【正文】 號、 400 號、 500 號、 600 號、 700號、 800 號、 900 號等。用水砂紙磨制時(shí)，要不斷加水冷卻，由 200 號逐次磨到 900 號砂紙，每換一道砂紙，將試樣用水沖洗干凈，并調(diào)換 90176。方向。 拋光 細(xì)磨后的試樣還需進(jìn)行拋光，目的是去除細(xì)磨時(shí)遺留下的磨痕，以獲得光亮而無磨痕的鏡面。試樣的拋光有機(jī)械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光等方法。 1）機(jī)械拋光 機(jī)械拋光在專用拋光機(jī)上進(jìn)行。拋光機(jī)主要由一個(gè)電動(dòng)機(jī)和被帶動(dòng)的一個(gè)或兩個(gè)拋光盤組成，轉(zhuǎn)速為 200r/min～ 600r/min。拋光盤上旋轉(zhuǎn)不同材質(zhì)的拋光布。粗拋時(shí)常用帆布或粗呢，精拋時(shí)常用絨布、細(xì)呢或絲綢，拋光時(shí)在拋光盤上不斷滴注拋光液，拋光液一般采用 Al2O MgO 或 Cr2O3 等粉末（粒度約為 － 1μm）在水中的懸浮液（每升水中加入 Al2O3 粉末 5g～ 10g），或在拋光盤上涂以由極細(xì)金剛石制成的膏狀拋光劑。拋光時(shí)應(yīng)將試樣磨面均勻地、平正地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上。壓力不宜過大，并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)移動(dòng)。拋光時(shí)間不宜過長，試樣表面磨痕全部消除而呈光亮的鏡面后，試 拋光即可停止。 樣 用水沖洗干凈，然后進(jìn)行侵蝕，或直接在顯微鏡下觀察。 2）電解拋光 電解拋光時(shí)把磨光的試樣浸入電解液中，接通試樣（陽極）與陰極之間的電源（直流電源）。陰極為不銹鋼板或鉛板，并與試樣拋光面保持一定的距離。當(dāng)電流密度足夠大時(shí)，試樣磨面即產(chǎn)生選擇性的溶解，靠近陽極的電解液在試樣表面上形成一層厚度不均勻的薄膜。由于薄膜本身具有較大電阻，并與其厚度成正比，如果試樣表面高低不平，則突出部分薄膜的厚度要比凹陷部分的薄膜厚度薄此，因此突出部分電流密度較大，溶解較快，于是，試樣最后形成平坦光滑的表面。 3）化學(xué)拋光 化學(xué)拋光的 實(shí)質(zhì)與電解拋光相類似，也是一個(gè)表層溶解過程，但它完全是靠化學(xué)溶劑對于不均勻表面所產(chǎn)生的選擇性溶解來獲得光亮的拋光面的。它操作簡便，拋光時(shí)將試樣浸在拋光液中，或用棉花沾取拋光液，在試樣磨面上來回擦洗。化學(xué)拋光兼有化學(xué)浸蝕的作用，能顯示金相組織。因此試樣經(jīng)化學(xué)拋光后可直接在顯微鏡下觀察。 除觀察試樣中某些非金屬夾雜物或鑄鐵中的石墨等情況外，金相試樣磨面經(jīng)拋光后，還須進(jìn)行浸蝕。常用化學(xué)浸蝕來顯示金屬的顯微組織。對不同的材料，顯示不同的組織，可選用不同的浸蝕劑。 浸蝕時(shí)可將試樣磨面浸入浸蝕劑中，也可用棉花沾浸蝕劑擦 試表面。浸蝕的深淺根據(jù)組織的特點(diǎn)和觀察時(shí)的放大倍數(shù)來確定。高倍觀察時(shí)，浸蝕要淺一些，低倍略深一些。單相組織浸蝕重一些，雙相組織浸蝕輕些。一般浸蝕到試樣磨面稍發(fā)暗時(shí)即可。浸蝕后用水沖洗。