工程材料实验指导
金工教研室 /金工实验室
实验一 金属的显微分析法
实验目的,
? 了解金相显微镜的构造、原理及使用规则；
? 掌握金相显微试样制备的基本操作方法。
实验概述,
? 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法
金相显微分析法：利用金相显微镜在专门制备的试
样上观察材料的组织和缺陷的方法。
1.金相显微镜的构造、原理及使用；
2.金相显微试样的制备方法。
实验概述,
金相分析实验使用的主要仪器设备
金相显微镜（ 4XB型 ） 金相显微镜（ 4XC-TV型）
实验概述,
金相分析实验使用的主要仪器设备
切割机 镶嵌机
实验概述,
金相分析实验使用的主要仪器设备
抛光机（ PG-1型） 抛光机（ PG-2型）
实验概述,
1.金相显微镜的原理、构造及使用
? 金相显微镜的光学原理
实验概述,
1.金相显微镜的原理、构造及使用
? 金相显微镜的构造
及功能
? 光学系统
? 照明系统
? 调焦装置
? 载物台（样品台）
? 孔径光栏和视场光栏
? 物镜转换器和物镜
? 目镜筒及目镜
实验概述,
1.金相显微镜的原理、构造及使用
? 金相显微镜的构造及
功能
(1)-灯泡 (2)-聚光镜组 Ⅰ
(3)- 聚光镜组 Ⅱ
(4)-半透反光镜
(5)-辅助透镜 (6)-物镜组
(7)-反光镜 (8)-孔径光栏
(9)-视场光栏
(10)- 辅助透镜 Ⅱ
(11)-棱镜 Ⅰ (12)-棱镜 Ⅱ
(13)-视场光栏 (14)-目镜
实验概述,
1.金相显微镜的原理、构造及使用
? 金相显微镜的使用及注意事项
? 显微镜的操作规程
? 显微镜使用注意事项
（详见实验指导书）
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
为了能够在金相显微镜下真实地, 清楚地观察到
金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。
? 金相试样的制备过程主要步骤有,
磨制 抛光 浸蚀
镶嵌
取样
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 本实验金相试样制备过程的步骤如下,
磨制 抛光 浸蚀 观察
砂纸磨
抛光剂
抛光机 浸蚀剂 吹风机
酒精清洗 水清洗 水清洗
吹干
显微镜
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 取样
? 下图为常规取样
? 左图为试样镶嵌
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 磨制
? 方式,
手工磨和机械磨
? 工序,
粗磨和细磨
右图 ---试样磨面上磨痕
变化情况示意图
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 磨制方法
? 砂纸 平铺在 玻璃板 上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使试样
磨面朝下并与砂纸接触，在 轻微压力 作用下 向前推行 磨制。
? 磨制以, 单程单向, 方式重复进行。
? 在调换下一号更细的砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，
并使试样的 磨制方向调转 90° 。
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 抛光
? 目的,
去除细磨时遗留下的细微磨痕,
以获得光亮而无磨痕的镜面 。
? 方法,
机械抛光
电解抛光
化学抛光
? 本实验采用 机械抛光 方法。
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 操作,
1,将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上,压力不宜过大,
并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。
2.抛光 时间不宜过长,磨面上磨痕全部消除而呈 光亮的镜面 后，即
可停止抛光。
3.抛光后的试样用 水冲洗 干净，然后进行浸蚀。
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 浸蚀
? 目的,
使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。
光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮，除某些非金属夹杂物、石
墨、孔洞、裂纹外，无法辨别出各种组织组成物及其形态特征。
? 方法,
化学浸蚀法
? 操作,
1.将抛光好的试样磨面用化学浸蚀剂进行一定时间浸蚀；
2.浸蚀后用酒精清洗浸蚀面，再用吹风机吹干浸蚀面及试样整
体，随后观察。
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 浸蚀
浸蚀后试样磨面
就形成了凸凹不平的
表面，在显微镜下通
过光线在磨面上各处
的反射情况不同，显
现出各种不同的组织
结构特征及形态。
即能够观察到金属的
显微组织。
右图为 单相组织和双
相组织的显微组织图
实验一 金属的显微分析法
? 实验设备及材料
? 设备仪器有,
光学金相显微镜, 抛光机, 电吹风机等 。
? 实验材料有,
低碳钢试样，工业纯铁,20钢,T8钢、亚共
晶白口铸铁等显微组织样品，金相砂纸，抛
光粉，硝酸酒精溶液（含 4%HNO3），酒精，
脱脂棉等。
实验一 金属的显微分析法
? 实验内容及步骤
? 实验前必须仔细阅读实验讲义的有关内容；
? 听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造, 使
用方法等内容, 熟悉金相显微镜 的构造及其操
作规程；
? 由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作
