工程材料与机械制造基础
实验指导书
北京理工大学珠海学院机械与车辆学院
2024.10
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实验二 金相显微镜的使用与金相组织的观察
一、 实验目的
1、 熟悉金相显微镜的基本原理及使用方法。
2、 观察和分析碳纲和白口铸铁在平衡状态下的显微组织。
3、 识别淬火组织特征，并分析其性能特点，掌握平衡组织和非平衡组织的
形成条件和组织性能特点。
二、 实验概述
（一）金相显微镜的构造
目镜组 物镜组 辅助物镜片（1） 半透反光镜 聚光镜组（2） 滤色片 聚光镜组（1） 灯泡 双目棱镜组 棱镜 消杂光栏 辅助物镜片（2） 视场光栏 孔径光栏 反光镜
光学显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。光学显微镜通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附有摄影装置。现以LDW200—4XB型台式光学显微镜为例加以说明。
LDW200—4XB型光学显微镜的光学系统如图2—1所示。
由灯泡发出一束光线，经过聚光镜组（1）及反光镜的反射将光线聚集在孔径光栏上，然后经过聚光镜组（2），将光线会聚在物镜后焦面上。最后光线通过物镜，用平行光照明样品，使其表面得到充分均匀的照明。从物体表面散射出来的成像光线，复经物镜、辅助物镜片（1）、半透反光镜、辅助物镜片（2）、棱镜与双目棱镜组，造成一个物体的放大实像。目镜将此像再次放大。显微镜里观察到的就是通过物镜和目镜两次放大所得图像。
LDW200—4XB型光学显微镜的外形结构如图2—2所示。现分别介绍各部件的功能与作用。
照明系统 在底座内装有一低压卤钨灯泡，由变压器提供6伏的使用电压，灯泡前有聚光镜，孔径光栏及反光镜等安装在底座上，视场光栏及另一聚光镜安装在支架上。通过一系列透镜作用及配合组成了照明系统，使试样表面获得充分、均匀的照明。
载物台（样品台） 位于显微镜的最上部，用于放置金相样品，纵向手轮和横向手轮可使载物台在水平面上作一定范围内的十字定向移动。
孔径光栏和视场光栏 通过这两个孔径可变的光栏的调节，可以调节最后映像的质量。调整孔径光栏能够控制入射光束的粗细，以保证物像达到清晰的程度。视场光栏的作用是控制视场范围，使目镜中视场明亮而无阴影。
物镜转换器 呈球面形，上面有三个螺钉，可安装不同放大倍数的物镜，旋动转换器可使物镜镜头进入光路，并与不同的目镜搭配使用，可获得各种放大倍数。
目镜筒 目镜筒呈45○倾斜安装在附有棱镜的半球形座上，还可将目镜转向90○呈水平状态配合照相装置进行金相射影。
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图2—2 LDW200—4XB 型金相显微镜的结构 表2-1列出LDW200—4XB型光学显微镜物镜和目镜不同情况下放大倍数。 1表—载物台 — 4XB2—双目镜 3—调节螺钉 2—1 LDW200型光学显微镜的放大倍数 4—视场光栏圈 5 目镜 —孔径光栏圈 6—底座 10× 12.5× 7—物镜 8—纵动手轮 9—横动手轮 放大倍数 光学系统 物镜 干燥系统 干燥系统 油浸系统 10× （NA=0.25） (工作距离7.32mm) 40× （NA=0.65） (工作距离0.66mm) 100× （NA=1.25） (工作距离0.37mm) 100× 400× 1000× 125× 500× 1250× （二）光学显微镜的使用方法及注意事项
1、光学显微镜的使用方法
光学显微镜是一种精密的光学仪器，必须细心谨慎使用。初次操作显微镜之前，应首先熟悉其构造特点及主要部件的相互位置和作用，然后按照显微镜
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的使用规程进行操作。
在使用LDW200—4XB型光学显微镜时，应按下列步骤进行：
（1）根据放大倍数选用所需的物镜和目镜，分别安装在物镜和目镜筒内，并使转换器转至固定位置（由定位器定位）。
（2）转动载物台，使物镜位于载物台中心孔的中央，然后把金相试样的观察面朝下倒置在载物台上。
（3）将显微镜的电源插头插在变压器上，通过低压（6～8v）变压器接通电源。
（4）转动粗调手轮，使载物台渐渐上升以调节焦距，当视场亮度增强时再改用微调手轮进行调节，直至物象调整到最清晰程度为止。
（5）适当调节孔径光栏和视场光栏，以获得最佳质量的物象。
（6）如果使用油浸系物镜，则可再物镜的前透镜上滴一点松柏油，也可以将松柏油直接滴再试样的表面上。油镜头用完后应立即用棉花沾取二甲苯溶液擦净，再用镜头纸擦干。
2、光学显微镜注意事项
在使用光学显微镜时，应注意以下事项：
（1）金相试样要干净，不得残留有酒精和浸蚀液，以免腐蚀显微镜的镜头，更不能用手指去触摸镜头。若镜头中落有灰尘时，可以用镜头纸擦拭。
（2）操作时必须特别细心，不得有粗暴和剧烈的动作，光学系统不允许自行拆卸。
（3）在更换物镜或调焦时，要防止物镜受碰撞损坏。
（4）在旋转粗调或微调手轮时，动作要缓慢，当碰到某种障碍时应立即停下来，进行检查，不得用力强行转动，否则将会损坏机件。
（三）铁碳合金的平衡组织
铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在极为缓慢的冷却条件下（比如退火状态）所得到的组织。可以根据Fe—Fe3C相图来分析其在平衡状态下的显微组织。
铁碳合金主要包括碳钢和白口铸铁，其室温组成相由铁素体和渗碳体这两个基本相所组成。由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件及分布状况均有所不同，因而呈现不同的组织形态。
不同成分的铁碳合金在室温下的显微组织见表2-2。
表2—2 各种铁碳合金在室温下的显微组织
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