实验一金相样品的制备 一、实验目的 1、初步掌握金相样品的制备过程： 2、了解显微组织的显露方法。 二、实验原理 利用金相显微镜来研究金属和合金组织的方法叫光学显微分析法。它可以解决金属组织 方面的很多问题，如非金屈夹杂物，金屈与合金的组织，品拉的大小和形状，偏析、裂纹以 及热处理工艺是否合理等。 金相样品是用来在显微镜下进行分析、研究的试样，金相样品的制备过程包括取样、磨 光、抛光、腐蚀等步骤。 1、取样 显微试样的选取应根据研究目的，取其具有代表性的部位。例如，在检验和分析失效秀 件的损坏原因时，除了在损坏部位取样外，还需要在距破坏较远的部位截取试样，以便比较 在研究金属 组织时，由于 存在偏析现象，必须从表层到 中心同时取样进行 封生 和锻造材料，则应同时截取横向（垂直于轧制方向）及纵向（平行于轧制方向）的金相试样 以便于分析比较表层缺陷及非金属夹杂物的分布情况：对于一般热处理后的零件，由于金相 组织比较均匀，试样的截取可在任一截面进行。 试样的截取方法视材料的性质不同而异，软的金属可用手锯或据床切割，硬而脆的材料 (如白口转铁)则可用锤击取下，对极硬的材料（如淬火钢），则可采用砂轮片切割或电火 花线切制加工。但不论用哪种方法取样，都应避免试样受热或变形而引起金属组织变化。为 防止受热，必要时应随时用水冷却试样。试样尺寸一股不要过大，应使于握持和易于磨制 其尺寸常采用直径为12~15mm的圆柱体或边长为12~15mm的方形试样。对形状特殊或 尺寸细小不易握持的试样，或为了试样不发生倒角，可采用图11所示的镶嵌法或机械装夹 法。 试样 ①低培点合金德帐 ④塑料镶帐 图1】金相试样的储嵌方法图 镶嵌法是将试样镶嵌在镶嵌材料中，目前使用的镶嵌材料有热固性塑料（如胶木粉）及 热塑性材料（聚乙烯、聚合树脂）等。此外还可将试样放在金属圈内，然后注入低熔点物质 如低熔点合金等。 2、磨制 试样的磨制一般分为粗磨和细磨两道工序， 粗磨的目的是为了获得一个平整的表面。试样截取后，将试样的磨面用砂轮或锉刀制成 平面， 同时尖 角倒圆。 在砂轮上磨制时 应握紧试样，压力不宜过大 并随 用水冷却，以 防受热引起金属组织变化。经粗磨后试样表面虽较平整，但仍存在有较深的磨痕。 1
1 实验一 金相样品的制备 一、实验目的 1、初步掌握金相样品的制备过程； 2、了解显微组织的显露方法。 二、实验原理 利用金相显微镜来研究金属和合金组织的方法叫光学显微分析法。它可以解决金属组织 方面的很多问题，如非金属夹杂物，金属与合金的组织，晶粒的大小和形状，偏析、裂纹以 及热处理工艺是否合理等。 金相样品是用来在显微镜下进行分析、研究的试样，金相样品的制备过程包括取样、磨 光、抛光、腐蚀等步骤。 1、取样 显微试样的选取应根据研究目的，取其具有代表性的部位。例如，在检验和分析失效零 件的损坏原因时，除了在损坏部位取样外，还需要在距破坏较远的部位截取试样，以便比较； 在研究金属铸件组织时，由于存在偏析现象，必须从表层到中心同时取样进行观察；对轧制 和锻造材料，则应同时截取横向（垂直于轧制方向）及纵向（平行于轧制方向）的金相试样， 以便于分析比较表层缺陷及非金属夹杂物的分布情况；对于一般热处理后的零件，由于金相 组织比较均匀，试样的截取可在任一截面进行。 试样的截取方法视材料的性质不同而异，软的金属可用手锯或锯床切割，硬而脆的材料 （如白口铸铁）则可用锤击取下，对极硬的材料（如淬火钢），则可采用砂轮片切割或电火 花线切割加工。但不论用哪种方法取样，都应避免试样受热或变形而引起金属组织变化。为 防止受热，必要时应随时用水冷却试样。试样尺寸一般不要过大，应便于握持和易于磨制。 其尺寸常采用直径为 12～15mm 的圆柱体或边长为 12～15mm 的方形试样。对形状特殊或 尺寸细小不易握持的试样，或为了试样不发生倒角，可采用图 1.1 所示的镶嵌法或机械装夹 法。 图 1.1 金相试样的镶嵌方法图 镶嵌法是将试样镶嵌在镶嵌材料中，目前使用的镶嵌材料有热固性塑料（如胶木粉）及 热塑性材料（聚乙烯、聚合树脂）等。此外还可将试样放在金属圈内，然后注入低熔点物质， 如低熔点合金等。 2、磨制 试样的磨制一般分为粗磨和细磨两道工序。 粗磨的目的是为了获得一个平整的表面。试样截取后，将试样的磨面用砂轮或锉刀制成 平面，同时尖角倒圆。在砂轮上磨制时，应握紧试样，压力不宜过大，并随时用水冷却，以 防受热引起金属组织变化。经粗磨后试样表面虽较平整，但仍存在有较深的磨痕
