2022年材料工程基础实验指导书.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - ：班级：学号：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验指导书试验一 金相试样制备与组织观看综合试验试验学时： 6h 试验性质：综合性一、试验目的1 明白金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜,提高物像的质量；明白显微镜的保护方法；2 学习金相试样的制备方法；明白金相试样质量对金相分析的影响；3 把握二元铸态合金的固溶体,共晶 包括亚共晶和过共晶把握 Fe C 合金平稳和非平稳组织的特点；二、 试验内容和包晶组织的特点,能识别这些组织；本次

2、试验为综合试验,要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制 样要点,并能分析合金特殊是铁碳合金的典型组织；试验分三阶段进行,第一熟识金相显微镜的结构、操作方法和保护要求,再进行具体试样的金相 试样制备,第三步观看分析常见二元合金和铁碳合金的组织；试验中各阶段每位同学独立完成；通过 预习明白显微镜结构、保护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特点,写出试验步骤,然后到实 验室通过自己的操作体会各个过程；三、 试验仪器、设备及材料3.1 试验仪器、设备砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜3.2 试验材料 试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样用于组织观看；制备试样材料选用

3、碳钢；制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸 四 试验原理 4.1 金相显微镜结构与使用 4.1.1 成像原理简洁地说,成像原理就是将物像两级放大；如图 11 所示；物 AB 经物镜放大成一倒立的实像AB ,再经目镜放大成虚像A B ；1 显微镜的放大倍数 显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积：f物,f目物镜和目镜的焦距；MM物.M目1250f物f 目l显微镜的光镜筒长度放大倍数的挑选打算于组织的粗细和观看的目的；放大倍数大,就组织清晰,但视域小,不能观察全貌,代表性受局限,放大倍数低,就成效完全相反,如图 往往高、低倍变换使用；0 1-2 所示；在金相分析时,依据需要

4、,名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础a 低倍b高倍试验指导书图 1 1 光学成像原理示意图 2 显微镜的像差图 12 不同放大倍数下的带状组织像差就是物点经透镜后不能聚焦于一点,而使像模糊不清的现象；像差越小,就物越清晰；像差 的大小,不仅与显微镜的设计制造有关,而且与使用是否正确有关；主要的像差有色差、球差和像域 弯曲；球差：透镜是球面,通过透镜边缘与中心的光线不聚焦于一点,使像模糊不清的现象叫球差 图 1 3；使用显微镜时缩小孔径光栏,可减轻球差,提高像的清晰度；色差：不同波长的色光经透镜后,不能聚

5、焦于一点,使像不清晰的现象叫色差图 14；使用 显微镜时减轻色差的方法有二：一是采纳单色光,二是依据物镜的类型选用相应的滤色片；像域弯曲：由于各种像差共同作用的结果,使垂直于光轴的物平面的像不是一平面,这种现象叫 像域弯曲 图 15；像域弯曲对显微摄影不利,所以摄影时,应挑选经过像域弯曲校正的平面消色差 物镜或平面复消色差物镜；图 1 3 球差示图图 1 4 色差示图3 显微镜的辨论率显微镜能区分开的两点间的最小距离叫辨论率,所以辨论率又可表示为d2NA或d2sin光源波长物镜的孔径角的 1/2,如图 16 所示；sin显微镜的辨论率；英语缩写表示显微镜的辨论才能或鉴别率；叫物镜的数值孔径,表

6、示物镜的聚光才能,由上式可知提高辨论率的方法是：1用波长短的光源； 2增大孔径光栏以增加有效的孔径角；3用折射率大的光介物镜与试样间的介质对光的折射率；图 1 5 像域弯曲示图图 1 6 孔径角1 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验指导书4.1.2 照明方式1明场照明明场照明是最常用的一种照明方式,其光程如图17 所示；这种照明方式,光线基本上是垂直地射入试样外表；因此,只要试样外表平滑,其像就是光明的,故叫明场照明；试面上的划痕,孔洞就是暗黑的；2暗场照明由明场变为暗场的方法是：用环形光栏代替孔