必要時(shí)再用酒精清洗，最后用吸水紙（或毛巾）吸干，或用吹風(fēng)機(jī)吹干。 三、金相顯微鏡的基本原理及使用 金相顯微鏡的基本原理 光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡、目鏡及一些輔助光學(xué)零件。物鏡和目鏡分別由兩組透鏡組成。對著物體 AB 的一組透鏡組成物鏡 O1；對著人眼的一組透鏡組成目鏡 O2?，F(xiàn)代顯微鏡的物鏡、目鏡都由復(fù)雜的透鏡系統(tǒng)組成。 物鏡使物體 AB 形 成放大的倒立實(shí)像 A′B′（稱中間像），目鏡再將 A′B′放大成仍倒立的虛像 A″B″，其位置正好在人眼的明視距離處（即距人眼 250mm 處），人眼在目鏡中看到的就是這個(gè)虛像 A″B″。 金相顯微鏡的主要性能如下： 8 1）金相顯微鏡的放大倍數(shù) 放大倍數(shù)由下式來確定： 目物目物 ＝ fDfLMMM .? 式中 M——金相顯微鏡放大倍數(shù)； 物M——物鏡的放大倍數(shù)； 目M ——目鏡的放大倍數(shù)； 物f ——物鏡的焦距； 目f ——目鏡的焦距； L——金相顯微鏡的光 學(xué)鏡筒長度； D——明視距離（ 250mm） 物f 、 目f 越短或 L 越長，則金相顯微鏡的放大倍數(shù)越大。在使用時(shí)，顯微鏡的放大倍數(shù)就是物鏡和目鏡的放大倍數(shù)的乘積。 2）金相顯微鏡的鑒別率 金相顯微鏡的鑒別率是指它能清晰地分辨試樣上兩點(diǎn)間最小距離 d 的能力。在普通光線下，人眼能分辨兩點(diǎn)間的最小距離為 ～ ，即人眼的鑒別率 d 為 ～ ，而顯微鏡當(dāng)其有效放大倍數(shù)為 1400 倍時(shí)，其鑒別率 d 為 。顯然 d 值越少，鑒別率就越高。鑒別率是顯微鏡的 一個(gè)最重要的性能。 顯微鏡的鑒別率取決于使用光線的波長和物鏡的數(shù)值孔徑，與目鏡無關(guān)，光線的波長可通過濾色片來選擇，藍(lán)光的波長（ λ＝ ）比黃綠光（ λ＝ ）短，所以鑒別率較黃綠光的大 25％。當(dāng)光線的波長一定時(shí)，可通過改變物鏡的數(shù)值孔徑來調(diào)節(jié)顯微鏡的鑒別率。 3）物鏡的數(shù)值孔徑 數(shù)值孔徑 A 表示物徑的集光能力。 A＝ nsinφ 式中 n——物鏡與試樣之間介質(zhì)的折射率； φ——物鏡孔徑角的一半 n 越大或 φ角越大，則 A 越大。由于 φ總是小于 90176。的，所以在空氣介質(zhì)（ n＝ 1）中使用時(shí)， A 一定小于 1，這類物鏡稱干系物鏡。 當(dāng)物鏡與試樣之間充滿松柏油介質(zhì)（ n＝ 時(shí)）， A 值最高可達(dá) 。這就是顯微鏡在高倍觀察時(shí)用的油浸系物鏡（簡稱油鏡頭）。每個(gè)物鏡都有一個(gè)設(shè)計(jì)額定的 A 值，它標(biāo)刻在物鏡體上。 4）放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑、鑒別率之間的關(guān)系 顯微鏡的同一放大倍數(shù)可由不同倍數(shù)的物鏡和目鏡來組合。如 45 倍的物鏡乘 10 倍的目鏡或 15 倍的物鏡乘 30 倍的目鏡都是 450 倍，所以對于同一放大倍數(shù)，存在著如何合理選用物鏡和目鏡的問題。這里，應(yīng)該首先確定物鏡，然后根據(jù)計(jì)算選定目鏡，并必須使顯微鏡的放大倍數(shù)在該物鏡數(shù)值孔徑的500～ 1000 倍之間，即 M＝（ 500～ 1000） A 這個(gè)范圍稱有效放大倍數(shù)范圍。