材料專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)-LXY3.doc

貴州大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：材料與冶金學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 班級(jí)：姓名學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)組1實(shí)驗(yàn)時(shí)間2011.11指導(dǎo)教師成績(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)金屬的低倍組織缺陷分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬┭芯繚茶T條件對(duì)鑄錠宏觀組織的影響；（二）認(rèn)識(shí)鋼坯和鑄錠的典型低倍缺陷；（三）了解非金屬夾雜物的鑒別方法及特征。實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)教師用鋁錠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)宏觀組織分析，用標(biāo)準(zhǔn)夾雜物試樣用金相顯微鏡進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容（一）鑄錠的宏觀組織金屬材料性能的優(yōu)劣、首先取決于能否獲得優(yōu)質(zhì)的鑄錠，故對(duì)鑄錠組織要進(jìn)行控制和檢驗(yàn)。鑄錠的宏觀組織一般包括三個(gè)晶區(qū)，即由于激冷形成的表層細(xì)晶區(qū)，迎著散熱方向生長(zhǎng)的柱狀晶區(qū)，和均勻散熱形成的位向各異的中心等軸晶區(qū)。澆鑄條件不同時(shí)各區(qū)的大小及晶粒粗細(xì)均不一樣。鑄錠的縮孔、疏松、元素的偏析亦可顯現(xiàn)在其宏觀酸蝕面上。（二）鋼坯的典型低倍缺陷為控制鋼材質(zhì)量，鑄錠開(kāi)坯后，需對(duì)成材前的鋼坯按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行低倍組織檢驗(yàn)，并對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)級(jí)。常見(jiàn)的低倍缺陷有：疏松、方框偏析、蜂窩氣泡、白點(diǎn)及縮孔殘余等，見(jiàn)圖5-2。其形貌特征及主要形成原因見(jiàn)表圖5-1 不同澆鑄條件下鋁錠的宏觀組織a）680澆鑄，3mm厚鐵模 b）800澆鑄，10mm厚鐵模 c）680澆鑄，100mm厚鐵模加硅鐵粉表5-1 常見(jiàn)低倍缺陷及其主要成因缺陷名稱(chēng)形貌特征主要成因一般疏松小孔散布整個(gè)磨面凝固時(shí)枝晶間隙得不到液體寂充，形成的顯微縮孔方框偏析方框形暗色條帶原鋼錠為方形，凝固時(shí)雜質(zhì)被推向柱狀晶的前沿，聚焦在與中心等軸晶相遇處，酸蝕后出現(xiàn)腐蝕較深的方框區(qū)域皮下氣泡靠近表皮呈圓或橢圓形光滑孔洞，熱加工后呈垂直表面的裂紋澆鑄條件不良，如錠模涂料中的水分與鋼液作用產(chǎn)生氣體形成表皮層所泡白點(diǎn)在橫向酸蝕試樣上為細(xì)和三發(fā)絲狀裂紋，無(wú)次序分布。在縱向斷口上呈銀亮色白斑鋼中氫原子析出并聚集成氫分子，產(chǎn)生巨大壓力，使鋼低溫相變時(shí)開(kāi)裂縮孔殘余中心樹(shù)根狀孔洞縮孔未切除干凈圖5-2 鋼中常見(jiàn)的低倍缺陷a）一般疏松 b）方框偏析 c）皮下氣泡 d）白點(diǎn) e）縮孔殘余（三）非金屬夾雜分析 金屬材料中的非金屬夾雜物、不僅降低零件的性能，還會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性事故，故應(yīng)嚴(yán)加控制和檢查。