工程材料实验指导.pptx

工程材料实验指导工程材料实验指导 o实验一 金属的显微分析法实验一 金属的显微分析法 实验目的：了解金相显微镜的构造、原理及使用规则；了解金相显微镜的构造、原理及使用规则；掌握金相显微试样制备的根本操作方法。掌握金相显微试样制备的根本操作方法。实验概述：金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相显微分析法：利用金相显微镜在专门制备的试金相显微分析法：利用金相显微镜在专门制备的试样上观察材料的组织和缺陷的方法。样上观察材料的组织和缺陷的方法。1.1.金相金相显显微微镜镜的构造、原理及使用；的构造、原理及使用；2.2.金相显微试样的制备方法。金相显微试样的制备方法。实验概述：金相分析实验使用的主要仪器设备金相分析实验使用的主要仪器设备 金相显微镜（金相显微镜（4XB型型）金相显微镜（金相显微镜（4XC-TV型）型）实验概述：金相分析实验使用的主要仪器设备金相分析实验使用的主要仪器设备 切割机切割机 镶嵌机镶嵌机实验概述：金相分析实验使用的主要仪器设备金相分析实验使用的主要仪器设备抛光机（抛光机（PG-1型）型）抛光机（抛光机（PG-2型）型）实验概述：1.金相金相显显微微镜镜的原理、构造及使用的原理、构造及使用金相金相显显微微镜镜的光学原理的光学原理实验概述：1.金相金相显显微微镜镜的原理、构造及使用的原理、构造及使用金相显微镜的构造金相显微镜的构造及功能及功能 光学系统光学系统 照明系统照明系统 调焦装置调焦装置 载物台（样品台）载物台（样品台）孔径光栏和视场光栏孔径光栏和视场光栏 物镜转换器和物镜物镜转换器和物镜 目镜筒及目镜目镜筒及目镜 实验概述：1.金相金相显显微微镜镜的原理、构造及使用的原理、构造及使用金相显微镜的构造及金相显微镜的构造及功能功能(1)-灯泡灯泡 (2)-聚光镜组聚光镜组(3)-聚光镜组聚光镜组(4)-半透反光镜半透反光镜(5)-辅助透镜辅助透镜 (6)-物镜组物镜组(7)-反光镜反光镜 (8)-孔径光栏孔径光栏(9)-视场光栏视场光栏(10)-辅助透镜辅助透镜(11)-棱镜棱镜(12)-棱镜棱镜(13)-视场视场 (14)-目镜目镜实验概述：1.金相金相显显微微镜镜的原理、构造及使用的原理、构造及使用金相显微镜的使用及本卷须知金相显微镜的使用及本卷须知显微镜的操作规程显微镜的操作规程显微镜使用本卷须知显微镜使用本卷须知 （详见实验指导书）（详见实验指导书）实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。o金相试样的制备过程主要步骤有：金相试样的制备过程主要步骤有：磨制抛光浸蚀镶嵌取样实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法本实验金相试样制备过程的步骤如下本实验金相试样制备过程的步骤如下:磨制抛光浸蚀观察砂纸磨抛光液抛光机浸蚀剂吹风机酒精清洗水清洗水清洗吹干显微镜实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法取样取样以以下图为常规取样以以下图为常规取样左图为试样镶嵌左图为试样镶嵌实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法磨制磨制方式：方式：手工磨和机械磨手工磨和机械磨工序：工序：粗磨和细磨粗磨和细磨右图右图-试样磨面上磨痕试样磨面上磨痕 变化情况示意图变化情况示意图 实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法磨制方法磨制方法l砂纸平铺在玻璃板上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使试样砂纸平铺在玻璃板上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使试样磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下向前推行磨制。磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下向前推行磨制。l磨制以磨制以“单程单向单程单向”方式重复进行。方式重复进行。l在调换下一号更细的砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒去除干净，在调换下一号更细的砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒去除干净，并使试样的磨制方向调转并使试样的磨制方向调转90。实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法抛光抛光目的：目的：去除细磨时遗留下的细微磨痕，去除细磨时遗留下的细微磨痕，以获得光亮而无磨痕的镜面以获得光亮而无磨痕的镜面。