初步掌握金相顯微鏡的使用方法;識別鐵碳合金課件

金相試樣制備及

鐵碳合金平衡組織觀察一、實驗目的:

初步掌握金相試樣的制備方法;

初步掌握金相顯微鏡的使用方法;

識別鐵碳合金(碳鋼和白口鑄鐵)在平衡狀態(tài)下的顯微組織特征；分析含碳量對鐵碳合金顯微組織的影響，理解成分、組織與性能之間的相互關(guān)系.金相試樣制備及

鐵碳合金平衡組織觀察一、實驗目的:1二、金相試樣制備方法取樣鑲樣腐蝕研磨拋光1取樣代表性的部位;軟金屬，手鋸或鋸床切割；硬而脆的材料(如白口鑄鐵)，錘擊；極硬材料(如淬火鋼)，砂輪切片機或線切割；大工件，氧氣切割試樣大小:直徑ф(12—15)mm、高度(或邊長)12～15mm的圓柱體或正方體。二、金相試樣制備方法取樣鑲樣腐蝕研磨拋光22鑲樣鑲樣方法很多，如低熔點合金鑲嵌、電木粉或塑料鑲嵌相機械夾持等。目前多用電木粉鑲嵌。XQ-2B鑲樣機，主要性能參數(shù)：試樣壓制規(guī)格?22×15mm;?30×15mm;加熱器規(guī)格

650W

220V；溫度調(diào)節(jié)范圍100-180℃，數(shù)顯溫控；控制電源電壓波動不大于±15%,220V,50Hz金相試樣的鑲嵌方法ab機械鑲嵌c低熔點合金鑲嵌d塑料鑲嵌XQ-2B型金相試樣鑲嵌機2鑲樣金相試樣的鑲嵌方法X33研磨粗磨:砂輪機;軟材料，銼刀銼平,壓力要適度、均勻。在磨制過程中要不斷用水冷卻試樣;試樣倒角。

細磨:每換細一級砂紙時，應先將試樣清洗干凈，以免把粗砂粒帶到下一級砂紙上去，再將試樣的磨制方向調(diào)轉(zhuǎn)90°，即磨制方向與上一道磨痕方向垂直。

試樣表面磨痕變化示意圖2401603002004002805003206004006001000800120010003研磨試樣表面磨痕變化示意圖24016044拋光目的:去除細磨后留下的細微磨痕，使磨面呈光亮鏡面;機械拋光、電解拋光和化學拋光等

過程:

拋光機300～500轉(zhuǎn)／分，粗拋和精拋兩個步驟。粗拋,轉(zhuǎn)速高;精拋或拋軟材料，轉(zhuǎn)速低。拋光布:粗拋時常用帆布或粗呢，精拋時常用絨布、細呢或絲綢等。拋光時需向拋光盤上不斷滴注拋光液，以產(chǎn)生磨削和潤滑作用。拋光液通常采用Al2O3；，MgO或Cr2O3等細拋光粉(粒度約為0.3～1μm)在水中的懸浮液(每升水中加A12O35～l0g)。鉆石粉膏狀拋光劑。拋光試樣的磨面應均勻、平正地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并沿盤的半徑方向從中心到邊緣作往復移動。壓力不宜過大，拋光時間也不宜過長，一般約3～5分鐘。將試祥用水沖洗干凈，然后進行腐蝕,吹干待用。4拋光5一般浸蝕到試樣磨面稍發(fā)暗時即可。如果浸蝕過重，應重新拋光，再行浸蝕。浸蝕后立即用清水沖洗，必要時再用酒精清洗。最后用吸水紙吸干，或用吹風機吹干。5腐蝕目的:用浸蝕劑進行“浸蝕”，顯示其顯微組織。最常用的浸蝕方法是化學腐蝕。純金屬或單相金屬,化學溶解過程。晶界處由于原子排列混亂，且能量較高，所以易受浸蝕而呈現(xiàn)凹溝。在垂直光線照射下，各部位反射進入物鏡的光線不同，從而顯示出晶界及明暗不同的晶粒。兩相或兩相以上合金的浸蝕則是一個電化學腐蝕過程。許多“微電池”，具有負電位的一相成為陽極，被迅速溶解而凹下；陰極，保持原來的光滑平面。一般浸蝕到試樣磨面稍發(fā)暗時即可。如果浸蝕過重，應重新拋光，再6三、金相顯微鏡的原理及使用金相顯傲鏡的光學放大原理示意圖1、金相顯微鏡的光學放大原原理

