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1、实验一 金相试样制备与显微镜的构造,金相检验在生产中的地位和作用 金相检验技术是一项理论和实践性很强的工作。机械工业金相检验工作有着非常良好的专业基础和规范性的科学程序，曾为机械工业的发展作出了主要的贡献。近年来，随着机械工业也的发展和信息技术在机械工业的广泛应用，新技术、新材料、新仪器、新理论都不断对机械工业金相检验工作提出了新要求。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,本课程的主要学习内容,本门课程主要学习钢的宏观检验技术，金相检验技术与设备，结构钢、工具钢、不锈钢和耐热钢、铸钢和铸铁、渗层组织、有色金属的金相检验技术以及扫描电镜在材料分析中的应用技术等等。,实验一 金相试样制备与显微镜的
2、构造,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,1、标准化的意义：是现代化大生产的必要条件；是实行科学管理和现代化管理 的基础；有利于专业化协作生产的巩固和发展；有利于提高 产品质量和发展产品品种。,2、我国标准的分类：国家标准、专业（部）标准和企业标准。,检验标准应用,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,4、标准的编号及含义：,检验标准应用,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,4、标准的编号及含义：,检验标准应用,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,5、注意事项：要弄清标准的适用范围；要注意标准中金相图片的放大倍数 要及时采用新的标准,检验标准应用,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,实验一 金相
3、试样制备与显微镜的构造,(验证性),实验一 金相试样制备与显微镜的构造,一、实验目的及要求,1掌握结构钢、工具钢、特殊性能钢、铸铁、有色金属等金相试样的制备。2了解立式、卧式金相显微镜的构造。3掌握金相显微镜操作与使用。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,二、实验原理,金相试样的制备应具有代表性和典型性。试样的截取方向、部位及数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定选取有代表性的部位进行切取。这是金相试样的取样原则,（1）金相试样的选取 纵向取样 横向取样 缺陷或失效分析取样 取样大小取样方法,1、金相试样的制备,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（1）金相试样的选取
4、,a、纵向取样指沿着钢材的锻轧方向进行取样。可检验内容为：,非金属夹杂物的数量、大小和形状；,晶粒畸变程度；,塑性变形程度；,变形后的各种组织形貌；,带状组织；,共晶碳化物等。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（1）金相试样的选取,b、横向取样 指垂直于钢材锻轧方向进行取样。可检验内容为：,材料从表层到心部的组织；,显微组织状态；,晶粒度级别；,碳化物网；,表层缺陷深度；,脱碳层深度；,腐蚀层深度；,表面化学热处理及镀层厚度等。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（1）金相试样的选取,c、缺陷或失效分析取样 在缺陷或失效部位取样，注意防止缺陷或失效部位在磨制时被损伤破坏。,d、取样大小：
5、以便于在手中磨制为宜，通常一般为1212mm圆柱形或121212mm的正方形。,e、取样方法：手锯（如灰铁，有色金属等）；砂轮切割（如高速钢，淬火钢等）；电火花切割（如钛金属等）；锤击法（对于一些硬而脆的材料）等方式。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（2）金相试样的镶嵌,b 低熔点合金镶嵌法：要求合金的熔点必须在100以下，低于材料的回火温度。,a 机械镶嵌法,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（2）金相试样的镶嵌,浇注镶嵌法：在室温下进行镶嵌的一种方法，常用环氧树脂及牙托粉，配方如下：环氧树脂6101 100g+乙二胺（凝固剂）8g 牙托粉 3份+牙托水 1份（重量比）,优点：不需要
6、加热，不需要专用机械，与试样结合比较牢固，磨制时不易倒角，是一种理想的镶嵌方法。,c 树脂镶嵌法：利用树脂来镶嵌细小的金相试样，可以将任何形状的试样镶嵌成一定尺寸。分为：,热压镶嵌法：常用的电木粉热压镶嵌，保温15min；,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（3）金相试样的磨制：,a、磨平即粗磨,注意事项：磨制时要用水冷却，以防止试样受热而改变组织；接触时压力要均匀，不宜过压（易产生砂轮破裂和温度升高组织改变）；不适用于检验表层组织的试样，如渗氮层、渗碳层组织的检验。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（3）金相试样的磨制：,b 磨光即细磨 细磨可分为手工细磨和机械细磨。,手工细磨：依次用
