金相实验报告(成分组织观察分析)
金相综合实验报告
实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程
班级: 材料11（1）
指导老师：席生岐高圆
小组组长: 仇程希
小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐
二〇一四年四月三日
一、实验目的
1.了解碳钢热处理工艺操作；
2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值；
3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法；
4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响；
5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。
二、实验内容
1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料；
2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度；
3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像；
4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。三、实验原理
热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。
热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。
钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。
(一)碳钢热处理工艺
1.加热温度
亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。
淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、
高温回火（500-650℃）。实际生产中可根据钢种及要求作适当调整。
2. 保温时间
在实验室中，通常按工件有效厚度，用下列经验公式计算加热时间：
t=a?D
式中 t----加热时间（min）
a----加热系数（min/mm）
D---工件有效厚度（mm）
淬火后回火保温时间，要保证工件热透，使组织充分转变，一般为1~3小时，实验时，可酌情减少。
3.冷却方式
钢退火采用随炉冷却到600-550℃以下再出炉空冷。正火采用空中冷却。淬火时常用水或盐水冷却，合金钢常用油冷却。
(二)碳钢热处理后的组织
1.珠光体型组织
过冷奥氏体在高温区（Ar1至C曲线鼻尖）转变的产物。随着奥氏体在冷却时过冷度的增加，依次得到珠光体、索氏体、屈氏体。他们都是铁素体与渗碳体的细密机械混合物，但铁素体与渗碳体的片层间距依次减小，组织的强度、硬度递增。
2.贝氏体型组织
过冷奥氏体在中温区（C曲线鼻尖与马氏体转变点Ms）进行等温淬火转变的产物。
贝氏体也是铁素体和渗碳体的机械混合物。
（1）上贝氏体：是在珠光体转变区稍下温度等温形成的。在光学显微镜下可观察到成束的铁素体向奥氏体晶内伸展，呈羽毛状。
（2）下贝氏体：是在马氏体转变点(Ms)稍上的温度形成的。在光学显微镜下呈灰黑色针状或竹叶状。与上贝氏体相比，下贝氏体不仅具有较高的硬度、强度、耐磨性，且有较高的韧性及塑性。
3.马氏体组织
过冷奥氏体在低温区（Ms以下）转变的产物。马氏体是碳在铁素体中的过饱
和固溶体。马氏体组织形态主要有两种：
（1）片状马氏体：高碳马氏体，主要在高碳钢淬火组织中形成。在光学显微镜下观察呈针状或竹叶状。马氏体针的粗细程度取决于淬火加热温度。例如T10 钢在淬火加热温度较低时（如760℃）由于奥氏体中的碳浓度不均匀，在光学显微镜下分辨不出它的形态，称之为隐针马氏体；淬火温度稍高时（820℃）可见到短针状马氏体；若淬火温度提高到1000℃，由于奥氏体晶粒粗大，从而获得粗大的马氏体。片状马氏体性能较硬且脆。
（2）板条马氏体：又称低碳马氏体。主要在低碳钢淬火组织中形成。在光学显微镜下观察呈一束束相互平行的细长条状。一个奥氏体晶粒内可由几束不同取向的马氏体群，且束与束之间有较大的位相差。它不仅具有较高的强度与硬度，还具有良好的韧性与塑性。
淬火组织中总会有一定数量的残余奥氏体，并且随着钢中含碳量的增加，淬火温度的提高，残余奥氏体的相对量也会增加，残余奥氏体不易受硝酸酒精的侵蚀，在光学显微镜下呈白亮色，无固定形态，难以与马氏体区分，因此常常需回火后才可分辨出马氏体间的残余奥氏体。
4.回火组织：
钢淬火后一般都需要经回火才能满足性能要求。根据回火温度的高低，回火组织可分为以下几类：
（1）回火马氏体：在150-250℃回火时形成的组织为回火马氏体。它是由极细小的弥散的ε-碳化物和а-Fe 组成。回火马氏体易于腐蚀，一般呈黑色，且保留原淬火针状马氏体或淬火板条马氏体的形态，在光学显微镜下难以辨出其中的碳化物相。具有较高的强度及硬度，且脆性较低。
（2）回火屈氏体：在350-450℃回火时形成的组织为回火屈氏体。它是由细片状或细粒状渗碳体和铁素体组成。在光学显微镜下，碳化物颗粒仍不易分辨，但可观察到保持马氏体形态的灰黑色组织，且马氏体形态的边界不十分清晰。它具有较高的屈服强度、弹性极限和韧性。
（3）回火索氏体：在550-650℃回火时形成的组织为回火索氏体。它是由粒状渗碳体和铁素体组成。在较高倍数的光学显微镜下可以观察到渗碳体的颗粒，此时马氏体形态已消失， 600℃以上回火时，组织中的铁素体为等轴晶粒。工业上称
之为调质处理。回火索氏体具有优良的综合性能。
(三)洛氏硬度的测量
所谓硬度，是材料在一定条件下抵抗另一较硬材料压入的能力。它不是金属材料独立的力学性能，而是人为规定的在某一特定实验条件下的一种性能指标。大量的试验结果表明，硬度实验所获得的硬度值与材料的其他性能指标有大致的对应关系，可以用材料的硬度值来大致估计抗拉强度等性能指标。由于硬度实验在测量过程中简单易行，所以它可以作为评定工艺性能的重要参考。
洛氏硬度实验方法是1919年美国人（Rock-well）
提出的，是采用测量压痕深度的方法来显示材料的硬
度。洛氏硬度实验操作比较简单迅速，工作效率高，
适用于成批生产中的硬度检测。由于使用的试验力较
小，因此压痕较浅，对工作表面损伤很小，这样可以
用于测定半成品或成品工作的硬度，试验中使用金刚
石锥和钢球压头，配合不同试验力，可以测量较硬或较软材料的硬度，适用范围较广。但它由于采用测深原理指示硬度值加之试验力较小，压入深度浅，因此对实验结果影响因素较多，准确性较差，不适用于测定组织粗大的不均匀的金属。为了保护压头也不适用于测定表面有微气孔、浅表面有缺陷的材料。
测定硬度的操作步骤：
1）试验前根据所选定的标尺确定所需的载荷，由试样的材质确定硬度计的保载时间；
2）试样应平整、稳固的放在载物面上，使加力方向垂直于试样面，如果试样是曲面应确保压头作用力方向与试样部位最高点作的水平线垂直，并正确对中；3）初载（10kg）时，将长针对BC线上，短针对至红点。
4）加主载（150kg），待保载时间结束后，读取C标尺所规定的读数，小数点留一位为估读；
5）逆时针方向旋转使载物台下降，方可取走试样，每次至少打三点读取平均值，若在5度以内有效，若偏差超范围，需继续打硬度，直至数据稳定。
四、实验材料及设备
45、T12钢试样，尺寸分别为? 10×20mm、? 9×25mm。
砂纸、玻璃板、抛光机等金相制备设备一套，马福电炉，洛氏硬度计(型号为HR-150A)，淬火水槽、油槽各一只，铁丝、钳子。
金相显微镜及数码金相显微镜。
五、实验步骤
1.实验前应仔细阅读实验指导书（包括洛氏硬度计的原理、构造及其操作），明确实验目的、内容、任务。
2.实验以组为单位进行，每组9-15人，每人完成表3-1列内容之一。
3.实验流程：
①按组每人领取已编好号码的试样一块，绑好细铁丝环；
②全组人员由老师讲解洛氏硬度计的使用，观看硬度测试示范，并按顺序各人
测定试样处理前硬度。
③按表3-1中规定条件对试样进行相应热处理。
试样经过处理后，必须用纱布抹去氧化皮，擦净，然后在洛氏硬度计上测硬度值。
进行回火操作的同学，先对淬火的试样测定淬火后的硬度值，再按表3-1所指定的温度回火，保温一小时，回火后再测硬度值。
每位同学把自己测出的硬度数据填入原始记录表格中，几下本次实验的全部数据。
④制备金相分析试样，分析组织特征。各人制备并观察所处理样品的金相显微
