平衡組織觀察實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)鐵碳合金平衡組織觀察鐵碳合金平衡組織觀察武漢理工大學(xué)機(jī)電工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心武漢理工大學(xué)機(jī)電工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心鐵碳平衡組織觀察及金相顯微鏡的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解金相試樣的制備過程及金相顯微鏡的構(gòu)造和使用方法。2.進(jìn)一步熟悉FeFe3C相圖，了解不同成分的合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織特征。3.了解碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鐵碳合金顯微組織的影響，從而加深理解成分、組織與性能之間的相互關(guān)系。4.通過“互動(dòng)”，提高學(xué)生對金相分析研究的興趣，提高學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。5.將金相顯微鏡與計(jì)算機(jī)及相關(guān)的分析系統(tǒng)（視頻金相模塊、金相分析模塊、圖形處理模塊等）相連，使學(xué)生初步掌握金相顯微鏡、

2、鐵碳合金顯微組織分析及多媒體網(wǎng)絡(luò)、圖像分析等多項(xiàng)知識與技能。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、鐵碳合金的平衡狀態(tài)金相試樣試試 樣樣 材材 料料浸浸 蝕蝕 劑劑室室 溫溫 下下 的的 顯顯 微微 組組 織織工業(yè)純鐵4硝酸酒精溶液鐵素體20鋼4硝酸酒精溶液鐵素體珠光體45鋼4硝酸酒精溶液鐵素體珠光體60鋼4硝酸酒精溶液鐵素體珠光體T8鋼4硝酸酒精溶液珠光體T12鋼4硝酸酒精溶液珠光體二次滲碳體（亮白色）亞共晶白口鑄鐵4硝酸酒精溶液珠光體二次滲碳體低溫萊氏體共晶白口鑄鐵4硝酸酒精溶液低溫萊氏體過共晶白口鑄鐵4硝酸酒精溶液一次滲碳體低溫萊氏體2、金相互動(dòng)系統(tǒng) 金相互動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是集合了先進(jìn)的顯微鏡、圖像分析、

3、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體計(jì)算機(jī)為一體的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)教學(xué)觀念、教學(xué)方法和教育手段的現(xiàn)代化。三、實(shí)驗(yàn)概述三、實(shí)驗(yàn)概述 鐵碳合金的平衡組織是研究和分析鋼鐵材料的基礎(chǔ)，所謂平衡狀態(tài)的顯微組織是指合金在極為緩慢的冷卻條件下（如退火狀態(tài)即接近平衡狀態(tài)）所得到的組織。鐵碳合金的平衡組織主要指碳鋼和白口鑄鐵組織。所有碳鋼和白口鑄鐵的室溫組織均由鐵素體（F）和滲碳體（Fe3C）這兩個(gè)基本相所組織。但由于含碳量不同，鐵素體（F）和滲碳體（Fe3C）相對數(shù)量、析出條件以及分布情況均有所不同，因?yàn)槌尸F(xiàn)各種不同的組織形態(tài)。1、金相組織分析、金相組織分析ACDGS1148727LAL+AL+ Fe3CFA+FA+ Fe3C

4、KEPFQC%FeF+ Fe3C4.30.772.116.69Fe3C圖1-3 工業(yè)純鐵顯微組織（100）浸蝕劑為4硝酸酒精溶液 純鐵在室溫下具有單相鐵素體組織。含碳量小于0.0218的鐵碳合金通常稱為工業(yè)純鐵。黑色線條是鐵素體的晶界，而亮白色基底則是鐵素體的不規(guī)則等軸晶粒，在某些晶內(nèi)和晶界驅(qū)粗處還可以看到不連續(xù)的薄片狀三次滲碳體,含量微小忽略不計(jì)。工業(yè)純鐵（1）亞共析鋼 亞共析鋼的含碳量在0.0218%0.8范圍內(nèi)，其組織有鐵素體和珠光體所組成。隨著含碳量的增加，鐵素體的數(shù)量逐漸減少，而珠光體的數(shù)量則相應(yīng)地增多，兩者的相對量可由杠桿定律求得。也可根據(jù)顯微鏡下觀察到的珠光體和鐵素體各自所占面積

