Материаловедение

№ 997

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Кафедра металловедения цветных металлов

В.К. Портной

Материаловедение

Лабораторный практикум

Рекомендовано редакционноиздательским
советом института

Москва  Издательство ´УЧЕБАª
2007

УДК 620.22 
 
П60 

Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, доц. С.М. Педос 

Портной В.К. 
П60  
Материаловедение: Лаб. практикум. – М.: МИСиС, 2007. – 
45 с. 

Лабораторный практикум по курсу «Материаловедение» содержит описание лабораторных работ, выполняемых студентами в 4-м семестре. Выполняя лабораторные работы, студенты получают навыки структурного анализа 
материалов, умение связывать структуру сплава и особенности ее формирования с диаграммой состояния, осваивают основные методы механических 
испытаний и знакомятся с упрочняющей термической обработкой цветных 
сплавов. 
Содержание соответствует программе курса «Материаловедение». 
Предназначены для студентов специальности 080301 «Коммерция» 
(на рынке цветных металлов), а также может быть полезен студентам специальностей 080502 и 330201. 

© Московский государственный институт

стали и сплавов (технологический  
университет) (МИСиС), 2007 

СОДЕРЖАНИЕ 

Лабораторная работа 1. Техника анализа микроструктуры 
сплавов ...................................................................................................4 
Лабораторная работа 2. Типичные микроструктуры сплавов 
двойных систем ...................................................................................12 
Лабораторная работа 3. Методы исследования свойств сплавов.......25 
Лабораторная работа 4. Закалка и старение цветных сплавов...........37 

Лабораторная работа 1 

ТЕХНИКА АНАЛИЗА МИКРОСТРУКТУРЫ СПЛАВОВ 

(2 часа) 

Цель работы – знакомство с методами приготовления микрошлифов и приобретение навыков работы на световом металлографическом микроскопе. 

1.1. Теоретическое введение 

1.1.1. Основы световой микроскопии 

1.1.1.1. Разрешаемое расстояние 
и увеличение микроскопа 

Глаз, как и другие оптические приборы, имеет предел восприятия 
мелких объектов. Этот предел обусловлен строением сетчатой оболочки глаза – ретины. Чувствительные элементы ретины – окончания 
зрительных нервов имеют определенный размер. Если изображение 
предмета на ретине укладывается на одном чувствительном элементе, мы видим его как точку. На расстоянии 250 мм, называемом расстоянием ясного зрения, мы различаем раздельно две точки, если они 
находятся на расстоянии 0,2 мм. Эта величина является разрешаемым расстоянием глаза. Любой оптический прибор: лупа, бинокль, 
фотоаппарат, телескоп и микроскоп – характеризуется минимальным разрешаемым расстоянием μ, или разрешающей способностью, – величиной, обратной минимальному разрешаемому расстоянию –1/μ. Разрешение оптического прибора – это минимальное 
расстояние между двумя точками в изображении или двумя соседними частицами, при котором они еще видны раздельно. Невооруженным глазом объекты меньше 0,2 мм мы увидеть не можем 
без использования оптических приборов. Чтобы увеличить разрешающую способность глаза, используют лупу, микроскоп и другие 
оптические приборы. Величина разрешения оптических приборов 
связана с тем, что во всех таких приборах на краях диафрагм, оправ и 
т.п. происходит дифракция света. Вследствие этого каждая точка 
предмета изображается не как точка, а в виде кружка концентрических колец переменной интенсивности. Две такие точки видны раздельно на расстоянии, при котором главный интерференционный 

максимум одной точки изображения совпадает с первым побочным 
максимумом соседней точки. Таким образом, разрешаемое расстояние микроскопа определяется волновой природой света: 

 
μ = λ / (2 А) = λ / (2n sin α), 
(1.1) 

где λ – длина волны света, формирующего изображение объекта исследования; n – показатель преломления среды, находящейся между объектом и объективом; α – угловая апертура, равная половине 
угла раскрытия входящего в объектив пучка лучей, дающих изображение. Произведение А = n⋅sin α называют числовой апертурой. 
Этот параметр объектива выгравирован на его оправе. У лучших (короткофокусных) объективов максимальный апертурный угол α = 70° 
и sin α = 0,94. 
В большинстве исследований применяют сухие объективы, работающие в воздушной среде (n ≅ 1). Для уменьшения разрешаемого 
расстояния используют иммерсионные объективы. Пространство 
между объективом и объектом заполняют каплей прозрачной жидкости (иммерсионная жидкость, например глицерин, n = 1,4695, кедровое масло, n = 1,5 и т.п.) с большим показателем преломления, что 
повышает разрешающую способность объектива. 
Приняв, что желто-зеленая составляющая спектра белого света 
имеет длину волны λ = 0,55 мкм, получим минимальное разрешаемое 
расстояние (иммерсионный объектив с n = 1,51 и sin α = 0,94) светового микроскопа: 

 
μ = 0,55 / (2 ⋅ 1,51 ⋅ 0,94) = 0,2 мкм, 

т.е. разрешаемое расстояние микроскопа в тысячу раз меньше разрешения глаза. Это означает, что в микроскоп мы можем увидеть детали структуры в 1000 раз меньшие, чем видит невооруженный глаз, 
или что микроскоп дает увеличение 1000 крат. Используя более коротковолновую часть светового спектра, например, уменьшая длину 
волны с помощью светофильтров, можно добиться максимального 
увеличения светового микроскопа 2000 крат. Это предельное увеличение светового микроскопа, так как разрешающая способность светового микроскопа ограничена, прежде всего, длиной волны света. 
Всякий микроскоп состоит из источника света с устройствами 
управления светом, предметного стола для манипуляций с объектом, 
объектива и окуляра, смонтированных в общем корпусе. Объектив 
дает увеличенное промежуточное изображение объекта, которое рас