7、径光栏,再在物镜外套一弧形反射聚光器；暗场 的照明成效同明场相反；平滑磨面的像是暗黑的,而划痕、凹坑就是光明的；与明场相比,暗场的衬度好,辨论率高,能判定非金属类杂物的透亮度和颜色；所以暗场是鉴别 非金属夹杂物的一种不行缺少的照明方式；图 17 显微镜光学系统图图 18 显微镜结构4.1.3 金相显微镜的结构及主要零部件金相显微镜由光学系统、照明系统和机械系统三部分组成图 1物镜1-8,主要部件作用如下：物镜是打算物像质量的主要部件；由于像的校正情形不同,有不同类型的物镜；各类物镜的用途不同,并要与不同的目镜和滤色片协作,才能得到较好的物像质量；为了提高辨论率,在物镜与试样之间加 松柏油等作介

8、质,这种物镜叫油浸物镜；油镜一般是高倍物镜；物镜上标有放大倍数,数值孔径和物镜类型,油镜上仍标有“oil ” 字样；2目镜 目镜的作用是将物镜成的像再次放大成虚像或实像；3光栏 孔径光栏：其位置在光源聚光器之后；其作用是提高物像质量；增大孔径光栏,可提高辨论率,但球差也增大,像的清晰度下降、衬度下降,所以不能过大,也不能过小；可依据像的清晰度、衬度和辨论率适当调剂；视场光栏：其位置在孔径光栏之后；视场光栏不影响像的清晰度和辨论率,只能转变视场大小,提高衬度；4滤色片滤色片作用主要有三：1 削减色差,提高像的清晰度；2提高辨论率；3制成彩色金相试样,而采纳黑白底片摄影时,选用适当的滤色片,可提高

9、照片的衬度；2 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验指导书4.2 金相试样的制备金相试样质量,直接关系着金相检查的结论的牢靠性；因此,必需特别重视制样,金相试样磨面 必需平整、光滑、组织真实清晰；4.2.1 金相试样观看原理显示金属组织的基本原理是：由于金属内部原子结构有着肯定的排列规章,晶粒内和晶界之间、不同位向的晶粒之间、不同的相之间的物理或化学性质不同,经肯定物理或化学作用后,对光线的反 射才能不同或干预色不同,因而在显微镜下观看时,明暗度不同或颜色不同；制样时第一把金属外表 磨平,再选用适当

10、的腐蚀剂进行腐蚀,在晶界、相界等原子排列较紊乱的地方会简洁被腐蚀,使晶粒 或各相得以显示出来；而单相组织较难被腐蚀,此外由于在同一平面不同晶粒表现出的位向不同,在 显微镜下可以观看出不同的形貌特点,依据这项特点可以观看和分析金属晶粒的大小、组织分布的特 征等；4.2.2 金相试样制备过程1取样 取样的方法有砂轮片切割、锯、线切割等等；取样必需有代表性,能反映真实的组织,能说明需 要说明的问题；因此,取样必需留意以下问题：部位和方向应依据金相分析的目的合理挑选；如检查轧制的钢材有无带状组织；必需纵向切取,才能说明有无带状,如图21 所示；检查高速钢锻造后的碳化物级别,必需取半径的1/2 处；总之

11、,检查内容各不相同,取样部位和方向就敏捷多样；切取时严防试样温度升得过高；以免组织变化,所 以必需水冷；试样尺寸不能过大或过小,以利制样操作；图 21 同一试样不同方向的组织 2试样的镶夹 试样一般不需要镶嵌；但试样太小或太薄如细丝、薄片细管等,或检查表层组织不答应倒角,制 样时比较困难,就必需将它夹持或镶嵌在另一材料中；镶嵌材料可以是塑料,也可以是低熔点金属；方法有热压法和浇注法；目前一般用电木粉镶嵌,采纳特地的金相镶嵌机；3磨平 磨平是用磨料将试样外表凸出的部分磨削去除,使其平整；磨的步骤是先用砂轮磨,后用砂纸 由粗到细地磨；用砂轮磨时用力要小,并常常用水冷却；用砂纸磨时由粗到细逐次磨制,