过程, 学生每人一块试样, 进行 试样制备 全过
程的操作, 直至制成合格的金相试样；
? 在金相显微镜下 观察所制备试样的显微组织 特
征, 并用 铅笔描绘出画 。
实验一 金属的显微分析法
? 实验报告要求
在指定的报告纸上完成报告 。 注意：必须要写明 实验
名称, 实验日期, 学生姓名, 学号及组别 。
? 写出实验目的；
? 扼要描述光学金相显微镜的使用规程, 画出显微镜的光学
系统示意图 ；
? 说明金相 试样制备的过程 及其注意事项；
? 在报告纸上所给定的圆圈内, 用 铅笔 画出所制备 试样的显
微组织图, 并注明试样的 材料, 组织类别, 浸蚀剂及放大
倍数 。
? 报告上交日期,实验后下一周同一时间 。
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
一、实验目的
? 通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微
组织；
? 了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本
质、形态及分布特征；
? 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能
之间的关系。
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
二、实验概述
? 观察碳钢和白口铸铁的平衡组织
? 分析各种相组分和组织组成物的特征
? 碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢
? 白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁,
过共晶白口铸铁
? 相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体
? 区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体
? 估算：亚共析钢中碳的质量分数
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
工业纯铁显微组织 亚共析钢钢的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
共析钢的显微组织 过共析钢钢的显微组织
二、实验概述
? 放大倍数对组织形态的应影响
中倍下的珠光体 高倍下的珠光体
二、实验概述
? 铁素体和渗碳体显微镜下的区别
过共析钢中的二次渗碳体 亚共析钢中的铁素体
二、实验概述
? 不同化学浸蚀剂对组织的影响
T12钢的显微组织
4%硝酸酒精溶液浸蚀的组织 碱性苦味酸钠溶液浸蚀的组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
亚共晶白口铸铁显微组织 共晶白口铸铁显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
过共晶白口铸铁显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
工业纯铁
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
45钢的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
T8钢的的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
T12 钢的的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
亚共晶白口铸铁的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
共晶白口铸铁的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
过共晶白口铸铁的显微组织
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
三、实验仪器及材料
? 主要仪器有,
光学金相显微镜
? 所用材料有,
20钢,65钢,T8钢,T12钢、亚共晶白口铸
铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的显微
组织样品
各种碳钢和白口铸铁的金相图片。
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
四、实验内容与步骤
? 观察各种 显微组织 样品，研究每个样品的 组织特征,
并结合铁碳相图分析其组织形成过程。
? 用铅笔绘出 指定 6个样品 的显微组织示意图，并用箭头
和代表符号标明各组织组成物。
注意要点是,1.绘图时要抓住各种组织组成物形态的特
征，用示意的方法去画，而不必像照相似的
描绘其切实的形象。
2.绘制 组织示意图 一律用 铅笔,黑白颜色应与真实组织
相对应，不能以黑代白或以白代黑。
3.绘制组织图 必须在 实验室内完成 。
? 分析一个未知试样。指出它是何种钢，是什么组织，
估算出大致的碳质量含量。
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
五、实验报告要求
在指定的报告纸上完成报告。注意：必须要写明 实
验名称、实验日期、学生姓名、学号及组别 。
? 写出实验目的；
? 在报告纸上所 给定的圆圈 内，用 铅笔 画出 指定 6个样品
的显微组织示意图。并用箭头和代表符号标明 各组织
组成物,同时注明 样品成分、组织类别、浸蚀剂和放
大倍数 等；
? 根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳合金的组织和
性能影响的大致规律；
? 通过观察估测 未知试样 组织中 珠光体所占的面积,利
用估算公式计算未知 试样的碳质量分数 。