方法：方法：机械抛光机械抛光 电解抛光电解抛光 化学抛光化学抛光本实验采用机械抛光方法。本实验采用机械抛光方法。实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法操作：操作：1.将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上，压力不宜过大，将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上，压力不宜过大，并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。2.抛光时间不宜过长，磨面上磨痕全部消除而呈光亮的镜面后，即抛光时间不宜过长，磨面上磨痕全部消除而呈光亮的镜面后，即 可停止抛光。可停止抛光。3.抛光后的试样用水冲洗干净，然后进行侵蚀。抛光后的试样用水冲洗干净，然后进行侵蚀。实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法浸蚀浸蚀目的：目的：使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮，除某些非金属夹杂物、石光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮，除某些非金属夹杂物、石墨、孔洞、裂纹外，无法区分出各种组织组成物及其形态特征。墨、孔洞、裂纹外，无法区分出各种组织组成物及其形态特征。方法：方法：化学浸蚀法化学浸蚀法操作：操作：1.将抛光好的试样磨面用化学浸蚀剂进行一定时间浸蚀；将抛光好的试样磨面用化学浸蚀剂进行一定时间浸蚀；2.浸蚀后用酒精清洗浸蚀面，再用吹风机吹干浸蚀面及试样整浸蚀后用酒精清洗浸蚀面，再用吹风机吹干浸蚀面及试样整 体，随后观察。体，随后观察。实验概述：2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法浸蚀浸蚀 浸蚀后试样磨面浸蚀后试样磨面就形成了凸凹不平的就形成了凸凹不平的外表，在显微镜下通外表，在显微镜下通过光线在磨面上各处过光线在磨面上各处的反射情况不同，显的反射情况不同，显现出各种不同的组织现出各种不同的组织结构特征及形态。结构特征及形态。即能够观察到金属的即能够观察到金属的显微组织。显微组织。右图右图-单相组织和单相组织和双相组织的显微组织图双相组织的显微组织图实验一 金属的显微分析法实验设备及材料设备仪器有：设备仪器有：光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。实验材料有：实验材料有：碳钢试样，金相砂纸，抛光液，硝酸酒精溶碳钢试样，金相砂纸，抛光液，硝酸酒精溶液（含液（含4%HNO3），酒精，脱脂棉等。），酒精，脱脂棉等。实验一 金属的显微分析法实验内容及步骤 实验前必须仔细阅读实验讲义的有关内容；实验前必须仔细阅读实验讲义的有关内容；听听取取实实验验指指导导教教师师讲讲解解金金相相显显微微镜镜的的构构造造、使使用用方方法法等等内内容容，熟熟悉悉金金相相显显微微镜镜的的构构造造及及其其操操作规程；作规程；由由实实验验指指导导教教师师讲讲解解金金相相试试样样制制备备的的根根本本操操作作过过程程，学学生生每每人人一一块块试试样样，进进行行试试样样制制备备全全过过程的操作，直至制成合格的金相试样；程的操作，直至制成合格的金相试样；在在金金相相显显微微镜镜下下观观察察所所制制备备试试样样的的显显微微组组织织特特征，并用铅笔描绘出画。征，并用铅笔描绘出画。实验一 金属的显微分析法实验报告要求 在在指指定定的的报报告告纸纸上上完完成成报报告告。注注意意：必必须须要要写写明明实实验验名称、实验日期、学生姓名、学号及组别。名称、实验日期、学生姓名、学号及组别。1.写出实验目的；写出实验目的；2.扼扼要要描描述述光光学学金金相相显显微微镜镜的的使使用用规规程程，画画出出显显微微镜镜的的光光学学系统示意图；系统示意图；3.说明金相试样制备的过程及其本卷须知；说明金相试样制备的过程及其本卷须知；4.在报告纸上所给定的圆圈内，用铅笔画出所制备试样的显在报告纸上所给定的圆圈内，用铅笔画出所制备试样的显 微组织图，并注明试样的材料、组织类别、侵蚀剂及放大微组织图，并注明试样的材料、组织类别、侵蚀剂及放大 倍数。倍数。5.报告上交日期：实验后一周内。报告上交日期：实验后一周内。实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织 一、实验目的一、实验目的o通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织；组织；o了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征；质、形态及分布特征；o分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。