组织，在原始记录表中画下组织特征示意图。组织观察在普通显微镜上进行，并和附录中相应图谱对照分析，在具有数据采集功能的数码显微镜上采集图像，保存成电子文档并打印输出在相片打印纸上。
⑤小组讨论。根据实验结果，结合课堂所学知识，围绕材料的成分-工艺-组织
-性能关系，进行分析讨论。这项任务在同学准备好后，可以在专门安排的讨论课上进行。
六、实验注意事项
1、试样淬火时，一定要用夹钳夹紧，动作要迅速，并在冷却介质中不断搅动；
2、测硬度前，必须用砂轮或砂纸将试样表面的氧化皮除去并磨光。每个试样应
在不同的部位测定三次硬度，取其平均值。退火、正火试样测HB值，其余测HRC 值。
3、热处理时应注意：
（1）取放试样时，应切断电路电源；
（2）炉门开关要快，以免炉温下降和损坏炉膛的耐火材料与电阻丝的寿命；（3）取放试样时，夹钳应擦干，不能沾有水或油；同时，操作者应带上手套，以免灼伤。
七、实验数据
以上试样所用腐蚀剂均为4％硝酸酒精。
八、实验结果及分析
1.45号钢(45钢含碳量为0.45%，属于亚共析钢)在不同热处理工艺下的组织特征及性能：
1)金相显微组织（加热到850℃,保温10分钟,空冷,400×）
组织图像分析：
图中浅色基体是铁素体，深色的组织是珠光体,珠光体覆盖区域较退火态明显增多，珠光体组织层间距减小，呈细层片状。正火与完全退火相比，二者加热温度与保温时间相同的情况下，正火冷却速度较快，转变温度较低，发生伪共析转变，因此获得的珠光体较退火态多（退火后组织：45％铁素体+55％珠光体；正火后组织：30％铁素体+70％珠光体）。此外，正火可以细化晶粒，图中下部区域细化效果比较明显，由于处理时保温时间较短，以上部分晶粒还是比较粗大。
性能：正火的细化晶粒作用可以提高材料的强度和塑韧性,所以45钢在正火后力学性能有所改善。其次，经退火和正火后45钢组织虽都是铁素体与渗碳体的混合物，但是正火组织弥散度大，故硬度，强度较高。经硬度测试后发现硬度却有提升,HRC从0增加到15左右，相对于切削时退火态45钢“粘刀”
现象,正火后大大改善它的加工性能。
2)金相显微组织（加热到850℃,保温10分钟,油冷,400×）
组织图像分析：
理论上，将45钢加热到850℃保温会使碳钢奥氏体化，在油中冷却，冷却速度较快，将得到非平衡组织马氏体，并且有托氏体沿晶界析出或观察到贝氏体和托氏体沿晶界析出。实验中可能由于样品取出速度过慢，与空气中冷却效果相似，导致最终得到的是组织托氏体和铁素体。托氏体层片间距小，只有在更高倍数下才能看清层片相间组织，400×下看到深色一片。图中几乎很难分辨出板条状马氏体，浅色基体为铁素体。
性能：马氏体是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相，是使钢变硬、增强的一种淬火组织。托氏体是铁素体与珠光体的机械混合物，片层分布比珠光体细密的多，使钢的强度及硬度提高，薄层状的渗碳体片更易与铁素体一起受力变形，所以塑韧性也得到提高。
3)金相显微组织（加热到850℃,保温10分钟,水冷,400×）
组织图像分析：
图中深色的组织为板条状马氏体和片状马氏体的混合组织，附带一些片层致密的托氏体，浅色基体为残余奥氏体。水冷淬火冷却速度很快，一般不穿过C曲线区域，直接降温到Ms以下，马氏体形核长大瞬时性很强，所以形成大量的马氏体，但是马氏体转变有不彻底性，过冷奥氏体被割裂后变形困难，故最终奥氏体有残留。所以理论上形成马氏体和残余奥氏体。
实验水冷前在空气中滞留的时间过长，导致生成部分的托氏体，从而影响淬火质量。由于托氏体的量少，沿晶界分布，所以从显微镜下观察得到的组织中有的区域全部为马氏体，有的区域为马氏体和托氏体的混合组织。
性能：由洛氏硬度计测量的硬度取三次后的平均值为59.83HRC，和空冷和油冷相比较，其硬度值明显升高，说明经水冷淬火后碳钢的硬度及强度增强。此外，板条马氏体的亚结构是高密度位错，其含碳量低，形成温度较高可以自回火，晶格正方度（c/a）小，内应力也小，没有显微裂纹，因此具有较高塑性和韧度，综合性能较好。但是想要具有更好的韧性，最好还要进行不同温度的回火。
4)金相显微组织（加热到850℃,保温10分钟,水冷,200℃回火1h，400
×）
组织图像分析：
图中明显可见板条状马氏体（过饱和α固溶体）基体上分布有极细小片状的ε碳化物。由于有碳化物析出使回火马氏体极易浸蚀，所以在光学显微镜下，颜色比淬火马氏体深。马氏体经低温回火200℃后，得到回火马氏体,它仍保持淬火后的形态，只是过饱和度降低。
钢淬火后的组织是马氏体及少量残余奥氏体，它们都是不稳定的组织，都有向稳定的组织（铁素体和渗碳体两相混合物）转变的倾向。但是淬火钢在100℃以下回火时，原子活动能力较弱，钢的组织基本不发生变化。随着回火温度升高到200℃，原子活动能力加强，马氏体和残余奥氏体分解，组织转变便以较快的速度进行。由于组织的变化，钢的性能也发生相应的变化。
性能：200℃回火后钢具有高的硬度（HRC58-64）和高的耐磨性，因内应力有所降低，故韧性有所提高。这种回火方法主要用于刃具，量具，拉丝模以及其它要求硬而耐磨的零件。
5)金相显微组织（加热到850℃,保温10分钟, 水冷, 400℃回火1h ,400
×）
组织图像分析：
图中马氏体中心出现贫碳，而呈白色，马氏体中析出的碳化物向针叶边缘集聚，成极细颗粒状，在光学显微镜下不能分辨而成黑色。白色铁素体片条状说明仍保持马氏体位向。黑色的碳化物，只有在电子显微镜下才能分辨渗碳体质点，并可看出回火托氏体仍然保持有针状马氏体位向。
理论上，随着回火温度的升高，ε碳化物开始与α固溶体脱溶，并逐步转变为稳定的渗碳体，到达350℃左右，马氏体中的碳含量已基本下降到铁素体的平衡成分，内应力大量消除，所以形成了在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体的回火托氏体。
性能：回火托氏体硬度一般为HRC35~45，本次实验测得HRC约为39。回火托氏体弹性极限、屈服极限高，具有足够的的塑性和韧性，可以用作合金弹簧钢。
6)金相显微组织（加热到850℃,保温10分钟, 水冷, 600℃回火1h ,400
×）
组织图像分析：
图中多边形铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体。碳钢调质后回火索氏体中的铁素体已成等轴状，一般已没有针状形态。回火索氏体的组织特征是由等轴状铁素体和细粒状碳化物构成。复相组织，马氏体片的痕迹已消失，渗碳体的外形已较清晰，在光学金相显微镜下放大500~600倍以上才能分辨出来，其为铁素体基体内分布着碳化物（包括渗碳体）球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织，是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度，碳化物也为稳定型碳化物。常温下是一种平衡组织。
性能：回火后硬度一般为220~330HBS。这种工艺也称为“调质处理”。
调质后钢具有良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度和硬度，因此具有良好的综合力学性能。高温回火主要用于各种重要的结构零件，如螺栓、连杆、齿轮及轴类等。
7)金相显微组织（加热到760℃,保温10分钟, 水冷,400×）
组织图像分析：
图中深色组织为马氏体，浅色组织为铁素体。可见其室温组织为F+M（铁素体+马氏体）。由于在奥氏体与铁素体的两相区保温加热，加热温度不足，试样不能得到全部的奥氏体，冷却后得到不完全淬火组织，即马氏体中掺杂有铁素体。
性能：热处理后测得硬度HRC为 55.13，比正常淬火的试样硬度小，马氏体含碳量较低，引起强度、硬度不足或局部软化，其中掺杂的铁素体硬度较低，但是铁素体的存在增加了它的塑韧性。此种非完全淬火的试样可以重新淬火来予以补救。
2.T12钢(过共析钢，含碳量1.2%)在不同热处理工艺下的组织特征
及性能：
1)金相显微组织（加热到900℃,保温8分钟,空冷,400×）
组织图像分析：
图中多边形的珠光体排列紧密，晶界上有少量黑色渗碳体使晶界变粗很容易区分，珠光体的层片状结构清晰可见。900℃已经使T12钢完全奥氏体化，空冷速度比较慢，但较退火快，所以稍微偏离平衡组织，得到伪共析组织，珠光体含量也偏多。晶粒部分得到细化。
性能：同45钢一样正火可以细化晶粒，提高强度和硬度。T12钢含碳量较多，硬度（30.9）显然高于45号钢正火后的硬度（16.5）。但塑韧性不如45钢，有所降低。钢的正火可以改善切削加工性能，为球化退火做组织准备，同时正火也是一些型材或大型复杂的铸钢件的最终热处理。
2)金相显微组织（加热到900℃,保温8分钟,水冷,400×）
组织图像分析：
