工程材料试验报告

实验名称：金相显微镜的原理和使用

姓名：王万里

院系：机械工程学院

学号：1200404063

班级：12级材料成型及其控制工程2班

一、实验目的和要求

   1、熟悉金相显微镜的基本原理和构造。

   2、了解金相显微镜的使用注意事项，掌握金相显微镜的使用方法。

二、实验原理

  放大系统 是影响显微镜用途和质量的关键。主要由物镜和目镜组成。

显微镜的放大率为：M显=L/f物×250/f目=M物×M目 式中[m1] M显——表示显微镜放大率；[m2] M物、[m3]M目 和[f2]f物、[f1]f目 分别表示物镜和目镜的放大率和焦距；L为光学镜筒长度；250为明视距离。长度单位皆为mm。

分辨率和象差透镜的分辨率和象差缺陷的校正程度是衡量显微镜质量的重要标志。在金相技术中分辨率指的是物镜对目的物的最小分辨距离。由于光的衍射现象，物镜的最小分辨距离是有限的。德国人阿贝(Abb）对最小分辨距离d提出了以下公式

d=λ/2nsinφ式中λ为光源波长； n为样品和物镜间介质的折射系数（空气；=1；松节油：=1.5）；φ为物镜的孔径角之半。

从上式可知，分辨率随着和的增加而提高。由于可见光的波长[kg2][kg2]在4000～7000之间。在[kg2][kg2]角接近于90的最有利的情况下，分辨距离也不会比[kg2]0.2m[kg2]更高。因此，小于[kg2]0.2m[kg2]的显微组织，必须借助于电子显微镜来观察，而尺度介于[kg2]0.2～500m[kg2]之间的组织形貌、分布、晶粒度的变化，以及滑移带的厚度和间隔等，都可以用光学显微镜观察。这对于分析合金性能、了解冶金过程、进行冶金产品质量控制及零部件失效分析等，都有重要作用。

象差的校正程度，也是影响成象质量的重要因素。在低倍情况下，象差主要通过物镜进行校正，在高倍情况下，则需要目镜和物镜配合校正。透镜的象差主要有七种，其中对单色光的五种是球面象差、彗星象差、象散性、象场弯曲和畸变。对复色光有纵向色差和横向色差两种。早期的显微镜主要着眼于色差和部分球面象差的校正，根据校正的程度而有消色差和复消色差物镜。随着不断发展，金相显微镜对象场弯曲和畸变等象差，也给予了足够的重视。物镜和目镜经过这些象差校正后，不仅图象清晰，并可在较大的范围内保持其平面性，这对金相显微照相尤为重要。因而现已广泛采用平场消色差物镜、平场复消色差物镜以及广视场目镜等。上述象差校正程度，都分别以镜头类型的形式标志在物镜和目镜上。

光源 最早的金相显微镜，采用一般的白炽灯泡照明，以后为了提高亮度及照明效果，出现了低压钨丝灯、碳弧灯、氙灯、卤素灯、水银灯等。有些特殊性能的显微镜需要单色光源，钠光灯、铊灯能发出单色光。

照明方式金相显微镜与生物显微镜不同，它不是用透射光，而是采用反射光成像，因而必须有一套特殊的附加照明系统，也就是垂直照明装置。1872年兰（V.vonLang）创造出这种装置，并制成了第一台金相显微镜。原始的金相显微镜只有明场照明，以后发展用斜光照明以提高某些组织的衬度。

 金相显微镜原理图：

  

 

三、仪器和试剂

   金相显微镜、热处理过后的45钢、﹪4的硝酸酒精溶液、镊子、砂纸、棉花

四、实验步骤

  (1)使用油浸系物镜前，将载物台升起，用一支光滑洁净小棒蘸上一滴杉木油，滴在物镜的前透镜上，这时要避免小棒碰压透镜及不宜滴上过多的油，否则会弄伤或弄脏透镜。

(2)使用低倍物镜观察调焦时，注意避免镜头与试样撞击,可从侧面注视接物镜,将载物台尽量下移，直至镜头几乎与试样接触(但切不可接触)，再从目镜中观察。此时应先用粗调节手轮调节至初见物像，再改用细调节手轮调节至物像十分清楚为止。切不可用力过猛，以免损坏镜头，影响物像观察。当使用高倍物镜观察，或使用油浸系物镜时，必须先注意极限标线，务必使支架上的标线保持在齿轮箱外面二标线的中间，使微动留有适当的升降余量。当转动粗动手轮时，要小心地将载物台缓缓下降，当目镜视野里刚出现了物像轮廓后，立即改用微动手轮作正确调焦至物像最清晰为止。

