机械工程材料试验指导书.doc

(完整版)机械工程材料试验指导书.doc

机 械 工 程 材 料

实 验 指 导 书

陈俊英 高国庆 杨 萍
编
冷永祥 万国江 王良辉

西 南 交 通 大 学 材 料 系
2004 年 10 月

实 验 须 知

1。 实验不得无故缺席，否则取消期未考试资格；
2. 实验前认真做好预习，明确实验目的和原理，了解实验内容和步骤，以及注意事项；
3. 实验过程中必须服从指导教师的指导,严格遵守安全及设备操作规章制度；
4。 损坏设备、仪器根据情节轻重按学校规定进行全部或部分赔偿；
5. 在实验过程中认真记录好实验数据,实验完毕后，实验数据及结果经指导教师认可并签字后方能离开实验室；
6。,实验报告格式在本指导书后；交实验报告时同时还必须附上指导教师签字的实验数据及结果；
7。 实验一至实验五在网上进行，网址是： ，进入材料系主页后，到工程材料精品课程网页的网上实验相应拦目中，时间在相应教学内容结束后自己安排，实验报告在所有实验结束后统一交；
8。 实验六(材料综合实验）在材料实验室进行,具体时间在相应教学内容结束后安排。
9。 实验部分成绩占期末总成绩的20％，即20分；
10. 在考试内容中涉及实验内容部分占20—30％，即20—30分.
目 录
实验
实验一 金属材料的硬度和冲击韧性测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（ 3)
实验二 铁碳合金组织观察
第一实验部分 铁碳合金平衡显微镜组织观察┅┅┅┅┅┅( 5）
第二实验部分 铁碳合金非平衡显微镜组织观察┅┅┅┅┅( 7）
实验三 铸铁金相组织观察┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（ 9）
实验四 有色金相组织观察┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（10）
实验五 常规热处理┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（11）
实验六 综合实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（12）
附录
附录一┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（14）
附录二┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（20）
附录三┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（24）
实验报告
实验报告一┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（28）
实验报告二
第一实验部分报告┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（30）
第二实验部分报告┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（32）
实验报告三┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（34）
实验报告四┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（35）
实验报告五┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（36）
综合实验报告┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（37）

实验一 金属材料的硬度和冲击韧性测定
一、 实验目的
1. 了解材料硬度测定原理及方法;
2. 了解布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方法；
3. 了解显微硬度的测量范围及方法；
4. 了解冲击韧性设备的测定原理、方法;
5. 了解脆性、韧性材料冲击后的断口及冲击值的区别。
二、预习内容
1。 硬度试验的物理意义和工程意义;
2. 布氏硬度和洛氏硬度的原理，适用范围；
3。 冲击试验的原理,冲击韧性的物理意义和工程意义。
三、实验内容和安排(由学生在网上做认识实验,操作实验在综合实验中做)
1。 测定HRC和HB
（1） 两块钢样品其中一块经淬火处理（测量HRC)，一块经退火处理(测量HB）;
（2)测HRC所用压头为120°金刚石圆锥，压力为150kg（其中预加压力
（3）用淬火后的样品在洛氏硬度计测三个点的硬度数据，然后将三个数据求平均值，得出该材料淬火后的HRC。
（4)测HB所用压头为淬火钢球，压力g（其中预加压力;
（5）用退火后的样品在布氏硬度计上测2个压痕，每个压痕在垂直的两个方向各测一个直径数值，求该数值的平均查表可得出HB（用内插外推法查表)，再将两个压痕的硬度数值求平均值得出该材料退火后的材料的HB。（要求每组同学测二个压痕直径值)。
（6)硬度计的操作见附录一。
2. 测定ak值
（1）观察横梁式弯曲冲击试验方法测定钢试样的值；
(2）所用材料为T10高碳钢和A3低碳钢；每种材料试样各1块,所开缺口为U型，断口截面积为10´8mm；
（3）记录各次冲击试样所消耗的冲击功值，然后公式求出值,再算术平均求出各材料的值；
(4）比较韧、脆性两种材料断口及冲击值的差异。
四、讨论内容
1. 测量硬度前为什么要进行打磨？
2. HRC、HB和HV的试验原理有何异同？
3．HRC、HB和HV各有什么优缺点？各自适用范围是什么？举例说明HRC、HB和HV适用于哪些材料及工艺？
4. 试分析硬度试验中产生误差的原因？
5. 为什么值表现出很大的分散性？影响值的因素有哪些？
6。 韧、脆性材料断口有何区别？韧、脆性材料哪个值高？

