AchromaticPC10X/0.3040X/0.6500/0170(b)(a)图7物镜的性能标志（a）国产物镜（b）Zeiss公司物镜PC一平场Achromatic一消色差10X一放大倍数40X一放大倍数0.65一数值孔径0.30一数值孔径8一机械镜筒长度170一机械镜筒长度0一无盖波片3.3目镜的类型目镜的作用是将物镜放大的象再次放大，在观察时于明视距离处形成一个放大的虚象，而在显微摄影时，通过投影目镜在承影屏上形成一个放大的实象。目镜按象差校正及适用范围分类如下：（1）负型目镜（如福根目镜）。由两片单一的平凸透镜在中间夹一光栏组成，接近眼睛的透镜称目透镜起放大作用，另一个称场透镜，使图象亮度均匀，未对象差加以校正，只适用于与低中倍消色差物镜配合使用。（2）正型目镜（如雷斯登目镜）。与上述不同的是光栏在场透镜外面，它有良好的象域弯曲校正，球面象差也较小，但色差比较严重，同倍数下比负型目镜观察视场小。（3）补偿型目镜。是一种特制目镜，结构较复杂，用以补偿校正残余色差，宜与复消色差物镜配合使用，以获得清晰的图象。（4）摄影目镜。专用于金相摄影，不能用于观察，球面象差及象域弯曲均有良好的校正。（5）测微目镜。用于组织的测量，内装有目镜测微器，与不同放大倍数的物镜配合使用时，测微器的格值不同。3.4目镜的标志通常一般目镜上只标有放大倍数，如7X，10X，12.5X等，补偿型目镜上还有一个K字，广视域目镜上还标有视场大小。见图8所示。10PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
10 3. 3 目 镜 的 类 型 目镜的作用是 将 物 镜 放 大 的 象再次 放 大 ，在 观 察 时 于 明 视 距 离 处 形 成 一 个 放 大 的 虚 象 ，而 在 显 微 摄 影 时 ，通 过 投 影 目 镜 在 承 影 屏 上 形 成 一 个 放 大 的 实 象 。 目 镜 按 象 差 校 正 及 适 用 范 围 分 类 如 下 ： （ 1） 负 型 目 镜 (如 福 根 目 镜 )。 由 两 片 单 一 的 平 凸 透 镜 在中间 夹 一 光 栏 组 成 ， 接 近 眼 睛 的 透 镜 称 目 透 镜 起 放 大 作用， 另 一 个 称 场 透 镜 ,使 图 象 亮 度 均 匀 ， 未 对 象 差 加 以 校 正 ， 只 适 用 于 与 低 中 倍 消 色 差 物 镜配合使用。 （ 2） 正 型 目 镜 (如雷斯登 目 镜 )。 与 上 述 不 同 的 是 光 栏 在 场 透 镜 外 面 ， 它 有 良 好 的 象 域 弯曲校 正 ， 球 面 象 差 也 较 小 ， 但 色 差 比 较 严 重 ， 同 倍 数 下 比 负 型 目镜观察 视场小 。 （ 3） 补 偿 型 目镜。是一 种 特制目镜， 结 构 较 复 杂 ， 用 以 补 偿 校 正 残 余 色 差 ， 宜 与 复 消 色 差 物 镜配合使用， 以 获得清晰 的 图 象 。 （ 4） 摄 影 目镜。专用 于 金 相 摄 影 ， 不 能 用 于 观察， 球 面 象 差 及 象 域 弯 曲 均 有 良 好 的 校 正 。 （ 5） 测 微目镜。用 于 组织的 测 量 ， 内 装 有 目 镜 测 微 器 ， 与 不同放 大 倍 数 的 物 镜配合使用 时 ， 测 微 器 的 格 值 不 同 。 3. 4 目 镜 的 标 志 通常一 般 目 镜 上 只 标有放 大 倍 数 ， 如 7X， 10 X， 12.5X 等 ， 补 偿 型 目 镜 上 还 有 一 个 K 字 ， 广 视 域 目 镜 上 还标有 视 场 大 小 。 见 图 8 所 示 。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