细磨的目的就是为了消除这些磨痕，以得到平整而光滑的磨面，并为进一步的抛光做好 准备， 如图 2所示，将粗磨好的试样用水冲洗并擦干后，随即依次用由粗到细的各号金相 砂纸将磨面磨光。常用的砂纸号数有01、02、03、04等几种，前者磨粒较粗，后者较细 磨制时砂纸应平铺于厚玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，使磨面朝下并与砂纸接触， 在轻微压力作用下向前推行磨制，用力要均匀，务求平稳，否则会使磨痕过深，而且造成磨 面的变形。试样退回时不能与沙纸接触，以保证磨面平整而不产生那府。这样“单程单向 地反复进行，直至磨面上旧的磨痕被去掉，新的磨痕均匀一致时为止。在调换下一号更细砂 纸时，应将试样上磨屑和砂粒清除干净，并转动90，即与上一道磨痕方向垂直 为了加快 磨制速度，除手工磨制外，还可以将不同型号的砂纸贴在带有旋转圆盘的顶磨机上，实现机 械磨制。 切制痕 粗路 粗磨 细 细磨 图12试样磨而上磨痕变化情况示意图 3、抛光 抛光的目的在于去除细磨时磨面上遗留下来的细微磨痕和变形层，以获得光滑的镜面 常用的抛光方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中以机械抛光应用最广，本实验 仅介绍机械抛光。 机械抛光是在专用的抛光机上进行。抛光机主要由电动机和抛光圆盘（直径200 300mm)组成 抛光盘转速为200一600min。 抛光盘上铺以细帆布、呢绒、丝绸等。抛 时在抛光盘上不断滴注抛光液。抛光液通常采用AlO、MgO或CO等细粉末（粒度约为 0.5~5μ)在水中的悬浮液。机械抛光就是靠极细的抛光粉对磨面的机械作用来消除磨痕 而使其成为光滑的镜面。 抛光织物和磨料可按不同要求选用。对于抛光织物的选用，锅一般用细帆布和丝线：为 防止石墨脱落或尾， 灰铸铁可用没有绒毛的织物 铝、镁、铜等有色金属可用细丝线。对 于磨料的选用， 一般来说，钢、铸铁可用氧化铝、氧化铬及金刚石研磨音，有色金属等软材 料可用细粒度的氧化镁。 在实际使用中，应根据织物的性能及被抛光试样的特点，灵活选用。操作时将试样磨面 均匀地压在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断做径向往复运动，同时，试样自身略 加旋转，以便试样各部分抛光程度一致及避免曳尾现象的出现。抛光过程中抛光液滴注量的 确定以试样离开抛光盘后试样表面的水膜在数秒钟可自行挥发为宜。抛光时间一般为3 omin. 抛光后的试样，其磨面应光亮无痕，且石墨或夹杂物等不应抛掉或有曳尾现象。抛光后 的试样应用清水冲洗干净，然后用酒精冲去残留水滴，再用吹风机吹干。 2
2 细磨的目的就是为了消除这些磨痕，以得到平整而光滑的磨面，并为进一步的抛光做好 准备，如图 1.2 所示，将粗磨好的试样用水冲洗并擦干后，随即依次用由粗到细的各号金相 砂纸将磨面磨光。常用的砂纸号数有 01、02、03、04 等几种，前者磨粒较粗，后者较细。 磨制时砂纸应平铺于厚玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，使磨面朝下并与砂纸接触， 在轻微压力作用下向前推行磨制，用力要均匀，务求平稳，否则会使磨痕过深，而且造成磨 面的变形。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。这样“单程单向” 地反复进行，直至磨面上旧的磨痕被去掉，新的磨痕均匀一致时为止。在调换下一号更细砂 纸时，应将试样上磨屑和砂粒清除干净，并转动 90º，即与上一道磨痕方向垂直。为了加快 磨制速度，除手工磨制外，还可以将不同型号的砂纸贴在带有旋转圆盘的预磨机上，实现机 械磨制。 