之间的关系。实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织二、实验概述二、实验概述o观察碳钢和白口铸铁的平衡组织观察碳钢和白口铸铁的平衡组织o分析各种相组分和组织组成物的特征分析各种相组分和组织组成物的特征 o碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢 o白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁 o相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体 o区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体o估算：亚共析钢中碳的质量分数估算：亚共析钢中碳的质量分数二、实验概述二、实验概述1.各种各种碳钢的显微碳钢的显微组织组织工业纯铁显微组织工业纯铁显微组织亚共析钢钢的显微组织亚共析钢钢的显微组织二、实验概述二、实验概述共析钢的显微组织共析钢的显微组织1.各种各种碳钢的显微碳钢的显微组织组织过共析钢钢的显微组织过共析钢钢的显微组织二、实验概述二、实验概述2.放大倍数对组织形态的影响放大倍数对组织形态的影响高倍率下的珠光体高倍率下的珠光体中倍率下的珠光体中倍率下的珠光体二、实验概述二、实验概述3.铁素体和渗碳体显微镜下的区别铁素体和渗碳体显微镜下的区别亚共析钢中的铁素体亚共析钢中的铁素体 过共析钢中的二次渗碳体过共析钢中的二次渗碳体二、实验概述二、实验概述4.不同化学浸蚀剂对组织的影响不同化学浸蚀剂对组织的影响 T12 T12钢的显微组织钢的显微组织碱性苦味酸钠溶液侵蚀的组织碱性苦味酸钠溶液侵蚀的组织 4%4%硝酸酒精溶液侵蚀的组织硝酸酒精溶液侵蚀的组织 4%4%硝酸酒精溶液侵蚀的组织硝酸酒精溶液侵蚀的组织二、实验概述二、实验概述5.各种各种白口铸铁的显微白口铸铁的显微组织组织亚共晶白口铸铁显微组织亚共晶白口铸铁显微组织共晶白口铸铁显微组织共晶白口铸铁显微组织二、实验概述二、实验概述过共晶白口铸铁显微组织过共晶白口铸铁显微组织5.各种各种白口铸铁的显微白口铸铁的显微组织组织实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织三、实验仪器及材料三、实验仪器及材料主要仪器有主要仪器有：光学金相显微镜光学金相显微镜所用材料有所用材料有：20 20钢、钢、6565钢、钢、T8T8钢、钢、T12T12钢、亚共晶白口铸钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的显微铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的显微组织样品组织样品 各种碳钢和白口铸铁的金相图片。各种碳钢和白口铸铁的金相图片。实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤o观察各种显微组织样品，研究每个样品的组织特征，并观察各种显微组织样品，研究每个样品的组织特征，并结合铁碳相图分析其组织形成过程。结合铁碳相图分析其组织形成过程。o用铅笔绘出指定用铅笔绘出指定6 6个样品的显微组织示意图，并用箭头个样品的显微组织示意图，并用箭头和代表符号标明各组织组成物。和代表符号标明各组织组成物。注意要点是：注意要点是：1.1.绘图时要抓住各种组织组成物形态的特征，用示意的绘图时要抓住各种组织组成物形态的特征，用示意的 方法去画，而不必像照相似的描绘其切实的影象。方法去画，而不必像照相似的描绘其切实的影象。2.2.绘制组织示意图一律用铅笔，黑白颜色应与真实组织绘制组织示意图一律用铅笔，黑白颜色应与真实组织 相对应，不能以黑代白或以白代黑。相对应，不能以黑代白或以白代黑。3.3.绘制组织图必须在实验室内完成。绘制组织图必须在实验室内完成。o分析一个未知试样。指出它是何种钢，是什么组织，估分析一个未知试样。指出它是何种钢，是什么组织，估算出大致的碳质量含量。算出大致的碳质量含量。实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织五、实验报告要求五、实验报告要求 在指定的报告纸上完成报告。注意：必须要写明实在指定的报告纸上完成报告。注意：必须要写明实 验名称、实验日期、学生姓名、学号及组别。验名称、实验日期、学生姓名、学号及组别。1.写出实验目的；写出实验目的；2.