（请将解答做在指导书后面的相应实验报告中）
实验二 铁碳合金组织观察
第一实验部分 铁碳合金平衡组织显微镜观察
一、 实验目的
1. 了解金相样品的制备及腐蚀过程；
2。 了解金相显微镜的构造、成像原理，学习金相显微镜的使用方法；
3。 了解铁碳合金在平衡状态下高温到室温的组织转变过程；
4. 分析铁碳合金平衡状态室温下的组织形貌；
5．加深对铁碳合金的成分、组织和性能之间关系的理解。
6．画出常用铁碳合金的组织形貌.
二、预习内容
1. 金相试样的制备过程（见附录二）。
2. 金相显微镜的成像原理（见附录三）.
3。 工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁的平衡结晶过程.
4. 铁素体、珠光体、渗碳体、莱氏体组织的相组成、组织特征、性能特点以及成分范围.
三、实验内容
1. 了解金相样品的制备过程（阅附录二）。
2. 了解金相显微镜结构，学习使用方法（阅附录三,了解金相显微镜结构，具体使用在综合实验中进行）.
3。 观察表1中样品的显微组织（在网上实验室中观察）。
四、实验要求:
1. 携带铅笔（2B、1H各一支）和橡皮擦等在网上实验室中做实验。
2。 用铅笔画表1中1、4、5和2（或3）共四个样品的显微组织；每一种样品都各画在一个f30mm的圆内，并用箭头标出图中各相组织（用符号表示），在圆的下方标注材料名称，热处理状态，放大倍数和浸蚀剂等。
3。 估计20钢、45钢中P和F的相对量（即估计所观察视场中P和F各自所占的面积百分比），并应用Fe-Fe3C相图从理论上计算这两种材料的P和F组织相对量,与实验估计值进行比较。
五、讨论内容
1。 杠杆原理的理论和实验意义是什么?
2。 Fe—C合金平衡组织中,渗碳体可能有几种存在方式和组织形态？试分析它对性能有什么影响？
3. 铁碳合金的C％与平衡组织中的P和F组织组成物的相对数量的关系是什么?
4。 珠光体P组织在低倍观察和高倍观察时有何不同？为什么？
表1 Fe-C合金平衡组织观察样品状态
序号
材料
热处理状态
放大倍数
浸蚀剂
组织及特征
1
工业纯铁
退火
400×
3%硝酸酒精
单一等轴晶F（少量夹杂）,在显微镜中只能见F晶界及夹杂
2
20＃
退火
400×
同上
F（白色晶粒)+P(黑色晶粒）
3
45#
退火
400×
同上
同上，但P量多
4
T8
退火
400×
同上
片状P，无晶界显示
5
T12
退火
100×
同上
沿晶界白色网状Fe3CII,晶内黑色P（局部少量的片状P）
6
亚共晶白口铸铁
退火
100×
同上
组织为(P+Fe3CII）+L¢e,黑色树枝状为P，L¢e是Fe3C(白色）和P（均匀分布黑色小点或条状组织）