12、可将砂纸铺 于平板玻璃上,进行手工磨制,也可将砂纸铺在预磨机的盘上,当回旋转时,就可进行机械磨制,采 用水砂纸时要不断地加水冷却；磨制应留意以下问题：面；1试样必需拿平,试样磨面必需匀称地与砂轮或砂纸接触,使试样磨成一个平面,而不能磨成曲2用力不能太大,以防试样温度升得过高引起组织变化；3必需待前道砂纸的磨痕完全去除后,才能换更细的砂纸；换砂纸时,应将试样和手上的砂粒除 净,同时将试样旋转约 90 角度；4试样的边缘的棱角如没有保留的必要应在抛光前磨圆倒角,以免抛光时划破抛光布；4抛光抛光的目的是去除砂纸的磨痕；得到光滑的平面；抛光的方法有机械抛光、电解抛光、 化学抛光、3 名师归纳总结 -

13、- - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验指导书机械电解抛光、机械化学抛光；本试验采纳最常用的机械抛光法；机械抛光是在专用抛光机上进行,抛光盘上铺以抛光织物；如帆布、丝绸、呢绒等,再浇以抛光 粉 Cr2O3 或 Al 2O3的悬浊液,即可进行抛光,抛光过程中,将试样匀称平整地压在抛光盘上,压力不 宜过大,并沿盘中心到边沿不断作径憧憬复运动；抛光时间一般是 35 分钟,当磨痕消逝而出现光 亮的镜面时,即可停止抛光,并将试样清洗洁净；5组织的显示 经抛光后的试样,只能观看到石墨、非金属夹杂物、孔洞、裂缝等；假设要观看组织,必需

14、用一 定方法将其显示出来；显示组织的方法有化学浸蚀法、电解浸蚀法、气相沉积法、热蚀法、恒电位法等等,本试验用最常用的化学浸蚀法；显示组织的化学试剂有酸、碱、盐类及某些溶剂水或有机溶剂作缓蚀剂；将上述试剂适当协作,即成金相试剂；金相试剂成分的挑选打算于试样的成分,组织状态和检查的目的；具体选用时,可查阅有关手册；应用最广泛的是35%硝酸酒精溶液和苦味酸酒精溶液；化学浸蚀时,将磨面浸入试剂中,或用脱脂棉蘸试剂涂擦试样磨面,浸蚀深浅依据组织特点和观察倍数来确定；一般是磨面变灰即可,试样经浸蚀后必需经水冲洗、再用吸水纸吸水电吹风吹干后才能在显微镜下观看；假设组织完全清晰可见,浸蚀就合适；假设组织未完全

15、显示出来,应再加浸蚀,假设浸蚀过度,就应重新抛光后再浸蚀；4.3 合金组织观看与分析4.3.1 二元合金铸态组织特点1单相固溶体组织的特点单相固溶体平稳组织就是一个个的晶粒,如图 31左所示；而非平稳组织存在枝晶偏析的特点：由于成分偏析枝晶轴与轴间成分不同,因而浸蚀程度不同, 在显微下观看明暗度也不同,如图 31右所示,很易误认为是两相组织,应特殊留意与两相组织区分开；图 31 单相固溶体组织示意图2共晶型组织特点1共晶体特点：二元合金的共晶体是两相的匀称混合物,其中一个相是连续相,另一个相就孤立地分布于连续相中,按孤立相的外形,共晶组织有层片状,短棒状和针状 图 3 2 a层片状 b短棒状

