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1 金相显微镜的光学原理1

1.1 几何光学的基本原理1

1.1.1 几何光学基本定律1

1.1.2 光的全反射2

1.1.3 光的折射、反射及全反射在光学金相显微镜中的应用2

1.2 透镜成像原理3

1.2.1 透镜类型3

1.2.2 透镜成像的规律4

1.2.3 透镜成像的像差4

1.3 显微镜的成像8

1.3.1 显微镜的放大原理8

1.3.2 阿贝成像原理9

2 普通光学金相显微镜13

2.1 显微镜的光学系统13

2.1.1 物镜13

2.1.2 目镜18

2.2 照明系统19

2.2.1 光源及其装置19

2.2.2 光源的使用方法20

2.2.3 垂直照明器与光路行程21

2.2.4 光路系统其他主要附件及作用22

2.3 机械系统24

2.4 显微镜的操作与维护24

2.5 各类金相显微镜25

2.5.1 台式金相显微镜25

2.5.2 立式金相显微镜25

2.5.3 卧式金相显微镜26

3 偏振光显微镜28

3.1 偏振光的基本知识28

3.1.1 偏振光的获得28

3.1.2 偏振光的干涉现象29

3.1.3 偏振状态的鉴别30

3.2 偏振光显微镜的结构特点31

3.2.1 金相显微镜的偏光装置31

3.2.2 偏光装置的调整31

3.3 偏振光显微镜的工作原理32

3.3.1 偏振光在金属磨面上的反射32

3.3.2 偏振光透过各向异性晶体后的反射33

3.3.3 偏振光下透明物相的特殊光学效应34

3.4 偏振光显微镜在金相分析中的应用34

3.4.1 组织与晶粒的显示35

3.4.2 多相合金的相分析36

3.4.3 非金属夹杂物的鉴别36

3.4.4 范性变形、择优取向及晶粒位向的测定37

4 干涉显微镜38

4.1 干涉理论概述38

4.1.1 等厚干涉38

4.1.2 多光束干涉40

4.2 干涉显微镜42

4.2.1 双光束干涉显微镜42

4.2.2 多光束干涉显微镜43

4.3 干涉显微镜在金相分析中的应用45

5 相衬金相显微镜47

5.1 相衬显微分析的基本原理及其在金相分析中的应用47

5.1.1 相衬方法的基本原理47

5.1.2 相衬显微镜的光学结构50

5.1.3 相衬装置52

5.1.4 相衬金相显微镜的应用52

5.2 偏光干涉衬度装置53

5.2.1 干涉衬度的概念53

5.2.2 偏光干涉衬度（DIC）装置54

5.2.3 偏光干涉衬度像55

5.2.4 应用例举56

6 金相试样的截取与镶嵌58

6.1 金相试样的截取58

6.1.1 金相试样截取部位的选择58

6.1.2 金相试样截取的方法58

6.1.3 金相试样磨面的磨平59

6.2 金相试样的镶嵌60

6.2.1 塑料镶嵌法60

6.2.2 机械夹持法64

7 金相试样的磨光与抛光65

7.1 磨光与抛光所用的磨料65

7.2 金相试样的磨光67

7.2.1 试样磨光用砂纸67

7.2.2 磨光操作69

7.3 金相试样的抛光72

7.3.1 机械抛光72

7.3.2 电解抛光75

7.3.3 化学抛光79

7.3.4 显微研磨79

7.3.5 抛光方法的评价80

7.4 金相试样制备过程的清洁问题80

7.5 各种金属材料金相试样的制备81

7.5.1 有色金属材料金相试样的制备81

7.5.2 硬质合金试样的制备83

7.5.3 复合材料金相试样的制备83

7.5.4 铸铁金相试样的制备83

7.5.5 脆性材料金相试样的制备84

8 金相试样显微组织的显示85

8.1 常规显示组织的方法85

8.1.1 化学浸蚀85

8.1.2 电解浸蚀88

8.2 特殊显示组织的方法88

8.2.1 阴极真空浸蚀88

8.2.2 恒电位浸蚀89

8.2.3 薄膜干涉显示组织92

9 金相显微摄影及图像分析107

9.1 金相显微摄影107

9.1.1 显微摄影的成像原理107

9.1.2 照相显微镜108

9.1.3 数码照相系统109

9.1.4 显微摄影的技术要点111

9.2 数码显微摄影与图像分析112

9.2.1 图像获取112

9.2.2 图像净化113

9.2.3 测量114

9.2.4 叠加114

9.2.5 二进制运算115

9.2.6 视场测量116

9.2.7 ImageTool图像分析软件119