（请将讨论内容和金相组织画到指导书后面的相应实验报告中）
第二实验部分 铁碳合金非平衡显微镜组织观察
一、 实验目的
1. 掌握碳钢热处理工艺及操作方法；
2. 掌握铁碳合金非平衡的组织形态特征;
2。 加深热处理工艺对钢组织和性能影响的理解.
二、实验原理（由学生预习时准备）
1. 过冷奥氏体等温转变产物组织特征和性能特点.
2. CCT图和TTT图的应用。
3. 钢淬火回火时的组织转变、组织特征和性能特点。
三、实验内容
观察表2中样品的显微组织。
表2 Fe—C合金非平衡组织观察样品状态
序号
材料
势处理工艺
放大倍数
浸蚀剂
组织及特征
1
45
840℃油冷（或空冷+水冷）
100×
3％HNO3酒精
网状T+M+A¢
2
45
840℃水冷
400×
3％HNO3酒精
M+A¢
3
T12
900℃水冷+200℃回火
400×
3％HNO3酒精
粗大针状M+A¢
4
45
840℃水冷+600℃回火
400×
3%HNO3酒精
S¢
5
T12
850℃炉冷（球化）
400×
3%HNO3酒精
粒状F + Cem
四、实验要求
1. 携带铅笔和橡皮擦等在网上实验室观察表2中各种组织；
2. 用铅笔画表2中各种样品显微组织.每一种样品都各画在f30mm的圆内。并用箭头标出图中各组织（用符号表示）在圆的下方标注材料名称、热处理工艺、放大倍数和浸蚀剂等。
五、讨论内容
1。 碳钢的平衡组织和非平衡组织各有哪些？
2。 CCT图和Fe-Fe3C相图的应用各有什么限制条件?
3。 实际生产中T12钢在900℃水淬200℃回火是否符合要求?为什么?
4。 45钢淬火后硬度HRC35—40，其组织是什么？造成硬度偏低的原因有哪些？
5。 表2中2、3两种样品组织在形态和性能上有什么差异？
6. 含C量为1.1%的工具钢加热至880℃淬火后发现硬度不足,脆性很大，试分析原因,并提出改进措施。

(请将讨论内容和金相组织画到指导书后面的相应实验报告中）
实验三 铸铁金相组织观察
一、 实验目的
1. 从组成物和形态上区别白口铸铁与灰口铸铁；
2. 掌握灰口铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁中石墨形态的特征；
3. 掌握铸铁的三种不同基体;
二、实验原理（由学生预习时准备）
1。 石黑化进行的不同程度对铸铁显微组织的影响。
2. 石墨的形态差异对铸铁性能的影响。
3。 可锻铸铁和球墨铸铁的形成机理。
三、实验内容
观察表3中所列金相样品的显微组织。
表3 铸铁显微组织观察样品状态
序号
材料
处理工艺
浸蚀剂
放大倍数
组织特征
1
灰口铸铁
铸态
3%HNO3酒精
100´
F+G片
2
同上
同上
同上
同上
F+P+G片
3
同上
同上
同上
同上
P+G片
4
球墨铸铁
同上
不浸蚀
同上
钢基体+G球
5
可锻铸铁
同上
同上
同上
钢基体+G团
四、实验要求
1。 携带铅笔和橡皮擦等进行网上实验室上做实验；
2。 用铅笔画出表3中的1、4、5种显微组织;每一样品都各画在一个f30mm的圆内。并用箭头标出图中各显微组织，在圆下方标注材料名称、工艺状态、放大倍数和浸蚀剂等。
五、讨论内容
1。 从化学成分、组织、性能说明铸铁与钢的区别。
2. 不同基体的灰口铸铁性能有哪些差别？
3．三种铸铁的使用范围是什么？
(请将讨论内容和金相组织画到指导书后面的相应实验报告中）
实验四 有色金属显微组织观察
一、实验目的
1． 了解Al—Si合金变质与未变质的组织形态；
2． 了解a—黄铜的显微组织；
3． 了解不锈钢的显微组织；
4． 了解轴承合金的显微组织.
二、实验原理(由学生预习时准备）
铸造Al-Si合金的变质处理原理。
三、实验内容
观察表4中所列金相样品的显微组织。
表4 铸铁显微组织观察样品状态
序号
材料
处理工艺
浸蚀剂
放大倍数
组织特征
1
Al-Si合金
铸态、变质
0.5%HF水溶液
400´
Al+(Al+Si）共晶
2
同上
铸态、未变质
0.5%HF水溶液
同上
Al+Si针
3
a—黄铜
铸态、冷挤压
3%FeCl3+10%
HCl水溶液
同上
单相a（有孪晶）
四、实验要求
1. 携带铅笔和橡皮擦等进行网上实验室上做实验;
2。 画出表4中各种试样的显微组织；每一样品都各画在一个f30mm的圆内.并用箭头标出图中各组织，在圆下方标注材料名称、工艺状态、放大倍数和浸蚀剂等。
五、讨论内容
1。 铸造Al-Si合金变质前后组织和性能有什么差异？
2. 有哪两种黄铜？它们各有什么特点和应用?