7、100#、200#、400#、600#、800#砂纸磨制，每换一次砂纸时试样要旋转90度，直到前道划痕消失；细磨完毕后应用水冲洗试样，滴酒精吹干。,机械细磨：使用预磨机。,注意用水冷却，避免磨面过热；因转盘转速高，磨制时压力要小；不允许使用已经破损的砂纸，否则会影响安全。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）抛光,是抛光材料的磨削作用和滚压作用,要求有较高的硬度，颗粒大小均匀，呈多角尖锐的外形，常用有氧化铬、氧化铝、氧化铁和氧化镁，以及金刚石研磨膏（效果最好）。,抛光原理,易产生扰乱层，不能真实地反映材料的组织。消除方法：保证细磨质量；减少抛光时间；抛光与腐蚀交替进行。,抛光材料,实验一
8、 金相试样制备与显微镜的构造,（4）抛光,选用：一般钢铁材料选用海军呢、丝绒、平绒等；有色金属和不锈钢的抛光可选用法兰绒、丝绸等；检查夹杂物铸铁可选用帆布，的确良等。,抛光织物,要求：织物的纤维必须柔软，不能有硬而粗的纤维；织物的纤维必须要兼顾耐磨，不易撕裂。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）抛光,抛光方法,注意事项：抛光液的浓度为515%的抛光粉蒸馏水悬浮液；抛光盘的湿度以提起试样后膜面上的水膜在35秒内蒸发为准；抛光压力不宜过大，时间不宜过长，否则会增加表面的扰乱层。,机械抛光,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）抛光,电解抛光：采用化学溶解作用使试样达到抛光的目的。,这种
9、方法能能真实地显示材料的组织，尤其是硬度较低的金属或单相合金，对于极易加工变形的奥氏体不锈钢、高锰钢等采用电解抛光更合适。但不适用于偏析严重的金属材料、铸铁以及夹杂物的检验。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）抛光,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（5）金相试样的侵蚀,金相试样侵蚀的目的是显示它的微观组织。常用方法有化学侵蚀及电解侵蚀法等。,原理基本与电解抛光相似。此方法对于某些具有极高化学稳定性的合金，如不锈钢、耐热钢、热电偶材料等，仍极难清晰显示出它们的组织。,要点：磨面侵蚀前必须冲洗洁净，去除表面油污。侵蚀方法有浸入法和揩拭法。揩拭法侵蚀后磨面易侵蚀不均匀，适合大型工件和大试
10、样的金相检验。,a、化学侵蚀法,b、电解侵蚀法,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（5）金相试样的侵蚀,1）25硝酸酒精溶液 硝酸25ml+酒精100ml,适用于碳钢、合金钢和经过热处理后的组织,c、常用的化学侵蚀剂,2）45苦味酸酒精溶液 苦味酸45ml+酒精100ml,适用于碳钢、合金钢和经过热处理后的组织，区别是渗碳体呈黑色。,3）氢氟酸水溶液 氢氟酸0.5ml+蒸馏水99.5ml，适用于铝及铝合金的组织。,4）氯化铁盐酸酒精水溶液 氯化铁（FeCl3）5g+盐酸2ml+酒精96ml，适用于铜、铝、镁、镍、锌等合金。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,2、金相显微镜,金相显微镜是用于
11、观察金属内部组织结构的重要光学仪器。现代的金相显微镜已发展到相当完善和先进的程度，已成为金相组织分析最基本、最重要和应用最广泛的研究方法之一。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（1）显微镜的光学原理,图1-1显微镜的光学成像图解,显微镜的放大倍数,显微镜是运用了光学的反射和折射定律。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（1）显微镜的光学原理,显微镜的分辨率：是指显微镜对于要观察的物体上彼此相近的两点产生清晰像的能力，可表示为：,d：显微镜可以区分的两点间的距离；：光的波长A：数值孔径。从公式可以看出，物镜的数值孔径越大，入射光波波长越短，则显微镜的分辨率就越高。,实验一 金相试样制备与显
12、微镜的构造,（1）显微镜的光学原理,数值孔径 通常以NA表示，表征物镜的集光能力。,：介质的折射率：孔径角的一半。介质的折射率越大，则物镜的数值孔径越大，即分辨率越高。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（2）金相显微镜的光学系统,物镜,目镜,照明系统,滤色片,光栏,光栏,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（3）常见立式、卧式金相显微镜,图1-2 Neophot 21 型卧式金相显微镜光路图1-光源；2-滤色片；3-补偿透镜；4-外接相机；5-照相棱镜；6-照相目镜；7-快门；8-承影屏,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（3）常见立式、卧式金相显微镜,XJG-01型、XJG-02型金相
