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[光学分析实验平台实验报告]光学演示实验实验报告

北京工业大学材料科学与工程学院

光学分析实验平台实验报告

姓名:

学号:

第1章金相试样的制备与显微组织、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4

金相试样的制备、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4

取样切割、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4镶嵌、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5磨光、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6抛光、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、7腐蚀、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、8

显微组织、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9

CK40M型显微镜、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、94X1型普通显微镜、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、10OLYMPUS-PME型金相显微镜、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11*、暗场、偏光、微差干涉技术

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第2章金相试样的性能测试、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、16

试样的硬度测试、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、16

第3章显微摄影、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、17

显微摄影、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、17

第4章定量金相分析、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、19

定量金相、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、19定量金相的基本原理、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、19

第5章课程感悟、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、20

参考资料、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、20

前言

金相技术作为金属材料研究和检验的有效手段，主要运用于显微镜研究、检查金属内部的组织。

目前金相技术是广泛应用的材料研究和检验方法;各国材料检验标准中,金相检验是物理检验的重要项目。

金相技术是现阶段我们对材料宏观与微观分析，以及了解材料显微组织、性能、特性，更好的去利用材料解放生产力的最好、最有效方法。

在材料光学分析实验平台这门实验课中，材料光学技术实验本着让同学们进一步了解金相技术，熟悉金相试样的制备、显微组织的观察、金相试样的性能测试整个过程，为以后进一步深造和个人的动手能力打下基础。

再次过程中，更多的希望能够提高同学们的动手能力以及良好的实验研究素质，增强同学们对实验的兴趣。

经过半个学期的学习与实践，初步了解金相技术的理论知识与操作技巧。

因此，我将本课总结出来。

1、金相试样的制备与组织显示

---钢试样、铜试样、铝试样

、金相试样的制备

金相，顾名思义，是指金属或合金的化学成分以及各种成分在合金内部的物理状态和化学状态。

我们在利用金相显微镜作金相显微组织分析时，必须首先制备金相试样，在显微镜中所观察到的显微组织，是靠光线从试样观察面上的反射来实现的。

若试样观察面上的反射光能进入物镜，我们就可以从目镜中观察到反射的象，否则就观察不到。

因此，未经制备的试样表面相当于无数多个与镜筒不垂直的平滑表面，不能成像。

所以，我们要先把试样观察面制备成光滑平面。

然后通过一定的腐蚀剂腐蚀试样表面，从而使试样表表面再显微镜下能显示出显微组织结构特称，而不是光亮的一片。

腐蚀剂能够使耐腐蚀程度不同的区域呈现出微观的凹凸不平，从而由于光线的散射，在显微镜中出现明暗相衬便于观察。

金相的制备包括取样切割，镶嵌，磨光，抛光，腐蚀五个步骤。

、取样切割

试样应根据分析目的和要求在有代表的位臵上截取。

一般地说，取横截面主要观察。

试样一般可用手工切割、机床切割、切片机切割等方法，不论采用哪种方法，在切取过程中均不宜使试样的温度过高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。

本实验中用到的是Q-2砂轮切割机，是利用高速旋转的薄片砂轮来截取金相试样，它广泛地适用于金相实验室切割各种金属材料。

切割步骤如下：

切割之前，首先必须检查切割机器是否完好，使用是否安全。

把所取好的原试样垂直放于切割槽中，并顺时针拧紧固定夹，启动水流开关，调节水流量和流速至合适状态。

左手握紧固定夹把手往上提，启动切割机，右手控制冷却水管控制水流方向。

水流对准试样与砂轮的接触点，对试样进行冷却，左手缓慢向下移动。

注意左手不要用力往下压，让把手顺着重力方向缓慢切割，同时向顺时针方向加上一个拧紧力，使试样时刻处于被夹紧状态。

眼睛也不要靠近切割附近观察。

试样被切断时及时往上提起把手，防止砂轮与固定夹发生摩擦损坏砂轮，停止切割机的运行，关闭水流开关，直至砂轮停止转动即可取出切割的试样。

切割注意事项与个人体会：

切割面呈现“蓝黑”痕迹，说明，经历至少700度以上高温。

一定要避免！

切割过程中左手不能左右摆动，向下压的力度要适当，不能太大或者太小，太大会造成切割速度过快，产生的热量来不及冷却而破坏试样原本的金相显微组织结构，太小则会使切割时间过长，左手过长时间紧握而酸累，容易使试样偏离切割方向。