5X0WF10X—18MM(a)(b)图8目镜的标志（a）普通目镜（b）广视域目镜5X一放大倍数WF一广视域10X一放大倍数18MM一视场大小（二）金相样品的制备方法概述在用金相显微镜来检验和分析材料的显微组织时，需将所分析的材料制备成一定尺寸的试样，并经磨制、抛光与腐蚀工序，才能进行材料的组织观察和研究工作。金相样品的制备过程一般包括如下步骤：取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀。分别叙述如下：一、取样与镶嵌1.1取样（1）选取原则。应根据研究目的选取有代表性的部位和磨面，例如，在研究铸件组织时，由于偏析现象的存在，必须从表层到中心，同时取样观察，而对于轧制及锻造材料则应同时截取横向和纵向试样，以便分析表层的缺陷和非金属夹杂物的分布情况，对于一般的热处理零件，可取任一截面。（2）取样尺寸。截取的试样尺寸，通常直径为12一15mm，高度和边长为12一15mm的圆柱形和方形，原则以便于手握为宜。（3）截取方法。视材料性质而定，软的可用手锯或锯床切割，硬而脆的可用锤击，极硬的可用砂轮片或电脉冲切割。无论采取哪种方法，都不能使样品的温度过于升高而使组织变化。1.2镶嵌当试样的尺寸太小或形状不规则时，如细小的金属丝、片、小块状或要进行边缘观察时，可将其镶嵌或夹持。见图9所示。11PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
11 （ 二）金 相 样品的 制 备方法 概 述 在 用金相显微镜 来 检 验和分析材料的显微 组 织 时 ，需 将 所分析的材料制备 成 一 定 尺 寸 的试样，并 经 磨 制 、抛 光 与 腐 蚀 工 序 ，才 能 进 行 材料的组织观察和 研 究 工作。 金相样品的制备 过 程 一 般 包 括 如 下 步 骤 ：取 样 、镶 嵌 、粗 磨 、细 磨 、抛 光 和 腐 蚀 。分别 叙 述 如 下 ： 一 、 取样与 镶 嵌 1. 1 取 样 （ 1） 选 取 原 则 。 应 根 据 研 究 目 的 选 取 有 代 表 性 的 部 位 和 磨 面 ， 例 如 ， 在研究 铸件组织 时 ， 由 于 偏 析 现 象 的 存 在 ， 必 须 从 表 层 到 中 心 ， 同 时 取 样观察， 而 对 于 轧 制 及 锻 造 材 料 则 应 同 时 截 取 横 向 和 纵 向 试样，以 便 分 析 表 层 的 缺 陷 和非金 属 夹 杂 物 的 分 布 情 况 ， 对 于 一 般 的 热 处 理 零 件 ， 可 取 任 一 截 面 。 （ 2）取 样 尺 寸 。截 取 的试样 尺 寸 ，通 常 直 径 为 12— 15mm，高 度 和 边 长 为 12— 15mm 的 圆 柱 形 和 方 形 ， 原 则 以 便 于 手 握 为 宜 。 （ 3） 截 取 方 法 。 视 材 料 性 质 而 定 ， 软 的 可 用 手 锯 或 锯床切割 ， 硬 而 脆 的 可 用 锤 击 ，极 硬 的 可 用 砂 轮 片 或 电 脉 冲 切 割 。无 论 采 取 哪 种 方 法 ，都 不 能使样 品 的 温 度过于 升 高 而 使组织 变 化 。 1. 2 镶 嵌 当 试样的 尺 寸 太 小 或 形 状 不 规 则 时 ，如 细 小 的 金 属 丝 、片 、小 块 状 或 要 进 行 边 缘 观 察 时 ， 可 将 其 镶 嵌 或 夹 持 。见图 9 所 示 。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
a)b模子浇铸液树脂垫片样品(d)(c)图9金相样品的镶嵌方法（a)、（b）机械夹持；（c）冷镶嵌；(d）热镶嵌（1）热镶嵌。用热凝树脂（如胶木粉等），在镶嵌机上进行。适应于在低温及不大的压力下组织不产生变化的材料。（2）冷镶嵌。用树脂加固化剂（如环氧树脂和胺类固化剂等）进行，不需要设备，在模子里浇铸镶嵌。适应于不能加热及加压的材料。（3）机械夹持。通常用螺丝将样品与钢板固定，样品之间可用金属垫片隔开，也适应于不能加热的材料。二、磨制2.1粗磨取好样后，为了获得一个平整的表面，同时去掉取样时有组织变化的部分，在不影响观察的前提下，可将棱角磨平，并将观察面磨平，一定要将切割时的变形层磨掉。