16、c针状2亚共晶和过共晶组织特点：图 3 2 共晶组织外形示意图初生晶粗大, 而且亚共晶和过共晶组织是由初生晶和共晶体组成,具有树枝状外形或直边多边形,如三角形、四边形、长直条状, ；共晶体分布于初生晶之间；当4 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础图 33；试验指导书共晶体量很少时,呈连续或断续网状,甚至呈离异共晶a初生晶呈直边块状b初生晶呈树枝状c离异共晶图 33 亚共晶及过共晶组织外形以上组织特点是二元合金铸态组织外形,除非平稳组织外,平稳铸态组织特点是不能用热处理方法转变的,但可用锻轧等压力加工方法

17、转变组织；4.3.2 铁碳合金平稳组织特点概述不同成分的 Fe-C合金的平稳组织都是由铁素体、渗碳体、珠光体和莱氏体组成,其区分仅在于分布外形和数量不同；依据各组成物的外形、分布和数量就可判定和识别组织及含碳量；1 铁素体： 铁素体有两种外形和分布：一是呈游离状的不规章多边形；如工业纯铁组织 图 3-4和 亚共析钢中的铁素体 图3-6 ；二是与渗碳体呈层状相间排列,这就是珠光体中的铁素体 图3-5 所示 ；2 渗碳体： 渗碳体的分布和外形有：工业纯铁中的 Fe3C图 3-4 沿铁素体晶界分布,呈细条状；过共析钢中的 Fe3C 图 3-7 沿奥氏体晶界呈网状分布；珠光体中的共析 Fe3C 图3-

18、5 与铁素体呈片层状相间分布；过共晶白口铁中的 Fe3C 图3-10 游离的渗碳体,呈直条状；莱氏体中的渗碳体 图3-8是作为基体,其中分布有孤立的珠光 体；图3-4 工业纯铁组织 图3-5 珠光体组织 图3-6 亚共析钢组织图3-7 过共析钢组织图3-8 共晶白口组织图3-9 亚共晶白口铁组织3 珠光体：珠光体是铁素体和渗碳体片的机械混合物图3-9 ,其组织分布外形有,呈树枝状分布,如亚共晶白口铁中由初生晶奥氏体转变成的珠光体 图3-9 ；呈块状与铁素体块混合,即亚共析钢中的珠光体 图3-6 ；珠光体呈粒状与渗碳体混合而成莱氏体 图3-8 ；必需指出,在显微镜下观看珠光体时,当片层粗大时,可

19、见渗碳体与铁素体的相界线,就渗碳体5 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验指导书为白亮的片状 用硝酸酒精浸蚀,假设片层较小或放大倍数低时,就渗碳体为一条黑线；假设片层很小,或放大倍数很小时,连珠光体的片层状也不能辨论,就为黑暗的一片,所以 FeC合金的平稳组织中片层状组织或黑色区域都是珠光体；4.3.3 铁碳合金非平稳组织特点概述铁碳合金经缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平稳组织相符合,但碳钢在非平稳状态,即在快冷条件下的显微组织就不能用铁碳合金相图来加以分析,而应由过冷奥氏体等温转变曲

20、线图 C 曲线来确定；依据不同的冷却条件,过冷奥氏体将在不同的温度范畴发生不同类型的转变；通过金相显微镜观看,可以看出过冷奥氏体各种转变产物的组织外形各不相同；共析碳钢过冷奥氏体在不同温度转变的组织特点及性能如表 31 所示；表 31 共析碳钢 T8 过冷奥氏体在不同温度转变的组织及性能转变类组织名称形成温度金相显微组织特点硬度 HRC 型范畴 珠 光 体 型 相 变珠光体 P 650 在 400500 倍金相显微镜下可观看到铁素体和渗碳体的片层20 180200 状组织HB 索氏体 S 600650 在 800 1000 倍以上的显微镜才能分清片层状,在低倍下片层 模糊不清25 35 屈氏体