（请将讨论内容和金相组织画到指导书后面的相应实验报告中)

实验五 常规热处理
一 实验目的
1 了解常规热处理的操作方式；
2 掌握常规热处理(退火、正火、淬火、回火）的工艺及热处理后的组织与性能；
3 加深认识热处理工艺对钢组织与性能的影响。
二 实验内容
1 掌握热处理的工艺操作；
2 掌握热处理的工艺曲线；
3 各种热处理工艺处理后的组织;
4 观察各种热处理工艺处理后的组织形貌；
三 实验要求
1 认识各热处理方式（退火、正火、淬火、回火）的工艺操作；
2 画出各热处理方式处理后的所获得的组织与形貌，具体要求同实验三。
四 讨论内容
比较各热处理（退火、正火、淬火、回火）工艺的定义、目的、组织转变过程、性能变化、用途和适用的钢种、零件的范围；

（请将讨论内容和金相组织画到指导书后面的相应实验报告中）

实验六 综合实验
一 实验目的
1、 了解热处理设备及几种温度控制方式；
2、 掌握热处理淬火、回火工艺的操作方法；
3、加深钢经不同的热处理工艺处理后，获得不同的金相组织及硬度的理解；
4、观察不同热处理后的组织形态，并说明各种金相组织对应的热处理工艺。
二 实验步骤
1、 分组：3—--4人/组;
2、 据以下技术要求，制定材料的热处理工艺（在实验前预习时完成，包括加热温度、保温时间、冷却介质等）：
① 45#钢：淬火后HRC为55-58,淬火+高温回火后HB为250—320；
② 65Si2Mn：淬火后HRC为58-62，淬火+中温回火后HRC为42—45；
③ T8:淬火后HRC为57—62，淬火+回火后HRC为58-62。
3、参观热处理设备及温度控制方式、冷却介质.
4、利用制定的工艺进行热处理工艺操作(加热、保温—冷却——硬度测定——回火——硬度测定）
5、测定钢进行相应的热处理工序后的实际硬度（包括淬火后HRC和淬火+回火后的HRC或HB），填入表5中。
6、金相组织分析
①高碳淬火马氏体+残余奥氏体 （T8淬火金相组织)。
②淬火马氏体+网状屈氏体+少量残余奥氏体 （45钢油冷后的金相组织)。
③低碳马氏体 (20钢淬火后的金相组织)。
④淬火+高温回火获得的：回火索氏体(45钢淬火+高温回火（调质）金相）。

表5 钢淬火、回火后的硬度
材料
用途
热处理工艺
技术条件
(所定工艺）
测定HRC（或HB)的值
热处理后的组织
1
2
3
4
平均
45#钢
轴、齿轮
淬火

淬火+回火

65Si2Mn
弹簧
淬火

淬火+回火

T8
工具
淬火

淬火+回火

7、数据整理交实验老师签名并交第一部分报告（占10分)。
三 实验报告内容
1、 实验目的；
2、简述你了解的处理设备名称及用途。
3、讨论热处理工艺与硬度的关系.
4、画出金相组织分析的金相组织图,并指出你的热处理工艺对应那种类似组织。
5、结合热处理工艺，讨论材料成分、结构与性能的关系.

(请将讨论内容和金相组织画到指导书后面的相应实验报告中）

附录一 HD—187。5型硬度计的使用方法
硬度计由机身、主轴杠杆机构、加荷机构、光学测量指示机构、负荷变换机构及试验台升降机构等部分组成，如图1所示。
可以进行187。5、150、100、62。5、60、31.25、30公斤等7个级别的负荷试验.
在投影屏上可以直接读出试样的洛氏硬度值，而布、维氏试验，试样上的压痕需在读数显微镜下测量，然后再计算或查表求出硬度值。
一 试验前的准备工作
1. 试亲的准备
（1） 试样表面应精细制备，使其光滑，不得带有油脂、氧化皮、漆层、裂纹、显著加工痕迹、凹坑和其它污物；
（2）试样表面通常为平面，对于曲面试样，其曲率半径不应小于15mm.
2。 工作台的选择及安装
3. 总负荷的预选：
（1） HRC按表6进行预选