在报告纸上所给定的圆圈内，用铅笔画出在报告纸上所给定的圆圈内，用铅笔画出指定指定6 6个样品个样品的的显微组织示意图。并用箭头和代表符号标明各组织组成显微组织示意图。并用箭头和代表符号标明各组织组成物，同时注明样品成分、组织类别、侵蚀剂和放大倍数物，同时注明样品成分、组织类别、侵蚀剂和放大倍数等；等；3.根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳合金的组织和性根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳合金的组织和性能影响的大致规律；能影响的大致规律；4.通过观察估测未知试样组织中珠光体所占的面积，利用通过观察估测未知试样组织中珠光体所占的面积，利用估算公式计算未知试样的碳质量分数。估算公式计算未知试样的碳质量分数。5.报告上交日期：实验后一周内。报告上交日期：实验后一周内。实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 实验目的：熟悉钢的几种根本热处理操作；熟悉钢的几种根本热处理操作；研究加热温度、冷却速度及回火温度等主研究加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响；要因素对碳钢热处理后性能的影响；观察碳钢热处理后的显微组织；观察碳钢热处理后的显微组织；了解材料硬度的测定方法，学会正确使用了解材料硬度的测定方法，学会正确使用硬度计。硬度计。实验概述：o钢的热处理：通过钢在固态范围内的加热、保温和冷钢的热处理：通过钢在固态范围内的加热、保温和冷却操作，来改变其内部组织，从而获得所需要的物理、却操作，来改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的过程。化学、机械和工艺性能的过程。o一般热处理有：退火、正火、淬火、回火。一般热处理有：退火、正火、淬火、回火。o热处理根本工艺要素：加热温度、保温时间和冷却方热处理根本工艺要素：加热温度、保温时间和冷却方式。式。o正确合理选择这三者的工艺标准，是热处理质量的根正确合理选择这三者的工艺标准，是热处理质量的根本保证。本保证。实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响热处理设备热处理设备 实验室用设备实验室用设备箱式电阻炉箱式电阻炉 坩埚炉坩埚炉 管式电阻炉管式电阻炉实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 热处理生产用设备热处理生产用设备 高温电阻炉高温电阻炉 台车式电阻炉台车式电阻炉 外热井式硝盐炉外热井式硝盐炉网带式淬火炉网带式淬火炉 网带式回火炉网带式回火炉 铝管退火炉铝管退火炉 箱式气体渗碳炉自动生产线箱式气体渗碳炉自动生产线感应加热感应加热 感应淬火机床感应淬火机床RJ2系列井式回火电阻炉系列井式回火电阻炉 RQ3系列气体渗碳炉系列气体渗碳炉 RX3系列箱式电阻炉系列箱式电阻炉实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 实验概述：o钢的热处理工艺曲线钢的热处理工艺曲线o相关参数：相关参数：1.加热温度加热温度2.保温时间保温时间3.冷却方式冷却方式实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响退火和正火工艺退火和正火工艺淬火方法淬火方法冷却方式冷却方式共析钢的等温转变和连续冷却转变共析钢的等温转变和连续冷却转变亚共析钢连续冷却转变亚共析钢连续冷却转变过共析钢连续冷却转变过共析钢连续冷却转变实验概述：加热温度的选择加热温度的选择图图3-1 退火和正火的加热退火和正火的加热 图图3-2 淬火的加热淬火的加热 温度范围温度范围 温度范围温度范围 实验概述：加热温度的选择加热温度的选择回火的加热温度回火的加热温度o低温回火：加热温度为低温回火：加热温度为150250。o中温回火：加热温度为中温回火：加热温度为350500。o高温回火：加热温度为高温回火：加热温度为500650。o回火加热温度对机械性能的影响回火加热温度对机械性能的影响 o回火加热温度对硬度的影响回火加热温度对硬度的影响实验概述：保温时间的选择保温时间的选择保温的意义：为了使工件内外各局部温度均到达指定温度，保温的意义：为了使工件内外各局部温度均到达指定温度，并完成组织转变，使碳化物溶解奥氏体成分均匀化，必须并完成组织转变，使碳化物溶解奥氏体成分均匀化，必须在热处理加热温度下保温一定的时间。在热处理加热温度下保温一定的时间。加热时间：工件升温所需时间和保温所需时间的总合。加热时间：工件升温所需时间和保温所需时间的总合。