? 报告上交日期,实验后下一周同一时间 。
金工教研室 /金工实验室
实验一 金属的显微分析法
实验目的,
? 了解金相显微镜的构造、原理及使用规则；
? 掌握金相显微试样制备的基本操作方法。
实验概述,
? 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法
金相显微分析法：利用金相显微镜在专门制备的试
样上观察材料的组织和缺陷的方法。
1.金相显微镜的构造、原理及使用；
2.金相显微试样的制备方法。
实验概述,
金相分析实验使用的主要仪器设备
金相显微镜（ 4XB型 ） 金相显微镜（ 4XC-TV型）
实验概述,
金相分析实验使用的主要仪器设备
切割机 镶嵌机
实验概述,
金相分析实验使用的主要仪器设备
抛光机（ PG-1型） 抛光机（ PG-2型）
实验概述,
1.金相显微镜的原理、构造及使用
? 金相显微镜的光学原理
实验概述,
1.金相显微镜的原理、构造及使用
? 金相显微镜的构造
及功能
? 光学系统
? 照明系统
? 调焦装置
? 载物台（样品台）
? 孔径光栏和视场光栏
? 物镜转换器和物镜
? 目镜筒及目镜
实验概述,
1.金相显微镜的原理、构造及使用
? 金相显微镜的构造及
功能
(1)-灯泡 (2)-聚光镜组 Ⅰ
(3)- 聚光镜组 Ⅱ
(4)-半透反光镜
(5)-辅助透镜 (6)-物镜组
(7)-反光镜 (8)-孔径光栏
(9)-视场光栏
(10)- 辅助透镜 Ⅱ
(11)-棱镜 Ⅰ (12)-棱镜 Ⅱ
(13)-视场光栏 (14)-目镜
实验概述,
1.金相显微镜的原理、构造及使用
? 金相显微镜的使用及注意事项
? 显微镜的操作规程
? 显微镜使用注意事项
（详见实验指导书）
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
为了能够在金相显微镜下真实地, 清楚地观察到
金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。
? 金相试样的制备过程主要步骤有,
磨制 抛光 浸蚀
镶嵌
取样
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 本实验金相试样制备过程的步骤如下,
磨制 抛光 浸蚀 观察
砂纸磨
抛光剂
抛光机 浸蚀剂 吹风机
酒精清洗 水清洗 水清洗
吹干
显微镜
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 取样
? 下图为常规取样
? 左图为试样镶嵌
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 磨制
? 方式,
手工磨和机械磨
? 工序,
粗磨和细磨
右图 ---试样磨面上磨痕
变化情况示意图
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 磨制方法
? 砂纸 平铺在 玻璃板 上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使试样
磨面朝下并与砂纸接触，在 轻微压力 作用下 向前推行 磨制。
? 磨制以, 单程单向, 方式重复进行。
? 在调换下一号更细的砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，
并使试样的 磨制方向调转 90° 。
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 抛光
? 目的,
去除细磨时遗留下的细微磨痕,
以获得光亮而无磨痕的镜面 。
? 方法,
机械抛光
电解抛光
化学抛光
? 本实验采用 机械抛光 方法。
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 操作,
1,将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上,压力不宜过大,
并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。
2.抛光 时间不宜过长,磨面上磨痕全部消除而呈 光亮的镜面 后，即
可停止抛光。
3.抛光后的试样用 水冲洗 干净，然后进行浸蚀。
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 浸蚀
? 目的,
使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。
光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮，除某些非金属夹杂物、石
墨、孔洞、裂纹外，无法辨别出各种组织组成物及其形态特征。
? 方法,
化学浸蚀法
? 操作,
1.将抛光好的试样磨面用化学浸蚀剂进行一定时间浸蚀；
2.浸蚀后用酒精清洗浸蚀面，再用吹风机吹干浸蚀面及试样整
体，随后观察。
实验概述,
2.金相显微试样的制备方法
? 浸蚀
浸蚀后试样磨面
就形成了凸凹不平的
表面，在显微镜下通
过光线在磨面上各处
的反射情况不同，显
现出各种不同的组织
结构特征及形态。
即能够观察到金属的
显微组织。
右图为 单相组织和双
相组织的显微组织图
实验一 金属的显微分析法
? 实验设备及材料
? 设备仪器有,
光学金相显微镜, 抛光机, 电吹风机等 。
? 实验材料有,
低碳钢试样，工业纯铁,20钢,T8钢、亚共
晶白口铸铁等显微组织样品，金相砂纸，抛
光粉，硝酸酒精溶液（含 4%HNO3），酒精，
脱脂棉等。
实验一 金属的显微分析法
? 实验内容及步骤
? 实验前必须仔细阅读实验讲义的有关内容；
? 听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造, 使
用方法等内容, 熟悉金相显微镜 的构造及其操
作规程；
? 由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作