三、金相顯微鏡的原理及使用金相顯傲鏡的光學放大原理示意圖1、72．金相顯微鏡的主要性能

放大倍數(shù)分辨率球面象差、色象差和象域彎曲三種

2．金相顯微鏡的主要性能放大倍數(shù)分辨率球面象差、色象差和象81一載物臺，2一物鏡，3一轉(zhuǎn)換器，4一傳動箱，5一微動調(diào)焦手輪，6一粗動調(diào)焦手輪，7一電源。8一偏心圓，9一樣品，10一目鏡；11一目鏡管，12一固定螺釘，13—調(diào)節(jié)螺釘，14一視場光攔，15一孔徑光攔

1一載物臺，2一物鏡，3一轉(zhuǎn)換器，4一傳動箱，5一微動調(diào)焦手9將顯微鏡的光源插頭接在低壓(6—8V)變壓器上，接通電源;根據(jù)放大倍數(shù)，選用所需的物鏡和目鎊，分別安裝在物鏡座上和目鏡簡內(nèi)。旋動物鏡轉(zhuǎn)換器，使物鏡進入光路井定位(可感覺到定位器定位);將試樣放在樣品臺中心，使觀察面朗下并用彈簧片壓住;轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪先使鏡筒上升，同時用眼觀察，使物鏡盡可能接近試祥表面(但不得與之相碰)，然后反向轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪，使鏡筒漸漸下降以調(diào)節(jié)焦距。當視場亮度增強時，再改用微調(diào)手輪調(diào)節(jié)，直到物象最清晰為止;適當調(diào)節(jié)孔徑光欄和視場光欄心獲得最佳質(zhì)量的物象;如果使用油浸系物鏡，可在物鏡的前透鏡上滴一些松柏油，也可以將松柏油直接滴在試樣上；油鏡頭用后，應立即用棉花沾取二甲苯溶液擦凈．再用擦鏡紙擦干。3、金相顯微鏡的使用方法及注意事項將顯微鏡的光源插頭接在低壓(6—8V)變壓器上，接通電源;310注意事項:操作應細心，不能有粗暴和劇烈動作。嚴禁自行拆卸顯微鏡部件。顯微鏡的鏡頭和試樣表面不能用手直接觸摸。若鏡頭中落入灰塵，可用鏡頭紙或軟毛刷輕輕擦試。顯微鏡的照明燈泡必須接在6—8V變壓器上，切勿直接插入220V電源，以免燒毀燈泡。旋轉(zhuǎn)粗調(diào)和微調(diào)手輪時，動作要慢，碰到故障應立即報告，不能強行用力轉(zhuǎn)動，以免損壞機件。注意事項:11四、鐵碳相圖四、鐵碳相圖12500×4％硝酸酒精溶液

2000×500×4％硝酸酒精溶液2000×13照片3-6b過共析鋼（T12）顯微組織450×,浸蝕劑：堿性苦味酸鈉溶液圖3-9過共晶白口鐵500×,4％硝酸酒精溶液