图 1.2 试样磨面上磨痕变化情况示意图 3、抛光 抛光的目的在于去除细磨时磨面上遗留下来的细微磨痕和变形层，以获得光滑的镜面。 常用的抛光方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中以机械抛光应用最广，本实验 仅介绍机械抛光。 机械抛光是在专用的抛光机上进行。抛光机主要由电动机和抛光圆盘（直径 200～ 300mm）组成，抛光盘转速为 200～600r/min。抛光盘上铺以细帆布、呢绒、丝绸等。抛光 时在抛光盘上不断滴注抛光液。抛光液通常采用 Al2O3、MgO 或 Cr2O3等细粉末（粒度约为 0.5～5µm）在水中的悬浮液。机械抛光就是靠极细的抛光粉对磨面的机械作用来消除磨痕 而使其成为光滑的镜面。 抛光织物和磨料可按不同要求选用。对于抛光织物的选用，钢一般用细帆布和丝绒；为 防止石墨脱落或曳尾，灰铸铁可用没有绒毛的织物；铝、镁、铜等有色金属可用细丝绒。对 于磨料的选用，一般来说，钢、铸铁可用氧化铝、氧化铬及金刚石研磨膏，有色金属等软材 料可用细粒度的氧化镁。 在实际使用中，应根据织物的性能及被抛光试样的特点，灵活选用。操作时将试样磨面 均匀地压在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断做径向往复运动，同时，试样自身略 加旋转，以便试样各部分抛光程度一致及避免曳尾现象的出现。抛光过程中抛光液滴注量的 确定以试样离开抛光盘后试样表面的水膜在数秒钟可自行挥发为宜。抛光时间一般为 3～ 5min。 抛光后的试样，其磨面应光亮无痕，且石墨或夹杂物等不应抛掉或有曳尾现象。抛光后 的试样应用清水冲洗干净，然后用酒精冲去残留水滴，再用吹风机吹干
4、浸蚀 抛光后的试样磨面是一光滑镜面，若直接放在显微镜下观察，只能看到一片亮光，除某 些非金属夹杂物、石墨、孔洞、裂纹外，无法辨别出各种组成物及其形态特征。必须经过适 当的浸蚀，才能使显微组织正确地显示出来。目前，最常用的浸蚀方法是化学浸蚀法。 化学浸蚀法是将抛光好的试样磨面在化学浸蚀剂（常用酸、碱、盐的酒精或水溶液）中 浸蚀或擦拭一定时间。由于金属材料中各相的化学成分和结构不同，故具有不同的电极电位， 在浸蚀剂中就构成了许多微电池，电极电位低的相为阳极而被溶解，电极电位高的相为阴极 而保持不变 。故在浸蚀后就形成了凹凸不平的表面，在显微镜下，由于光线在各处的反射情 况不同，就能规察到金属的组织兴特征 纯金属及单相合金浸蚀时，由于品界原子排列较乱，缺陷及杂质较多，具有较高的能量 故品界易被浸蚀而呈凹沟。在显微镜下观察时，光线在晶界处产生漫反射而不能进入物镜， 因此显示出一条条黑鱼的品界，如图13()所示。对于两相合金，由于电极电位不同，负电 位的一相被腐蚀形成凹沟， 当光线照射到四凸不平的试样表面时，就能看到不同的组成相 如图13b)所示。 应当指出，金属中各个晶粒的成分虽然相同，但由于其原子排列位向不同，也会使磨面 上各晶粒的浸蚀程疲不一致，在垂直光线照射下，各个晶粒就呈现明暗不一的颜色。 化学浸蚀剂的种类很多，应按金展材料的种类和浸蚀的目的，洗择恰当的浸蚀剂（见附 录1)。 浸蚀时，应将试样磨面向上浸入一盛有浸蚀剂的容器内，并不断地轻微晃动（或用棉花 沾上浸蚀剂擦拭磨面)，待浸蚀适度后取出试样，迅速用水冲洗，接着用酒精冲洗，最后用 吹风机吹干，其表面需严格保持清洁。浸蚀时间要适当，一般试样磨面发暗时就可停止，其 时间取决于金属的性质、浸蚀剂的浓度以及显微镜下观察时的放大倍数。总之，浸蚀时间以 在显微镜下能洁渐地显示出组织的细节为准。若浸冲不足，可面重复讲行浸冲，但 一旦浸蚀 过度，试样则需重新抛光，甚至还需在最后一号砂纸上进行磨光 被没的品体/ 未受没性的相 受浸丝的相 】 倒铁素体品界 6层片状元 图1.3单相和两相组织的显示图 三、实验设备及材料 】、光学金相易微镜」 2、工业纯铁显微组织试样】 3、试样切割机、砂轮机、预磨机、抛光机、抛光粉：不同型号的金相砂纸 4、3%硝酸酒精溶液、酒精、棉花、吹风机等。 3