热处理加热时间的影响因素：工件的尺寸和形状、使用的热处理加热时间的影响因素：工件的尺寸和形状、使用的加热设备和装炉量、装炉时炉子的温度、钢的成分和原始加热设备和装炉量、装炉时炉子的温度、钢的成分和原始组织、热处理的要求和目的等。组织、热处理的要求和目的等。在空气介质中加热升温到达指定温度后的保温时间，在空气介质中加热升温到达指定温度后的保温时间，碳钢：按工件厚度碳钢：按工件厚度(或直径或直径)每毫米一分钟每毫米一分钟 到一分半钟估到一分半钟估算；算；合金钢：按每毫米两分钟估算。合金钢：按每毫米两分钟估算。在盐浴炉中加热，保温时间则可缩短在盐浴炉中加热，保温时间则可缩短12倍。倍。(参见表参见表3-1)实验概述：冷却方法的选择冷却方法的选择 热处理时冷却方法（冷却速度）影响着钢的组热处理时冷却方法（冷却速度）影响着钢的组织和性能。只有选择适当的冷却方法，才能获得所织和性能。只有选择适当的冷却方法，才能获得所要求的组织和性能。要求的组织和性能。退火冷却：一般采用随炉冷却。退火冷却：一般采用随炉冷却。正火冷却：采用空气冷却，大件可用风冷却。正火冷却：采用空气冷却，大件可用风冷却。淬火冷却：根据工件状况选择淬火介质。淬火冷却：根据工件状况选择淬火介质。淬火介质不同淬火介质不同 冷却能力不同冷却能力不同 工件获得冷速不同工件获得冷速不同合理选择冷却介质是保证淬火质量的关键合理选择冷却介质是保证淬火质量的关键碳钢：通常用室温的水作淬火介质碳钢：通常用室温的水作淬火介质合金钢：合金钢：实验概述：o碳钢热处理后的组织，可以是接近平衡状态的组织，碳钢热处理后的组织，可以是接近平衡状态的组织，也可以是不平衡组织。组织不同性能将各异。也可以是不平衡组织。组织不同性能将各异。o研究分析其组织，用铁碳相图和碳钢的曲线。研究分析其组织，用铁碳相图和碳钢的曲线。o铁碳相图铁碳相图慢冷时不同碳质量分数的铁碳合金的慢冷时不同碳质量分数的铁碳合金的结晶过程和室温下的组织，并计算相的质量分数。结晶过程和室温下的组织，并计算相的质量分数。oC曲线曲线一定成分的铁碳合金在不同冷却条件下一定成分的铁碳合金在不同冷却条件下的过冷奥氏体发生不同类型的转变过程及能够得到的过冷奥氏体发生不同类型的转变过程及能够得到的组织。的组织。实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 平衡状态组织：退火、正火组织平衡状态组织：退火、正火组织 如：铁素体珠光体、珠光体、珠光体如：铁素体珠光体、珠光体、珠光体+二次渗碳体二次渗碳体 不平衡状态组织：淬火组织不平衡状态组织：淬火组织 l连续冷却时连续冷却时 当冷却速度不太大时，当冷却速度不太大时，形成珠光体类型的索氏体或屈氏体组织（共析钢）形成珠光体类型的索氏体或屈氏体组织（共析钢）当冷却速度较快时，当冷却速度较快时，直接形成马氏体组织（碳在直接形成马氏体组织（碳在-Fe中的过饱和固溶体）中的过饱和固溶体）l等温冷却时等温冷却时 在高温转变区产生珠光体型组织：珠光体、索氏体、屈氏体在高温转变区产生珠光体型组织：珠光体、索氏体、屈氏体 在中温转变区产生贝氏体组织：上贝氏体和下贝氏体在中温转变区产生贝氏体组织：上贝氏体和下贝氏体实验概述：碳钢热处理后的组织碳钢热处理后的组织实验概述：碳钢热处理后的组织碳钢热处理后的组织碳钢的退火和正火组织碳钢的退火和正火组织 45钢钢860炉冷组织炉冷组织 45钢钢860气冷组织气冷组织 珠光体珠光体+铁素体铁素体 索氏体索氏体+铁素体铁素体实验概述：碳钢热处理后的组织碳钢热处理后的组织钢的淬火组织钢的淬火组织 45钢钢860油冷组织油冷组织 45钢钢860淬火组织淬火组织 马氏体马氏体+屈氏体屈氏体 马氏体马氏体 实验概述：碳钢热处理后的组织碳钢热处理后的组织钢的回火组织钢的回火组织 45钢钢860调质处理组织调质处理组织 65钢淬火后中温回火组织钢淬火后中温回火组织 回火索氏体回火索氏体 回火屈氏体回火屈氏体实验概述：碳钢热处理后的组织碳钢热处理后的组织T12钢的球化退火和淬火后低温回火组织钢的球化退火和淬火后低温回火组织球化退火组织球化退火组织 水淬水淬+低温回火组织低温回火组织 球化体球化体 回火马氏体回火马氏体+二次渗碳体二次渗碳体+剩余奥氏体剩余奥氏体实验概述：碳钢热处理后的组织碳钢热处理后的组织低温回火组织为回火马氏体，回火马氏体易受侵蚀，低温回火组织为回火马氏体，回火马氏体易受侵蚀，组织呈暗色针状。回火马氏体具有高的强度和硬度，组织呈暗色针状。回火马氏体具有高的强度和硬度，而韧性和塑性较淬火马氏体有明显改善。而韧性和塑性较淬火马氏体有明显改善。中温回火组织为回火屈氏体，回火屈氏体有较好的中温回火组织为回火屈氏体，回火屈氏体有较好的强度，最高的弹性，较好的韧性。强度，最高的弹性，较好的韧性。高温回火组织的回火索氏体，回火索氏体具有强度、高温回火组织的回火索氏体，回火索氏体具有强度、韧性和塑性较好的综合机械性能。韧性和塑性较好的综合机械性能。