过程, 学生每人一块试样, 进行 试样制备 全过
程的操作, 直至制成合格的金相试样；
? 在金相显微镜下 观察所制备试样的显微组织 特
征, 并用 铅笔描绘出画 。
实验一 金属的显微分析法
? 实验报告要求
在指定的报告纸上完成报告 。 注意：必须要写明 实验
名称, 实验日期, 学生姓名, 学号及组别 。
? 写出实验目的；
? 扼要描述光学金相显微镜的使用规程, 画出显微镜的光学
系统示意图 ；
? 说明金相 试样制备的过程 及其注意事项；
? 在报告纸上所给定的圆圈内, 用 铅笔 画出所制备 试样的显
微组织图, 并注明试样的 材料, 组织类别, 浸蚀剂及放大
倍数 。
? 报告上交日期,实验后下一周同一时间 。
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
一、实验目的
? 通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微
组织；
? 了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本
质、形态及分布特征；
? 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能
之间的关系。
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
二、实验概述
? 观察碳钢和白口铸铁的平衡组织
? 分析各种相组分和组织组成物的特征
? 碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢
? 白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁,
过共晶白口铸铁
? 相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体
? 区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体
? 估算：亚共析钢中碳的质量分数
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
工业纯铁显微组织 亚共析钢钢的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
共析钢的显微组织 过共析钢钢的显微组织
二、实验概述
? 放大倍数对组织形态的应影响
中倍下的珠光体 高倍下的珠光体
二、实验概述
? 铁素体和渗碳体显微镜下的区别
过共析钢中的二次渗碳体 亚共析钢中的铁素体
二、实验概述
? 不同化学浸蚀剂对组织的影响
T12钢的显微组织
4%硝酸酒精溶液浸蚀的组织 碱性苦味酸钠溶液浸蚀的组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
亚共晶白口铸铁显微组织 共晶白口铸铁显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
过共晶白口铸铁显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
工业纯铁
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
45钢的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
T8钢的的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
T12 钢的的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
亚共晶白口铸铁的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
共晶白口铸铁的显微组织
二、实验概述
? 各种 碳钢和白口铸铁的显微 组织
过共晶白口铸铁的显微组织
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
三、实验仪器及材料
? 主要仪器有,
光学金相显微镜
? 所用材料有,
20钢,65钢,T8钢,T12钢、亚共晶白口铸
铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的显微
组织样品
各种碳钢和白口铸铁的金相图片。
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
四、实验内容与步骤
? 观察各种 显微组织 样品，研究每个样品的 组织特征,
并结合铁碳相图分析其组织形成过程。
? 用铅笔绘出 指定 6个样品 的显微组织示意图，并用箭头
和代表符号标明各组织组成物。
注意要点是,1.绘图时要抓住各种组织组成物形态的特
征，用示意的方法去画，而不必像照相似的
描绘其切实的形象。
2.绘制 组织示意图 一律用 铅笔,黑白颜色应与真实组织
相对应，不能以黑代白或以白代黑。
3.绘制组织图 必须在 实验室内完成 。
? 分析一个未知试样。指出它是何种钢，是什么组织，
估算出大致的碳质量含量。
实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的
显微组织
五、实验报告要求
在指定的报告纸上完成报告。注意：必须要写明 实
验名称、实验日期、学生姓名、学号及组别 。
? 写出实验目的；
? 在报告纸上所 给定的圆圈 内，用 铅笔 画出 指定 6个样品
的显微组织示意图。并用箭头和代表符号标明 各组织
组成物,同时注明 样品成分、组织类别、浸蚀剂和放
大倍数 等；
? 根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳合金的组织和
性能影响的大致规律；
? 通过观察估测 未知试样 组织中 珠光体所占的面积,利
用估算公式计算未知 试样的碳质量分数 。
? 报告上交日期,实验后下一周同一时间 。