3 4、浸蚀 抛光后的试样磨面是一光滑镜面，若直接放在显微镜下观察，只能看到一片亮光，除某 些非金属夹杂物、石墨、孔洞、裂纹外，无法辨别出各种组成物及其形态特征。必须经过适 当的浸蚀，才能使显微组织正确地显示出来。目前，最常用的浸蚀方法是化学浸蚀法。 化学浸蚀法是将抛光好的试样磨面在化学浸蚀剂（常用酸、碱、盐的酒精或水溶液）中 浸蚀或擦拭一定时间。由于金属材料中各相的化学成分和结构不同，故具有不同的电极电位， 在浸蚀剂中就构成了许多微电池，电极电位低的相为阳极而被溶解，电极电位高的相为阴极 而保持不变。故在浸蚀后就形成了凹凸不平的表面，在显微镜下，由于光线在各处的反射情 况不同，就能观察到金属的组织特征。 纯金属及单相合金浸蚀时，由于晶界原子排列较乱，缺陷及杂质较多，具有较高的能量， 故晶界易被浸蚀而呈凹沟。在显微镜下观察时，光线在晶界处产生漫反射而不能进入物镜， 因此显示出一条条黑色的晶界，如图 1.3(a)所示。对于两相合金，由于电极电位不同，负电 位的一相被腐蚀形成凹沟，当光线照射到凹凸不平的试样表面时，就能看到不同的组成相， 如图 1.3(b)所示。 应当指出，金属中各个晶粒的成分虽然相同，但由于其原子排列位向不同，也会使磨面 上各晶粒的浸蚀程度不一致，在垂直光线照射下，各个晶粒就呈现明暗不一的颜色。 化学浸蚀剂的种类很多，应按金属材料的种类和浸蚀的目的，选择恰当的浸蚀剂（见附 录Ⅰ）。 浸蚀时，应将试样磨面向上浸入一盛有浸蚀剂的容器内，并不断地轻微晃动（或用棉花 沾上浸蚀剂擦拭磨面），待浸蚀适度后取出试样，迅速用水冲洗，接着用酒精冲洗，最后用 吹风机吹干，其表面需严格保持清洁。浸蚀时间要适当，一般试样磨面发暗时就可停止，其 时间取决于金属的性质、浸蚀剂的浓度以及显微镜下观察时的放大倍数。总之，浸蚀时间以 在显微镜下能清晰地显示出组织的细节为准。若浸蚀不足，可再重复进行浸蚀，但一旦浸蚀 过度，试样则需重新抛光，甚至还需在最后一号砂纸上进行磨光。 图 1.3 单相和两相组织的显示图 三、实验设备及材料 1、光学金相显微镜。 2、工业纯铁显微组织试样。 3、试样切割机、砂轮机、预磨机、抛光机、抛光粉；不同型号的金相砂纸。 4、3%硝酸酒精溶液、酒精、棉花、吹风机等
四、实验内容及步骤 1、 实验前必须仔细阅读实验教程的有关内容。 2、听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造、使用方法等，熟悉显微镜的构造及使用规 程。 3、由指导教师讲解金相试样制备的基本操作过程，然后学生每人一块试样，分别进行试 样制备全过程的练习，直到制成合格的金相试样。 4、在金相显微镜下观察所制备试样的显微组织特征 五、实验报告要求 1、写出实验名称和实验目的 2、简要描述光学金相显微镜的使用规程。 3、说明试样制备的过程及其注意事项。 4、在直径约40mm的圆周内，画出经浸蚀后所制备试样的显微组织图，并注明试样材料、 组织类别、浸蚀剂与放大倍数等。 六、参考资料 1、GB2975-1998钢材力学及工艺性能试验取样规定： 2、GB/T13298-91金属显微组织检验方法 附录（金相显微镜的结构及使用） 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法之一，特别是在金屈材料的研究领域 占有很重要的地位 而金相显微镜是进行显微分析的主要工具，利用金相显微镜在专门制各 的试样上观察材料的组织和缺陷的方法，称为金相显微分析。显微分析可以观察、研究材料 的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物（如氧化物、硫化物等）在组织中的数量和分布情况 等，即可以研究材料的组织结构与其化学成分组成)之间的关系，确定各类材料经不同加工 工艺处理后的显微组织，可以判别材料质量的优劣等。 在现代显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。