(3)观察前原则上要装上各个物镜。在装上或除下物镜时，须把载物台升起，以免碰触透镜。如选用某种放大倍率，可参照总倍率表来选择目镜和物镜。

(4)将水淬过的45钢试样放上载物台时，使被观察表面复置在载物台当中，如果是小试样，可用弹簧压片把它压紧。

(5)将光源插头接上电源变压器，然后将变压器接上户内220V电源即可使用。照明系统在出厂前已经经过校正。

五、实验原始数据图片

  水冷过的45钢金相组织：

六、结论

  从金相显微镜观察，Q45钢经水淬后，得到的组织是针状马氏体。

第二篇：实验二 金相显微镜的成像原理、构造与使用

实验二、金相显微镜的成像原理、构造与使用

一、实验目的

1. 了解金相显微镜的成像原理、基本构造，各主要部件的作用

2. 掌握正确的使用操作规程和维护方法

二、实验原理

1. 金相显微镜

金相显微镜的种类很多，按功能可分为教学型、生产型和科研型。按结构可分为台式、立式和卧式三大类。其构造均由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带照相装置和暗场照明系统等。

光学金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的，显微镜成像原理如图所示。其组成主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。对着被观察物体AB的一组透镜叫物镜；对着眼睛的一组透镜叫目镜。现代显微镜的物镜和目镜都是由复杂的透镜系统组成的，其放大倍数可提高到1600~2000倍。

当被观察物体AB置于物镜前焦点略远处时，物体的反射光线穿过物镜经折射后，得到一个放大的实像A′B′（称为中间像）。若A′B′处于目镜焦距之内，则通过目镜观察到的物镜是经目镜再次放大的虚像A′′B′′。由于正常人眼观察物体时最适宜的距离是250mm（称为明视距离），因此在显微镜设计上，应让虚像A′′B′′正好落在距人眼250mm处，以使观察到的物体影像最清晰。

2. 金相显微镜的使用步骤

现场讲解为主

（1）接通电源，打开照明系统，根据放大倍数要求选用物镜，如果需要通过电脑显示，可通过视频转接线将图像传输到电脑软件。

（2）将试样放在载物台中心，观察面朝下

（3）旋转粗调焦手轮使载物台下降并靠近试样表面（不得靠近试样），然后相反旋转粗调焦手轮调节焦距，当视场亮度增强时改用微调焦手轮。直到物像清晰为止

（4）调节孔径光栅和视场光栅，使物像视场质量最佳

（5）选择理想视场拍照

（6）观察试样完毕，应立即关灯，以延长灯炮的使用寿命

在使用金相显微镜时，需要注意以下事项：

（1）操作应细心，不能有任何剧烈动作

（2）显微镜镜头和试样表面不能用手直接触摸。若镜头中落入灰尘，采用洗耳球吹掉灰尘和沙粒，严重时可用镜头纸或软毛刷轻轻擦拭

（3）调节粗调或微调手轮时要求动作缓慢

三、实验仪器及材料

1. 金相试样

2. 金相显微镜

四、实验步骤

1. 听取实验指导教师对光学显微镜成像原理、构造及使用的详细讲解并掌握光学显微镜的使用步骤和注意事项

2. 将待观测样品置于金相显微镜，按照正确的光学显微镜操作方法观察金相显微镜组织，绘制金相显微组织

五、实验报告要求

1. 谈谈如何得到清晰的金相组织图

2. 试样的金相显微组织图（样品观察完毕后，从电脑中复制到U盘中，然后打印出来，放在实验报告中）