對(duì)一些已知特征的非金屬夾雜，如純鋼中的氧化銅夾雜，鋼中的氧化物、硫化物，氮化物等，可用常規(guī)金相方法來(lái)辨別；對(duì)那些難以在昔通光學(xué)顯微鏡下鑒別的未知夾雜物，還需采用其它研究手段，如電子探針，透射電鏡、X射線鉛構(gòu)分析以及二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)等來(lái)確定其組成和結(jié)構(gòu)。 在金相顯微鏡下鑒別夾雜物時(shí)，要精心制備金相試樣，保持夾雜物外形完整不剝落，然后依次采用明場(chǎng)、暗場(chǎng)和偏光三種照明方式檢查其形狀分布，色彩等特征，從而辨明其類(lèi)型。 在明場(chǎng)下可觀察到夾雜物的形態(tài)和分布。 暗場(chǎng)照明避免了金屬表面反射光的混淆作用，因而能夠鑒別夾雜物的透明度，顯示透明夾雜物固有的顏色。如A12O3是透明的，呈淡黃色；TiN不透明，在暗場(chǎng)下看不見(jiàn)，但邊界上有亮線輪廓。偏振光是在與方向垂直的平面上只有一個(gè)振動(dòng)方向有強(qiáng)度，其它方向振動(dòng)均為零的光。本實(shí)驗(yàn)所觀察的幾種夾雜物的特征見(jiàn)表5-2。表5-2 幾種非金屬夾雜物的特征夾雜物明場(chǎng)暗場(chǎng)偏振光A12O3暗灰到黑色（帶紫色），不規(guī)則外形小顆粒成群分布，加工后成鏈狀透明、淡黃色透明，弱各向異性MnS淡藍(lán)灰色，沿加工方向伸長(zhǎng)，呈斷續(xù)條狀弱透明、淡藍(lán)灰色透明，和向同性TiN亮黃色，規(guī)則幾何形狀，截面不同可呈四方形、三角形等不透明、帶亮邊不透明，各向同性玻璃質(zhì)SiO2深灰色到黑色，各種尺寸的圓球，中心有亮點(diǎn)，邊緣有明亮的光環(huán)透明，發(fā)亮各向同性，有黑十字特征氧化銅Cu2O淡藍(lán)色、初生相呈樹(shù)枝狀，在（Cu+ Cu2O）鮮紅透明鮮紅色，各向同性實(shí)驗(yàn)儀器（一）不同條件澆鑄并顯示出宏觀組織的鋁錠供分析；（二）制備好的各種低倍缺陷試樣；（三）非金屬夾雜物試樣3套，每套內(nèi)容見(jiàn)表9-2；（四）顯微鏡16臺(tái)，放大鏡510個(gè)；（五）鋁錠浸蝕劑： 25mlH2O+45mlHC1+15mlHNO3+15mlHF實(shí)驗(yàn)步驟（一）鋁錠低倍組織分析觀察分析已制備好的，不同條件下澆鑄的鋁錠宏觀組織，或按下列步驟自行制備鋁錠試樣。磨平鋁錠的縱向剖面，磨至500號(hào)金相砂紙即可；洗凈磨面；將鋁錠磨面朝上放人冷水盆中，水面低于磨面。蘸浸蝕劑擦蝕磨面，擦至出現(xiàn)晶粒時(shí)為止，注意觀察，勿使唐面上生成黑色膜。浸蝕應(yīng)在通風(fēng)柜中進(jìn)行；磨面入水擦洗；流動(dòng)水沖洗干凈后吹干；進(jìn)行觀察分析；（二）觀察并繪出各種低倍缺陷示意圖。（三）用金相法鑒別幾種非金屬夾雜，并對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)附錄4)評(píng)級(jí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)本實(shí)驗(yàn)所觀察到的金屬的組織形貌如下：實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，在指導(dǎo)老師的耐心和細(xì)心的指導(dǎo)下，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解到了：怎樣研究澆鑄條件對(duì)鑄錠宏觀組織的影響；認(rèn)識(shí)鋼坯和鑄錠的典型低倍缺陷；觀察了金屬材料的宏觀組織、學(xué)習(xí)了金屬材料的宏觀分析方法；了解非金屬