材料科学基础实验指导书

实验一  金相显微镜的原理、构造及使用 7
一．实验目的 7
二．实验概述 7
三．金相显微镜的基本理论知识 7
3.1  显微镜的成像原理 7
3.2  显微镜的质量 11
3.2.1  透镜的质量 11
3.2.1.1 物镜 11
3.2.1.2 目镜 16
3.2.2  显微镜的放大倍数及其选择 18
3.2.3  显微镜的鉴别能力（鉴别力） 19
四．金相显微镜的构造和使用 20
4.1  金相显微镜的构造 20
4.1.1 光学系统 20
4.1.2 仪器的机械结构 21
4.1.3 照明系统 24
4.2  金相显微镜的使用方法、注意事项和维护 28
4.2.1 使用说明 28
4.2.2 使用注意事项 29
4.2.3 仪器维护 30
五．实验器材 31
六．实验内容与步骤 31
6.1  实验内容 31
6.2  实验步骤 31
七．实验报告内容 31
参  考  文  献 32
附录:           新型显微镜简介 33
一．能够看见原子的仪器——扫描隧道显微镜 33
二．扫描电子显微镜 35
三．场离子显微镜 35
四．俄歇电子能谱仪 35
五．超声显微镜 36
六．扫描型探针显微镜 37
七．扫描近场光学显微镜 37
八．数码显微镜：时尚的数码玩具 38
实验二   金相显微试样的制备 40
一．实验目的 40
二．实验原理 40
三．金属试样的制备 40
3.1 取样 40
3.2 镶样 41
3.3 磨制 44
3.3.1 粗磨 44
3.3.2 常规细磨方法 44
3.3.3 蜡盘细磨 45
3.3.4 磨光膏细磨 46
3.4 抛光 46
3.4.1机械抛光 46
3.4.2电解抛光 47
3.4.3化学抛光 49
3.5 浸蚀 51
四．实验器材 54
五．实验内容及步骤 54
六．实验报告要求 54
七．利用不同浸蚀剂分辨合金中的相的实验方法简介* 55
参　考　文　献 57
实验三  显微摄影 58
4． 实验目的 58
二．概述 58
2.1 金相样品的制备 58
2.2 底片的曝光 59
2.3 显微摄影的操作过程 59
2.4 暗室技术 60
2.4.1 显影 60
2.4.2 定影 61
2.4.3 正片的操作 62
三．实验内容 63
四．实验器材及实验步骤 63
4.1 实验材料及设备 63
4.2 实验步骤 64
五．实验报告 64
实验四 二元合金显微组织分析 65
8． 实验目的 65
二．合金中的基本组织特征 65
2.1 单相固溶体 66
2.2 二元合金中初晶和共晶特征 66
2.3 二元合金中共析组织特征 74
2.4 二元合金中包晶组织特征 75
2.5 二元合金中非平衡共晶组织特征 76
2.6 二元合金中其他非平衡组织特征 76
三．实验步骤 78
四．实验报告内容 78
参  考  文  献 80
实验五   铁碳合金平衡组织 81
一．实验目的 81
二．实验原理 81
2.1 铁碳合金中的几种基本相和组织。 82
2.2 铁碳合金在室温下的显微组织特征 83
2.3 工业用铸铁的显微组织特征 85
三．实验任务与方法 87
四．实验报告要求 88
参　考　文　献 89
实验六  三元合金平衡组织分析 90
一．实验目的 90
二．实验方法 90
三．实验内容 90
3.1 Pb-Bi-Sn系 90
3.2 Al-Cu-Mg系 93
四．实验步骤 97
五．实验报告内容 97
实验七  塑性变形与再结晶的显微组织分析 98
一．实验目的 98
二．原理概述 98
三．影响金属显微组织的因素 98
3.1 冷变形对金属显微组织的影响 98
3.2 变形程度对再结晶后晶粒大小的影响 99
3.3 退火温度和保温时间对再结晶后晶粒大小的影响 99
3.4 晶粒大小的影响 100
四．实验部分 103
4.1 实验用设备和材料 103
4.2 实验内容与步骤 103
五．实验报告 104
实验八  显微硬度的测定方法与设备 105
一．实验目的 105
二．显微硬度的基本概念 105
三．显微硬度试验方法 105
3.1 维氏（Vickers）硬度试验法 106
3.2 努普（Knoop）硬度试验法 107
3.3 努普硬度试验法相对维氏硬度试验法的优缺点 107
3.4 显微硬度测试要点 108
3.5显微硬度值的比较标准 109
3.6显微硬度试验的优缺点及应用 110
四．常用显微硬度计 111
4.1 专门显微硬度计 111
4.1.1  71型显微硬度计 111
4.1.2  ΠMT-3显微硬度计 113
4.2 哈纳门型显微硬度计 114
五．显微硬度在金相研究中的应用 116
5.1 金属材料、合金相的研究 116
5.2 金属表面层性能的研究 116
六．显微硬度测量的压痕尺寸效应 116
七．其它材料的显微硬度测试和其它显微硬度计 117
7.1 其它材料显微硬度的测试及测试仪器 117
7.1.1  纳米材料 117
7.1.2  花岗石表面显微硬度的测试 120
7.1.3  陶瓷涂层 121
7.1.4  高分子材料--聚酰亚胺薄膜 122
7.1.5  烧结矿材料 122
7.2 显微硬度计的介绍 122
7.2.1  UMHT-3超显微硬度仪 122
7.2.2  FIS CHERSCOPEH 100 VPHY PROG 123
7.2.3  UMIS-2000超显微压痕系统 123
7.2.4  HMV—1/1T/2/2T 123
7.2.5  SH—2型超声波硬度计 124
八．实验内容 130
九．实验报告 130
实验九  金属表面渗镀过程及其显微组织 131
一．实验目的 131
二．实验原理 131
2.1 渗铬实验 131
2.1.1渗铬的原理与工艺 131
2.1.2 渗铬层的显微组织与性能 133
2.1.2.1 显微组织 133
2.1.2.2 性能 134
2.2 渗铝实验 135
2.2.1 渗铝方法介绍 135
2.2.1.1 固体粉末渗铝 135
2.2.1.2 热渗铝 137
2.2.1.3 气体渗铝法 137
2.2.2 渗铝层的组织与性能 137
2.3 渗硼实验 140
2.3.1 渗硼的原理与工艺 140
2.3.1.1 盐浴渗硼法 140
2.3.1.2 粉末渗硼法 140
2.3.2 渗硼层的金相组织与性能 141
2.3.2.1 渗层的金相组织 141
2.3.2.2 渗硼层的性能 144
2.4 渗碳实验 144
2.4.1 渗碳的原理与工艺 144
2.4.2 渗碳层的组织与性能 145
2.5 碳氮共渗实验 147
2.5.1 碳氮共渗工艺简介 147
2.5.1.1 碳氮共渗气体介质 147
2.5.1.2 碳氮共渗温度和时间 147
2.5.2 碳氮共渗层的显微组织 148
三．实验步骤 150
四．实验报告 151
五．参  考  文  献 152