由于光学的原 因， 金相显微镜的放大倍数为几十倍到2000倍左右 签别能力为250nm左石， 若观察工 材料的更精细结构（如镶嵌块等），则要用近代技术中放大倍数可达几儿十万倍的透射、扫描 电子显微镜及X射线行射技术等。以下仅对常用的光学金相显微镜作一简介。 1、金相显微镜的基本原理 金相显微镜的基本原理如图14、15所示。它包括两个透镜：物镜和目镜。对者被观察 物体的透镜，叫做物镜：对人眼的透镜，叫做目镜。被观察物体AB,放在物镜前焦点F 略远一点的地方。物镜使物体AB形成倒立放大的实像AB1,目镜再把AB放大成正立的 虚像AB,它在人眼明视距离处，即距人眼250mm处，人眼通过目镜看到的就是这个虚像 AB,。显微镜的主要性能指标有： ()显微镜的放大倍数。显微镜的放大倍数等于物镜和目镜单独放大倍数的乘积，即物镜 放大倍数M广ABAB:目镜放大倍数MH=AB/A B1:显微镜放大倍数-4B:/AB=- M物×MH·物镜和目镜的放大倍数刻在嵌圈上，如10×、20×、45×分别表示放大10 倍、20倍、45倍
4 四、实验内容及步骤 1、 实验前必须仔细阅读实验教程的有关内容。 2、 听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造、使用方法等，熟悉显微镜的构造及使用规 程。 3、由指导教师讲解金相试样制备的基本操作过程，然后学生每人一块试样，分别进行试 样制备全过程的练习，直到制成合格的金相试样。 4、在金相显微镜下观察所制备试样的显微组织特征。 五、实验报告要求 1、写出实验名称和实验目的。 2、简要描述光学金相显微镜的使用规程。 3、说明试样制备的过程及其注意事项。 4、在直径约 40mm 的圆周内，画出经浸蚀后所制备试样的显微组织图，并注明试样材料、 组织类别、浸蚀剂与放大倍数等。 六、参考资料 1、GB2975-1998 钢材力学及工艺性能试验取样规定； 2、GB/T13298-91 金属显微组织检验方法。 附录（金相显微镜的结构及使用） 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法之一，特别是在金属材料的研究领域 占有很重要的地位。而金相显微镜是进行显微分析的主要工具，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，称为金相显微分析。显微分析可以观察、研究材料 的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物（如氧化物、硫化物等）在组织中的数量和分布情况 等，即可以研究材料的组织结构与其化学成分(组成)之间的关系，确定各类材料经不同加工 工艺处理后的显微组织，可以判别材料质量的优劣等。 在现代显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。由于光学的原 因，金相显微镜的放大倍数为几十倍到 2000 倍左右，鉴别能力为 250nm 左右，若观察工程 材料的更精细结构（如镶嵌块等），则要用近代技术中放大倍数可达几十万倍的透射、扫描 电子显微镜及 X 射线衍射技术等。以下仅对常用的光学金相显微镜作一简介。 1、金相显微镜的基本原理 金相显微镜的基本原理如图 1.4、1.5 所示。它包括两个透镜：物镜和目镜。对着被观察 物体的透镜，叫做物镜；对着人眼的透镜，叫做目镜。被观察物体 AB，放在物镜前焦点 F1 略远一点的地方。物镜使物体 AB 形成倒立放大的实像 A1B1，目镜再把 A1B1 放大成正立的 虚像 AB1 1 ，它在人眼明视距离处，即距人眼 250mm 处，人眼通过目镜看到的就是这个虚像 AB1 1 。显微镜的主要性能指标有： (1) 显微镜的放大倍数。显微镜的放大倍数等于物镜和目镜单独放大倍数的乘积，即物镜 放大倍数 M 物=A1B1/AB；目镜放大倍数 M 目= AB1 1 / A1B1；显微镜放大倍数 M= AB1 1 / AB= M 物×M 目。物镜和目镜的放大倍数刻在嵌圈上，如 10×、20×、45×分别表示放大 10 倍、20 倍、45 倍