表6 洛氏硬度实验的压头、载荷数和适用范围
符号
压头
压力
有效测量范围
大致相当的HV硬度范围
标尺
硬度
P0+P（Kg）
B
C
A
HRB
HRC
HRA
Φ1。588钢球
顶角120。金刚石圆锥
顶角120。金刚石圆锥
10+90
10+140
10+50
25～100
20～67
70～85
60～240
240~900
390～900

（2） HB按表7进行预选

表7 布氏硬度所用钢球直径、负荷大小与保荷时间的选择
金属种类
HB范围
试样厚度(mm）
P与D的关系
钢球直径D（mm）
负荷P（Kg)
保荷时间（s）
黑色金属
140～450
<140
〈2。4
〈3
P=30D2 P=10D2
2。5
2.5
187。5
62.5
10
10
有色金属
〉130
36～130
18～70
8～35
4～18
〈2
〈3
6~3
6～3
6～3
P=30D2
P=10D2
P=5D2
P=2.5D2
P=1.25D2
2.5
2。5
2.5
5
5
187。5
62.5
31.25
62。5
31.25
30
30
30
60
60

二、试验程序(见图2）
1。 打开机身右侧下方的光源开关，使投影屏上能看到清晰的影象。
2. 将试样放在工作台5上,转动手轮3使试样的测试面与压头接触，继续缓慢转动手轮，使试样继续升高，此时投影屏上的基线(横线）与左边刻度“100”接近重合（上下偏移不大于5格)。
3. 旋转投影屏下的调整旋钮10，使分析板上的刻度100与投影横线重合，此时预负荷100kg业已施加在试样上(见图2之II）
4。 拉动手柄2,使其离开死点位置，则主负荷缓慢施加于试样上，投影屏上的刻线慢回行而停止在一定位置上,此时标尺所指示的压痕深度，是在总负荷作用下试样的弹性变形也计算在内,因此不能以此作为硬度的读数(见图2之III)。
5。 将手柄2推向后方,使主负荷卸除，此时试样受10kg的初载荷，压痕的弹性已恢复.此时投影屏上横线对准标尺的数字，即为洛氏硬度值（见图2之IV)。如果用金刚石圆锥压头,施加60、150kg负荷，则在投影屏的左边读出HRA或HRC。如果用直径Æ1。588mm的钢球压头，施加100kg负荷，则在投影屏的右边读出HRB.
6。 降下工作台取出试样.
7。 测量布（维）氏硬度时,操作方法同上,但不在投影屏上读数。取下试样后在读数显微镜下测量压痕尺寸.
三、注意事项
1。 试验时必须保证所施加作用力与试样表面垂直.
2。 试验过程中加载应平稳均匀，不得受任何冲击或振动。
3. 两压痕间距不能太小，至少大于3倍压痕直径以上。
4。 每个试样试验次数不宜少于3次。
5. 在施加负荷时，工作台仅允许向上移动，直至初负荷施加好为止，不准中途退回再向上移动。
6. 降下工作台时应注意转动手轮的旋转方向。
7. 测量布（维)氏硬度时，操作方法同上，但不在投影屏上读数。取下试样后在读数显微镜下测量压痕尺寸。

附：黑色金属硬度及强度换算表
表8 黑色金属硬度及强度换算表
硬度
抗拉强度
Mpa
洛氏
维氏
布氏
HRC
HRA
HV
HB(P=30D2）
65
83。9
856

64
83.3
825

63
82.8
795

62
82。2
766

61
81。7
739

60
81.2
713

2607
59
80.6
688

2496
58
80。1
664

2391
57
79.5
642

2293
56
79
620

2201
55
78.5
599

2115
54
77。9
579

2034
53
77。4
561

1957
52
76。9
543

1885
51
76。3
525
501
1817
50
75。8
509
488
1753
49
75.3
493
474
1692
48
74.7
478
461
1635
47
74。2
463
449
1581
46
73。7
49
436
1529
45
73。2
436
424
1486
44
72。6
423
413
1434
43
72.1
411
401
1389
42
71.6
399
391
1374
41
71.1
388
380
1307
40
70。5
377
370
1258
39
70
367
360
1232
38