图中可见粗大针状马氏体均布，还有少数夹杂物，可能为残留奥氏体或未溶渗碳体,晶粒比较细小。这是因为T12钢加热到900℃完成了奥氏体转变，获得了晶粒细小的奥氏体，当冷却速度大于钢的临界冷却速度，钢中奥氏体在冷却过程中就会转变成低温亚稳相的马氏体。
性能：过共析钢淬火温度一般为Ac1温度以上30～50℃，但是过共析钢的淬火为不完全淬火，淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织。这种组织状态具有高硬度和高耐磨性。热处理前样品硬度HRC为0，而淬火后达到了73.2.钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相，故钢件淬火可以获得高硬度、高强度。但是，马氏体的脆性很大，加之淬火后钢件内部有较大的淬火内应力，因而不宜直接应用，必须进行回火。
3)金相显微组织（加热到780℃,保温8分钟,水冷,400×）
组织图像分析：
400x显微镜下观察可以看出针状马氏体常呈现两端薄，中间厚的凸透镜状，针与针之间常常保持一定的交角。马氏体基体上分布有颗粒状的渗碳体。
由铁碳相图知，780℃下T12钢处于奥氏体与渗碳体两相区，在这个温度并没有完全奥氏体化，渗碳体也未溶解完全，淬火（水冷）条件下，奥氏体在极大过冷度的情况下快速冷却，铁，碳原子失去扩散能力，随后析出的渗碳体会依附未溶的颗粒继续长大成明显的颗粒聚集体，同时奥氏体晶格转变为畸变度很高的马氏体，这时形成的马氏体组织含碳量就是1.2%。
性能：由于马氏体晶格畸变严重，含碳量较高，所以韧性很低，硬度很高（这一点由用洛氏硬度计测得的硬度值高达HRC65以上可见），但颗粒状的渗碳体也增加了它的耐磨性。故想要提高钢的塑韧性，就需要在随后进行回火处理，这必然会导致牺牲部分强度。因而可以说强度与韧性很难兼得。
4)金相显微组织（加热到780℃,保温8分钟,水冷, 200℃回火1h ,400
×）
组织图像分析：
图中组织有回火马氏体,还保持有针状形态，碳化物析出在集体上，残余奥氏体还有残留，并未分解完全。这是因为加热到780度后由铁碳相图估计组织为奥氏体和二次渗碳体，此时进行水冷淬火，由碳钢的C曲线知发生马氏体转变，组织应为针状马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体，因为马氏体本身硬度较高，而且粒状渗碳体分布于马氏体基体上，所以淬火后硬度大幅度提高。淬火后又经过了一个小时的200°回火，由于200度属于低温回火且200°属于临界温度，它不会改变组织，只是将残余奥氏体分解，马氏体含碳量降低，渗碳体稳定，还是分布于基体上。
性能：按照常理来说回火后减小了内应力，降低了脆性，硬度应该稍有降低，耐磨性和强度良好。但实验结果发现硬度不降反而略有升高，现提供如下可能的解释：
1.由于回火温度较低，回火的第三，第四阶段没有发生，马氏体分解形
成的亚稳ε碳化物未发生进一步转化，此种结构复杂的碳化物可能硬度较高。
2.尽管回火温度较低，但是由于位于临界温度且回火时间较长，残余奥
氏体还是有可能发生转变的，成为回火马氏体，即产生了“二次淬火”现象。
5)金相显微组织（加热到780℃,保温8分钟,油冷,400×）
组织图像分析：
图中深色基体为针状马氏体，托氏体和碳化物的混合物，亮白色为残余奥氏体。将T12钢加热到780℃(高于Ac1但小于Accm)，此时使组织转化为一部分奥氏体和铁碳化合物(不完全淬火,碳化物会保留下来)，经过保温后，油中淬火处理。油冷冷速慢，小于临界冷速，所以会有部分托氏体形成。
性能：材料的组织与钢的碳含量有关，T12钢属于高碳钢，其主要是高硬度和耐磨性，常用作碳素工具钢。但是因为它含有托氏体，明显硬度低于冷水淬火。其组织中的碳化物是淬火后残留的，碳化物具有很高的硬度，这能够提高T12钢的耐磨性和硬度，因此淬火时温度未高于Acm，而是将他保留了下来。但由于残留碳化物呈针状连续分布且淬火后应力很大，增大了材料的脆性，因此生产中还会作进一步的低温回火处理，以使碳化物呈点状颗粒分布在马氏体上。
九、实验总结
本次实验在前三次实验金相显微镜观察，试样制备的基础上提升难度，对45钢和T12钢进行各种热处理。以材料和工艺的不同对小组成员进行分工，每个人都亲自进行热处理，硬度测试，样品制备和显微观察，能在实践中发现问题，运
用专业知识分析和解决问题，这是实验的最大收获。
根据对不同热处理工艺下试样的硬度测试结果和组织图片分析，我们得出以下结论：
同一热处理工艺，含碳量高的钢硬度大，耐磨性提高，塑韧性下降。但
是不同工艺下对低碳钢和高碳钢对比硬度就难分高低，得具体分析。从某种程度上来说，既可以降低硬度，也可以提高硬度。总之，热处理工艺可以通过得到不平衡组织来改善材料的力学性能。
回火可以消除内应力，减小碳的不均匀分布行为，提高塑韧性，降低脆
性同时也使硬度有些许下降。不同回火温度下组织与性能都有差别，我们发现低温回火对组织改变不大，硬度非但不降还有所上升，可能是因为残余奥氏体转变为马氏体或碳化物析出的原因。中温回火马氏体中的碳含量已基本下降到铁素体的平衡成分，内应力大量消除，得到的回火托氏体弹性极限、屈服极限高，具有足够的的塑性和韧性，可以用作合金弹簧钢。高温回火得到的回火索氏体硬度较淬火后有大幅降低，可见调质后钢具有良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度和硬度，因此具有良好的综合力学性能。高温回火主要用于各种重要的结构零件，如螺栓、连杆、齿轮及轴类等。
正火后材料的晶粒细化，组织致密，硬度也较退火态有所提高，改善了
切削性能。淬火分油淬和水淬，水淬冷却速度快，完全得到马氏体，硬度和强度都达到最大值，油淬速度较慢，会得到像托氏体这样塑韧性较好的组织，可以降低硬度，减小脆性。但是由于淬火后组织应力大，有严重脆性，一般要回火才能应用。
加热温度的影响也是显著的，除了回火温度控制外，加热温度对淬火也
会有很大影响，就会出现完全淬火和不完全淬火（利用高碳钢在两相区加热保温的不完全淬火能得到更好地性能指标，广为利用），过热过烧，加热不足现象。材料在加热不足时进行淬火，明显降低材料的性能，过热有可能使晶粒粗大，过烧使晶界氧化和熔化，这些处理不当的工艺都可能会带来缺陷组织，降低材料使用性能。
十、分析与讨论
1、为什么马氏体转变必须在比较大的过冷度下才能发生呢？
答：钢中的马氏体（M）被认为是镶嵌在γ相中的α相，转变将引起形状和体积的变化，从而产生很高的应变能（由切边产生的应变能与由体积变化产生的应变能之和）。只有相变驱动力大的足以克服因高应变能所能造成的相变阻力，新相才有生长的机会。必不可少的过冷（T0-Ms）和过热（As-T0）随不同的合金系而不同，对于某些合金系还随成分的不同而改变。由于切变产生的应变能取决于母相强度，因而也取决于晶粒尺寸大小，即Ms也取决于晶粒尺寸大小。在马氏体转变中，除少数合金发生等温转变外大部分合金是降温转变。即当被过冷到Ms 以下的温度时，在每一个温度下的转变量是一定的，为使转变继续进行，必须不断降低温度以增大相变驱动力。
2、通过正火，可以达到怎样的目的？
答：1）对于大型铸、锻件和钢材，正火可以细化晶粒、消除魏氏组织或带状组织，为了下一步热处理做好组织准备，相当于退火的效果。
2）低碳钢退火后硬度太低，在切削加工中易“粘刀”，可加工相差。若通过正火处理可减少钢中先共析铁素体，获得细片状珠光体，使硬度提高到
140~190HBW，改善钢的可加工性。
3）对于过共析钢，正火可消除网状碳化物，便于球化退火。
4）正火也可以作为某些中碳钢或中碳合金结构钢工件的最终热处理，代替调至处理，使工件具有一定的综合力学性能。
3、回火有怎样的作用？
答：(1)降低脆性，减少或消除内应力，防止工件的变形和开裂。
(2)稳定组织，调整硬度，获得工艺所要求的力学性能。
(3)稳定工件尺寸，满足各种工件的使用性能要求。淬火马氏体和残余奥氏体都是非平衡组织，具有不稳定性，会自发的向稳定的平衡组织（铁素体和渗碳体）转变，从而引起工件的尺寸和形状改变。通过回火可使淬火马氏体和残余奥氏体转变为较稳定的组织，以保证工件在使用过程中不发生尺寸和形状的变化。
(4)对于某些高淬透性的合金钢，空冷时即可淬火成马氏体组织，通过回火可使碳化物聚合长大，降低钢的硬度，以利于切削加工。
4、钢的淬火缺陷及其防护措施？
答：（1）过热与过烧淬火加热温度过高或保温时间过长，晶粒过分粗大，以
金相实验报告