5、的百分?jǐn)?shù)，近似地計(jì)算出鋼的含碳量：c=p0.8式中：C%鋼的含碳量； P珠光體所占面積。 圖1-4所示分別為亞共析鋼（20鋼和60鋼）的顯微組織，其中亮白色為鐵素體，暗黑色為珠光體。圖1-4 亞共析鋼顯微組（100）浸蝕劑為4硝酸酒精溶液 珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。在一般退火處理的情況下，是由鐵素體與滲碳體相互混合交替排列形成的層狀組織 。圖1-5 過共析鋼顯微組織（400）浸蝕劑為4硝酸酒精溶液 （1）亞共晶白口鑄鐵 含碳量為2.114.3%范圍內(nèi)的白口鑄鐵稱為亞共晶白口鑄鐵。室溫下亞共晶白口鑄鐵的組織為珠光體、二次滲碳體和萊氏體，用硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下呈現(xiàn)黑色枝晶狀的珠

6、光體和斑點(diǎn)狀萊氏體。圖1-6 亞共晶白口鑄鐵顯微組織（200）浸蝕劑為4硝酸酒精溶液 共晶白口鑄鐵的含碳量為4.3%，它在室溫下的組織由單一的共晶萊氏體組成，經(jīng)浸蝕后，在顯微鏡下珠光體呈暗黑色細(xì)條及斑點(diǎn)狀，滲碳體呈亮白色。圖1-7 共晶白口鑄鐵顯微組織（200）浸蝕劑為4硝酸酒精溶液 含碳量為4.36.69范圍內(nèi)的白口鑄鐵稱為過共晶白口鑄鐵，在室溫下的組織由一次滲碳體和萊氏體組成。用硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下可觀察到在暗色斑點(diǎn)的萊氏體基底上分布著亮白色粗大條片狀的一次滲碳體。圖1-8 過共晶白口鑄鐵顯微組織（200）浸蝕劑為4硝酸酒精溶液2、金相互動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、金相互動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1）金相顯微鏡

7、的使用 研究金相顯微組織的光學(xué)顯微鏡稱為金相顯微鏡。金相顯微鏡可分為臺(tái)式、立式和臥式三大類，構(gòu)造由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成。還附有攝影裝置。下面以XJB1（4X）型金相顯微鏡為例.1-1-載物臺(tái)；載物臺(tái)；2-2-物鏡；物鏡；3-3-半反光鏡；半反光鏡；4-4-轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器；5 5傳動(dòng)箱；傳動(dòng)箱；6-6-微動(dòng)調(diào)焦手輪；微動(dòng)調(diào)焦手輪； 7 7粗動(dòng)調(diào)焦手輪；粗動(dòng)調(diào)焦手輪；8-8-偏心圈偏心圈 9-9-目鏡；目鏡；10-10-目鏡管目鏡管 ；1111固定螺釘；固定螺釘；12-12-調(diào)節(jié)螺釘；調(diào)節(jié)螺釘；1313視場光闌；視場光闌；14-14-孔徑光闌孔徑光闌 本實(shí)驗(yàn)使用的4XCE電腦型

8、三目倒置金相顯微鏡。 4XCE金相顯微鏡即可人工觀察金相圖像,又可以在電腦上很方便地適時(shí)觀察金相圖像，并以數(shù)碼照片記錄下來,從而對金相圖譜進(jìn)行分析,評級等,還可以數(shù)碼沖洗或打印出高像素金相照片。金相顯微鏡的使用視頻介紹金相顯微鏡的使用視頻介紹金相顯微鏡金相顯微鏡4XCE的技術(shù)參數(shù)的技術(shù)參數(shù):1.目鏡 目鏡管：三目鏡管（傾斜30度 眼瞳調(diào)節(jié)范圍 55-75mm） 平場目鏡： 10X 2.物鏡 平場消色差物鏡：10X、25X、40X、100X(oil)3.載物臺(tái) 方臺(tái)：150X200mm, 移動(dòng)范圍：15 X 15 mm 4.照明：庫列照明系統(tǒng)、6V20W鎢鹵素?zé)?、亮度可調(diào) 5.光學(xué)放大倍數(shù)：40