21、 T 550600 用光学显微镜观看时呈黑色团状织,只有在电子显微镜15000 下才能看出片层组织500035 40 贝氏体上贝氏体350550 在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特点40 48 B 型相变下贝氏体230350 在金相显微镜下呈黑色针叶状特点48 58 B 马氏体马氏体 M 230 在正常淬火温度下呈细针状马氏体隐晶马氏体 ,过热淬火时62 65 型就呈粗大片状马氏体相变1 钢的退火和正火组织属于亚共析成分的碳钢 如 40、45 钢等 一般采纳完全退火,经退火后可得到接近于平稳状态的组织,其组织特点已在铁碳合金平稳组织观看中加以分析和观看；过共析成分的碳素工具钢 如 T10、T12

22、钢等 就都采纳球化退火,T12 钢经球化退火后组织中的二次渗碳体及珠光体中的渗碳体都将变成颗粒状,图 3-19 中匀称而分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体；45 钢经正火后的组织图3-17通常要比退火的细,珠光体的相对含量也比退火组织图3-19中的多,缘由在于正火的冷却速度稍大于退火的冷却速度；图 3-17 45 钢退火组织组织图3-18 45钢正火组织图3-19 T12 钢球化退火组织 2 钢的淬火组织将45钢加热到 760 即A C1以上,但低于 AC3,然后在水中冷却,这种淬火称为不完全淬火；依据Fe Fe3C相图可知,在这个温度加热,部分铁素体尚未溶入奥氏体中；经淬火后将得到马氏体和铁素

23、6 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验指导书体组织；在金相显镜中观看到的是呈暗色针状马氏体基底上分布白色块状铁素体；低碳钢淬火后得到板条马氏体图3-20； 45钢经正常淬火图3-21后将获得细针状马氏体；由于马氏体针特别细小,在显微镜中不易分清；假设将45钢加热到正常淬火温度,然后在油中冷却,就由于冷却速度不足V 冷 V K,得到的组织将是马氏体和部分屈氏体或混有少量贝氏体；45钢经加热到860 后油冷的显微组织图 M S点以上温度淬火时,仍会得到3-22,亮白色为马氏体,呈黑色块状分布于晶界处的

24、为屈氏体,钢在 B上图 3-23和 B下图 3-24组织；T12钢在正常温度淬火后的显微组织,除了细小的马氏体外尚有部分未溶入奥氏体中的渗碳体 呈亮白色颗粒 ；假设将淬火温度提高到 1000 过热淬火 ,由于奥氏体晶粒的粗化,经淬火后将得到粗大针状马氏体组织； 并且仍有肯定数量1530%的残余奥氏体 呈亮白色 存在于马氏体针之间 图 3-25；图 3-20 20 钢正常淬火组织图3-21 45 钢正常淬火组织图3-22 45钢油冷淬火组织图 3-23 上贝氏体组织图3-24 下贝氏体组织图 3-25 T12 钢过热淬火组织 3 钢的回火组织钢经淬火后所得到的马氏体和残余奥氏体均为不稳固组织,它

25、们具有向稳固的铁素体和渗碳体的两相混合物组织转变的倾向；通过回火将钢加热,提高原子活动才能,可促进这个转变过程的进行；淬火钢经不同温度回火后所得到的组织不同,通常按组织特点分为以下三种：a 回火马氏体淬火钢经低温回火 150250,马氏体内的过饱和碳原子脱溶沉淀,析出与母相保持着共格联系的 碳化物,这种组织称为回火马氏体；回火马氏体仍保持针片状特点,但简洁受浸蚀,故颜色要比淬火马氏体深些,是暗黑色的针状组织；b 回火屈氏体淬火钢经中温回火 350500,得到在铁素体基体中弥散分布着微小粒状渗碳体的组织,称为回火屈氏体； 回火屈氏体中的铁素体仍旧基本保持原先针状马氏体的外形,渗碳体就呈细小的颗粒