金相实验报告 篇一：金相实验报告 广州大学机械与电气工程学院 课程报告 报告题目: 金相实验报告 专业班级:机械111 姓名:邓永明 学号: 1107XX14 组别：第六组 指导老师:胡一丹 完成日期: XX.10.18 一. 热处理工艺分析 1. 正火 （1）工艺内容：正火(英文名称：normalizing)，又称常化，是将工件加热至Ac3(A 是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是 从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全 奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃，保温一段时间后，从 炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处
理工艺。 其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。根本目的是去 除材料的内应力、降低材料的硬度为接下来的加工做准备。 （2）工艺特点：正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似，但冷却速 度稍大，组织较细。有些临界冷却速度很小的钢，在空气中冷 却就可以使奥氏体转变为马氏体，这种处理不属于正火性质， 而称为空冷淬火。与此相反，一些用临界冷却速度较大的钢制 作的大截面工件，即使在水中淬火也不能得到马氏体，淬火的 效果接近正火。钢正火后的硬度比退火高。正火时不必像退火 那样使工件随炉冷却，占用炉子时间短，生产效率高，所以在 生产中一般尽可能用正火代替退火。对于含碳量低于0.25%的 低碳钢，正火后达到的硬度适中，比退火更便于切削加
工，一 般均采用正火为切削加工作准备。对含碳量为0.25～0.5%的中 碳钢，正火后也可以满足切削加工的要求。对于用这类钢制作 的轻载荷零件，正火还可以作为最终热处理。高碳工具钢和轴 承钢正火是为了消除组织中的网状碳 化物，为球化退火作组织 准备。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍 快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所 提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生 产中尽可能采用正火来代替退火。对于形状复杂的重要锻件， 在正火后还需进行高温回火（550-650℃）高温回火的目的在于 消除正火冷却时产生的应力，提高韧性和塑性。 正火后的组织：亚共析钢为F+S，共析钢为S，过共析钢为S+
金相试样的制备及金相组织观察
金相试样得制备及金相组织观察 一、实验目得 1、了解金相显微镜得基本原理、构造,初步掌握显微镜得正确使用。? 2、掌握金相显微试样得制备过程与基本方法。 ３、了解浸蚀得基本原理,并熟悉其基本操作 ４、学习利用金相显微镜进行显微组织观察.通过在显微镜下观察到得金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备得机械性能等。 二、实验设备与用品 1、金相显微镜 2、不同粗细得金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精） 3、抛光机 4、待制备得金相试样 三、金相显微镜得基本原理、构造及使用 1、显微镜得放大倍数 利用透镜可将物体得象放大，但单个透镜或一组透镜得放大倍数就是有限得,为此，要考虑用另一组透镜将第一次放大得象再行放大,以得到更高放大倍数得象。金相显微镜就就是基于这一要求设计得。显微镜中装有两组放大透镜,靠近物体得一组透镜为物镜,靠近观 察得一组透镜为目镜. 金相显微镜得光学原理图1如图所示。 物体AB置于物镜得一倍焦距F1与二倍焦距 之间,它得一次象在物镜得另一侧二倍焦距 以外，形成一个倒立、放大得实象A′B′；当 实象Ａ′B′位于目镜得前一倍焦距Ｆ2以内时 则目镜复又使映象A′B′放大，而在目镜得前 二倍焦距 2 F２以外，得到A′B′得正立虚象 A″B″。因此最后得映象Ａ″B″就是经过物镜、 目镜两次放大后所得到得。其放大倍数应为 物镜放大倍数与目镜放大倍数得乘积。 物体AB经物镜第一次放大得倍数： M物＝A′B′/ AＢ=（Δ+ｆ1′）/ ｆ1 式中ｆ1、f１′—-物镜前焦距与后焦距 Δ—-显微镜得光学镜筒长 与Δ相比，物镜得焦距f1′很短,可略, 所以Ｍ物≈Δ/ f1 象A′B′经目镜第二次放大得倍数： M目= A″B″／A′B′≈D/ f2 式中f2——目镜得前焦距 Ｄ——人眼明视距离,D≈图1 显微镜光学原理图 250㎜。 所以显微镜得放大倍数应为： M＝M物·M目=（Δ/ f1)·(D/ f２） 当显微镜得机械镜筒长度等于光学镜筒长度时，M= M物·M目；而当这二者不等时,M= M物·Ｍ目·Ｃ，C就是与机械镜筒长、光学镜筒长有关得系数，一般为１,有时为0、63，其C
光学金相组织观察方法
光学金相组织观察方法 目的 1．了解光学金相组织观察方法及步逐； 2．了解光学金相显微镜的结构，熟悉其使用的基本方法； 3．了解光学金相样品的制备过程，体会制过程对观察组织的影响。光学金相显微镜的结构 为观察材料的显微组织，必须借助显微镜，大家可能用过生物显微镜，知道其大致结构有：物镜、目镜、粗调、微调等，生物样品是透明的，可用自然光。 工程材料，如金属材料，是不透明的，成像利用的是反射光，因此在光学金相显微镜中，结构上明显特点是有一套照明设备，现用显微镜的照明设备包括：电源、变压器、灯泡、透镜组——得到平行光，经过孔径光栏、滤色片、视场光栏，再经过物镜照射到试样上。经过试样的反射光进入物镜经过一次放大，再经过目镜的再次放大，我们看到的是经过二次放大的虚像。因为最后看到的像和各人的视力的影响，不同人观察时对显微镜要进行微调。
显微组织成像原理 如图所示，从透镜内垂直照射 到试样上的平行光，将发生反射 和吸收。如果试样是镜面，光线 全部原路返回，最后成像为亮点； 如果试样有不平的沟槽，部分光线反射后不能进入物镜，这样这些地方成像为暗区。有明有暗就构成了表面的图象，就是我们观察到的组织形貌。 金相试样的制备方法 取样：从材料或零件上截取准备观察的样品，要求组织要有代表 性，大小要适合制样和观察，尺寸过小的还要进行镶嵌。 打平：让观察面宏观为平面，用砂轮、锉刀或其它方法来实现。 磨光：用不同粒度的金相砂纸，从粗到细依次细磨，让其粗糙度 不断减小。细磨的方法有干磨和湿磨，可用手工细磨和机械
细磨。 抛光：消除细磨留下的最后磨痕，使观察面成为光滑无痕的镜面。 抛光方法有机械抛光、化学抛光和电解抛光。 组织显示：抛光后的试样直接观察，只能分辨吸收光线不同的区域，如非金属夹杂、铸铁中的石墨形状或裂纹。用化学试剂 进行浸蚀，组织中不同结构浸蚀程度不同，如晶界就浸蚀成 沟槽，就可分辨各种组织。 实验内容 每人制备一个金相试样，并利用金相显微镜进行观察结果。 磨样：试样已经过打平，用金相砂纸进行磨光。砂纸下用玻璃板，一只手按住砂纸，另一只手拿试样平稳来回磨削，磨面受压均匀，前推用力，拖回放松。磨痕全部一致，换下一号砂纸，转90度再磨光。 抛光：在呢布上加水和抛光粉，手拿稳轻抛。得到镜面。 浸蚀：用4%的硝酸酒精擦抹试样到镜面光泽刚消失。 清洗、吸水、吹干试样。 在显微镜下观察结果。使用显微镜电源要经过变压器，不要用手摸镜头，注意脚下身后的电线，粗调到位即可见组织再用微调，移动视场轻动载物台。 试样中常见的制样缺陷： 划痕：未磨去(粗大量少)或未抛光好(较细)而留下砂纸磨痕。 麻点、曳尾：抛光过度造成。
金相组织观察报告
实验二金相常识简介和铁碳合金平衡组织观察 一、目地要求 1 、了解试样制备过程、金相显微镜基本构造和原理等金相常识。 2 、研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。 3 、分析成分对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织和性能之间的相互关系。 二、实验内容：将制好的样品放在显微镜上观察，注意显微镜的正确使用，并分析样品制备的质量好坏，初步认识显微镜下的组织特征并分析成分对铁碳合金显微组织的影响。 三、实验设备：金相显微镜，抛光机易耗品：吹风器、样品、不同号数的砂纸、玻璃板，抛光粉悬浮液、4%的硝酸酒精溶液、酒精、棉花等 四、实验步骤： 1.金相样品的制备方法。 2、样品硝酸酒精溶液腐蚀（即浸蚀）。
实验结论： 1画组织示意图 （1）画出下列试样的组织示意图 1）亚共析纲 2）过共析钢 3）亚共晶白口铸铁 4）过共晶白口铸铁 （2）画图方法要求如下 1）应画岩石记录表中的30—50直径的圆内，注明：材料名称、含碳量、 腐蚀剂和放大倍数。并将组织组成物用细线引出标明。如下图： 2．回答以下问题 （1）分析所画组织的形成原因。
（2）分析碳钢（任选一种成分）或白口铸铁（任选一种成分）凝固过程。