若 M＜ 500A，則未能充分發(fā)揮物鏡的鑒別率。若 M＞ 1000A，則造成虛偽放大，細(xì)微部分將分辨不清。 5）透鏡成像的缺陷 9 （ 1）球面像差 當(dāng)來自 A 點(diǎn)的單色光（即一定波長的光線）通過透鏡后，由于透鏡表面呈球形，光線不能交于一點(diǎn)，而使放大后的像模糊不清。此現(xiàn)象稱為球面像差。 降低球面像差的辦法，除了制造物鏡時(shí)采取不同透鏡的組合進(jìn)行必要的校正外，在使用顯微鏡時(shí)，也可采取調(diào)節(jié)孔徑光欄，適當(dāng)控制入射光束粗細(xì)，減少透鏡表面面積等方法，把球面像 差降低到最低程度。 （ 2）色像差 白色光是由 7種單色光組成，當(dāng)來自 A 點(diǎn)的白色光通過透鏡后，由于各單色光的波長不同，折射率不一樣，使光線折射后不能交于一點(diǎn)。紫光折射最強(qiáng)，紅光折射最弱，結(jié)果使成像模糊不清。此現(xiàn)象稱為色像差。 消除色像差的方法，一是制造物鏡時(shí)進(jìn)行校正。根據(jù)校正程序，物鏡可分為消色差物鏡和復(fù)消色差物鏡。消色差物鏡常與普通目鏡配合，用于低倍和中倍觀察；復(fù)消色差物鏡與補(bǔ)償目鏡配合，用于高倍觀察。二是使用濾色片得到單色光。常用的濾色片有藍(lán)色、綠色或黃色等。 金相顯微鏡的構(gòu)造 金相顯微鏡的種類和形式很 多，但最常見的形式有臺式、立式和臥式三大類。金相顯微鏡的構(gòu)造通常由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成。有的顯微鏡還附帶有照相攝影裝置?，F(xiàn)以國產(chǎn)XJP－ 3A 型雙目金相顯微鏡為例進(jìn)行說明。 由燈泡發(fā)出一束光線經(jīng)過聚光鏡組 1 及反光鏡，被會聚在孔徑光欄上，然后經(jīng)過聚光鏡組 2，再將光線聚集在物鏡的后焦面上。最后光線通過物鏡，用平行光照明樣品，使其表面得到充分均勻的照明。從物體表面上散射的成像光線，復(fù)經(jīng)物鏡、輔鏡物鏡片 半透反光鏡、輔助物鏡片 棱鏡，造成一個(gè)物體的放大實(shí)像。該像被目鏡再次放大。 XJP－ 3A 型雙目金相顯微鏡采用倒置式。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，體積較?。恢匦牡?，安放穩(wěn)定；目鏡筒成 45176。傾斜，觀察舒適。由于試樣放在載物片上（試樣被觀察表面與截物片上表面重合），其觀察面必然垂直于光軸，并且與試樣高度無關(guān)，所以操作較方便。其各部分結(jié)構(gòu)分述如下： 1）底座組 底座后端裝有低壓燈泡作為光源，利用燈座孔上面兩邊斜向布置的兩個(gè)滾花螺釘，可使燈泡作上下和左右移動(dòng)；轉(zhuǎn)松壓有直紋的偏心圈，燈座就可帶著燈泡前后移動(dòng)，然后轉(zhuǎn)緊偏心圈，燈座就可堅(jiān)固在燈座孔內(nèi)。 燈前有聚光鏡，反光鏡和孔徑光欄組成的部件，這組裝置是照明系統(tǒng)的一 部分，其余尚有視場光欄及另外安裝在支架上的聚光鏡。通過以上一系列透鏡及物鏡本身的作用，從而使試樣表面獲得充分均勻的照明。 2）調(diào)焦機(jī)構(gòu) 粗動(dòng)、微動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)采用的是同軸式調(diào)焦機(jī)構(gòu)。