26、状,在光学显微镜下不易辨论清晰,故呈暗黑色；用电子显微镜可以看到这些渗碳体质点,并可以看出回火屈氏体仍保持有针状马氏体的位向；C 回火索氏体淬火钢高温回火 500650得到的组织称为回火索氏体,其特点是已经集合长大了的渗碳体颗粒匀称分布在铁素体基体上；用电子显微镜可以看出回火索氏体中的铁素体已不呈针状外形而成等轴状；五 试验步骤1、 试验预习与试验时间预约；2、 金相显微镜操作步骤7 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验指导书1 挑选并装好物镜和目镜；转换物镜时用力要轻,不能碰撞到载物台；2 将金相

27、试样放在载物台上,正对物镜；试样必需无水和抛光粉等物；3 接通照明电源；照明灯泡一般是 6V 、12V 、50V 等 ；4 调剂焦距,使物像清晰；应先粗调至物像基本可见时,再微调；使用高倍物镜,应特殊留意物镜与试样相碰；防止压碎物镜；5 移动载物台,挑选需观看的视场,进行观看分析；6 试验完成关上电源,取下试样,整理显微镜,使其复原；3、 每个人完成至少一个金相试样的制备；试验步骤见前述试验原理部分；试样制备好后应挑选适当放大倍数观看组织,留意组织的特点,在40mm 的圆内画下来；4、 观看分析铁碳合金平稳与非平稳组织并画出组织形貌图；5、完成试验数据记录,并经试验老师检查,试验终止后须经老师

28、签字同意后离开试验室；六 试验留意事项1. 显微镜室必需保持清洁、干燥,必需换鞋才能进入；2. 不能随便拆卸显微镜及其零部件；3. 镜头等光学零部件上的灰尘及污物,不能用嘴吹或手巾擦,只能用专用的毛刷或镜头纸擦；4. 在观看显微组织时,可先用低倍全面地进行观看,找出典型组织,然后再用高倍放大,对部分区域进行具体地观看；5. 在移动金相试样时,不得用手触摸试样外表或将试样重叠起来,以免引起显微组织模糊不清,影响观看；6. 画组织图时,应抓住组织外形的特点,画出典型区域的组织,不要将磨痕或杂线画在图上；7. 试验操作中应严格遵守设备操作规程和试验室工作条例,保证自身安全和他人安全,保证设备正常,有

29、反常准时与试验室指导老师联系；8. 每组试验完毕,对试验场所和试验设备进行清扫,保护好试验室环境；七、试验报告要求1、 写明制样过程显现的问题,取样留意事项；评判本人制样质量,存在缺点,分析产生的缘由；2、 说明不同放大倍数下观看的成效和放大倍数挑选的原就；写出金相显微镜的操作留意事项；3、 合金组织观看与分析：画出所要求观看的合金试样的组织图,图中标明各组织组成物,注明金相试剂；谈谈自己试验体会与心得；4、 试验报告应写明试验项目、试验时间、指导老师等,填写工整,条理清晰,在试验完成后一周内必需交给相关试验老师；八 摸索题预习 1 简述金相显微镜的结构及使用时的留意事项；2 简述金相试样制备

30、的过程及各操作步骤留意要点；3 简述二元铸态合金常见组织组成物种类和组织特点4 简述 Fe-C 合金平稳组织中常见组织组成物种类和组织特点5 简述材料进行热处理的目的6 简述碳钢常见的热处理方式及对应热处理工艺处理后显微组织及性能特点课后1 画出铁碳相图,并分析含碳量对碳钢平稳组织的影响；2 分析碳钢平稳组织渗碳体的几种外形及形成条件；3 比较共析钢过冷奥氏体在不同形成温度时转变产物的组织特点；比较碳钢的正火与退火组织之间、淬火与回火组织之间组织差异；4 完整的记录金相试样的制备过程,写明制样过程显现的问题,说明取样留意事项；评判本人制样质量,存在什么缺点,分析产生的缘由；8 名师归纳总结 -