教学及实验方法： 1 、教师讲述和演示阶段： 用 1 5 分钟时间讲解试样制备、显微镜结构、反射原理和黑白成像等金相常识，用 2 0 分钟时间联系铁碳平衡图讲解、分析本次实验的 7 种铁碳合金在平衡状态下的显微组织，用电视显微镜向全体学生展示所有显微组织，用 5 分钟时间讲解绘制显微 组织的有关技巧。 2 、学生动手实验阶段： 学生用 5 0 分钟时间对 7 种铁碳合金平衡组织进行观察和分析，进一步建立成分和组织之间相互关系的概念，绘出所观察到的显微组织图，用箭头标明各显微组织，并在相应图下标出成分，确立组织和成分之间的关系。
金相分析软件介绍
金相分析软件介绍 检验类别模块名称功能说明 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 自动评级【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89 【019】珠光体平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【062】金属的平均晶粒度评级…ASTM E112 【074】黑白相面积及晶粒度评级…BW 2003-01 【149】彩色试样图像平均晶粒度测定…GB 6394-2002 辅助评级【304】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（面积法）自动评级【305】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（切割线法）自动评级【322】铜及铜合金_平均晶粒度测定方法…YS/T 347-2004 自动评级【328】彩色试样图像平均晶粒度测定方法２ 2、非金属夹杂物显微评定【002】非金属夹杂物显微评定…GB 10561-89 自动评级【252】钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法…GB/T 10561-2005/ISO 4967:1998 3、贵金属氧化亚铜金相检验【003】贵金属氧化亚铜金相检验…GB 3490-83 自动评级 4、脱碳层深度测定【004】脱碳层深度测定…GB 224-87 辅助评级 5、铁素体晶粒延伸度测定【005】铁素体晶粒延伸度测定…GB 4335-84 自动评级 6、工具钢大块碳化物评级【006】工具钢大块碳化物评级…GB 4462-84 自动评级 7、不锈钢相面积含量测定【007】不锈钢相面积含量测定…GB 6401-86 自动评级 ８、灰铸铁金相【008】铸铁共晶团数量测定…GB 7216-87 自动评级【056】贝氏体含量测定…GB 7216-87 【058】石墨分布形状…GB 7216-87 比较评级 【059】石墨长度…GB 7216-87 辅助评级【065】珠光体片间距…GB 7216_87 【066】珠光体数量…GB 7216_87 自动评级【067】灰铸铁过冷石墨含量…SS 2002-01 【185】碳化物分布形状…GB 7216-87 比较评级 【186】碳化物数量…GB 7216-87 自动评级 【187】磷共晶类型…GB 7216-87 比较评级【188】磷共晶分布形状…GB 7216-87 【189】磷共晶数量…GB 7216-87 自动评级
铁碳合金平衡组织观察实验报告
铁碳合金平衡组织观察实验报告 一、实验目的 （1）观察和识别铁碳和金（碳素钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织特征; （2）了解铁碳合金成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织、性能之间的关系； （3）熟悉金相显微镜的使用。 二、实验原理 状态图是研究铁碳合金组织与成分关系的重要工具，了解和掌握状态图，对于制定钢铁材料的各种加工工艺有着很重要的指导意义。 所谓平衡状态的显微组织是指合金在极缓慢的条件下冷却到室温所得到的组织。铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁的缓慢冷却到室温得到的组织，它们是（特别是碳钢）工业上应用最广泛的金属材料，它们的性能与其显微组织有密切的关系。 三、使用的仪器设备 金相显微镜 四、实验方法、步骤 （1）实验前，阅读实验指导书，为实验做好理论方面的准备； （2）在老师的指导下调节好金相显微镜； （3）在金相显微镜下分别观察工业纯铁、20钢、45钢、65钢、T8钢、T12钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁等9种铁碳合金的平衡组织，识别钢和铁的组织形态的特征；根据相图分析各合金的形成过程；建立成 分，组织之间相互关系的概念； （4）画出所观察金相样品的显微组织示意图。 五、实验结果分析 （1）根据所观察并画出的金相样品的显微组织示意图，在图中标出组织，在图下标出：含碳量、组织、放大倍数、侵蚀剂。
样品名称：1.2%碳钢 状态：退火 显微组织：珠光体和网状渗碳体放大倍数：500倍 侵蚀剂：3%硝酸酒精溶液
样品名称：共晶白口铁 状态：铸造 含碳量：4.3% 显微组织：莱氏体 放大倍数：400倍；侵蚀剂：3%酒精溶液 样品名称：工业纯铁 含碳量：C%小于0.02% 状态：退火 显微组织：铁素体 放大倍数：500倍；侵蚀剂：3%硝酸酒精溶液 （2）根据观察的组织，说明含碳量对铁碳合金的组织和性能影响的大致规律 含碳量越高，强度，硬度越高，而塑韧性变差，反之，强度，硬度越低，塑韧性越好。 随着含碳量的增加，铁碳合金依次有工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的平衡组织形态。并且，碳含量的微小变化也会对某组织产生影响，随着含碳量的增加，工业纯铁中的三次渗碳体的量增加;亚共析钢中的铁素体量减少；过共析钢析钢中的二次渗碳体量增加；亚共晶白口铸铁的珠光体和二次渗碳体量
实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察
实验一金相显微镜的使用与金相组织的观察 一、实验目的 1．了解金相显微镜的构造，各个主要部件的效用。 2．掌握正确使用显微镜的操作及维护方法。 3．观察几种式样的金相组织 二、实验概述 （一）金相显微镜的知识及正确使用 1．显微镜放大原理： 利用透镜将物体的像放大，单个透镜的放大倍数是有限的（一般在20倍以下），因此要考虑用另一透镜组将第一次放大的像再行放大，以得到更高更清晰放大倍数的像，显微镜就是根据这一需求设计的。显微镜中装有两组放大透镜，靠近物体的一组为物镜，靠近眼睛的一组透镜称为目镜，但实际上显微镜采用的物镜和目镜都是由复杂的透镜组组成。图1-1为显微镜成像原理图。 图1-1显微镜成像原理图 若将试样AB 置于物镜之前距其一倍焦距(F1)略远一些的位置，由物体反射的光线通过物镜折射后得到一个倒立的放大的实像A′B′，在目镜上观察时，经物镜放大的倒立实像A′B′落在目镜焦距F2内( 在设计时安排好使目镜的焦点位置在F2以内) ，目镜又将A′B′再次放大，人眼在（250mm）的明视距离处，看到一个经两次放大的倒立的虚像A″B″就是我们在显微镜下的物象。总的放大倍数 为物镜的放大倍数与目镜放大倍数的乘积，M总=M 物×M 目 普通光学金相显微镜主要由三大系统构成：既光学系统，照明系统和机械系统。下面简单分述其主要构件的功能与特性。 光学系统：主要包括物镜和目镜，物镜是显微镜最重要的部件，成像质量在很大程度上取决于物镜的质量，它的性能包括数值孔径和分辨率，有效放大倍数及像差校正程度。 A：数值孔径：物镜的数值孔径（N.A）表示物镜的收集光线的能力，增强物镜的聚光能力可使成像的质量提高，它的大小通常以进入物镜的光线锥所张开的角度，既孔径角的大小，公式表示为： N.A=n.sinθ 式中n—物镜与观察物之间介质的折射率 θ—为物镜的孔径半角 因此提高数值孔径有两个途径： a．增大透镜的直径或减小物镜的焦距。实际上sinθ的最大值只能0.9左右，
金相显微分析技术
