文档介绍：材料科学与工程基础
实验指导书
北京科技大学
材料科学与工程学院
1
前言
《材料科学与工程基础实验》(40 学时)是根据材料科学与工程专业 1999 版新的教学
计划,为加强专业实验课教学环节,从《材料科学与工程基础》课程分出而开设的专业实
验课之一。作为一门独立课程,希望学生通过本门课程,掌握本门课与《材料科学与工程
基础》的关系,在掌握材料组织分析,光学显微镜相关原理及组织表征手段的同时,也了
解相关理论、分析技术的发展。原有的《金属学实验》(校内教材)多年来未曾修改更新,
除有不少印刷错误外,有些内部应作相应修改,如数字照相及软件定量也会逐渐作为学生
课堂使用的组织表征的手段。此外,有关无机非金属材料和高分子材料等方面的实验也将
引入到本门课程当中。因课程内容还在变化,本讲义仍是一个过渡性的教材。本书在如下
方面进行了变动:改正了原讲义上的印刷错误;制成电子版讲义可便于以后的修改和制作
多媒体课件;在编排上仍分三大部分,但实验顺序上有大的调整;保留了原讲义已有的、
但因学时限制而未进行的实验(未作修改);将有关钢与铸铁组织观察的两个实验合并;将
形变与再结晶两个实验进行合并。随多媒体教学方式的引入,以及金相组织数字照片库的
建立,学生将会在课时不增的情况下,观察了解到更多种类的显微组织。因时间仓促,本
讲义仍会存在不少缺陷和不足,希望广大师生提出宝贵意见。
参加本次实验指导书修订的有董建新(实验一,三),李长荣(实验二),刘国权(实
验四,十一),杜振民(实验十),杨平(实验九,十四)五位教授。其它部分由杨平收集
整理。金属材料实验室主任陈俊工程师等给予很大帮助并提供金相照片。余永宁教授提出
许多宝贵意见并在整体布局上给予把握,特此致谢。
北京科技大学材料学系
二 00 三年六月
2
目录
第一部分光学金相显微技术
实验一普通光学金相显微镜的构造及使用 1
实验二金相样品制备的一般方法 6
实验三照相显微镜的构造及显微照相技术 14
实验四材料显微组织的体视学定量分析 19
实验五偏光显微镜的原理及在鉴别非金属夹杂物中的应用 26
实验六彩色金相技术的应用 31
实验七干涉显微镜的原理及应用 36
实验八相衬显微镜的原理及应用 40
第二部分金属及合金的显微组织观察与分析
实验九金属及合金凝固组织的观察及分析 42
实验十铁碳合金显微组织的观察及分析 45
实验十一金属材料冷形变与退火过程组织与性能分析 48
实验十二用蚀坑法研究组织 53
实验十三沉淀硬化合金显微组织和性能的研究 59
实验十四未知显微组织样品的金相分析(考核性实验) 62
附录
附录一常用化学浸蚀剂 64
附录二常用电解浸蚀剂及规范 65
附录三二元合金相图 66
附录四(A) 化学染色浸蚀剂及用途 68
附录四(B) 钢的化学染色浸蚀规范 69
附录五各实验对应的金相图谱 70
实验九 70
实验十(A) 74
实验十(B) 78
实验十一(A) 82
实验十一(B) 85
3
实验一普通光学金相显微镜的构造及使用
一、实验目的
,各主要部件及元件的效用。
。
二、金相显微镜的原理及使用
正常人眼看物体时,最适宜的距离大约在 250mm 左右,在这一距离眼睛可以很好地区
分物体的细微部分而不易疲劳,这个距离称为“明视距离”。物体上的两点要能被眼睛分辨
清楚,必须使它们的像落在人眼视网膜的两个不同的感光细胞上,从眼睛的光心到物体两
端所引的两条直线的夹角叫视角,人眼可分辨清楚的最小视角为 2′∼4′,在 250mm 处能分
辨的最小距离约 ∼。为了增大视角,就在物体与眼睛间置一放大镜,其放大倍
数为:
250
M =
f
f 为放大镜的焦距,从上式可见,f 愈小、M
愈大,但实际上不可能用焦距很短的放大镜
来观察。透镜的曲率半径太小,眼睛所观察
的范围就更小,且象差愈显著,所以放大镜
一般在 20 倍以下,若要再提高放大倍数以观
察更细微的物体,就必须用显微镜。
显微镜通过物镜及目镜两次放大而得到
倍数较高的放大像。图 1-1 是它的放大原理
图。
若将试样置于物镜下方的焦点 F1 外少
许,则物镜将试样上被观察的物体(以箭头
所指 WS 表示)放大,而在物镜的上方得到