31、 - - - - - -第 10 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验报告试验记录 用铅笔在记录纸上绘出观看到的显微组织示意图,并标明试样材料、组织组成物、放大倍数.1.1、试验用试样序号材料热处理状态组织特点腐蚀剂P1 工业纯铁等温退火F+Fe3C4%硝酸 +酒精P2 20 等温退火F+P少量4%硝酸 +酒精P3 45 等温退火F+P 4%硝酸 +酒精P4 T8 等温退火P片层状4%硝酸 +酒精P5 T12 等温退火P +Fe3C4%硝酸 +酒精P6 T8 球化退火P球状4%硝酸 +酒精P7 亚共晶白口铁铸态P +Fe3C +Le4%硝酸 +酒

32、精P8 共晶白口铁铸态Le4%硝酸 +酒精P9 过共晶白口铁铸态Fe3C +Le4%硝酸 +酒精1.2 、画出显微组织特点并在图中注明各组织组成物1 2 3 放大倍数：放大倍数：放大倍数：材料名称：材料名称：材料名称：组织组成：组织组成：组织组成：4 5 6放大倍数：放大倍数：放大倍数：材料名称：材料名称：材料名称：组织组成：组织组成：组织组成：9 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验报告.2.1 试验用试样序号材料热处理状态组织特点腐蚀剂F0 20 920淬火M 板条 4%硝酸 +酒精F1 45

33、 等温退火F+P 4%硝酸 +酒精F2 45 正火F+P 4%硝酸 +酒精F3 45 760淬火M 细针 + F 4%硝酸 +酒精F4 45 850淬火M 细针 4%硝酸 +酒精F5 45 850油淬M 细针 +T 4%硝酸 +酒精F7 45 850淬火,低温回火回火 M 细针 4%硝酸 +酒精F10 T12 球化退火P球状4%硝酸 +酒精F11 T12 760淬火M 细针 + 球状碳化物4%硝酸 +酒精F12 T12 1000淬火M 粗片 +残余 A 4%硝酸 +酒精画出显微组织特点并在图中注明各组织组成物1 2 3 放大倍数：放大倍数：放大倍数：材料名称：材料名称：材料名称：组织组成：组织

34、组成：组织组成：4 5 6放大倍数：放大倍数：放大倍数：材料名称：材料名称：材料名称：组织组成：组织组成：组织组成：10 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础试验二热处理综合试验试验报告试验学时： 8h 试验性质：综合性 一、试验目的 通过本次综合试验学会通过金相技术分析判别不同材料；并明白不同材料,特殊是钢在加热、冷 却以及回火过程中发生的组织和性能的变化；熟识热处理设备、 金相制样设备和硬度计的操作和应用；熟识常规热处理工艺并利用所学相关学问对热处理缺陷进行分析；二、试验内容 本次试验为综合试验,勉

35、励同学们以组为单位,自行设计试验参数和试验过程,并对试验结果进 行综合分析,本试验需要综合运用定量金相、热处理工艺、硬度测试和金相组织分析等学问；本试验要求同学分组后,以组为单位,先到试验室领取不同试样运用所学学问判定材料类型后,小组争论制定试验方案、目的,依据试验室现有资源合理设计试验步骤,并说明预期成效；试验时间和试验过程设计好后,需以班为单位提前2 周与试验室老师预约具体时间,并将试验参数报给试验老师,确定其可行性；预约后假设未按时进行试验,取消本次试验资格,不予补做；三、试验仪器、设备及材料 3.1 试验仪器、设备3.1.1 材料成型试验室：箱式电炉及控温外表；淬火水槽；洛氏硬度计、3