金相显微分析技术 作业指导书 一、前言 金属材料的性能与其组织形态之间存在着密切的联系。除化学成份（材料配比）、晶体结构（固有特性）外，材料在不同加工条件下可获得不同的组织，并对其在加工过程和使用过程中所表现的理化、机械性能，均可产生明显的影响。显微分析是研究金属内部组织的最重要方法之一，而金相显微镜是用于观察金属内部组织结构的重要光学仪器；因此，有必要通过金相显微分析手段来揭示材料的组织状态，并据此为材料的开发和加工提供参照。 二、适用范围 本制度适用于本公司金相室的管理。 三、职责 1.工程技术中心负责金相室的管理； 2.工程技术中心负责金相室内设备、仪器的使用、维护和保养。 四、操作要求 1.操作人员必须经过专业教育或经过培训后达到规定技能的专业人才。 2.初次操作前心须熟悉、了解各仪器的结构、性能；认真仔细阅读说明书，掌握其正确的使用、维护和保养方法。 五、操作规范 （一）试样的制备及观察、成像 用光学显微镜观察和研究金属内部组织，包括四个步骤：1）制备试样；2）采用适当的腐蚀手段显示试样表面的组织；3）用显微镜观察和研究试样表面的组织；4）截取有代表性的区域成像、保存。 1.试样的制备 1.1试样的截取：金相试样截取部位取决于检验的目的与要求，本公司所涉及到的试样有横向和纵向截取两种；横向试样垂直丝线轴线方向，主要研究表层
缺陷及夹杂（偏析）；纵向试样平行于丝线轴线方向截取，主要研究夹杂的类型 以及晶粒拉长的长度； 1.2试样的镶嵌：尺寸过于细薄和软的试样需进行镶嵌； 1.3磨光与抛光：试样须经磨光、抛光呈镜面才能进行腐蚀； 2.试样的腐蚀 2.1腐蚀剂：抛光好的金相试样，要得到有关显微组织的信息，必须经过组织的显示，即腐蚀；不同材料采用的腐蚀剂不尽相同，本公司目前材料所用腐蚀 剂如表一； 表一金相腐蚀剂 代号配比浸蚀条件适用范围 TL-01 蒸馏水 100ml 盐酸 2～5ml 几秒～几分钟Sn Sn-Cd Sn-Fe Sn-Pb Sn-Sb-Cu TL-02 蒸馏水 100ml 盐酸 2～5ml 三氯化铁 10g 10s～30s 富锡轴承合金 Sn-Cu Sn-Bi TL-03 氢氟酸 5ml 硝酸 25ml 盐酸 75ml 3～15min 纯铝晶粒 TL-04 蒸馏水 100ml 氧化铬 20g 硫酸钠 1.5g 2～3min 大多数锌合金 TL-05 蒸馏水 78ml 氧化铬 18g 硫酸 4g ～60s 铸造Zn-Al-Cu合金 TL-06 蒸馏水 100ml 氢氧化钠 10g 1～5s 纯Zn Zn-Co Zn-Cu 低合金Zn TL-07 蒸馏水 80ml 硝酸 20ml 冰醋酸 15ml 40℃，13～14min(新配制) 铅焊料 Pb-Sn合金 2.2腐蚀方法：浸入法、擦拭法； 2.3腐蚀时间：腐蚀的合适时间是以试样的抛光面颜色的变化来判断，腐蚀 时光亮的表面失去光泽变成银灰色或灰黑色即可； 3.观察和分析：选择适当的放大倍数对试样进行观察和分析； 4.成像：选择有代表性的区域成像保存。 （二）仪器的使用、维护、保养
金相显微镜的使用与金相样品的制备实验报告
金相显微摄像 一、实验目的: (一)了解普通金相显微镜的构造与使用方法。 (二)了解金相试样的制备方法。 (三)学习使用金相显微镜观察金相组织。 二、实验设备及材料: 实验设备:金相显微镜、砂轮机、抛光机、吹风机、玻璃板、培养皿、镊子。材料:金相试样、砂纸一套(800,1000,1200 )、抛光液(Al2O3)、腐蚀剂(4% 硝酸酒精溶液)、药棉、酒精 三、实验内容及步骤: 实验内容:(1)用机械抛光和化学侵蚀的方法制备金相样品 (2)观察试样的显微组织,并绘制组织图。 试验步骤:(1)金相样品的截取及镶嵌 (2)金相样品磨光 (3)金相样品的抛光 (4)金相样品的化学侵蚀 (5)显微组织的观察与记录
四、简述金相显微镜的放大原理:显微镜的成象放大部分主要由两组透镜组成。靠近观察物体的透镜叫物镜,而靠近眼睛的透镜叫目镜。通过物镜和目镜的两次放大,就能将物体放大到较高的倍数 五、简述金相显微镜的基本构造 金相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 (一)金相显微镜机械装置 显微镜的机械装置要由镜座、镜臂、载物台、镜简、物镜转换器及调焦装置等。它是支持放大、照明部分的支架、具固定与调解光学镜头,固定和移动标本作用。 二)金相显微镜放大部分 放大部分包括接物镜和接目镜。 (三)金相显微镜照明部分 照明部分包括反光镜、滤光镜、虹彩光圈和聚光镜等 六、金相制样的基本过程包括几个方面?这几个方面各是哪些? 制备显微试样包括取样、磨光、抛光及浸蚀四个步骤 1、取样 取样时应根据被分析材料或零件的特点。选择有代表性的部分。试样最适合的尺寸是直径为12mm,高为10mm的圆柱体或面积为12*12㎜2,高10mm的长方体。根据材料性质不同,可用手锯、用车床切削、用锤子击碎以及用砂轮切割等方法截
焊缝接头组织的金相观察与分析
焊缝接头组织的金相观察与分析 一、实验说明 焊接是工业生产中用来连接金属材料的重要加工方法。根据工艺特点不同，焊接方法又分为许多种，其中熔化焊应用得最广泛。 熔化焊的实质就是利用能量高度集中的热源，将被焊金属和填充材料快速熔化，热后冷却结晶而形成牢固接头。 由于熔化焊过程的这一特点，不仅焊缝区的金属组织与母材组织不一样，而且靠近焊缝区的母材组织也要发生变化。这部分靠近焊缝且组织发生了变化的金属称为热影响区。热影响区内，和焊缝距离不一样的金属由于在焊接过程中所达到的最高温度和冷却速度不一样，相当于经受了不同规范的热处理，因而最终组织也不一样。 以低碳钢为例，根据热影响区内各区段在焊接过程中所达到的最高温度范围，依次分为熔合区（固相线一液相线），过热区（1100℃——固相线）；完全正火区（AC3——1100℃）；不完全旺火区（AC1～AC3）。对易淬火钢而言，还会出现淬火组织。 焊接结构的服役能力和工作可靠性，既取决于焊缝区的组织和质量，也取决于热影响区的组织和宽窄。因此对焊接接头组织进行金相观察与分析已成为焊接生产与科研中用以评判焊接质量优劣，寻找焊接结构的失效原因的一种重要手段。 本实验采用焊接生产中应用最多的低碳钢为母材，用手工电弧施焊，然后对焊接接头进行磨样观察。 二、实验目的 1、学会正确截取焊接接头试样。 2、认识焊缝区和热影响区各区段的组织特征。 3。深刻领会熔化焊焊接过程特点。 三、实验设备及器材 1、施焊设备及器材（手弧焊机、结422焊条，面罩）。 2、200×100×8mmA3钢板一块。施焊前用牛头刨床沿其长度方向中心线刨一条深2mm，宽4～5mm的弧形槽。 3、砂轮切割机一台。 4、钳工工具一套。 5，制备金相试样的全部器材。 6、金相显微镜若干台。 四、实验方法与步骤 1、在钢板上沿刨槽用F4mm结422焊条一根施焊。焊接电流取140～150A。 2、待钢板冷至室温后，用砂轮切割机截取试样。截取部位如下图所示，切割时须用水冷却。以防止组织发生变化（图中虚线为砂轮切割线，两端30mm长焊缝舍弃不用）。 焊接接头金相试样取样位置示意图 3、依照实验一步骤3所述方法截下的焊缝接头制备成金相试样。注意磨制面应选择与焊缝走向垂直的横截面。 4、在金相显微镜上观察制备好的焊接接头试样。光用低倍镜镜头（放大150倍）观察焊缝区及热影响区全貌，再用高倍镜镜头（450倍）逐区进行观察，注意识别各区的金相组织特征, 并画出草图。 五、实验报告要求 1、明确实验目的。
材料课件实验一光学金相组织观察方法
材料课件实验一光学金相 组织观察方法 Jenny was compiled in January 2021
实验一光学金相组织观察方法 目的 1．了解光学金相组织观察方法及步逐； 2．了解光学金相显微镜的结构，熟悉其使用的基本方法； 3．了解光学金相样品的制备过程，体会制过程对观察组织的影响。光学金相显微镜的结构 为观察材料的显微组织，必须借助显微镜，大家可能用过生物显微镜，知道其大致结构有：物镜、目镜、粗调、微调等，生物样品是透明的，可用自然光。 工程材料，如金属材料，是不透明的，成像利用的是反射光，因此在光学金相显微镜中，结构上明显特点是有一套照明设备，现用显微镜的照明设备包括：电源、变压器、灯泡、透镜组——得到平行光，经过孔径光栏、滤色片、视场光栏，再经过物镜照射到试样上。经过试样的反射光进入物镜经过一次放大，再经过目镜的再次放大，我们看到的是经过二次放大的虚像。因为最后看到的像和各人的视力的影响，不同人观察时对显微镜要进行微调。
显微组织成像原理 如图所示，从透镜内垂直照射 到试样上的平行光，将发生反射和 吸收。如果试样是镜面，光线全部 原路返回，最后成像为亮点；如果 试样有不平的沟槽，部分光线反射后不能进入物镜，这样这些地方成像为暗区。有明有暗就构成了表面的图象，就是我们观察到的组织形貌。金相试样的制备方法 取样：从材料或零件上截取准备观察的样品，要求组织要有代表性，大小要适合制样和观察，尺寸过小的还要进行镶嵌。 打平：让观察面宏观为平面，用砂轮、锉刀或其它方法来实现。 磨光：用不同粒度的金相砂纸，从粗到细依次细磨，让其粗糙度不断减小。细磨的方法有干磨和湿磨，可用手工细磨和机械细磨。
金相实验报告(成分组织观察分析)
金相综合实验报告 实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程 班级: 材料11（1） 指导老师：席生岐高圆 小组组长: 仇程希 小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐 二〇一四年四月三日