9、-1000X6.放大倍數(shù):100-2500倍 (計(jì)算機(jī)) 儀器的組成部分儀器的組成部分1、金相顯微鏡4XC 2、電腦適配鏡3、彩色攝像機(jī)4、圖象采集設(shè)備圖2 4XCE金相顯微鏡的結(jié)構(gòu) 4XCE金相顯微鏡JVC彩色攝像機(jī)計(jì)算機(jī)圖像采集設(shè)備 圖3 儀器組成2）金相互動(dòng)系統(tǒng)幾個(gè)重要模塊幾個(gè)重要模塊視頻金相模塊視頻金相模塊 該模塊支持學(xué)生單獨(dú)觀察金相組織，不提供互動(dòng)接口。l提供驅(qū)動(dòng)器選擇l設(shè)置圖像格式（320 x240）l可捕獲高像素靜態(tài)圖像l提供圖像處理接口群組控制模塊群組控制模塊 本模塊完成老師與學(xué)生的互動(dòng)，只有老師與學(xué)生同時(shí)開啟此模塊“握手后方可生效。其主要功能為：電子舉手視頻傳輸群組討論遞交試

10、驗(yàn)報(bào)告金相圖譜模塊金相圖譜模塊圖像處理模塊圖像處理模塊該模塊由：基礎(chǔ)金相；焊接金相；運(yùn)行金相；斷裂金相等子模塊組成。模塊類似PS功能，具有對金相圖譜和視頻金相模塊中捕獲的圖像進(jìn)行精確分析、調(diào)整。實(shí)驗(yàn)報(bào)告模塊實(shí)驗(yàn)報(bào)告模塊模塊有六項(xiàng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。其中的鐵碳合金平衡組織觀察分為A、B、C卷，由同組的三位同學(xué)獨(dú)立完成其中任意一份卷子。同學(xué)之間不得同卷。然后打開“文件操作”的下拉菜單，以自己的姓名存盤文件。待打開“群組控制”模塊，以電子舉手方式向老師發(fā)送實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1實(shí)驗(yàn)前復(fù)習(xí)FeFe3C相圖并詳細(xì)閱讀本書附錄“金相顯微分析基礎(chǔ)知識”，了解顯微鏡的操作過程。2按觀察要求，選擇目鏡和

11、物鏡裝在顯微鏡上。3將試樣磨面對著物鏡放在顯微鏡載物臺(tái)上。4接通電源。5用手慢旋顯微鏡的粗調(diào)焦手輪，視場由暗到亮，調(diào)至看到組織，然后再旋轉(zhuǎn)微調(diào)焦手輪，直到圖象清晰為止，調(diào)節(jié)動(dòng)作要緩慢，不允許試樣與物鏡接觸。6調(diào)出視頻金相模塊，為同組其他同學(xué)提供觀察窗口。7若需要和老師或同學(xué)討論問題，可調(diào)出金相互動(dòng)模塊。五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1將試樣置放在載物臺(tái)上，從目鏡上觀察，用雙手旋轉(zhuǎn)粗細(xì)調(diào)手輪，當(dāng)視場亮度增強(qiáng)或看到組織后，再調(diào)節(jié)微調(diào)手輪直到圖像清晰為止。2當(dāng)微調(diào)手輪轉(zhuǎn)不動(dòng)時(shí)，不可強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)，而應(yīng)向反方向旋轉(zhuǎn)幾圈后再重新調(diào)焦。3需要變換觀察部位時(shí)，用手推動(dòng)載物臺(tái)，可使載物臺(tái)在水平面上作一定范圍的移動(dòng)，不可把試樣在載物臺(tái)上來回拉動(dòng)。不經(jīng)同意，不可用USB等存儲(chǔ)介質(zhì)與計(jì)算機(jī)傳遞信息。5不可刪除計(jì)算機(jī)中的文件。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求本實(shí)驗(yàn)有兩份報(bào)告，即電子報(bào)告和紙質(zhì)報(bào)告。1. 電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告模塊有六項(xiàng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。其中的鐵碳合金平衡組織觀察分為A、B、C卷，由同組的三位同學(xué)獨(dú)立完成其中任意一份卷子。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容見金相互動(dòng)系統(tǒng)軟件中的電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告（略）。2. 紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1）簡述金相顯微鏡的基本原理和主要結(jié)構(gòu)。2）敘述金相顯微鏡的使用方法要點(diǎn)及其注意事項(xiàng)。3）簡述金相樣品的制備步驟。4）認(rèn)真觀察表中所列的各種材料的顯微組織，識別