图1.4显微镜成像的光学简图 图15物镜的孔径角 (2)显微镜的鉴别率。显微镜的鉴别率是指它能清晰地分辨试样上两点间的最小距离d, 值越小，鉴别率就越高。鉴别*是显微镜的一个重要的性能指标，它决定于物镜数值孔径 NA和所用的光线波长入，可用下式表示 d=2N.A. 式中入—入射光线的波长： NA- —物镜的数值孔径： 入越小，NA越大，则越小。光线的波长可通过光源或滤色片来选择。当光线波长 定时，可改变物镜数值孔径来调节显微镜的鉴别率。 ()物镜数值孔径。数值孔径表示物镜的聚光能力，其大小为 N.A.=n.sina 式中n一物镜与试样之间介质的折射率： ā—物镜孔径角的一半（图1.5）。 越大或a角越大，N.A越大。由于a总是小于90°，当介质为空气时(=I),N.A. 定小 1:当介质为松柏油时(n=15,NA.值最高可达14，物镜上刻有NA值，如0,25、 0.65等。 (4)显微镜的有效放大倍数 经物镜放大而得到的中间像，又经目镜放大，但目镜放大倍数是有一定范围限制的，近 似计算显微镜的有效放大倍数的经验公式如下： M有 =(500-1000)N. 例如：某40×物镜其数值孔径N.A.=0.65,则其有效放大倍数M有为 M=M物XMH M8=M有数=(500~1000)N.A.=(500-1000)×0.65 =325-650X 所以 M=(325~650)40-816× 所以选用的目镜放大倍数为8一16×，均可满足要求，目镜倍数小于8X时 ,不能充分 发挥物镜的分辨能力。若大于16×时，只是简单的放大，其物体的像反而不如放大倍数较 低时清晰，这种放大称为“虚放大”或“无效放大”。 2、显微镜的构造 金相显微镜的种类和类刑很名，但最常见的形式有台式、立式和卧式三大类。金相显微 镜的构造通常由光学系统、照明系统以及机械系统三大部分组成。有的金相显微镜还附带有 照相摄影装置。现以国产XB1型金相显微镜为例进行说明
5 图 1.4 显微镜成像的光学简图 图 1.5 物镜的孔径角 (2) 显微镜的鉴别率。显微镜的鉴别率是指它能清晰地分辨试样上两点间的最小距离 d， d 值越小，鉴别率就越高。鉴别率是显微镜的一个重要的性能指标，它决定于物镜数值孔径 N.A.和所用的光线波长λ ，可用下式表示 d 2N.A. 式中 λ ——入射光线的波长； N.A. ——物镜的数值孔径； λ 越小，N.A.越大，则 d 越小。光线的波长可通过光源或滤色片来选择。当光线波长一 定时，可改变物镜数值孔径来调节显微镜的鉴别率。 (3) 物镜数值孔径。数值孔径表示物镜的聚光能力，其大小为 N.A. n sin 式中 n ——物镜与试样之间介质的折射率； α ——物镜孔径角的一半（图 1.5）。 n 越大或α 角越大，N.A.越大。由于α 总是小于 90º，当介质为空气时（n=1），N.A.一 定小于 1；当介质为松柏油时（n=1.5），N.A.值最高可达 1.4。物镜上刻有 N.A.值，如 0.25、 0.65 等。 (4) 显微镜的有效放大倍数 经物镜放大而得到的中间像，又经目镜放大，但目镜放大倍数是有一定范围限制的，近 似计算显微镜的有效放大倍数的经验公式如下： M 有效=（500～1000）N.A. 例如：某 40×物镜其数值孔径 N.A.=0.65，则其有效放大倍数 M 有效为 M 总=M 物×M 目 M 总= M 有效=（500～1000）N.A.=（500～1000）×0.65 =325～650× 所以 M 目=（325～650）/40=8～16× 所以选用的目镜放大倍数为 8～16×，均可满足要求，目镜倍数小于 8×时，不能充分 发挥物镜的分辨能力。若大于 16×时，只是简单的放大，其物体的像反而不如放大倍数较 低时清晰，这种放大称为“虚放大”或“无效放大”。 2、显微镜的构造 金相显微镜的种类和类型很多，但最常见的形式有台式、立式和卧式三大类。金相显微 镜的构造通常由光学系统、照明系统以及机械系统三大部分组成。有的金相显微镜还附带有 照相摄影装置。现以国产 XJB-1 型金相显微镜为例进行说明