般的钢铁材料常在砂轮机上磨制，压力不要过大，同时用水冷却，操作时要当心，防止手指等损伤。而较软的材料可用挫刀磨平。砂轮的选择，磨料粒度为40、46、54、60等号，数值越大越细，材料为白刚玉，棕刚玉、绿碳化硅、黑碳化硅等，代号分别为GB、GZ、GC、TH、或WA、A、TL、C，尺寸一般为外径×厚度×孔径=250×25×32，表面平整后，将样品及手用水冲洗干净。2.2细磨目的是消除粗磨存在的磨痕，获得更为平整光滑的磨面。细磨是在一套粒度不同的金相砂纸上由粗到细依次进行磨制，砂纸号数一般为120、280、01、03、05、或120、280、02、04、06号，粒度由粗到细，对于→般的材料（如碳钢样品）磨制方式为：12PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
12 （ 1） 热 镶 嵌 。 用 热凝树脂 （ 如 胶木粉 等 ） ， 在 镶 嵌 机上进行 。 适 应 于 在 低 温 及 不 大 的 压 力 下 组 织 不 产 生 变 化 的材料。 （ 2） 冷 镶 嵌 。 用 树 脂 加 固化剂 （ 如 环氧树脂 和 胺 类 固化剂 等 ） 进 行 ， 不 需 要 设 备 ， 在 模 子 里 浇 铸 镶 嵌 。 适 应 于 不 能 加 热 及 加 压 的材料。 （ 3）机 械 夹 持 。通常用 螺 丝 将 样品与钢 板 固 定 ，样 品 之 间 可 用 金 属 垫 片 隔 开 ， 也 适 应 于 不 能 加 热 的材料。 二 、 磨 制 2. 1 粗 磨 取 好 样 后 ，为 了 获 得 一 个 平 整 的 表 面 ，同 时 去 掉 取 样 时 有 组 织 变 化 的 部 分 ， 在 不 影 响 观察的 前 提 下 ，可 将 棱 角 磨 平 ，并 将 观 察 面 磨 平 ，一 定 要 将 切 割 时 的 变 形 层 磨 掉 。 一 般 的钢铁材料常 在 砂 轮 机 上 磨 制 ，压 力 不 要 过 大 ，同 时 用 水 冷 却 ，操 作 时要当 心 ，防 止 手 指 等 损 伤 。而 较 软 的材料 可 用 挫 刀 磨 平 。砂 轮 的 选 择 ，磨 料 粒 度 为 40、 46、 54、 60 等 号 ， 数 值 越 大 越 细 ，材料 为 白 刚 玉 ， 棕刚玉 、 绿 碳 化 硅 、 黑 碳 化 硅 等 ， 代 号 分 别 为 GB、 GZ、 GC、 TH、 或 WA、 A、 TL、 C， 尺 寸 一 般 为 外 径 ×厚 度 ×孔 径 =250×25×32，表 面 平 整 后 ，将 样品及手用 水 冲 洗 干 净 。 2. 2 细 磨 目的是 消 除 粗 磨 存 在 的 磨 痕 ，获得更 为 平 整 光 滑 的 磨 面 。细 磨 是 在 一 套 粒 度不同 的金相 砂 纸 上 由 粗 到 细 依 次进行 磨 制 ， 砂纸号 数 一 般 为 120、 280、 01、 03、 05、 或 120、 280、 02、 04、 06 号 ， 粒 度 由 粗 到 细 ， 对 于 一 般 的材料 （ 如 碳钢样品 ） 磨 制 方式为 ： PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
（1）手工磨制。将砂纸铺在玻璃板上，二手按住砂纸，二手拿样品在砂纸上单向推磨，用力要均匀，使整个磨面都磨到，更换砂纸时，要把手、样品、玻璃板等清理干净，并与上道磨痕方向垂直磨制，磨到前道磨痕完全消失时才能更换砂纸，见图10所示。也可用水砂纸进行手工湿磨，即在序号为240、300、600、1000的水砂纸上边冲水边磨制。（2）机械磨制。在预磨机上铺上水砂纸进行磨制与手工湿磨方法相同。轻压样品轻压样品1+砂纸玻璃板图10砂纸上磨制方法三、抛光目的是消除细磨留下的磨痕，获得光亮无痕的镜面。方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光和复合抛光等，最常用的是机械抛光。