照片3-6b過共析鋼（T12）顯微組織450×,浸14幾種基本組織(1)鐵素體(F)是碳在α-Fe中的固溶體。鐵素體為體心立方晶格，具有磁性及良好的塑性，硬度較低。用硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下呈現(xiàn)明亮色的多邊形晶粒；亞共析鋼中，鐵素體呈塊狀分布；(2)滲碳體(Fe3C)是鐵與碳形成的一種化合物，其含碳量為6.69％。當用3％～4％硝酸酒精溶液浸蝕后，滲碳體呈亮白色，若用苦昧酸納溶液浸蝕，則滲碳體呈黑色而鐵素體仍為白色;(3)珠光體(P)是鐵素體和滲碳體的機械混合物，其組織是共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。由杠桿定律可以求得鐵素體與滲碳體的含量比為8:1。因此，鐵素體厚，滲碳體?。?4)萊氏體(Ld)室溫時是珠光體、二次滲碳體和共晶滲碳體所組成的機械混合物。它是由含碳量為4.3％的液態(tài)共晶白口鑄鐵在l148℃共晶反應所形成的共晶體(奧氏體和共晶滲碳體)，其中奧氏體在繼續(xù)冷卻時析出二次滲碳體，在727℃以下分解為珠光體。因此，萊氏體的顯微組織特征是在亮白色的滲碳體基底上相間地分布著暗黑色斑點或細條狀的珠光體。幾種基本組織15各類組織組成物的機械性能各類組織組成物的機械性能16五、實驗內(nèi)容按取樣→鑲樣→粗磨→細磨→機械拋光→腐蝕的步驟制備金相試樣；觀察顯微鏡的構(gòu)造與光路；操作顯微鏡，熟練地掌握聚焦方法；合理選配物鏡和目鏡，分別在明場和暗場照明下觀察組織特征在顯微鏡下觀察和分析鐵碳合金的平衡組織，識別鋼和鑄鐵組織形態(tài)的特征；建立成分，組織之間相互關(guān)系的概念;繪出所觀察的顯微組織示意圖，畫時應抓住組織形態(tài)的典型特征;根據(jù)顯微組織近似確定亞共析鋼的含碳量;式中：P和F分別為珠光體和鐵素體所占面積(％)。五、實驗內(nèi)容按取樣→鑲樣→粗磨→細磨→機械拋光→腐蝕的步驟17六、實驗所用設備及材料(1)金相顯微鏡；(2)砂輪機;(3)鑲樣機;(4)預磨機;(5)拋光機；(6)吹風機；(7)工業(yè)純鐵試樣；(8)不同型號的水砂紙；(9)拋光液；(10)酒精；(11)4％硝酸酒精浸蝕劑；(12)棉花；(13)竹夾子。六、實驗所用設備及材料18七、實驗步驟(1)每位同學領(lǐng)取一塊試樣（包括純鐵、

30綱、

45鋼、T10A鋼退火態(tài)），按照上述制樣過程操作，注意掌握每—步驟的要點。(2)用砂輪打磨，獲得平整磨面;(3)用預磨機從粗到細磨光;(4)用拋光機拋光，獲得光亮鏡面;(5)用浸蝕劑腐蝕試樣磨面，而后用顯微鏡觀察組織;(6)首先弄懂顯微鏡最基本的光學原理;(7)明確顯微鏡的構(gòu)造和使用方法，學習利用機械系統(tǒng)來調(diào)整焦距，利用照明系統(tǒng)來調(diào)節(jié)和控制光線等;(8)每人實際操作金相顯微鏡，觀察鐵碳合金平衡組織，抓住組織形態(tài)的典型特征，并畫下顯微組織示意圖(注明放大倍數(shù));(9)根據(jù)顯微組織近似確定亞共析鋼的含碳量：七、實驗步驟(1)每位同學領(lǐng)取一塊試樣（包括純鐵、30綱19八、實驗報告要求(1)實驗目的;(2)簡述金相顯微鏡的基本原理和主要結(jié)構(gòu);(3)扼要記述金相顯微鏡的使用方法和注意事項;(4)簡述金相組織分析原理及金相顯微試樣的制備過程;(5)在直徑為50mm的圓內(nèi)畫出所觀察樣品的顯微組織示意圖(用箭頭和代表符號標明各組織組成物，并注明樣品成分、浸蝕劑，放大倍數(shù))。繪制浸蝕后試樣顯微組織;(6)根據(jù)所觀察的組織，說明碳含量對鐵碳合金的組織和性能的影響規(guī)律;(7)根據(jù)杠桿定律估算未知樣品的碳含量;(8)分析實際制樣過程中存在的問題，就“如何才能制備出高質(zhì)量試樣”談談個人體會;八、實驗報告要求20金相試樣制備及

鐵碳合金平衡組織觀察一、實驗目的:

初步掌握金相試樣的制備方法;

初步掌握金相顯微鏡的使用方法;

識別鐵碳合金(碳鋼和白口鑄鐵)在平衡狀態(tài)下的顯微組織特征；分析含碳量對鐵碳合金顯微組織的影響，理解成分、組織與性能之間的相互關(guān)系.金相試樣制備及

鐵碳合金平衡組織觀察一、實驗目的:21二、金相試樣制備方法取樣鑲樣腐蝕研磨拋光1取樣代表性的部位;軟金屬，手鋸或鋸床切割；硬而脆的材料(如白口鑄鐵)，錘擊；極硬材料(如淬火鋼)，砂輪切片機或線切割；大工件，氧氣切割試樣大小:直徑ф(12—15)mm、高度(或邊長)12～15mm的圓柱體或正方體。二、金相試樣制備方法取樣鑲樣腐蝕研磨拋光222鑲樣鑲樣方法很多，如低熔點合金鑲嵌、電木粉或塑料鑲嵌相機械夾持等。目前多用電木粉鑲嵌。XQ-2B鑲樣機，主要性能參數(shù)：試樣壓制規(guī)格?22×15mm;?30×15mm;加熱器規(guī)格