一、实验目的 1.了解碳钢热处理工艺操作； 2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值； 3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法； 4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响； 5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。 二、实验内容 1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料； 2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度； 3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像； 4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。三、实验原理 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。 (一)碳钢热处理工艺 1.加热温度 亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。 淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、
金相实验报告
金相实验报告 三、实验目的 1.掌握铝合金的制备过程和抛光机等仪器设备的使用方法； 2.掌握金相显微镜的使用方法； 3.认识铝合金的金相组织； 4.结合理论，理解铝合金成分与组织之间的相互关系四、实验要求1对实验原理与方法的要求：要求学生掌握相关教材的基本知识，通过查阅手册和文献了解相关材料常规的金相组织，对有关名词、概念有清楚地认识，了解观察显微组织的原理、方法和作用。 22对操作技能与仪器设备的要求： 要求学生有较强的动手能力，了解砂纸的型号和使用，熟悉抛光机和显微镜的使用，会判断试样制备的好坏。仪器设备：砂轮机、砂纸、抛光机、金相显微镜等。 33对实验报告的要求： 1.记录实验过程； 2.根据金相照片分析成分和金相组织的关系； 3.要求用正规实验报告纸，书写清晰。 五、实验所用仪器设备及材料 1.设备：金相显微镜、抛光机、砂轮机。 2.各号金相砂纸、抛光布、脱脂棉、3~5﹪硝酸酒精溶液、试样（成分：xxxxx）。 六、实验步骤(1)金相显微试样的制备金相试样的制备包括取样、磨制、抛光和浸蚀等步骤。 金相试样的制备过程主要步骤 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吹风酒精清洗水清洗水清洗吹干显微镜磨制抛光浸蚀镶嵌取样 1.取样试样的选取应根据被检验材料或零件的特点，取其有代表性的部位。例如研究零件的失效原因时，应在失效部位取样，并在完好部位取样，以便对比分析。对于铸造合金，考虑到组织的不均匀性，应从表层到中心各个部位进行选取。对于轧材，研究表层缺陷和夹杂物的分布时应横向取样；研究夹杂物类型、形状、变形程度、带状组织时应纵向取样。对一般热处理后的零件，由于组织均
金相实验报告 实验报告范本
实验一 金属材料显微分析的基本方法 一、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。 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。 二、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。 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： 本实验金相试样制备过程的步骤如下: 3.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
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。 方式重复进行。
显微组织。 右图为单相组织和 双 相组织的显微组织图 实验概述： 三、实验设备及材料 ?金相分析实验使用的主要仪器设备有： 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，并用摄像机拍照存盘。
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实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料 显微组织观察 实验目的概述实验内容实验方法实验报告思 考题 一、实验目的 1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。 2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。 3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。 4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。 TOP 二、概述 1. 碳钢热处理后的显微组织 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。 为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。时(相当于空冷)，得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后，瞬时转变成马氏体。其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。 转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC) 珠光体型相 变珠光体 (P) >650 在400～500X金相显微镜下可以观察到 铁索体和渗碳体的片层状组织 ～20 (HBl80～200)索氏体 (S) 600～650 在800一]000X以上的显微镜下才能分 清片层状特征，在低倍下片层模糊不清 25～35 屈氏体 (T) 550～600 用光学显微镜观察时呈黑色团状组织， 只有在电子显徽镜(5000～15000X)下 才能看出片层状 35—40 贝氏体型相 变上贝氏体 (B上) 350～550 在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特 征 40—48 下贝氏体 (BT) 230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58
金相实验报告
实验五 铁碳合金平衡组织的显微观察 一．实验目的 1. 观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。 2. 掌握铁碳合金成分，组织性能之间的变化规律。 二、 实验器材 1、金相显微镜 2、金相标准试样 四．实验原理 铁碳合金室温下基本相和组织组成物的基本特征 1.铁素体（F ） 是碳溶入α-Fe 中的间隙固溶体，晶体结构为体心立方晶格，具有良好的塑韧性，但强度硬度低，经4%硝酸酒精浸蚀呈白色多边形晶粒，在不同成分的碳钢中其形态为块状和断续网状。 2.渗碳体（Fe 3C ） 是铁与碳形成的化合物，含碳量为6.69%。 晶格为复杂的八面体结构，硬度高，脆性大，用4%的硝酸酒精浸蚀后呈白色，用碱性苦味酸钠热蚀后呈黑色，用此法可以区分铁碳合金中的渗碳体和铁素体。由铁碳相图知，随着碳的质量分数的不同，渗碳体有不同的形态，一次渗碳体是由液态直接析出的渗碳体，呈白色长条状；二次渗碳体是从奥氏体中析出的渗碳体，呈网状分布，三次渗碳体是从铁素体中析出的渗碳体，沿晶界呈小片状，共晶渗碳体在莱氏体中为连续基体，共析渗碳体是同铁素体交替形成呈交替片状。 3.珠光体（P ） 是铁素体与渗碳体的机械混合物，在平衡状态下，铁素体和渗碳体是片层相间的层状组织。在高倍下观察时铁素体和渗碳体都呈白色，渗碳体周围有圈黑线包围着，在低倍下当物镜的鉴别能力小于渗碳体厚度的时候，渗碳体就成为一条黑线。见图3-1。 五。实验内容及步骤 a （15000×） b （400×） 图2-1 不同放大倍数下珠光体的显微组织