357
350
1197
37

347
341
1163
36

338
332
1131
35

329
323
1100
34

320
314
1070
33

312
306
1042
32

304
298
1015
31

296
291
989
30

289
283
964
29

281
276
940
28

274
269
917
27

268
263
895
26

261
257
874
25

255
251
854
24

249
245
835
23

243
240
816
…

图1 HD—187。5型硬度计结构图

图2 硬度计操作原理图
附录二 金相试样的制备
金相样品的制备一般包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。现简述如下：
一、 取样和镶嵌
取样部位及观察面的选择,必须根据被分析材料或零件的失效分析特点、加工工艺的性质,以及研究目的等等因素来确定.
进行失效分析研究时，应在失效部位完整地取样.
对于轧材,研究非金属夹杂物的分析和材料表面缺陷时，应垂直于轧制方向（即横向)取样；研究夹杂物的类型、形状、材料变形度、带状组织等时，应平行于轧制方面上(即纵向）取样。
对热处理后的零件，因为组织较均匀可任意选择取样部位和方向；对于表面处理过的零件，在表面部位取样，要能较全面地观察到整个表面层的变化。
取样时要注意方法，要避免因取样导致观察面的组织变化。一般软材料可用锯、车等方法；硬材料可用水冷砂轮切片机场割或电火花线切割；硬而脆的材料则可用锤击；大件可用氧割.等等。
试样大小一般以手拿操作方便即可（如直径10~15mm,高10mm的圆柱体)。若样品过小（如细丝、薄片）或形大辩论不规则，以及有特殊要求9例如要求观察表面组织)，则必须进行镶嵌。
镶嵌方法有：低熔点合金的镶嵌、电木粉镶嵌、环氧树脂镶嵌等，此外还可用夹肯来夹持试样.
二、磨制
软材料粗磨可用锉刀锉平，一般钢铁用砂轮机磨平，打磨时用水冷，以防温度升高引起组织变化.
细磨可用手工磨或机械磨。手工磨是在金相砂纸上研磨。国产金相砂纸按粗到细分为01、02、03、04、05等号。研究磨时依次用01号磨至05号，且每换一号砂纸时将试样转90°（即与上道磨痕方向垂直），以便观察上道磨痕是否被磨去。研究磨软材料时,可在砂纸上涂一层润滑剂，如机测、汽油、甘油、肥皂水等，以免砂粒嵌入试样表面。
为了加快研磨速度，可采用在转盘上贴上水砂纸的预磨机时行机械磨.水砂纸按粗细有200、300、400、500、600、700、800、900号等.用水砂纸盘磨样时，应不断加水冷却。同样，每换一号砂纸时试样用水冲洗干净，也调换90°方向。
三、抛光
为了使磨面成为镜面,细磨后的试样还需进行抛光.抛光有机械抛光、电解抛光、化学抛光等方法，其中使用最广的是机械抛光.
机械抛光在专用抛光机上进行。抛光盘上装不同材料的抛光布（粗抛时常用帆而或粗呢，精抛时沿抛光盘上不断滴注抛光液(水或，，的悬浮液)或在抛光盘上涂极细的金刚石研磨膏。试样磨面应均匀地、平正地压在旋转的抛光盘上.待试样表面磨痕全部消失且呈光亮的镜面时,抛光过程就告结束。
电解抛光是将试样放入电解槽中，作为阳极，用不锈钢板或铅板作阴极，通以直流电流，使试样表面凸起的磨痕被溶解而抛光。化学抛光是依靠化学溶液对试样表面的电化学溶解而获得抛光表面的方法.
四、浸蚀
除观察试样中的某些非金属夹杂物或铸铁中的石墨形态等情况外，金相样品在抛光后还需进行浸蚀处理。
抛光后的试样只有通过浸蚀后才使显策组织显现出来,如图3所示.金相显微镜光源的光线照到试样表面，由于有的组织或是昌界易腐蚀而呈现凹凸不平，表面与入射光线垂直的组织将大部分把光线反射回