650W

220V；溫度調(diào)節(jié)范圍100-180℃，數(shù)顯溫控；控制電源電壓波動不大于±15%,220V,50Hz金相試樣的鑲嵌方法ab機械鑲嵌c低熔點合金鑲嵌d塑料鑲嵌XQ-2B型金相試樣鑲嵌機2鑲樣金相試樣的鑲嵌方法X233研磨粗磨:砂輪機;軟材料，銼刀銼平,壓力要適度、均勻。在磨制過程中要不斷用水冷卻試樣;試樣倒角。

細磨:每換細一級砂紙時，應先將試樣清洗干凈，以免把粗砂粒帶到下一級砂紙上去，再將試樣的磨制方向調(diào)轉(zhuǎn)90°，即磨制方向與上一道磨痕方向垂直。

試樣表面磨痕變化示意圖2401603002004002805003206004006001000800120010003研磨試樣表面磨痕變化示意圖240160244拋光目的:去除細磨后留下的細微磨痕，使磨面呈光亮鏡面;機械拋光、電解拋光和化學拋光等

過程:

拋光機300～500轉(zhuǎn)／分，粗拋和精拋兩個步驟。粗拋,轉(zhuǎn)速高;精拋或拋軟材料，轉(zhuǎn)速低。拋光布:粗拋時常用帆布或粗呢，精拋時常用絨布、細呢或絲綢等。拋光時需向拋光盤上不斷滴注拋光液，以產(chǎn)生磨削和潤滑作用。拋光液通常采用Al2O3；，MgO或Cr2O3等細拋光粉(粒度約為0.3～1μm)在水中的懸浮液(每升水中加A12O35～l0g)。鉆石粉膏狀拋光劑。拋光試樣的磨面應均勻、平正地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并沿盤的半徑方向從中心到邊緣作往復移動。壓力不宜過大，拋光時間也不宜過長，一般約3～5分鐘。將試祥用水沖洗干凈，然后進行腐蝕,吹干待用。4拋光25一般浸蝕到試樣磨面稍發(fā)暗時即可。如果浸蝕過重，應重新拋光，再行浸蝕。浸蝕后立即用清水沖洗，必要時再用酒精清洗。最后用吸水紙吸干，或用吹風機吹干。5腐蝕目的:用浸蝕劑進行“浸蝕”，顯示其顯微組織。最常用的浸蝕方法是化學腐蝕。純金屬或單相金屬,化學溶解過程。晶界處由于原子排列混亂，且能量較高，所以易受浸蝕而呈現(xiàn)凹溝。在垂直光線照射下，各部位反射進入物鏡的光線不同，從而顯示出晶界及明暗不同的晶粒。兩相或兩相以上合金的浸蝕則是一個電化學腐蝕過程。許多“微電池”，具有負電位的一相成為陽極，被迅速溶解而凹下；陰極，保持原來的光滑平面。一般浸蝕到試樣磨面稍發(fā)暗時即可。如果浸蝕過重，應重新拋光，再26三、金相顯微鏡的原理及使用金相顯傲鏡的光學放大原理示意圖1、金相顯微鏡的光學放大原原理

三、金相顯微鏡的原理及使用金相顯傲鏡的光學放大原理示意圖1、272．金相顯微鏡的主要性能

放大倍數(shù)分辨率球面象差、色象差和象域彎曲三種

2．金相顯微鏡的主要性能放大倍數(shù)分辨率球面象差、色象差和象281一載物臺，2一物鏡，3一轉(zhuǎn)換器，4一傳動箱，5一微動調(diào)焦手輪，6一粗動調(diào)焦手輪，7一電源。8一偏心圓，9一樣品，10一目鏡；11一目鏡管，12一固定螺釘，13—調(diào)節(jié)螺釘，14一視場光攔，15一孔徑光攔