粗動(dòng)調(diào)焦手輪和微動(dòng)調(diào)焦手輪是安裝在粗微動(dòng)座的兩側(cè)，位于儀器下部。旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)調(diào)焦手輪，能使載物臺迅速地上升或下降，旋轉(zhuǎn)微動(dòng)調(diào)焦手輪，能使載物臺作緩慢的上升或下降，這是物鏡精確調(diào)焦所必需的。在粗調(diào)旋鈕的一側(cè)有制動(dòng)裝置，用以固定調(diào)焦正確后載物臺的位置。微動(dòng)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)部一組齒輪，使其沿著滑軌緩慢移動(dòng)。在右側(cè)旋鈕上刻有分度，每小格表示微動(dòng)升降 2μm，估讀值為 1μm。鏡體齒輪上刻有兩條白線，相連支架上有一條白線，用以表示微動(dòng)升降的極限位置。微調(diào)時(shí)不可超出這一范圍。否則將會損壞機(jī)件。 3）物鏡轉(zhuǎn)換器 旋動(dòng)轉(zhuǎn)換器可使物鏡鏡頭進(jìn)入光路，轉(zhuǎn)換器呈球面形，上面有三個(gè)螺孔，可安裝不同放大倍數(shù)的物鏡，用手指捏住轉(zhuǎn)換器外圓，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，就可實(shí)現(xiàn)更換不同倍數(shù)的物鏡，并與不同的目鏡搭配使用，即獲得各種放大倍數(shù)。 4）載物臺 XJP－ 3 型載物臺采用的是手推式，方形（其前方帶弧形）結(jié)構(gòu)，與儀器主體協(xié)調(diào)。載物臺連接面 10 采用粘性油膜與托盤聯(lián)結(jié)。用雙手拇指和食指按住載物臺兩側(cè)， 輕輕用力推動(dòng)，就可使載物臺前后、左右在水平面上作一定范圍的移動(dòng)，以改變試樣的觀察部位。載物臺與托盤之間有四方導(dǎo)架，目的是避免載物臺滑出托盤之外。載物臺上可安裝試樣壓片組，用以壓緊試樣。 XJP－ 3A 雙目金相顯微鏡采用的機(jī)械移動(dòng)式載物臺，使用更為方便。 5）物鏡與目鏡 XJP－ 3型雙目顯微鏡是采用消色差物鏡（ 40為半平場消色差物鏡）配合平場目鏡（ 5為惠更斯目鏡）可獲得良好像質(zhì)。 XJP－ 3A 型雙目金相顯微鏡是采用的平場消色差物鏡（ 100為半平場消色差物鏡）配合平場目鏡（ 5為惠更斯目鏡），像面平坦，像質(zhì)更佳 ，觀察更為舒適，攝影質(zhì)量更高。 XJP－ XJP－ 3A 型雙目金相顯微鏡配的是雙筒目鏡組。 6）孔徑光欄和視場光欄 孔徑光欄裝在照明反射鏡座上面，刻有 0～ 5 分刻線，它表示孔徑大小的毫米數(shù)。視場光欄裝在物鏡支架下面，可以旋轉(zhuǎn)滾花套圈來調(diào)節(jié)視場光欄大小。在套圈上方有兩個(gè)滾花螺釘，用來調(diào)節(jié)光欄中心。通過調(diào)節(jié)孔徑和視場光欄的大小，可以提高最后映像的質(zhì)量。 表一中列出了 XJP－ 3A 型金相顯微鏡的物鏡和目鏡不同配合情況下的放大倍數(shù)。 表一 XJP－ 3A 型金相顯微鏡的放大倍數(shù) 光學(xué)系統(tǒng) 目鏡 物 鏡 5 10 干燥系統(tǒng) 10 50 100 125 干燥系統(tǒng) 40 200 400 500 油浸系統(tǒng) 100 500 1000 1250 顯微鏡使用注意事項(xiàng) 金相顯微鏡是貴重的精密光學(xué)儀器，在使用時(shí)必須十分愛護(hù)，自覺遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度和操作程序。 