金相试验实验报告

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1、中北大学材料科学与工程学院试验报告实 验 报 告班级姓名学号中北大学材料科学及工程学院试验中心中北大学材料科学与工程学院试验报告 试验名称:试验一、金相显微镜的使用及金相样品制备二 试验目的(扼要说明争辩对象,试验意义及作用等)1. 了解光学显微镜的原理及构造；2. 把握显微镜的使用方法；3. 学习金相试样的制备过程；4. 了解金相显微组织的显示方法。三 试验原理(简要说明试验所依据的理论.包括重要定律,公式及据此推算的重要结果):光学显微镜的根本原理: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

2、理如下图。1) 显微镜的放大倍数由下式来确定：M=M M物式中：M显微镜的放大倍数；=L/f目D/f物目M物镜的放大倍数；物M目镜的放大倍数；目f物镜焦距；物f目镜焦距；目L显微镜的镜筒长度即目镜与物镜的距离;D明视距离250mm。2) 显微镜的鉴别率:光学显微镜的鉴别率是指它能清楚的分辩物体上两点间最小距离 d 的力量。d 值越小，鉴别率就越高。鉴别率是显微镜的一个重要的性能，它可由下式求得：d=l/(2NA)式中 d物镜能分辩出的物体相邻两点间的最小距离(即鉴别率)；l入射光线的波长；NA物镜的数值孔径，表示物镜的聚光力量。数值孔径越大时,d 值也就越小。数值孔径表示物镜的聚光力量，数值孔

3、径大的中北大学材料科学与工程学院试验报告物镜的聚光力量强，能吸取更多的光线，使物像更加明显。数值孔径可用下式求得：NA=nSinf式中：n物镜与物体间介质的折射率；f物镜孔径角的一半。进入物镜的光线所张开的角度称为物镜的孔径角，其半角为f，如图 1-2 所示。图 1-2 孔径角当 n 与f值越大时，则数值孔径值就越大，物镜的鉴别力量也就越高。3) 透镜成像的质量单片透镜在成像过程中，由于几何光学条件的限制，以及其它因素的影响，常使映像变的模糊不清或发生变形迹象，这种缺陷称为相差。形成象差的重要缘由是由于透镜本身存在有球面象差和色象差等缺陷。如图 13a所示球面象差的产生是由于透镜的外表呈球形，

4、当来自A 点的单色光，即肯定波长的光线通过透镜后，使光线不能交于一点，而分成几个交点前后分布，导致放大后的象模糊不清。降低球面象差的方法，除了制造物镜时实行不同透镜的组合进展必要的校正外，在使用显微镜时也刻实行调整孔径光栏，适当把握入射光束粗细，削减透镜外表面积等方法，把球面象差降低到最低程度。图 1-3 透镜产生象差的示意图图 13b为色象差示意图，当来自A 点的白色光通过透镜后，由于各单色光的波长不同，折射率不一样，使光线折射后不能交于一点。其中紫色光线的波长最短，折射率最大，在离透射镜最近处成像；红色光线的波长最长，其折射率最小，在离透射镜最远处成像。其余的有色光线如：黄、绿、蓝色的成像

5、， 则在它们之间。色象差的处在会降低透镜成像的清楚度，应予以校正。4) 光学显微镜的构造XJB1 型光学显微镜的外形构造如图 15 所示。现分别介绍各部件中北大学材料科学与工程学院试验报告的功能与作用。左图 XJB-1 型光学显微镜的光学系统，右图 XJB-1 型光学显微镜的外形构造图1-灯泡；2-聚光透镜；3-聚光透镜组；1-载物台；2-物镜；3-转换4-平反射镜；5-关心透镜；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-关心透镜；11-棱镜；9-样品；10-目镜；11-目镜筒12-棱镜；13-场镜；12-固定螺钉

6、；13-调整螺钉；14-目镜14-视场光栏；15-孔径光栏金相显微分析镜就是利用显微镜的光学理论借助试样外表对光线的反射特点来 进展的。为了对金相显微组织进展鉴别和争辩，需要将所分析之金属材料制备呈肯定尺寸的试样，并经磨制抛光与腐蚀等工序，最终通过金相显微镜来观看和分析金属的显微组织状态及分布状况。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。1. 取样取样是进展金相显微分析中很重要的一个步骤，显微试样的选取应依据争辩的目的，取其具有代表性的部位。试样的尺寸通常承受直径为1215mm，高度或边长为 1215mm 圆柱或方形试样。磨面要倒角。2. 锒嵌对于尺寸过于细小，如丝、片

7、、带、管等外形不规章，以及有特别需要观看表层组织的试样可以进展锒嵌，锒嵌方法很多，如低熔点合金的锒嵌、塑料锒嵌、环氧树脂锒嵌、夹具夹持法等。3. 磨制试样的磨制一般分为粗磨与细磨。目的是为了获得平坦光滑的外表。为抛光做预备。4. 抛光试样的抛光是最好一道磨制工序。其目的是取出试样外表上的磨痕，到达光亮而无磨痕的镜面。试样的抛光一般分为：机械抛光，电解抛光，电解抛光和化学抛光。5、浸蚀必需使用浸蚀剂对试样外表进展“浸蚀”，才能清楚地显示出显微组织。化学浸蚀法的主要原理就是利用浸蚀剂对试样外表所引起的化学溶解作用或电化学作用即微电池原理来显示金属的组织，它们的浸蚀方式则取决于组织中组中北大学材料科

