一、金相實驗?zāi)康模?/span>
金屬材料的機械性質(zhì)與其顯微組織有密切的關(guān)系，而顯微組織因熱處理不同而有變化。本實驗的主要目的在觀察經(jīng)各種熱處理的碳鋼及鑄鐵的顯微組織，并了解金相試片的準(zhǔn)備程序以及金屬顯微鏡的使用方法。
二、儀器設(shè)備：
1、由上海百賀儀器提供的金相顯微鏡；
2、金相試片研磨裝置；
三、本次實驗材料：
1、純鐵
2、碳鋼
3、鑄鐵等
四、實驗原理：
1、分解能及開口數(shù)：現(xiàn)有兩點，若此兩點距離太近時，吾人無法將此兩點清楚地看成兩個點，但此兩點的距離超過某一限值時就能清楚地看成兩個點。能夠?qū)牲c分得清楚的各距離之中，*短距離稱為分解能。現(xiàn)有波長（λ）的光，如圖三所示，通過具有折射率ｎ的媒質(zhì)B射入開口角為２α之透境C內(nèi)，在屏幕（Screen）D上成像，由于回折效果，試料上的某一點之像并不成為同樣一點，而擴大成為具有直徑ｄ之圖形像。ｄ可用下列公式表示：d=0.61×λ/n×sinα；試料上之某兩點的距離若小于d時,其像則模糊不清無法分認成兩點。由上式可知，要光學(xué)顯微鏡上之所謂的分解能提高，只要使波長變小即可，但是可見光之波長界限為4000?~8000?，因此可供使用的λ值*小無法小于4000?，故欲再提高分解能則將n．sinα之值增大即可。n．sinα之值稱為開口數(shù)值(Numerical Aperture)，如圖四所示，市面上所賣之物鏡開口數(shù)大多為定數(shù)，以圖四為例，其分解能dmin=0.61．4000?/0.65≒0.4μ,這表示使用此物鏡時較0.4μ更小的組織，則無法看清楚。
2、倍率：像的大小與實物大小的比率稱為倍率，觀察金屬的顯微組織時，并非一味地擴大其倍率，務(wù)必基于觀察之需要而選用適當(dāng)?shù)谋堵?。下表為各種顯微鏡的性能比較。
| 種類 | 分解能 | 有效倍率 | 能觀察之組織 |
| 光學(xué)顯微鏡 | 0.2μ | 10~10３ | 鑄造組織、共析組織、結(jié)晶粒及扇區(qū)構(gòu)造 |
| 電子顯微鏡 | ２? | 103~106 | 差排線、Stacking Fault、G-P層 |
| 電界離子顯微鏡 | 1? | 106 | 原子配位、空孔 |
五、實驗方法：
1、先將試料作成直徑約10~20mm，高約20mm以下之適當(dāng)大小。對于微小或不規(guī)則試料須經(jīng)過鑲埋（Mounting）以方便研磨及觀察。
粗研磨：必要時先以砂輪研磨其表面，再以砂紙(系依SiC之粗度由粗至細按號依次研磨：200、400、800、1200等)研磨其表面。
2、精研磨：利用Al2O3或Cr2O3(1μ及0.3μ之微粒)等與水混合作為研磨液滴于回轉(zhuǎn)研磨機之轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤上裝有絨布或其它研磨布，將擬觀察之面輕按于轉(zhuǎn)盤研磨布上回轉(zhuǎn)研磨。直到觀察之面達到鏡面似之光澤為止。
3、腐蝕(Etching)：將磨光之平面浸于化學(xué)腐蝕液內(nèi)數(shù)秒至數(shù)分不等。試片處理時應(yīng)知事項有下列三點：
金屬之種類及觀察之目的不同，所選擇之腐蝕液亦不同。
腐蝕液切勿殘留在觀察面上。
本實驗中之腐蝕液系使用Nital(HNO3+酒精)，由于Nital能將肥粒鐵(Ferrite)及雪明碳鐵(Cementite)的晶界侵蝕而使組織呈現(xiàn)。
4、洗凈試片：用水及酒精洗凈試片之觀察面，然后以熱風(fēng)機吹干該試片平面。
組織檢查：依目的之不同選擇適當(dāng)?shù)谋堵蕘碛^察組織。
六、實驗結(jié)果之整理：
列表記述各金相試片之材質(zhì)、熱處理條件、腐蝕條件、觀察倍率及顯微組織。
| 試片編號 | 材質(zhì) | 熱處理 | 腐蝕條件 | 倍率 | 顯微組織 |
| 1 | | | | | |
| 2 | | | | | |
| 3 | | | | | |
| 4 | | | | | |
| 5 | | | | | |
| 6 | | | | | |
[注]腐蝕條件包括腐蝕液種類、濃度及時間等在各金相照片上注明試片編號，并指出各組織的名稱。
七、檢討事項
試說明可見光于金屬表面可看出金屬組織相之理由。
試簡單說明下列各組織之特征：
（1）Pure Iron(純鐵)、（2）Pearlite(波來鐵)、（3）Martensite(麻田散鐵)、（4）Gray Cast Iron(灰鑄鐵)、（5）White Cast Iron(白鑄鐵)
選用40倍物鏡，搭配10倍目鏡，與選用20倍物鏡，搭配20倍目鏡，二者所能觀察到的組織微細程度是否相同？何故？
欲使用高倍率物鏡(40倍以上)觀察組織時，必須先以低倍率物鏡(20倍以下)對焦后，再切換至高倍率物鏡，其理由為何？