注意：回火索氏体和回火屈氏体与索氏体和屈氏体注意：回火索氏体和回火屈氏体与索氏体和屈氏体在显微组织形态上是不同的，前者中的渗碳体呈粒在显微组织形态上是不同的，前者中的渗碳体呈粒状而后者则为片状。状而后者则为片状。实验概述：碳钢热处理后的性能碳钢热处理后的性能碳钢热处理后的性能碳钢热处理后的性能各种组织的硬度性能各种组织的硬度性能指标范围如下：指标范围如下：珠光体珠光体 1020HRC 索氏体索氏体 2225HRC 屈氏体屈氏体 3642HRC 马氏体马氏体 6265HRC 回火马氏体约回火马氏体约 60HRC 回火屈氏体回火屈氏体 4048HRC 回火索氏体回火索氏体 2535HRC实验概述：硬度试验与硬度计的使用硬度试验与硬度计的使用硬度：金属材料抵抗比它硬的物体压入其外表的硬度：金属材料抵抗比它硬的物体压入其外表的能力。能力。硬度越高，说明金属抵抗塑性变形的能力越大。硬度越高，说明金属抵抗塑性变形的能力越大。力学性能指标之一，与强度、塑性指标之间存在力学性能指标之一，与强度、塑性指标之间存在着内在联系。着内在联系。硬度试验简单易行，又不会损坏零件，硬度试验简单易行，又不会损坏零件，在生产和在生产和科研中应用广泛。科研中应用广泛。常用的硬度试验方法有：常用的硬度试验方法有：布氏硬度试验布氏硬度试验 洛氏硬度试验洛氏硬度试验 维氏硬度试验维氏硬度试验 显微硬度试验显微硬度试验 实验概述：硬度试验与硬度计的使用硬度试验与硬度计的使用布氏硬度试验原理布氏硬度试验原理 洛氏硬度试验原理洛氏硬度试验原理实验概述：硬度试验与硬度计的使用硬度试验与硬度计的使用布氏硬度试验原理布氏硬度试验原理 洛氏硬度试验原理洛氏硬度试验原理实验概述：硬度试验与硬度计的使用硬度试验与硬度计的使用布氏硬度计布氏硬度计 洛氏硬度计洛氏硬度计实验概述：硬度试验与硬度计的使用硬度试验与硬度计的使用洛氏硬度试验与布氏硬度试验方法的优缺点比较：洛氏硬度试验与布氏硬度试验方法的优缺点比较：p优点：优点：洛氏硬度试验洛氏硬度试验操作迅速简便，压痕较小，适宜成品检验。可操作迅速简便，压痕较小，适宜成品检验。可以各种金属材料的硬度，也可以测量较薄工件或外表薄层的以各种金属材料的硬度，也可以测量较薄工件或外表薄层的硬度。硬度。布氏硬度试验布氏硬度试验硬度值代表性全面，压痕面积较大，能反映较硬度值代表性全面，压痕面积较大，能反映较大范围内材料的平均性能。试验数据稳定，数据重复性强。大范围内材料的平均性能。试验数据稳定，数据重复性强。p缺点：缺点：洛氏硬度试验洛氏硬度试验压痕面积较小，所测硬度值的代表性差，重复压痕面积较小，所测硬度值的代表性差，重复性差，分散度较大。性差，分散度较大。布氏硬度试验布氏硬度试验压头采用的材料所限，而不能测试太硬的材料。压头采用的材料所限，而不能测试太硬的材料。压痕较大，不适宜成品检验。压痕较大，不适宜成品检验。实验概述：硬度试验与硬度计的使用硬度试验与硬度计的使用布氏硬度表示符号通常布氏硬度表示符号通常 HB。据压头材料不同，后缀不同字母，以示其试验条件。据压头材料不同，后缀不同字母，以示其试验条件。即：压头为钢球时用即：压头为钢球时用HBS，压头为硬质合金时用，压头为硬质合金时用HBW。布氏硬度值的大小就是压痕单位面积上所承受的压力。布氏硬度值的大小就是压痕单位面积上所承受的压力。单位为：单位为：kg/mm2或或N/mm2，一般不标出。，一般不标出。实验室只要测出压痕直径实验室只要测出压痕直径d（毫米）（毫米）,通过计算或查表即可通过计算或查表即可得出得出HB值。值。布氏硬度试验方法和技术条件有相应的国家标准布氏硬度试验方法和技术条件有相应的国家标准(表表3-3)3-3)实际测定时，据金属材料种类、试样硬度范围和厚度等，实际测定时，据金属材料种类、试样硬度范围和厚度等，按照标准试验标准，选择钢球直径、载荷及保荷时间。按照标准试验标准，选择钢球直径、载荷及保荷时间。实验概述：硬度试验与硬度计的使用硬度试验与硬度计的使用洛氏硬度试验是应用最广，和布氏硬度一样，也是洛氏硬度试验是应用最广，和布氏硬度一样，也是一种压入硬度试验，但它不是测定压痕的面积，而一种压入硬度试验，但它不是测定压痕的面积，而是测量压痕的深度，以压入深度的大小表示材料的是测量压痕的深度，以压入深度的大小表示材料的硬度值。硬度值。洛氏硬度表示符号洛氏硬度表示符号HR，为了可以用一种硬度计测定出从软到硬的金属材料为了可以用一种硬度计测定出从软到硬的金属材料硬度，采用不同的压头与总载荷组合成几种不同的硬度，采用不同的压头与总载荷组合成几种不同的洛氏硬度标度，每一种标度用一个字母标注在硬度洛氏硬度标度，每一种标度用一个字母标注在硬度符号符号HR后。即：后。即：HRA、HRB、HRC三种。三种。洛氏硬度值为一无名数。并可从硬度计的表盘指示洛氏硬度值为一无名数。并可从硬度计的表盘指示器上直接读出。器上直接读出。洛氏硬度试验标准见表洛氏硬度试验标准见表3-4。