8、学与工程学院试验报告成相的性质和数量。四 试验设备和试验方法(设备的名称,型号,主要构造和性能等.试验方法主要介绍专用装置及操作程序等).1、试验内容及步骤通过本次试验使学生了解光学显微镜。生疏光学显微镜的构造和使用方法；了解电子显微镜的主体构造。要求每个学生实际操作光学显微镜，观看金相样品并测定其放大倍数；2、试验所用设备：XJB1 型光学显微镜；金相样品。试验二：1、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；34硝酸酒精溶液；棉花； 竹夹子。2、试验内容及步骤用砂轮打磨获得平坦磨面；使用金相砂纸依据先粗后细，依挨次进展磨制；在抛

9、光机上进展抛光，获得光亮镜面；用浸蚀剂浸蚀试样磨面；显微镜观看。五 试验结果(把原始记录的时间,条件环境,偶然状况等以数字和图表表达.用专业术语描述试验中所见现象,用误差和统计分析确保数据准确)中北大学材料科学与工程学院试验报告六 试验结果分析与结论(依据试验过程中观看到的现象和测得的数据 ,进一步从理论上加以分析,最终用确定语言进展概述,作出论断)七 参考文献(引用文章的作者,题目,出版单位等列出).1.金属学石德珂主编西安交大出版社1995 年2.物理冶金根底 曹明胜上海交大出版社1988 年八 你的建议(对试验状况及问题,提出建设性意见) 一 试验名称:试验二、典型二元及三元合金显微组织

10、观看二 试验目的(扼要说明争辩对象,试验意义及作用等)1. 把握利用相图分析二元合金在平衡及非平衡凝固条件下结晶组织的方法。2. 生疏典型共晶系二元合金平衡组织及非平衡凝固的显微组织特征，及其差异。中北大学材料科学与工程学院试验报告三 试验原理(简要说明试验所依据的理论.包括重要定律,公式及据此推算的重要结果):相：是具有同一聚拢状态、同一构造、同一性质、并与其他局部在界面分开的均匀组成局部。相哾：是争辩不同成分合釁相平衡关系的一种图形。廄织：用肉眼或显微镜所观看到的不同组成相的外形，分布及各相之间的组合状态。平衡组织： 合金经缓慢冷却后具有的显微组织。非平衡竄织：合金经快冷后具有的显微组织。

11、二元合金：由两种组元组成的合金称为二元合金。固溶体：以合金某一组元为溶剂，其晶体点阵中溶入其它组元原子溶质所组成的异类原子混合的结晶相， 构造保持溶剂元素的点阵类型，其实质是固态溶液。匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的过程。共晶转变：具有E 点成分的液相，在肯定的温度下，同时结晶出肯定成分的两个固相，即 M 点成分的 相与 N 点成分的 相。包晶转变： 由一个固相与液相作用形成另一个固相的过程，称为包晶转变。晶内偏析枝晶偏析：在一个晶粒内部成分不均匀的现象，称晶内偏析。离异共晶：当不平衡共晶体量很少时，其中与初生晶体一样的相，常与初生晶体连成一片，不能分辩， 而共晶体的另一相则留在枝晶间，

12、这种形式的共晶组织称离异共晶。伪共晶：亚共晶和过共晶合金在快冷时，初生晶体数量削减，共晶体的实际成分偏离原共晶点，形成伪共晶，成分靠近共晶点的合金，快冷时，甚至来不及析出初生晶体即发生共晶反响，得全部共晶体。这种由非共晶成分的合金而获得全部共晶体的组织，称为伪共晶组织。脱溶：由 固溶体中析出另一种固相的过程，称脱溶，一般脱溶相称为次生相或次生固溶体，以 表示1. 固溶体合金的显微组织具有匀晶转变的合金，如图 21 所示,在平衡冷却条件下,其室温组织均为单相固溶体。其显微组织形态表现为一个个的晶粒及晶界。但在非平衡冷却时， 固相成分来不及集中均匀，在凝固过程中各温度的固相平均成分将偏离原平衡相图

13、上固相线的位置，如图 2 一 2 所示。中北大学材料科学与工程学院试验报告2. 二元共晶系合金显微组织具有共晶反响的二元合金系有：Pb-Sb、Pb-Sn、Al-Si，Al-Cu、Cu-O、Zn-Mg等。依据合金在相图中的位置，可分为端部固溶体、共晶、亚共晶和过共晶合金来争辩其显微组织特征。位于二元相图中共晶点成分的合金平衡结晶时发生共晶反响，得到共晶体组织。共晶体是由两种肯定成分的固相 、 组成，两相的本质和成分可由相图上得知。如 Pb 一 Sn 合金的共晶体中两个相的本质分别为以铅和锡为基的固溶体 和 ，在共晶温度时， 和 相中锡的质量分数分别为 19和 975 而在 Pb 一 Sb 合金中

14、，由于铅在锑中的固溶度很小， 相的成分接近纯锑，故其共晶体由 和锑组成。这两个合金系的共晶体组织冰醋酸硝酸水溶液200冰醋酸双氧水82 图 2-10 Pb-Sn 合金的共晶体图 2-11 Pb-Sb 合金的共晶体3. 二元包晶系合金的组织由相图可知，具有包晶成份的合金，在平衡冷却条件下，其初生相应在转变中全部耗尽，成为均匀的单相固溶液体。但在实际状况下，由于冷却较快，包晶反响经常不能充分进展。以至于合金的显微组织达不到平衡状态，在平衡凝固完成之后，便不存在 相。但假设是不平衡结晶则在 相中心仍保存一些残留的 相，且 相本身的成份也是不均匀的，呈枝晶偏析。又如图 23 所示的Cu65 Sn 的合金冷却到 415时要发生 L + 的包晶转变，剩余的液相 L 到227又会发生共晶转变，所以在平衡凝固时最终组织应由相和共晶体 + 组成。而实际的不平衡组织却保存相当数量的 相灰色，包围它的是 相白色，在外面的则是黑色的共晶组织。