1.1 金相硬度计的简介
1.1.1、金相显微试验的概述
金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一，它在金属材料研究领域中占有很重要的地位。利用金相硬度计在专门制备的试样上放大100～1500倍来研究金属及合金组织的方法称为金相显微分析法，它是研究金属材料微观结构基本的一种实验技术。显微分析可以研究金属及合金的组织与其化学成分的关系；可以确定各类合金材料经过不同的加工及热处理后的显微组织；可以判别金属材料的质量优劣，如各种非金属夹杂物－－氧化物、硫化物等在组织中的数量及分布情况以及金属晶粒度的大小等。
在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学硬度计和电子硬度计两大类。这里仅对常用的光学金相硬度计作一般介绍。
实验目的：了解普通金相硬度计的构造和使用方法；学习利用金相硬度计进行显微组织分析。
1.1.2、金相硬度计的结构和操作
金相硬度计的种类和型号很多，常见的是台式、立式和卧式三大类。金相硬度计通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的硬度计还附有摄影装置。现在以4x金相硬度计为例加以说明,4xi金相硬度计的实物图如图3-1。

　
图3-1 4xi金相硬度计实图 动画3-1 4xi金相硬度计光学系统示例图
4x金相硬度计的光学系统如动画3-1所示，由灯泡1发出的光线经过聚光透镜组2以及反射镜8聚焦到孔径光栏9，再经过聚光镜3聚焦到物镜的后焦面，后通过物镜平行照射到试样7的表面。从试样反射回来的光线复进过物镜组6和辅助透镜5，由半反射镜4转向，经过辅助透镜以及棱镜造成一个被观察物体的倒立的放大的实像，该象再经过目镜15的放大，就成为目镜视场中能看到的放大的映像。
4x金相硬度计的各个部分的功能和其使用简介：
照明系统：在底座内有一个低压（6～8v，15v）的灯泡作为光源，由变压器降压供电，靠调节次级电压（6～8v）来改变灯光的亮度。聚光灯、孔径光栏以及反光镜等装置均安装在圆形底座上，视场光栏以及另一个聚光镜则安装在支架上，它们构成了硬度计的照明系统，使试样表面获得充分、均匀的照明。
硬度计调焦装置：在硬度计的两侧有粗动和微动调焦手轮，两者在同一部位。随粗调手轮6的转动，支撑载物台的弯臂作上下运动。在粗调手轮的一侧有制动装置，用以固定调焦正确后载物台的位置。微调手轮5使硬度计本题沿着划轨缓慢移动。在右侧手轮上刻有分度格，每一格表示物镜座上下微动0.002毫米。与刻度盘同侧的齿轮箱上刻有两条白线，用以指示微动升降范围，当旋到极限位置时，微动手轮就会自动被限制，此时，不能再继续旋转而应该倒转来使用。
载物台：用来放置金相试样，载物台和下面托盘之间有导轨，用手推动可使载物台在水平面上作一定范围的十字定向移动，以改变试样的观察部位。
孔径光栏和视场光栏：孔径光栏装在照明反射镜座上面，调整孔径光栏能够控制入射光束的粗细，以保证物像达到清晰的程度。视场光栏设在物镜支架下面，其作用是控制视场范围，使目镜中视场明亮而无阴影。在刻有直纹的套圈上还有两个调节螺钉，用来调整光栏中心。
物镜转换器：转换器呈球面形，上有三个螺钉，可以安装不同放大倍数的物镜，旋转转换器可以使各个物镜镜头进入光路，与不同的目镜搭配使用，可以获得各种放大倍数。
目镜筒：目镜筒呈45度倾斜安装在附有棱镜的半球形座上，还可以将目镜转向90度呈水平状以配合照相装置进行金相摄影。
金相硬度计是一种精密的光学仪器，使用时要求细心谨慎。在使用硬度计工作之前首先要熟悉其构造特征以及各个主要部件的相互位置和作用，然后按照显微的使用规程进行操作。
金相硬度计的使用规程：
1）首先将硬度计的光源插头插到变压器上，通过低压（6～8v）变压器接通电源。
2）根据放大倍数选用所需的物镜和目镜，分别安装在物镜座上及目镜筒内，并将转换器转至固定位置。
3）将试样放在试样台中心，将观察面朝下并用弹簧片压住。
4）转动粗调手轮先将载物台下降，同时用眼睛观察，使物镜尽可能的接近试样表面（但是不要相碰），然后相反方向转动粗调手轮，使载物台渐渐上升以调节焦距，当视场亮度增强时，再改用微调手轮调节，直到物像变清晰。
5）适当调节孔径光栏和视场光栏，以获得佳质量的物像。