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G 143
11.7.3 测量新相的形核率N 143
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