1一載物臺，2一物鏡，3一轉(zhuǎn)換器，4一傳動箱，5一微動調(diào)焦手29將顯微鏡的光源插頭接在低壓(6—8V)變壓器上，接通電源;根據(jù)放大倍數(shù)，選用所需的物鏡和目鎊，分別安裝在物鏡座上和目鏡簡內(nèi)。旋動物鏡轉(zhuǎn)換器，使物鏡進入光路井定位(可感覺到定位器定位);將試樣放在樣品臺中心，使觀察面朗下并用彈簧片壓住;轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪先使鏡筒上升，同時用眼觀察，使物鏡盡可能接近試祥表面(但不得與之相碰)，然后反向轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪，使鏡筒漸漸下降以調(diào)節(jié)焦距。當視場亮度增強時，再改用微調(diào)手輪調(diào)節(jié)，直到物象最清晰為止;適當調(diào)節(jié)孔徑光欄和視場光欄心獲得最佳質(zhì)量的物象;如果使用油浸系物鏡，可在物鏡的前透鏡上滴一些松柏油，也可以將松柏油直接滴在試樣上；油鏡頭用后，應立即用棉花沾取二甲苯溶液擦凈．再用擦鏡紙擦干。3、金相顯微鏡的使用方法及注意事項將顯微鏡的光源插頭接在低壓(6—8V)變壓器上，接通電源;330注意事項:操作應細心，不能有粗暴和劇烈動作。嚴禁自行拆卸顯微鏡部件。顯微鏡的鏡頭和試樣表面不能用手直接觸摸。若鏡頭中落入灰塵，可用鏡頭紙或軟毛刷輕輕擦試。顯微鏡的照明燈泡必須接在6—8V變壓器上，切勿直接插入220V電源，以免燒毀燈泡。旋轉(zhuǎn)粗調(diào)和微調(diào)手輪時，動作要慢，碰到故障應立即報告，不能強行用力轉(zhuǎn)動，以免損壞機件。注意事項:31四、鐵碳相圖四、鐵碳相圖32500×4％硝酸酒精溶液

2000×500×4％硝酸酒精溶液2000×33照片3-6b過共析鋼（T12）顯微組織450×,浸蝕劑：堿性苦味酸鈉溶液圖3-9過共晶白口鐵500×,4％硝酸酒精溶液

照片3-6b過共析鋼（T12）顯微組織450×,浸34幾種基本組織(1)鐵素體(F)是碳在α-Fe中的固溶體。鐵素體為體心立方晶格，具有磁性及良好的塑性，硬度較低。用硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下呈現(xiàn)明亮色的多邊形晶粒；亞共析鋼中，鐵素體呈塊狀分布；(2)滲碳體(Fe3C)是鐵與碳形成的一種化合物，其含碳量為6.69％。當用3％～4％硝酸酒精溶液浸蝕后，滲碳體呈亮白色，若用苦昧酸納溶液浸蝕，則滲碳體呈黑色而鐵素體仍為白色;(3)珠光體(P)是鐵素體和滲碳體的機械混合物，其組織是共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。由杠桿定律可以求得鐵素體與滲碳體的含量比為8:1。因此，鐵素體厚，滲碳體??；(4)萊氏體(Ld)室溫時是珠光體、二次滲碳體和共晶滲碳體所組成的機械混合物。它是由含碳量為4.3％的液態(tài)共晶白口鑄鐵在l148℃共晶反應所形成的共晶體(奧氏體和共晶滲碳體)，其中奧氏體在繼續(xù)冷卻時析出二次滲碳體，在727℃以下分解為珠光體。因此，萊氏體的顯微組織特征是在亮白色的滲碳體基底上相間地分布著暗黑色斑點或細條狀的珠光體。幾種基本組織35各類組織組成物的機械性能各類組織組成物的機械性能36五、實驗內(nèi)容按取樣→鑲樣→粗磨→細磨→機械拋光→腐蝕的步驟制備金相試樣；觀察顯微鏡的構(gòu)造與光路；操作顯微鏡，熟練地掌握聚焦方法；合理選配物鏡和目鏡，分別在明場和暗場照明下觀察組織特征在顯微鏡下觀察和分析鐵碳合金的平衡組織，識別鋼和鑄鐵組織形態(tài)的特征；建立成分，組織之間相互關(guān)系的概念;繪出所觀察的顯微組織示意圖，畫時應抓住組織形態(tài)的典型特征;根據(jù)顯微組織近似確定亞共析鋼的含碳量;式中：P和F分別為珠光體和鐵素體