称为共析 钢 由单一珠光体组成 Page 31 过共析钢 含碳量超过0 77 的碳钢称为 过共析钢 它在室温下的组织有珠光体和 二次渗碳体组成 Page 32 亚共晶白口铸铁 含碳量 4 3 的白口铸铁 称为亚共晶白口铸铁 Page 33 共晶白口铸铁 共晶白口铸铁的含碳量为4 3 它在室温下的组织由单一的共晶莱氏体组成 经 侵蚀后 在显微镜下 珠光体呈暗黑色细条及斑 点状 共晶渗碳体呈亮白色 Page 34 过共晶白口铸铁 含碳量 4 3 的白
15、口铸铁称为过共晶白 口铸铁 在室温时的组织有一侧渗碳体和莱氏体组成 用 硝酸酒精溶液侵蚀后 在显微镜下可观察到暗色斑点状的 莱氏体基体上分布着亮白色的粗大条片状的一次渗碳体 Page 35 实验内容及步骤 1 验前学生应复习讲课中的有关内容和阅读实 验指导书 为实验做好理论方面的准备 2 在显微镜下观察和分析表3 2铁碳合金标准 试样的平衡组织 识别钢和铸铁组织形态的特征 根据Fe Fe3C相图分析各合金的形成过程 建 立成分 组织之间相互关系的概念 3 绘出所观察的显微组织示意图 画时抓住组 织形态的典型特征 并在图中表示出来 4 根据显微组织近似确定亚共析钢的含碳量 Page 36 实验报告要求 1 实验目的 2 画出所观察显微组织示意图 并注明材料名称 含碳量 侵蚀剂和放大倍数 显微组织画在直 径为30 50mm的圆内 并将组成物名称以箭头引 出标明 3 根据所观察的显微组织近似确定一种亚共析钢 的含碳量 4 分析和讨论 含碳量对铁碳合金的组织和性能 的影响 5 实验后的感想与体会 Page 37 谢谢大家 此课件下载可自行编辑修改 供参考 感谢您的支持 我们努力做得更好