3.1机械抛光是在专用的抛光机上进行抛光，靠极细的抛光粉和磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕的，分为粗抛光和细抛光两种。如图11所示。半径轻压样品抛光盘中心图11样品在抛光盘中心与边缘之间抛光1）粗抛光。粗抛光一般是在抛光盘上铺以细帆布，抛光液通常为Cr203、A1203等粒度为1-5μ的粉末制成水的悬浮液，一般一升水加入5-10克，手握样品在专用的抛光机上进行。边抛光边加抛光液，一般的钢铁材料粗抛光可获得光亮的表面。13PDF文件使用”pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
13 （ 1） 手 工 磨 制 。 将 砂纸铺 在 玻璃板 上 ，一手 按 住砂纸 ，一手 拿 样 品 在 砂 纸 上 单 向 推 磨 ，用力 要 均 匀 ， 使 整 个 磨 面 都 磨 到 ， 更 换砂纸 时 ， 要 把 手 、 样 品 、 玻璃板 等 清 理 干 净 ， 并 与 上 道 磨 痕 方 向 垂 直 磨 制 ， 磨 到 前 道 磨 痕 完 全 消 失 时 才 能 更 换砂纸 ，见 图 10 所 示 。也 可 用 水 砂 纸 进 行 手 工 湿 磨 ，即 在 序 号 为 240、 300、 600、 1000 的 水 砂 纸 上 边 冲 水 边 磨 制 。 （ 2） 机 械 磨 制 。 在 预 磨 机 上 铺 上 水 砂 纸 进 行 磨 制与手工 湿 磨 方 法 相 同 。 三 、 抛 光 目的是 消 除 细 磨 留 下 的 磨 痕 ，获得光 亮 无 痕 的 镜 面 。方 法 有 机 械 抛 光 、电 解 抛 光 、 化 学 抛 光 和 复 合 抛 光 等 ， 最 常 用 的 是 机 械 抛 光 。 3. 1 机 械 抛 光 是 在 专用的 抛 光机上进行 抛 光 ，靠 极 细 的 抛 光 粉 和 磨 面 间 产 生的相 对 磨 削 和 滚 压 作 用 来 消 除 磨 痕 的，分 为 粗 抛 光 和 细 抛 光 两 种 。 如 图 11 所 示 。 1）粗 抛 光 。粗 抛 光 一 般 是 在 抛 光 盘 上 铺 以 细 帆 布 ，抛 光 液 通 常 为 Cr2O3、Al2O3 等 粒 度 为 1-5μ 的 粉 末 制 成 水 的 悬浮液 ，一 般 一 升 水 加 入 5-10 克 ，手 握 样 品 在 专用的 抛 光机上进行 。 边 抛 光 边 加 抛 光 液 ， 一 般 的钢铁材料 粗 抛 光 可 获得光 亮 的 表 面 。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
2）细抛光。是在抛光盘上铺以丝绒，丝绸等，用更细的A1203、Fe203粉制成水的悬浮液，与粗抛光的方法相同。样品磨面上磨痕变化见图12所示。切割痕粗磨粗磨痕S细磨细磨痕抛光T图12样品磨面上磨痕变化示意图3.2电解抛光是利用阳极腐蚀法使样品表面光滑平整的方法，把磨光的样品浸入电解液中，样品作为阳极，阴极可用铝片或不锈钢片制成，接通电源，一般用直流电源，由于样品表面高低不平，在表面形成一层厚度不同的薄膜，凸起的部分膜薄，因而电阻小，电流密度大，金属溶解的速度快，而下凹的部分形成的膜厚，溶解的速度慢，使样品表面逐渐平坦，最后形成光滑表面。电解抛光优点是只产生纯化学的溶解作用，无机械力的影响，所以能够显示金相组织的真实性，特别适应于有色金属及其它的硬度低、塑性大的金属。如铝合金、不锈钢等，缺点是对非金属夹杂物及偏析组织、塑料镶嵌的样品等不适应。3..3化学抛光是靠化学试剂对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用消除磨痕的一种方法。化学抛光液，多数由酸或混合酸、过氧化氢、及蒸馏水组成，酸主要起化学溶解作用，过氧化氢提高金属表面的活性，蒸馏水为稀释剂。化学抛光优点是操作简单，成本低，不需专门设备，抛光同时还兼有化学浸蚀作用。