13、显微镜4XC型台式显微镜,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）新型金相显微镜简介,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）新型金相显微镜简介,金属中非金属夹杂物照片（500）a）：暗场照明；b）：明场照明,暗场照明,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,钢基体等离子喷涂镍铬涂层：明场+暗场（200）,低温超导体导线(明、暗视场照明,500X),实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）新型金相显微镜简介,暗场下的条带状组织（500）,暗场照明,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）新型金相显微镜简介,偏振光显微镜,图3-11球铁金相组织（表示石墨是一个多晶体）,图3-14 钢中铁硅酸
14、盐夹杂（黑十字效应）,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,球铁金相组织（表示石墨是一个多晶体）（100）偏振光照明+灵敏色片,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,罗马时代熟铁铁钉(钉头下面部分),Beraha磺酰胺酸 腐蚀剂腐蚀 在偏振光加灵敏色片 照明条件下观察.显示出不同取向的 铁素体晶粒;铁素体内的变形孪晶 又称纽曼(Neumann)带;以及深棕红色条状炉渣(中部垂直向上偏右方向);,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）新型金相显微镜简介,偏振光显微镜,纯锌在偏振光下的组织（100）,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）新型金相显微镜简介,干涉显微镜,图4-13马氏体浮凸,图
15、4-14 碳化硅晶体的六角形螺旋生长台阶外形，每级高度差为165,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）新型金相显微镜简介,干涉显微镜,17CrNiMo6钢中的马氏体a）：明场像；b）：DIC像,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）新型金相显微镜简介,相衬显微镜,图5-12 T12钢球化退火组织（明视场照明，相衬照明）,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,（4）新型金相显微镜简介,相称显微镜,淬火马氏体与残余奥氏体的区分a）：明场照明；b）：相称照相,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,纯铜的滑移痕迹（500X）（振动抛光后用台钳夹紧并稍加压力，使自由表面产生塑性变形,出现滑移台阶）
16、,（4）新型金相显微镜简介,相衬显微镜,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,3、金相摄影,（1）试样制备要求 根据检验内容及相关标准要求制备金相试样。（2）照相 通过金相显微镜使用数字显微镜软件获得材料的金相照片。要正确调试显微镜，选用适当的放大倍数，滤光片和孔径光栏，可用专附的放大镜在照像毛玻璃上观察影像的清晰程度。运行桌面上数字显微镜软件快捷方式MiE软件。点击“设置”按钮，对所获得的金相照片的格式、保存位置、物镜放大倍数及测定单位等进行设置。点击“预览”按钮，对金相试样则组织进行观察，调节载物台旋钮选择合适的视场。点击“拍照”按钮，对所选区域进行拍照。点击屏幕左上角“图像处理”选项卡，对
17、所获得的金相照片进行图片处理。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,三、实验仪器及材料,1实验仪器 XJG-01型立式金相显微镜，XJG-02立式型金相显微镜，4XC型金相显微镜2试验材料 结构钢、工具钢、特殊性能钢、铸铁、有色金属试样,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,四、实验内容及步骤,1结构钢、工具钢、特殊性能钢、铸铁、有色金属金相试样的选取、镶嵌、粗磨、细磨、抛光、侵蚀；2 了解XJG-01型立式金相显微镜，XJG-02立式型金相显微镜，XJG-05型卧式金相显微镜，4XC型金相显微镜的结构，掌握操作方法；3通过XJG-01型立式金相显微镜，XJG-02立式型金相显微镜，4XC型金相显微镜使用数字显微镜软件对制备的的金相试样进行金相分析。,实验一 金相试样制备与显微镜的构造,五、思考题,1金相试样的取样原则是什么？2怎样计算金相显微镜的总放大倍数？3常用化学侵蚀剂有哪些？,