图3 金相显微组织成像原理图
去，在显微镜视场中呈白亮状；而有些组织由于表面不垂直于入射光线，而使许多光线散射掉，只有很少的光线反射回去，在显微镜视场中呈灰暗状。由此明暗不同产生衬度而形成图象.
金属材料的常用化学浸蚀剂见表9（见下页)。
浸蚀时，可钭试样磨面浸入腐蚀剂中，也可用棉花沾浸蚀剂擦拭表面.浸蚀的深浅根据组织的特点和观察时的放大倍数来确定。高倍观察浸蚀要轻一些.一般待试样表面颜色稍发暗时间即可。浸蚀后用水冲洗，再用洒精清洗,最后用吹用机吹干或用吸水纸、棉花等吸干。
表9 常用的金相试剂
序号
试剂名称
成分
适用范围
注意事项
1
硝酸酒精溶液
硝酸HNO3酒精
1~5毫升
100毫升
碳钢及低合金钢的组织显示
硝酸含量按材料选择,浸蚀数秒钟
2
苦味酸酒精溶液
苦味酸酒精
2~10克
100毫升
对钢铁材料的细密组织显示较清晰
浸蚀时间为数秒钟至数分钟
3
苦味酸盐酸酒精溶液
苦味酸
盐酸HCl
酒精
1~5克
5毫升
100毫升
显示淬火及淬火回火后钢的晶粒和组织
浸蚀时间较上例约快数秒钟至一分钟
4
苛性钠苦味酸水溶液
苛性钠
苦味酸
水H2O
25克
2克
100毫升
钢中的渗碳体染成暗黑色
加热煮沸浸蚀5～30分钟
5
氯化铁盐酸水溶液
氯化铁FeCl3
盐酸
水
5克
50毫升
100毫升
显示不锈钢，奥氏体高镍钢，铜及铜合金组织，显示奥氏体不锈钢的软化组织
浸蚀至显现组织
6
王水甘油溶液
硝酸
盐酸
甘油
10毫升
20~30毫升
30毫升
显示奥氏体镍铬合金等组织
先将盐酸与甘油充分混合，然后加入硝酸,试样浸蚀前先行用势火预热
7
高锰酸钾苛性钠
高锰酸钾苛性钠
4克
4克
显示高合金钢中碳化物、s相等
煮沸使用,浸蚀1～10分钟
8
氨水双氧水溶液
氨水（饱和）
H2O2（3％）水溶液
50毫升
50毫升
显示铜及铜合金组织
随用随配，以保持新鲜，用棉花醮擦
9
氯化铜氨水溶液
氯水（饱和)
氨水（饱和）
8克
100毫升
同上
浸蚀30～60秒
10
硝酸铁水溶液
硝酸铁Fe(NO3)3水
10克
100毫升
显示铜合金组织
用棉花擦拭
11
混合酸
氢氟酸（浓）
盐酸、
硝酸2.5毫升
1毫升
1. 5毫升
水95毫升
显示硬铝组织
浸蚀10~20秒或用棉花醮擦
12
氢氟酸水溶液
氢氟酸HF（浓）
水
③ 5毫升

99.5毫升
显示一般铝合金组织
用棉花擦试
13
苛性钠水溶液
苛性钠
水
1克
90毫升
显示铝及合金组织
浸蚀数秒钟
14
显示原始奥氏体晶界
③ 苦味酸3克,20型洗衣粉0.5克（内含烷基磺酸钠)，水100毫升
2. 盐酸25毫升，硝酸4毫升，水25毫升
2CrNi3
30CrMnSi
38CrMoAl
40CrNiMo等
原始回火高速钢原始奥氏体晶界
40～60℃
③ 5~2分钟
浸蚀后轻抛数秒

附录三 金相显微镜的使用
一、 金相显微镜的构造
金相显微镜由光学系统、照明系统和机械系统三部分组成。图4为XJP-2型金相显微镜外型及构造图.

图4 XJP—2、XJP-2A型金相显微镜外型及构造图
光学系统中主要部件是目镜和物镜,它们组合使用，将物象放大，每一个目镜和物镜均有其一定的放大倍数,总放大倍数，总放大倍数为物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积.（有的显微镜由于构造上的特点，尚需乘一个规定的系数），金相显微镜的放大倍数，可以达到1000~2000倍左右。
照明系统主要是光源（灯炮或弧光灯）和反射透镜(平面镜或棱镜)及其装置（如光栏、滤光片、聚光透镜、势过滤器、照相设备等）。
机构系统包括镜架、镜筒、样品台、升降调节等装置。
二、金相显微镜的原理
如图5所示，实物AB置于物镜1的焦点F外侧，由光源经反射镜投射到AB上的光线,被AB反射出来，反射光经物镜1第一次放大，