1）初次操作顯微鏡前，應(yīng)首先了解顯微鏡的基本原理、構(gòu)造以及各主要附件的作用等，并要了解顯微鏡使用注意事項(xiàng)。 2）金相試樣要干凈，不得殘留有酒精和浸蝕劑，以免腐蝕物鏡的透鏡。使用時(shí)不能用手觸摸透鏡。擦鏡頭要用鏡頭 紙。 3）照明燈泡電壓一般為 6V。必須通過降壓變壓器使用，千萬不可將其燈炮插入直接插入 220V 電源，以免燒毀燈泡。 4）操作要細(xì)心，不得有粗暴和劇烈的動(dòng)作。安裝、更換鏡頭及其他附件時(shí)要細(xì)心。嚴(yán)禁拆卸顯微鏡和鏡頭等重要附件。 5）調(diào)焦距時(shí)應(yīng)先將載物臺下降，使樣品盡量靠近物鏡（不能接觸），然后用目鏡觀察。先用雙手旋轉(zhuǎn)粗調(diào)焦旋鈕，使載物臺慢慢上升，待看到組織后，再調(diào)節(jié)微調(diào)焦旋鈕直至圖像清晰為止。 6）使用時(shí)如出現(xiàn)故障應(yīng)立即報(bào)告老師，不得自行處理。 7）使用完畢，關(guān)閉電源。將顯微鏡恢復(fù)到使用前狀態(tài)，蓋上儀器罩，經(jīng)老 師檢查無誤后，方可離開實(shí)驗(yàn)室。 四、實(shí)驗(yàn)原理及概述 認(rèn)識鐵碳合金的平衡組織是分析鑒別鋼鐵材料質(zhì)量及性能的基礎(chǔ)，所謂平衡組織是指鐵碳合金以極為緩慢的冷卻速度冷至室溫所得到的組織，在一般工業(yè)生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)條件下，經(jīng)退火的碳鋼組織可以看成是平衡組織。 由 Fe－ Fe3C 相圖可以看出，鐵碳合金的室溫平衡組織組成物有鐵素體、滲碳體、珠光體、萊氏體而組成相主要是鐵素體，滲碳體（含 Fe3CI、 Fe3CⅡ 、 Fe3CⅢ 、 Fe3C共晶、 Fe3C 共析等五種）兩個(gè)基本相。對于含碳量不同的鐵碳合金，由于鐵素體和滲碳體的析出條件、質(zhì)量分?jǐn)?shù) 、形態(tài)與分布都不同，從 11 而使其經(jīng) WHNO3＝ 4％的硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下表現(xiàn)出不同的顯微形貌。 碳鋼及白口鐵中的基本相及組成物的顯微形貌。 （ 1）鐵素體 在亞共析鋼的成分范圍內(nèi)，含碳量較低時(shí)鐵素體呈白色的塊狀若 Wc≈%，則鐵素體會由白色塊狀變成白色的斷續(xù)網(wǎng)狀。 （ 2）滲碳體 一次滲碳體呈白色條帶狀分布在萊氏體之間；二次滲碳體是從奧氏體晶界上析出的，當(dāng)奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體后，二次滲碳體便呈白色（或黑色）連續(xù)網(wǎng)狀分布在珠光體邊界上；三次滲碳體分布在鐵素體上會變成黑褐色，鐵素體仍呈白色。這樣就可 以區(qū)分鐵素體和滲碳體。 （ 3）珠光體 在珠光體中鐵素體和滲碳體都為片層狀，因兩者的邊界易腐蝕，在顯微鏡分辨率較低的情況下，看到的只是較密的黑條與白條相間排布的形貌（稱層狀珠光體），若放大倍率較低，條間分不清楚，珠光體就表現(xiàn)為黑色的塊狀。 （ 4）萊氏