观察以下铁碳合金组织 在铁碳状态图上，根据碳的质量分数的不同，铁碳合金分为工业纯铁，碳钢及白口铸铁。 1.工业纯铁 碳的质量分数小于 0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。室温下的组织为单相的铁素体晶粒。用4%的硝酸酒精浸蚀后，铁素体呈白色。当碳的质量分数偏高时，在少数铁素体晶界上析出微量的三次渗碳体小薄片，见图 3-2。 2.碳钢 碳的质量分数在0.0218～2.11%范围内的铁碳合金称为碳钢，根据钢中含碳量的不同，其组织也不同，钢又分为亚共析钢，共析钢，过共析钢三种。 1）亚共析钢 碳的质量分数在0.0218～0.77%范围内，室温下的组织为铁素体和珠光体，随着碳的质量分数的增加，先共析铁素体逐渐减少，珠光体数量增加。见图 3-3 。白色有晶界的为铁素体，黑色层片状的组织为珠光体。 在显微镜下，可根据珠光体所占面积的百分数估计出亚共析钢的碳的质量分数： Wc ≈Wp%×0.77% Wc –碳的质量分数 Wp –珠光体所占面积的百分数 2) 过共析钢 碳的质量分数在0.77～2.11%范围的碳钢为过共析钢。室温下的组织 为层片状珠光体和二次渗碳体，见图 3-4。 用4%硝酸酒精浸蚀，二次渗碳体呈白色网状分布在珠光体周围。用碱性苦味酸钠溶液热蚀后，渗碳体呈黑色。 图 3-2 工业纯铁显微组织 a 用4%硝酸酒精浸蚀 b 用碱性苦味酸钠热蚀 图 3-4 T12钢显微组织 20钢 45钢 70钢 图 3-3 亚共析钢的显微组织
金相显微镜的构造及使用
金相显微镜的构造及使用 一、实验目的 1．了解普通金相显微镜的构造与使用方法。 2．学习利用金相显微镜进行显微组织分析。 二、金相显微镜的放大原理 众所周知，放大镜是最简单的一种光学仪器，它实际上是一块会聚透镜（凸透镜），利用它就可以将物体放大。但金相显微镜不象放大镜那样由单个透镜组成，而是由两组透镜组成。靠近所观察试样的透镜叫做物镜，而靠近眼睛的透镜叫做目镜。借助物镜与目镜的两次放大，就能将物体放大到很高倍数（~1000倍）。图1所示为在显微镜中得到放大物象的光学原理图。 图1 金相显微镜光学原理图 金相显微镜总的放大倍数应为物镜与目镜放大倍数的乘积，即：M 总=M 物 ХM 目 放大倍数用符号“Х”表示，例如物镜放大倍数为25Х，目镜放大倍数为10Х，则显微镜的放大倍数为25Х10=250Х。显微镜的主要放大倍数通过物镜来保证，物镜的最高放大倍数可达100Х，目镜的放大倍数可达25Х。放大倍数均分别标注在物镜与目镜上。 在使用显微镜观察试样时，应根据其组织的粗细情况，选择适当的放大倍数。以细节部分观察得清晰为准。 显微镜的鉴别能力（鉴别率）：显微镜的鉴别能力是显微镜也是物镜最重要的特性，它事指显微镜对于试样上最细微部分所能获得清晰映象的能力。物镜的数值孔径，表示物镜的聚光能力，物镜的数值孔径越大，表明物镜的鉴别能力也就是显微镜的鉴别能力越高。物镜的数值孔径与放大倍数一起刻在镜头外壳上，例如镜头上刻有
25/0.50，这个050即表示物镜的数值孔径。 显微镜质量的好坏，主要取决于：⑴放大倍数；⑵透镜的质量；⑶显微镜的鉴别能力。 三、金相显微镜的构造及使用 （一）金相显微镜的构造 金相显微镜最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相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。现以4XI型台式金相显微镜为例加以说明。 光学系统：由光源、反光镜、物镜组、目镜及多组聚光镜组组成。 图2 金相显微镜光路图 照明系统：由安装在底座上的低压灯泡、聚光镜、反光镜、孔径光栏和安装在支架上的视场光栏和另一聚光镜组成。 机械系统：由载物台（试样台）、物镜转换器（安装多个物镜）、目镜筒（接目镜）、粗调和微调手轮、视场光栏（调节视域大小）和孔径光栏（调 节进光量）组成。
铝合金金相组织观察
铝合金金相组织观察 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
北京工业大学 实验报告 模块（课程）名称：材料工程基础综合实验 实验名称：铝合金金相组织观察 学号：08090206 姓名：左迎雪
一、实验目的 ⒈了解铸造、固溶处理、轧制及时效处理4种加工条件对铝合金的组织特征的影响； ⒉分析不同材料加工工艺对铝合金力学性能的影响； 3. 深入了解材料四要素之间的内在联系。 二、实验内容 1. 铝合金铸造、固溶处理、轧制及时效处理后金相组织的观察； 2. 不同工艺处理后铝合金静态拉伸实验； 3. 实验报告撰写。 三、实验过程 1. 制样 每一位同学根据名单选取相应工艺的样品，根据《光学技术实验平台》中对于金相样品制备的学习，按照金相样品制备的一般要求进行。磨光过程经历200、400、600、800等四种牌号的水砂纸，然后抛光、腐蚀。 制样的要点： A 缩短在砂纸上停留的时间（包括全过程及每次接触） B 挡水盘距离盘面1cm，请节约用水 C 样品抛光前必须在粗砂纸上修出倒角 D 抛光膏的使用原则是微量、多次；注水少量、恰当 E 抛光时，用力避免过大，应当适中，可以任意方向抛光 2. 组织观察
3. 结果分析 （1）请同学写出自己制备样品（铸造、固溶、轧制或轧制时效处理）的简要生产工艺过程； （2）观察图片，分析铸造、固溶处理、轧制、轧制时效工艺处理后，形成的组织的特点、原因（注意放大倍数的影响）； （3）分析自己制备样品的质量。 图中所示为铝合金铸态组织，主要由α-Al固溶体 与晶界上和枝晶间的低熔点共晶组成。晶粒基本 呈等轴状，在晶界处和晶内均分布有大量的第二 相颗粒，并且在晶界上还能看到存在一些显微疏松组织，可能是由于铸造过程中的收缩或气体含量过高造成的。此外， 由于铸造过程中的过冷度很大，成分偏析十分严重，这种偏析在会在晶 界处富铸造组织50× 集，越靠近晶界附近合金元素含量越高区域偏析越严重。晶粒细小。 图中所示为铝合金固溶处理组织，可以明显看出合 金晶粒粗化，再结晶组织增多，粗大的第二相组织 基本溶解。同时成分偏析得到一定消除，组织趋于 均匀。
金相试样的制备和金属的显微组织观察与分析
实验金相试样的制备和金属的显微组织观察与分析 一、实验目的 1、掌握金相试样制备的基本操作方法 2、了解不同金属金相组织特征，掌握金属材料的成分、状态、组织、性能、用途之间 的关系 二、实验设备及材料 1、4XCE型金相显微镜 2、试样切割机、砂轮机、抛光机、吹风机 3、金相砂纸、抛光粉、抛光布、4%的硝酸酒精溶液、酒精、棉花 4、20钢、、T8钢、灰铁，铸铝等试样。 三、金相试样的制备 1、取样 根据试样的观察要求，一般注意以下几点： （1）尺寸大小 样品取得不宜太大和太小，这些都不利于后期的磨制、抛光和操作观察，尺寸可参照 下图。 图1-1 （2）截取部位 观察最需要的是典型组织，在截取均匀组织时比较好实施，而对于例如有方向性、涂层、镀层或组织过度区域时尽量考虑它们的位置所在，尽量选取合适的端面或断面进行操作。
（3）取样方法 由于某些取样方式可能会使被截取的试样发生热处理现象，在取样时应注意边冷却边操作，不能采用使得金相组织发生转变的方法，一般可采用线切割、手锯切割、敲取等方式。 2、镶嵌 如果样品是尺寸比较小的形状，就不便于后期磨制和放在载物台上观察，就需要进行镶嵌，可以用镶样机将试样镶嵌在酚醛塑料中，或采用更简便的方法，使用融化的石蜡将试样镶嵌在其中。 3、磨制 试样的磨制一般分为粗磨和细磨两道工序。 （1）粗磨 其主要目的是为了获得一个平整的表面，同时为了去掉截取时有组织变化的部分,可以在砂轮机上或砂布上进行。 如果在砂轮机磨制时，操作人应站在砂轮机的侧面，注意安全，握紧试样，试样与砂轮之间的压力保持适中，并随时用水冷却，以防受热引起金属组织变化，直到将试样表面磨的基本平整后，粗磨就告完成，然后将试样用水洗干净，擦干待用。 （2）细磨 其主要的目的就是为了消除粗磨的磨痕，以得到更平整而光滑的磨面，为进一步的抛光作好准备。 准备好各种粒度的金相砂纸和一块光滑平整度好的玻璃，先将粗粒度的金相砂纸放在上边，然后将粗磨的试样在上面进行磨制，磨制时注意用力均匀，从砂纸的靠近人的一侧推至另一侧，然后拿起，试样退回时不能与砂纸接触，以保证磨面平整而不产生弧度，再从靠近人的一端推到另一端，同时注意第二次磨制时最好换一个地方而不再用原来磨过的路径，直到把上次的磨痕全部磨掉，得到一个新的表面，然后换另一张粒度稍细的砂纸并将试样的磨痕方向和推磨的方向垂直，继续推磨，直到得到全新的磨痕，循环到最细的砂纸磨过为止。 4、抛光 其目的在于去处细磨面上遗留下来的细微磨痕和变形层，以获得光滑的镜面。常用的抛光方法有电解抛光、机械抛光和化学抛光三种，其中以机械抛光最简便，应用最广。