图5 光学显微镜成像原理图
得到倒立的实象。显微镜的构造使位于目镜2与其焦点之间，目镜2又将实象进行第二次放大得到与方位相同的虚象。我们在显微镜中观察到的就是与实物方位相反(倒立)的经两次放大的虚象.
XJP—2型金相显微镜光学系统见图6。

图6 XJP-2、XJP—2A型金相显微镜光学系统图
由光源发出的光线，经过平面镜或棱镜反射，光线通过物镜到达试样表面，再由试样表面反射回来，又通过物镜到达人眼,图15中一小部分光由于不能完全反射回来，而散失于物镜之外。反射回来的光又通过物镜到达平面镜，其中一部分并透过平面镜到达目镜，被观察到。
由图可见，由于平面镜能使物镜在整个视场起作用，适宜于高倍检验，但平面镜反射和透射光线时光线损失很大，因此亮度不足，而使用棱镜光线损失，适合于低倍及照相,然而棱镜只有一半入射光线，另一半产生物象,而且光线斜射，显出突出暗线。
三、金相显微镜的使用与维护
金相显微镜属于精密仪器，使用时务必小心谨慎，在操作前须熟悉其构造，原理及各零部件的作用，相互关系，切不可随意乱动乱折。
（1） 操作步骤：
①根据要求的放大倍数，选择物镜和目镜的倍数，将所选物镜和目镜安装于显微镜上；
② 安装是照明装置,先将显微镜光源插头接变压器,再将变压器插入电源插座。（切不可将显微镜光源插头直接插入电源插座！！否则光源灯泡烧毁)；
③ 拧动镜架上的粗调手轮,将物镜抬高,把试样置于样品台上，对准物镜，检查调节滤光片、光圈、反射镜的位置，使样品台上有一明亮的小圆光点;
④ 拧动镜架上的粗调手轮，使物镜接近试样表面(切勿触及！!)
⑤ 从目镜观察，同时拧粗调手轮,使物镜由紧挨着样品表面开始慢慢向上，（切不可拧反方向，使物镜压到样品表面上,造成物镜破碎）。调到亮度最大附近就出现模糊现象，然后拧动镜架上的微调手轮，即可得清晰的物象；
⑥ 观察时，最好不要紧闭一眼，否则容易疲劳，若长时间观察眼睛感觉疲劳，可稍加休息再看；
⑦ 观察完毕或另换试样时务须将镜筒上提，时物镜抬高，然后取下或更换试样；
⑧ 显微镜用毕，切断电源，目镜置于镜盒中，套上目镜罩,用干净毛巾或显微镜罩将显微镜盖好。
（2） 维护注意事项：
① 安装，换取物镜、目镜时，切勿使镜头触及硬物，切不可失手跌落，严禁用手、毛巾、手绢、棉花或一般纸张去擦拭镜头,镜头上若有赃物油污，必须用特制的擦镜纸轻轻擦拭；
② 显微镜光源为低压电灯，必须使用固定的变压器，不得直接接220V电源;
③ 要熟悉镜筒、样品台升降手轮的拧动方向,拧动时不要用力过猛，拧不动了是拧到头了，应反向拧回,不可粗暴用力；
④ 显微镜出现故障，应立即报告指导老师或实验人员，不得擅自拆卸部件;
⑤ 不能将浸蚀后未冲洗、冲洗后未干燥的样品置于样品台上，以免显微镜头、样品台等受浸蚀.

实 验 报 告

年级 专业
姓名 学号
实验内容（实验一）

1. 测量硬度前为什么要进行打磨？

2。 HRC、HB和HV的试验原理有何异同？

3．HRC、HB和HV各有什么优缺点？各自适用范围是什么?举例说明HRC、HB和HV适用于哪些材料及工艺？

4. 试分析硬度试验中产生误差的原因？

5. 为什么值表现出很大的分散性？影响值的因素有哪些？

6. 韧、脆性材料断口有何区别？韧、脆性材料哪个值高？

7、对冲击实验中的问题，其韧性断口与脆性断口的形貌有何区别？

年级 专业
姓名 学号
实验内容（实验二)

一 第一实验部分
1. 用铅笔画表1中1、4、5和2（或3）共四个样品的显微组织；并用箭头标出图中各组织（用符号表示)，在圆的下方标注试样编号、材料名称、热处理状态、