36、.1.2 材料基础试验室：洛氏硬度计、显微硬度计、金相显微镜、砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、牛伏特显微镜、图 象分析系统；3.2 试验材料 试样： 20 钢, 45 钢, T10 钢, T10 钢, 60 钢试样冷却剂：水,油使用温度约20 制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、硝酸酒精、相纸 四 试验原理热处理是一种很重要的金属热加工工艺方法,也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段；热处理的主要目的是转变钢的性能,其中包括使用性能及工艺性能；钢的热处理工艺特点是将钢加热到一 定的温度,经肯定时间的保温,然后以某种速度冷却下来,通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改 变；热处理之所以能使钢的性能发生

37、显著变化,主要是由于钢的内部组织结构可以发生一系列变化；采纳不同的热处理工艺过程,将会使钢得到不同的组织结构,从而获得所需要的性能；钢的退火通常是把钢加热到临界温度Ac1 或 Ac3 以上,保温一段时间,然后缓慢地随炉冷却；11 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础 试验报告此时奥氏体在高温区发生分解而得到比较接近平稳状态的组织；一般中碳钢 如 40、45 钢经退火后组织稳固,硬度较低 HB180 220有利于下一步进行切削加工；正火就是将钢加热到 Ac3 或 A cm 以上 3050,保温后进行空冷；

38、由于冷却速度稍快,与退火组织相比,组织中的珠光体相对量较多,且片层较细密,所以性能有所改善；对低碳钢来说,正火后提高硬度可改善切削加工性,提高零件外表光滑度；对高碳钢就正火可排除网状渗碳体,为下一步球化退火及淬火作预备；不同含碳量的碳钢在退火及正火状态下的强度和硬度值见表 1 所示；4.2 钢的淬火所谓淬火就是将钢加热到 Ac3 亚共析钢 或 Ac1 过共析钢 以上 3050,保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却 V 冷应大于 V 临,以获得马氏体组织；碳钢经淬火后的组织由马氏体及肯定数量的残余奥氏体所组成；性能表 1 碳钢在退火及正火状态下的机械性能热处理状态含碳量% 硬度退火 120 1

39、50 160 180230 HB 正火130 140 160 180 220250 强度b退火300 330 420 500 560670 MN/m2 正火340 360 480 550 660700 1 淬火温度的挑选正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环；淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量,可依据 FeFe3C 相图确定；对亚共析钢, 其加热温度为 Ac3 3050,假设加热温度不足 低于 Ac3,就淬火组织中将显现铁素体而造成强度及硬度的降低；对过共析钢,加热温度为 Ac13050,淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体；后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性；过高的加热温度 如超过 A

40、cm 不仅无助于强度、硬度的增加,反而会由于产生过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性的下降；需要指出,不管在退火、正火及淬火时,均不能任意提高加热温度；温度过高晶粒简洁长大,而且增加氧化脱碳和变形的倾向；各种不同成分碳钢的临界温度列于表 2 中；2 保温时间的确定淬火加热时间实际上是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留所需时间的总和；加热时间与钢的成分、工件的外形尺寸、所用的加热介质、加热方法等因素有关,一般依据体会公式加以估算,碳钢在电炉中加热时间的运算列于表 3；3 冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序,它直接影响到钢淬火后的组织和性能；冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度, 以保证获

41、得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却,以减小内应力, 防止变形和开裂；为此,可依据 C 曲线图 如图 11 所示 ,使淬火工件在过冷奥氏体最不稳固的温度范畴 650 55012 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料工程基础试验报告；进行快冷 即与 C 曲线的“ 鼻尖” 相切,而在较低温度300100时的冷却速度就尽可能小些；为了保证淬火成效,应选用适当的冷却介质如水、油等 和冷却方法 如双液淬火、分级淬火等不同的冷却介质不同的温度范畴内的冷却才能有所差异；各种冷却介质的特性见表4；表 2 名种碳钢的临界温度近似值 类别钢号临界温度 Ac1Ac13 或 A ccmAr1Ar320 735 855 680 835 30 732 813 677 796 碳40 724 790 680 760 素45 724 780 6