通过这次的切割实验，我体会到作为学生的我们动手能力还是偏差，对理论知识的应用不够，只学会了书本上的东西，实际操作仍然需要加强。

、镶嵌

当试样的尺寸太小，质软时，直接用手来磨制很困难，需要使用试样夹或利用试样镶嵌机，把试样镶嵌在低熔点电木粉中。

其中用到的是XQ-2型金相试样镶嵌机。

镶嵌温度大约于130-140℃，压力大约为。

镶嵌步骤：

打开金相试样镶嵌机，预热。

同时将铜、铝试样在砂纸上进行简单磨平以使其能够平稳更适于制样，检查清理上下模块是否粘有电木粉。

待温度达到约140℃时，顺时针转动手轮把手，使下模与下平台平行。

将准备好的试样欲磨面朝下，放在下模块中心，逆时针旋转手轮大约12圈，使下模块及试样下沉，加入填料，使其与下平台平行，然后把上模压在填料上，左手下压上模块，右手逆时针旋转手轮10-13圈，让上模块的上表面低于上平台。

合上盖板，顺时针迅速拨动八角旋钮，使螺杆顶住上模，立即顺时针转动手轮，直到压力指示灯亮为止，继续

稳定、缓慢转动手柄，增加压力，大约2圈后指示灯熄灭，此时立即停止加压。

整个过程大约40秒钟。

保持现在的压力状态，保持3分钟，试样即可取出。

先逆时针转动手轮卸压至压力灯熄灭，去除压力。

顺时针转动八角旋钮，向下顶动上模块，将试样脱模，然后，再逆时针转动八角旋钮打开盖板。

随后，顺时针转动手轮把上模顶出，顶至上模下边缘与下平台平行时，拿木榔头敲下上模将上模放在镶嵌机腔体右边的上平台角落处。

继续升起下模，试样完全暴露即可取出，方法与取出上模的方法相同，在流水处冷却。

清理镶嵌机。

镶嵌注意事项与个人体会：

加压过程中不可多加，过大的压力，容易出现取样困难，出现崩弹的现象。

脱模步骤必须有，这是保证不出现崩动、弹跳现象的关键步骤。

取出上模块和试样时必须用绒布垫着，因为上模和试样此时较热，不能用手直接拿。

如何准确、稳定地将上模块压入腔体，是每个操作者必须用心的。

这个环结最浪费时间，影响镶嵌的质量。

任何眼睛可以观察到的上模块的歪斜，都无法实现压入的目的。

同时，两手之间的配合非常重要。

左手为主，右手为辅，不可颠倒。

从开始添加电木粉，到，旋转手轮将压力升到正确的位臵，整个过程在40~50秒内完成，是一个试样成功的重要条件之一。

否则，退出、清理，从新开始。

、磨光

磨光是为了消除取样时产生的变形层。

试验中分别磨制了钢样、铝样、铜样。

试样的磨制一般分粗磨和细磨两道工序，试样表面较为平整，所以我们直接进行细磨。

根据试样表面粗糙度不同、硬度不同，选择不同型号的砂纸。

磨光所用的是水砂纸,一般选用200,400,600,800号一组的水砂纸即可，铜、铝试样可直接从400号开始。

我们用的预磨机为M-2型预磨机

磨光步骤：

细磨的目的就是为了消除这些磨痕，以得到平整而光滑的磨面，为下一步的抛光作好准备；将粗磨好的试样用水冲洗擦干后就开始进行细磨，细磨是在一套粗细程度不同的金相少纸上，由粗到细依次顺序进行的。

钢试样的磨光步骤：

对照样纸或预磨机磨盘的大小将砂纸剪出适当直径的圆形。

取下挡水盘，打开水源，将转盘上注满水，清洗转盘，然后将200号砂纸放入卡好，盖好挡水盘。

启动预磨

机电源，调整水量。

。

手指紧握试样，手腕至于挡水盘上，在靠近砂纸中心处倒角，然后试样处于转盘径向1/2至2/3处，并使

磨面朝下且与砂纸成平行面