实验概述：硬度试验与硬度计的使用硬度试验与硬度计的使用各种洛氏硬度之间，洛氏硬度值与布氏硬度值各种洛氏硬度之间，洛氏硬度值与布氏硬度值之间都有一定的换算关系。对于钢铁材料，大之间都有一定的换算关系。对于钢铁材料，大致有以下关系式：致有以下关系式：HRC=2HRA104HB=10HRC（HRC=4060范围）范围）HB=2HRB布氏硬度值和抗拉强度之间存在一定的换算关布氏硬度值和抗拉强度之间存在一定的换算关系（见表系（见表3-4）本实验使用的洛氏硬度计构造与操作方法见指导书本实验使用的洛氏硬度计构造与操作方法见指导书P22。实验概述：硬度试验与硬度计的使用硬度试验与硬度计的使用o硬度计的使用（电动洛氏硬度计的操作步骤）硬度计的使用（电动洛氏硬度计的操作步骤）1.1.翻开电源开关，灯泡亮翻开电源开关，灯泡亮2.2.将试件放在测试台上，顺时针转动升降手柄，使测试台上升与压头接触将试件放在测试台上，顺时针转动升降手柄，使测试台上升与压头接触3.继续转动手柄，同时观察表盘，当主指示针转至继续转动手柄，同时观察表盘，当主指示针转至“0”“0”点不动，副指示针点不动，副指示针转至标记转至标记“”“”范围内时，停止转动手柄范围内时，停止转动手柄5.5.由硬度计表盘上读取主指示针所指示的数值，即为所测定点的硬度值由硬度计表盘上读取主指示针所指示的数值，即为所测定点的硬度值4.4.按下启动板硬度计自动完成施加主试验力（灯灭）、保荷、卸除主试验力按下启动板硬度计自动完成施加主试验力（灯灭）、保荷、卸除主试验力（灯亮）的全过程（灯亮）的全过程6.6.逆时针转动升降手柄，使测试台下降，平移试件重新选点，重复上述逆时针转动升降手柄，使测试台下降，平移试件重新选点，重复上述1515步，步，继续硬度测定继续硬度测定7.7.连续测定数点硬度后，降下测试台，取下试件，完本钱试件硬度测定连续测定数点硬度后，降下测试台，取下试件，完本钱试件硬度测定实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响实验设备及材料主要设备有：箱式电阻炉，坩埚电炉，主要设备有：箱式电阻炉，坩埚电炉，洛氏硬度计，金相显微镜，长柄铁钳洛氏硬度计，金相显微镜，长柄铁钳等。等。实验材料有：实验材料有：45钢和钢和T12钢试样，钢钢试样，钢的各种不平衡组织样品，金相图谱，的各种不平衡组织样品，金相图谱，冷却介质水和油，砂纸等。冷却介质水和油，砂纸等。实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响实验内容按热处理实验任务中所列的工艺进行热处理按热处理实验任务中所列的工艺进行热处理操作实验；操作实验；学会使用洛氏硬度计测定热处理后试样的硬学会使用洛氏硬度计测定热处理后试样的硬度；度；实验步骤 参见实验指导书参见实验指导书P25，17条。条。要求：必须按操作规程进行实验，注意平安。要求：必须按操作规程进行实验，注意平安。实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响热处理实验任务表热处理实验任务表实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响实验报告要求 在在指指定定的的报报告告纸纸上上完完成成报报告告。注注意意：必必须须写写明明实实验验名名称、实验日期、学生姓名、学号及组别。称、实验日期、学生姓名、学号及组别。写出实验目的；写出实验目的；按照指导书表按照指导书表3-6的样式整理、列出全部实验资料；的样式整理、列出全部实验资料；据实验资料分析淬火温度、淬火介质及回火温度对据实验资料分析淬火温度、淬火介质及回火温度对45钢钢性能的影响，并根据铁碳合金相图、性能的影响，并根据铁碳合金相图、C曲线（或曲线（或CCT曲曲线）和回火时的转变说明硬度变化的原因；线）和回火时的转变说明硬度变化的原因；报告上交日期：实验后下一周同一时间。报告上交日期：实验后下一周同一时间。实验四 常用工程材料的显微组织观察与金相显微照相技术简介实验四 常用工程材料的显微组织观察与 金相显微照相技术简介实验目的实验目的1.观察八种常用合金钢、铸铁、有色金属观察八种常用合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织，熟悉每种材料的显等材料的显微组织，熟悉每种材料的显微组织特征。微组织特征。2.研究各种铸铁的显微组织特点及其中石研究各种铸铁的显微组织特点及其中石墨的形状、大小之区别。墨的形状、大小之区别。3.初步了解金相显微摄影方法。初步了解金相显微摄影方法。实验四 常用工程材料的显微组织观察与 金相显微照相技术简介实验概述 合金钢：合金结构钢、合金工具钢、特殊钢。合金钢：合金结构钢、合金工具钢、特殊钢。特殊钢：不锈钢特殊钢：不锈钢 铸铁：白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。