10 金属材料的组织分析121

10.1 前言121

10.1.1 组织121

10.1.2 组织的分析研究121

10.1.3 影响组织变化的条件122

10.2 单相多晶体等轴晶粒组织122

10.3 金属材料的铸态组织123

10.3.1 铸锭的宏观组织123

10.3.2 固溶体组织123

10.3.3 具有共晶转变的组织124

10.3.4 具有包晶转变的组织125

10.3.5 具有偏晶转变的组织125

10.4 冷形变和再结晶后组织126

10.4.1 冷加工形变后的组织126

10.4.2 再结晶后的组织127

10.5 热加工形变后的组织127

10.6 固态相变后的显微组织128

10.6.1 碳钢退火后的组织128

10.6.2 碳钢的魏氏体组织128

10.6.3 碳钢的马氏体组织128

10.6.4 脱溶分解的组织129

10.7 铸件的组织129

10.7.1 铸铁的类型129

10.7.2 石墨化过程129

10.7.3 铸铁的组织130

11 定量金相132

11.1 概述132

11.2 定量金相用的符号133

11.3 定量测量基本原理134

11.4 定量测量的基本方法134

11.4.1 PP的测量134

11.4.2 PL的测量135

11.4.3 PA的测量136

11.4.4 NL的测量136

11.4.5 NA的测量137

11.4.6 LL的测量137

11.4.7 AA的测量137

11.5 测量误差137

11.6 描述组织的特征参数与定量139

11.6.1 晶粒大小139

11.6.2 分散分布的第二相粒子140

11.6.3 片层状组织141

11.6.4 界面曲率142

11.6.5 有向组织参数143

11.7 定量金相应用例举143

11.7.1 钢中夹杂物纯净度的测量143

11.7.2 测量晶粒平均长大速度G143

11.7.3 测量新相的形核率N143

11.8 应用图像分析仪进行定量分析144

12 钢中非金属夹杂物的金相分析145

12.1 钢中非金属夹杂物的分类145

12.1.1 夹杂物的来源145

12.1.2 夹杂物的分类146

12.2 钢中非金属夹杂物的鉴定方法146

12.3 钢中非金属夹杂物的金相鉴定147

12.3.1 非金属夹杂物在显微镜下的主要特征147

12.3.2 金相法鉴定夹杂物（定性）的程序149

12.3.3 非金属夹杂物的定量测定150

13 显微硬度在金相研究中的应用152

13.1 显微硬度测试原理152

13.1.1 压头类型152

13.1.2 显微硬度值153

13.1.3 显微硬度测试要点153

13.1.4 显微硬度值的比较标准155

13.2 常用显微硬度计155

13.2.1 LEICA VMHT 30型显微硬度计156

13.2.2 国产显微硬度计157

13.3 显微硬度在金相研究中的应用157

14 金属材料现代研究方法简介158

14.1 扫描电子显微镜（SEM）159

14.1.1 扫描电镜的基本构造159

14.1.2 扫描电镜的基本成像原理160

14.1.3 扫描电镜在材料科学中的应用161

14.2 能量散射谱仪（EDS）162

14.2.1 能谱仪的基本构造162

14.2.2 能谱仪工作的基本原理163

14.2.3 能谱仪的应用163

14.3 电子背散射衍射仪（EBSD）165

14.3.1 电子背散射衍射仪的基本构造166

14.3.2 EBSD系统的基本原理166

14.3.3 EBSD技术在材料科学中的应用168

14.4 透射电子显微镜（TEM）171

14.4.1 透射电镜的基本构造171

14.4.2 透射电镜的基本原理172

14.4.3 透射电镜在材料科学中的应用173

14.5 扫描隧道显微镜（STM）175

14.5.1 扫描隧道显微镜的仪器结构及工作原理简介175

14.5.2 材料研究中的扫描隧道显微分析176

14.5.3 扫描隧道显微镜的应用前景177

14.6 表面分析技术177

14.6.1 设备的基本构成178

14.6.2 电子能谱仪的工作原理179

14.6.3 电子能谱在材料科学中的应用180

附录183

附录1 抛光试剂183

附录2 浸蚀试剂186

附录3 基本实验所用相图191

附录4 基本实验用金相图谱194

附录5 夹杂物的鉴定210

附录6 显微硬度220

参考文献227