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模块一 常用金属材料及热处理 项目一： 1．认识碳钢的室温平衡组织； 2．了解金相显微镜的构造基本原理及其使用方法； 3．加深理解铁碳合金中成份、组织和性能之间的关系。 二、实验材料及设备 材料：碳钢和白口铁的典型金相样品一套。 设备：台式金相显微镜。 三、实验内容 1．金相显微镜的构造及其使用方法介绍 (1)金相显微镜的构造 金相显微镜是用来观察金属材料显微组织的基本仪器，金相显微镜和生物显微镜的外观形貌有些相似。其不同点在于生物显微镜是利用透射光来观察透明物体。而金相显微镜则是利用反射光将不透明物体放大后进行观察的，不同类型的金相显微镜(卧式、立式、台式等)在构造上是不一样的。现主要介绍一下本实验所用的台式金相显微镜的构造基本原理。 在光学系统里，金相显微镜主要包括物镜、目镜及一些辅助光学元件，其成像原理如图2—1 所示。物镜和目镜分别由两组透镜所组成，对着物体的一组透镜组成物镜，对着眼睛的一组透镜组成目镜。物镜、目镜都各由复杂的透镜系统组成。物镜使物体AB 形成放大的倒立的实像A’B’，目镜再把A’B’放大成仍然倒立的虚像A"B"，其位置正好在人眼的明视距离处，即距人眼睛 250mm 处。我们在显微镜中看到的就是这个虚像 A"B"。 图 2-1 显微镜中得到放大物像的光学简图 物镜的作用是把物体放大，它是显微镜中最主要的部件。物镜质量的高低是决定显微镜成像时清晰与否的主要因素。目镜的作用是将物体己放大的实像再进一步放大，物镜和目镜都是由特制的光学玻璃制成的。 在金相显微镜下观察到的金属金相显微组织是金属表面组织,是通过物镜和目镜两次放大都的像,故金相显微镜总的放大倍数应是物镜的单独放大倍数乘以目镜的单独放大倍数. 即 M = M ×M = ? L f ?D 物目物目 其中：M——显微镜的放大倍数； M 物——物镜的放大倍数； M 目——目镜的砍大倍数； D——明视距离250mm 处； f 目——目镜的焦距； f 物——物镜的焦距； L——显敬镜的光学镜筒长度。 附表 2-1 为台式金相显微镜的放大倍数 物镜 目镜 10× (8×) 40× (45×) 100× 5× 50× (40×) 200× (225×) 500× 10× 100× (80×) 400× (450×) 1000× 15× 150 (120×) 600× (675×) 1500× 台式金相显微镜的光学路线如图2-2 所示。在显微镜的底座后安装一个6V、15W 的白炽灯泡作为反射光源。光线通过聚光镜组先变成一束平行光，由反光镜反上来，经过放有滤光片(绿色、黄色、兰色的特制玻璃)的孔径光栏，使光线变成单色光以减少透镜的色差。根据需要光的强弱不同，孔径光栏可放大也可缩小，它可以限制边缘光线，再进一步消除透镜的球面差，减少镜头的色差和球面差，有助于提高成像的质量和清晰度。可得到一小束平行单色光穿过视场光栏，射到 与镜体轴线成45。角的半反射镜上，半反射 镜把一部分光线反射上来，穿过物镜的孔径 照到金相显微样品的表面上，使显微组织得 到均匀的照明。光线自试样表面反射后再进 入物镜，透过半反射镜到达棱镜，经过折后 再进入物镜，透过半反射镜到达棱镜，经过 折射后到达目镜。 机械系统是金相显微镜的另一个组成部 分，不同类型的金相显微镜的机械系统差别 很大。台式金相显微镜的机械系统较简单， 图2－2 台式金相显微镜的光学线路图 主要有：镜架，镜筒、底座、载物台和装物 1-灯泡；2-聚光镜组(一)；3-聚光镜组(二)；4-半反射镜;镜用的物镜转换盘，以及凋解焦距用的粗动 5-补助透镜;6-物镜组;7-反光镜;8－孔径光栏;9-视场光栏;和微动螺旋等基本部件，有的带有照相装置， 10-补助透镜;11-棱镜;12-棱镜;13-场镜;14-接目镜. 需要时可将其装上进行拍摄。 (2)金相显檄镜的使用方法 ①将显微镜从木箱中轻轻取出后，把选择好倍数的目镜和物镜分别装到显微镜上，把制备好的金相显微样品放在载物台上。 ②将变压器接在220V 的电源上，使光源插入变压器的6V 接头上，然后打开变压器开关使其亮灯。千万不可将其直接插入220V 电源，以免烧毁灯泡发生触电事故。 ③调焦距时要避免物镜与样品接触。应先将载物台下降，使样品尽量靠近物镜，然后用眼睛从目镜中观察，先用双手旋转粗凋焦手轮，使载物台慢慢上升，待看到组织后，再调节细调焦手轮，直到图像清晰为止。 ④为了扩大视野，可轻轻向前后左右移动载物盘，以达到全面观察显微组织的目的； ⑤显微镜上的一切光学玻璃均需保持清洁，若有灰尘，应用镜头纸或镜头纸蘸二甲苯溶液擦净，切勿用手纸或手帕等物擦。金相显微镜属于精密仪器，使用时应特别细心，若带照相装置，则应按其说明书认真操作。 2．观察、分析碳钢和白口铁的平