铸铁：白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。灰口铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等灰口铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等有色金属材料：铜、铝、镍、钛及其合金。有色金属材料：铜、铝、镍、钛及其合金。铜合金：黄铜、青铜、白铜等铜合金：黄铜、青铜、白铜等 铝合金：形变铝合金、铸造铝合金。铝合金：形变铝合金、铸造铝合金。铸造铝合金：硅铝合金铸造铝合金：硅铝合金-硅铝明等硅铝明等 轴承合金：巴氏合金轴承合金：巴氏合金-以锡或铅为基的抗磨轴承合金以锡或铅为基的抗磨轴承合金 实验概述 合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织合金钢的显微组织合金结构钢合金结构钢GCr15钢油淬低温回火后组织钢油淬低温回火后组织 T12钢水淬低温回火组织钢水淬低温回火组织回火马氏体回火马氏体+碳化物碳化物+剩余奥氏体剩余奥氏体 实验概述 合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织合金工具钢高速钢 W18Cr4V钢淬火组织钢淬火组织 W18Cr4V钢淬火和三次回火组织钢淬火和三次回火组织马氏体马氏体+碳化物碳化物+剩余奥氏体剩余奥氏体 回火马氏体回火马氏体+碳化物碳化物+少量剩余奥氏体少量剩余奥氏体 实验概述 合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织特殊钢不锈钢1Cr18Ni9钢固溶处理后的组织钢固溶处理后的组织 实验概述 合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织铸铁的显微组织灰铸铁的显微组织灰铸铁的显微组织 球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织实验概述 合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织铸铁的显微组织可锻铸铁的显微组织可锻铸铁的显微组织 实验概述 合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织有色金属及合金的显微组织铜合金铜合金黄铜（Cu-Zn合金）单相黄铜的显微组织单相黄铜的显微组织 双相黄铜的显微组织双相黄铜的显微组织 实验概述 合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织铝合金铝合金铸造铝合金铸造铝合金 硅铝明硅铝明 典型的牌号为典型的牌号为ZL10Al-Si合金合金(未变质处理未变质处理)组织组织 Al-Si合金合金(变质处理后变质处理后)组织组织 实验概述 合金钢、铸铁、有色金属等材料的显微组织轴承合金巴氏合金巴氏合金最典型的锡基巴氏合金最典型的锡基巴氏合金 ZchSnSb116实验概述 金相显微摄影简介1.金相样品的制备金相样品的制备2.一般照相机金相摄影一般照相机金相摄影3.底片冲洗底片冲洗4.印相印相 或：或：1.金相样品的制备金相样品的制备2.数码照相机或摄像机金相摄影数码照相机或摄像机金相摄影3.计算机影像图片处理计算机影像图片处理4.打印电子金相照片打印电子金相照片实验四 常用工程材料的显微组织观察与 金相显微照相技术简介实验仪器及材料o所用仪器有：金相显微镜，金相摄影装置，数所用仪器有：金相显微镜，金相摄影装置，数 码相机等；码相机等；o所用材料有：所用材料有：45钢、钢、W18Cr4V高速钢、高速钢、1Cr18Ni9不锈钢、灰铸铁、球墨铸铁、不锈钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、可锻铸铁、H68黄铜、黄铜、H59黄铜、硅铝明黄铜、硅铝明 及巴氏合金的显微组织试样，上述材料的及巴氏合金的显微组织试样，上述材料的 金相图片，金相照片等。金相图片，金相照片等。实验四 常用工程材料的显微组织观察与 金相显微照相技术简介实验内容与步骤1.观察并分析指定样品的显微组织；观察并分析指定样品的显微组织；2.画出所观察样品的显微组织特征示意图，画出所观察样品的显微组织特征示意图，并记下每个样品的名称（牌号）、成分、并记下每个样品的名称（牌号）、成分、组织组成物、处理状况、侵蚀剂和放大倍组织组成物、处理状况、侵蚀剂和放大倍数等；数等；3.金相摄影演示，拍摄样品金相照片金相摄影演示，拍摄样品金相照片1张。张。实验四 常用工程材料的显微组织观察与 金相显微照相技术简介实验报告要求 在指定的报告纸上完成报告。注意：必须要写明在指定的报告纸上完成报告。注意：必须要写