可直接观察。缺点是样品的平整度差，夹杂物易蚀掉，抛光液易失效，只适应于低、中倍观察。对于软金属如锌、铅等化学抛光比机械抛光、电解抛光效果更好。四、腐蚀（浸蚀）经过抛光的样品，在显微镜下观察时，除非金属夹杂物、石墨、裂纹及磨痕等能看到外，只能看到光亮的磨面。要看到组织必须进行腐蚀。腐蚀的方法有多种，如化学腐蚀、电解腐蚀、恒电位腐蚀等，最常用的是化学腐蚀法。下面介绍化学腐蚀显示组织的基本过程。4.1化学腐蚀法的原理化学腐蚀的主要原理是利用浸蚀剂对样品表面引起的化学溶解作用或电化学作用（微电池作用）来显示组织。14PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
14 2）细 抛 光 。是 在 抛 光 盘 上 铺 以 丝 绒 ，丝 绸 等 ，用 更 细 的 Al2O3、Fe2O3 粉 制 成 水 的 悬浮液 ， 与 粗 抛 光 的 方 法 相 同 。样品 磨 面 上 磨 痕 变 化 见 图 12 所 示 。 3. 2 电 解 抛 光 是 利 用 阳 极腐蚀 法 使样品 表 面 光 滑 平 整 的 方 法 ，把 磨 光 的样品 浸 入 电 解 液 中 ，样品作 为 阳 极 ，阴 极 可 用 铝 片 或 不 锈 钢 片 制 成 ，接 通 电 源 ，一 般 用 直 流 电 源 ，由 于 样 品 表 面 高 低 不 平 ，在 表 面 形 成 一 层 厚 度不同 的 薄 膜 ，凸 起 的 部 分 膜 薄 ，因 而 电 阻 小 ，电 流 密 度 大 ，金 属 溶 解 的 速 度 快 ，而 下 凹 的 部 分 形 成 的 膜 厚 ， 溶 解 的 速 度 慢 ，使样品 表 面 逐 渐 平 坦 ， 最 后 形 成 光 滑 表 面 。 电 解 抛 光 优 点 是 只 产 生 纯 化 学 的 溶 解作用，无 机 械 力 的 影 响 ，所 以 能 够 显 示 金相组织的 真 实 性 ，特别 适 应 于 有 色 金 属 及 其 它 的 硬 度 低 、 塑 性 大 的 金 属 。 如 铝 合 金 、不 锈 钢 等 ，缺 点 是 对 非 金 属 夹 杂 物 及 偏 析组织 、塑 料 镶 嵌 的样品 等 不 适 应 。 3.3 化 学 抛 光 是 靠 化 学 试 剂 对 样 品 表 面 凹 凸 不 平 区 域 的 选 择 性 溶 解作用 消 除 磨 痕 的 一 种 方 法 。化 学 抛 光 液 ，多 数 由 酸 或 混 合 酸 、过 氧 化 氢 、及 蒸 馏 水 组 成 ，酸 主 要 起 化 学 溶 解作用， 过 氧 化 氢 提 高 金 属 表 面 的 活 性 ， 蒸 馏 水 为 稀 释 剂 。 化 学 抛 光 优 点 是操作 简 单 ，成 本 低 ，不 需 专 门 设 备 ，抛 光 同时还 兼 有 化 学 浸 蚀 作用。可 直 接 观察。缺 点 是样品的平 整 度 差 ，夹 杂 物 易 蚀 掉 ，抛 光 液 易 失 效 ，只适应 于 低 、中 倍 观察。对 于 软 金 属 如 锌 、铅 等 化 学 抛 光 比 机 械 抛 光 、电 解 抛 光 效 果 更 好 。 四 、 腐蚀（ 浸 蚀 ） 经 过 抛 光 的样品，在 显微镜 下 观 察 时 ，除 非 金 属 夹 杂 物 、石 墨 、裂 纹 及 磨 痕 等 能 看 到 外 ，只 能 看 到 光 亮 的 磨 面 。要 看 到 组 织 必 须 进 行 腐 蚀 。腐 蚀 的 方 法 有 多 种 ，如 化 学 腐 蚀 、电 解 腐 蚀 、恒 电 位 腐 蚀 等 ，最 常用的是 化 学 腐 蚀 法 。下 面 介 绍 化 学 腐 蚀 显 示 组织的基本 过 程 。 4. 1 化 学 腐 蚀法的 原 理 化 学 腐 蚀 的 主 要 原 理 是 利 用 浸 蚀 剂 对 样 品 表 面 引 起 的 化 学 溶 解作用 或 电 化 学作用 （ 微 电 池 作 用 ） 来 显 示 组织。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn