金屬熱處理綜合實驗報告

2 目錄目錄 前言 3 實驗一 鑄造實驗 4 實驗二 鋼的熱處理綜合實驗 5 實驗三 鋼的力學(xué)性能實驗 10 實驗四 金相實驗 12 綜合實驗 14 3 前言前言 本實驗指導(dǎo)書內(nèi)容側(cè)重于金相實驗技術(shù)基本操作方法 熱處理及金相顯微組織的觀察 使學(xué)生在金相實驗基本技能方面得到初步訓(xùn)練并有利于鞏固和深化課堂學(xué)到的知識 而熱 處理綜合實驗不僅能使學(xué)生建立起完整的知識體系 還能有效地提高學(xué)生的整體思維能力 和總結(jié)概括能力 學(xué)會綜合應(yīng)用已學(xué)的相關(guān)課程知識 解決實際問題 達(dá)到理論知識的復(fù)習(xí) 鞏固 驗 證與應(yīng)用及動手能力的培養(yǎng)和工程經(jīng)驗的積累的目的 本實驗旨在培養(yǎng)考察材料專業(yè)本科 學(xué)生對專業(yè)知識 專業(yè)技能的掌握和運用 通過合金鋼的鑄造 熱處理工藝 以及熱處理 之后對材料性能 組織成分的檢測等材料制備整個流程的設(shè)計實驗 要求學(xué)生設(shè)計實驗方 案 進(jìn)行實驗過程操作 對實驗制備得到的試樣進(jìn)行性能檢測和成分分析 4 實驗一實驗一 鑄造實驗鑄造實驗 一 實驗?zāi)康?掌握鑄造的基本工序 包括混砂 制作上模 下模 熔煉金屬 澆注 冷卻等工序 二 實驗儀器及材料 混砂機 上模 下模 模型 砂子 熔煉爐 澆道等 三 實驗內(nèi)容 中頻感應(yīng)電爐 使用時可控硅元件連接或三相全控橋電路 將三廂工頻電壓整流為單相直流電壓 爐體的 感性線圈與補償電容組成振蕩電路 從而使三廂工頻電壓轉(zhuǎn)換成單相中頻電壓 1000HZ 使用 過程中一定要保證冷卻水管暢通無阻 在調(diào)節(jié)功率時不要超過額定值 電壓 750V 電流 300A 真空熱壓爐 利用可控硅調(diào)壓器以及大功率變壓器提供給石墨發(fā)熱體可調(diào)節(jié)電壓 0 30V 石墨發(fā)熱體安置 在耐熱鋼板制作的爐體內(nèi) 此爐體通過機械真空泵及擴散泵的工作將爐體內(nèi)的空氣抽出形成真 空 在使用過程中保持冷卻水管暢通 鑄造合金流動性測定 用螺旋形板制作砂型 將溶化好的 Al Cu5 合金澆入砂型 等凝固后 清理出螺旋形試樣 測量出螺旋形試樣的長度 分析澆注溫度 鑄型性質(zhì)對合金流動性的影響 實驗數(shù)據(jù) 實驗材料澆注溫度 鑄型性質(zhì)螺旋形長度 Al Cu5 760 普通砂型 1050 Al Cu5 660 普通砂型 700 Al Cu5 660 型腔內(nèi)涂煙黑 1000 實驗分析 同種合金 鑄型性質(zhì)相同時 澆注溫度越高 合金流動性越好 同種合金 澆注溫度相同時 鑄型性質(zhì)即 煙黑 導(dǎo)熱系數(shù)小 隔熱保溫 材料的蓄熱 系數(shù)小 則金屬的流動性好 5 實驗二實驗二 鋼的熱處理綜合實驗鋼的熱處理綜合實驗 一 實驗?zāi)康?1 全面熟悉鋼的熱處理綜合實驗過程 2 掌握常用材料熱處理工藝規(guī)范的制定 3 了解熱處理的操作方法 4 研究熱處理對鋼的性能的影響 5 認(rèn)識碳鋼經(jīng)各種熱處理后的顯微組織 進(jìn)一步了解碳鋼經(jīng)熱處理后 在組織和性能上 有什么改變 二 實驗設(shè)備和材料 設(shè)備 箱式電爐和控溫儀表 洛氏硬度機 臺式金相顯散鏡 預(yù)磨機 拋光機 材料 45 T10 鋼樣 45 鋼 T10 T12 20 鋼熱處理過試樣一套 各號金相砂紙 金剛 石研磨膏 水 油 三 實驗內(nèi)容 制定出材料的熱處理工藝規(guī)范 分組進(jìn)行熱處理操作 測定熱處理后樣品的硬度值 金相顯微試樣的制備 觀察各種熱處理后的顯微組組織 繪出組織示意圖 將測得的硬度值與應(yīng)得到的顯微組織一起填入實驗報告 四 概述 一 設(shè)計 制定熱處理工藝規(guī)范 鋼的熱處理是通過加熱 保溫和冷卻三個步驟來改變其內(nèi)部組織 而獲得所需性能的一種 熱加工工藝 它的基本過程包括 將鋼加熱到選定溫度 在該溫度下保持一段時間 然后用選 定的速度冷卻 1 加熱溫度的選擇 淬火加熱溫度 根據(jù) Fe Fe3C 相圖來確定 對亞共析鋼 合適的淬火加熱溫度為 AC 30 50 淬火后 的組織為均勻細(xì)小的馬氏體 如果加熱溫度不足 低于 AC 則淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體 造 成淬火后硬度不足 對過共析鋼和共析鋼 合適的淬火加熱溫度為 ACl 30 50 淬火后的 6 組織為隱晶馬氏體與粒狀二次滲碳體 組織中的粒狀二次滲碳體可以明顯提高鋼的硬度和耐磨 性 過高的淬火加熱溫度 高于 ACCM 會使淬火后得到粗大馬氏體和較多的殘余奧氏體組 織 使材料的耐磨性下降 脆性增加 這是因為共析鋼含碳量高 加熱到 ACCM 以上時 碳 化物全部溶解 使奧氏體晶粒易于長大 淬火后的馬氏體粗大 同時 奧氏體內(nèi)的含碳量越高 則淬火后的馬試體量越少 殘余奧氏體量越多 回火溫度 將淬火后的鋼重新加熱到 AC1 一下某個溫度 在該溫度下保溫一定時間 然后在空氣或油 中冷卻 這一操作過程叫回火 回火的目的地是消除淬火時產(chǎn)生的能應(yīng)力 降低鋼的脆性 提 高鋼的韌性 按加熱溫度不同 回火可分為三類 見圖 3 4 圖 1 2 回火種類示意圖 圖 1 3 在共析鋼 C 曲線上估計連續(xù)冷卻 速度的影響 圖中 a 低溫回火 主要用于高碳鋼和高碳合金鋼 回火后保持高硬度和高耐磨性 內(nèi)應(yīng)力和 脆性降低 回火后的組織為回火馬氏體 硬度約為 HRC58 64 一般用于切削工具量具滾動軸 承及滲碳和氰化 b 中溫回火 主要用于 0 5 0 7 C 的碳鋼和合金鋼 回火后內(nèi)應(yīng)力基本消除 有一 定的韌性和較高的彈性于屈服強度 回火后的組織為回火屈氏體 硬度約為 HRc35 45 一般用 于各種彈簧及熱鍛模 c 高溫回火 主要用于 0 3 0 5 C 的碳鋼和合金鋼 回火后既有較高的強度 硬度 又有較好的塑性和韌性 回火后的組織為回火索氏體 硬度約為 HRc20 35 一般用于軸 螺 栓等重要零件 鋼的退火和正火溫度 對于不重要的工件 退火 正火可作為最終熱處理 對于重要的工件 退火 正火是中間 熱處理 用來消除或改善鑄 鍛 焊過程中的造成的缺陷 為下一道工序作組織準(zhǔn)備 表 1 1 各種不同成分碳鋼的臨界溫度 部分 7 鋼的退火是將鋼加熱到 Ac1 或 Ac3 以上保溫后隨爐冷卻 鋼的正火是將鋼加熱到 Ac3 或 Accm 以上 30 50 保溫后空冷 正火的冷卻速度比退火大 正火得到的組織比退得到的組織細(xì) 強度 硬度也較高 2 保溫時間的確定 為了使鋼件內(nèi)外各部分溫度均勻一致 并完成組織轉(zhuǎn)變 必須在加熱溫度下保溫一定時 間 圖 1 4 正火和各種退火的加熱溫度范圍 對于碳鋼件 放進(jìn)預(yù)先已加熱至選定加熱溫度的爐內(nèi)加熱 如果是火焰爐 電爐 所需保 溫時間大經(jīng)為 1 分鐘 毫米 直徑或厚度 合金鋼應(yīng)相對延長一點 回火時的加熱 保溫時間 應(yīng)與回火溫度結(jié)合起來考慮 低溫回火時 為了穩(wěn)定組織 消 除內(nèi)應(yīng)力 使零件在使用過程中性能與尺寸穩(wěn)定 回火時間要長一些 一般不少于 1 5 2 小 時 高溫回火時可不宜過長 過長會使鋼過分軟化 對有的鋼種甚至造成嚴(yán)重的回火脆性 一 般為 1 小時左右 3 冷卻速度的選擇 冷卻是決定鋼的最終組織與性能的重要工藝參數(shù) 同一種碳鋼在不同冷卻速度下冷卻 會 8 得到不同的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 常采用的冷卻介質(zhì)有爐冷 空冷 風(fēng)冷 油冷 水冷 等溫鹽浴冷卻等 鋼熱處理后的質(zhì)量檢查 工件熱處理后的質(zhì)量檢查都是通過硬度檢驗來實現(xiàn)的 因為硬度既不損壞試樣 又可通過 查表或公式換算出強度或其它機械性能值 對于較軟的鋼 如退火 正火 可用洛氏硬度計測出 HRB 值 HRB 的測量范圍 25 100 對于較硬的鋼 如淬火 調(diào)質(zhì) 可用洛氏硬度計測出 HRC 值 HRC 的測量范圍 20 57 無論 HRC 還是 HRB 都可通過查表 換算成 HB 值 以便進(jìn)行硬度比較 鋼經(jīng)熱處理后的基本組織概述 索氏體 是片狀滲碳體與鐵索體的層片相間的機械混告物 層片分布的較珠光體細(xì)密高倍 顯微鏡下才能分辨出來 是由奧氏體過冷直接得到的 回火索氏體 淬火鋼在高溫回火后得到的組織 具體的金相特征為鐵素體的基體上分布著 細(xì)的顆粒狀滲碳體 這些小粒狀碳化物分布得很均勻 所以它的綜合機械性能好 碳鋼經(jīng)熱處 理后可得到這種回火索氏體組織 其鐵素體己成等軸狀 已沒有針狀形態(tài) 屈氏體 也是珠光體類型的組織 是滲碳體和鐵素體層片相間的機械混合物 但它的層片 比索氏體還細(xì)密 在一般光學(xué)顯微鏡下無法分辨 只有在電子顯微鏡下才能分辨出其中的層片 是由奧氏體過冷直接得到 回火屈氏體 淬火鋼經(jīng)中溫回火后得到的組織 其金相特征是 原來的條狀或片狀馬氏體 的形態(tài)還未完全破壞 第二相滲碳體析出在其上 這些滲碳體顆粒很細(xì)小 以致在光學(xué)顯微鏡 下難以分辨 馬氏體 它是碳在 a Fe 中過飽和固溶體 馬氏體形態(tài)按含碳高低分兩種 即板條馬氏 體和片狀馬氏體 板條馬氏體 低碳鋼或低碳合金鋼淬火后得到組織為板條馬氏體組織 其金相組織特征是 大小差不多的細(xì)馬氏體條定同平行排列成束狀 在束與束之間位相差較大 在一個原始奧氏體 晶粒內(nèi)可形成幾個位向不同的馬氏體領(lǐng)域 束 韌性較好 片狀馬氏體 在含碳較高的鋼中經(jīng)淬火后得到馬氏體呈片狀 也叫針狀 透鏡狀 竹葉狀 在一個奧氏體晶粒內(nèi)形成的第一片馬氏體較粗大 往往橫穿整個奧氏體晶粒 將奧氏體晶粒加 以分割 使后形成的馬氏片大小受到限制 所以片狀馬氏體的大小尺寸不一 其間還殘留奧氏 體 回火馬氏體 馬氏體經(jīng)低溫回火后 得到的組織為回火馬氏體組織 它仍保持原有片狀馬 9 氏體的形態(tài) 但由于在低溫下回火 有極小的碳化物析出 所以回火馬氏體易受侵蝕 在金相 顯微鏡下觀察比淬火馬氏體稍暗一些 貝氏體 貝氏體分三種金相形態(tài) 上貝氏體 下貝氏體和粒狀貝氏體 上貝氏體 亦稱針狀貝氏體 其組織特征是 條狀鐵素體大致平行排列 滲碳體分布于鐵 素體條間 下貝氏體 亦稱針狀貝氏體 其組織特征是 針狀鐵素體內(nèi)有碳化物沉淀 碳化物的位向 與鐵素體長軸約為 55 60 針狀呈黑色 易腐蝕 與回火馬氏體相似 粒狀貝氏體 其組織是由鐵素體和鐵素體所包圍的小島狀所組成 島狀組織剛形成時為高碳奧氏體 其后轉(zhuǎn)變的三種情況是 分解為鐵素體和碳化物 發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變 仍保持富碳奧氏體 四 實驗步驟及注意事項 實驗前認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書 制定好的熱處理工藝規(guī)范要經(jīng)教師檢查無誤后方可進(jìn)行熱處理操作 當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)計溫度后 或從控溫儀表上讀出 將工件裝入爐內(nèi) 保溫時要注意控溫 儀表是否正常 發(fā)現(xiàn)問題及時報告教師 淬火冷卻時 應(yīng)迅速地將試樣放入水或油中 并不停地攪動試樣 注意不要將試樣露 出液面 淬火后的試樣用砂布磨掉氧化皮 然后測定硬度疽 同時將本次實驗的全部硬度值 記在實驗報告上 6 需要回火的工件在淬火后要進(jìn)行回火操作 完成全部熱處理操作后 對各種熱處理后的試樣進(jìn)行制備 觀察 分析熱處理后的顯微組織 在認(rèn)識各組織組成物的基礎(chǔ)上 根據(jù)顯微鏡中組織 的特點 畫出熱處理后顯微組織示意圖 嚴(yán)格區(qū)分索氏體和回火索氏體組織 馬氏體與回火馬氏體組織 10 實驗三實驗三 鋼的力學(xué)性能實驗鋼的力學(xué)性能實驗 第一部分 靜拉伸試驗 一 實驗?zāi)康?1 掌握拉伸試驗機的使用方法 2 掌握鋼材的強度指標(biāo)及塑性指標(biāo)的測試方法 3 對拉伸試樣斷口進(jìn)行宏觀分析 并說明其韌脆性 二 使用及原理 靜拉伸試驗在油壓式萬能試驗機上進(jìn)行 試驗機主要有三部分組成 A 油泵及循環(huán)油路 B 試驗機主體 C 測力機構(gòu) 油泵打油通過油管進(jìn)入油缸 推動柱塞帶動上夾頭上行 實驗中 下夾頭是固定的 因而試樣受軸向拉伸載荷 加載油缸上另有一管通測力油缸 推動測力油缸 中小柱塞下行 使測力擺錘偏轉(zhuǎn) 通過傳動系統(tǒng)帶動表盤上的指針以指示拉伸過程中載荷的數(shù) 據(jù) 普通材料試驗機上常用引伸儀來精確的測量變形 常用的引伸儀有百分式和鏡式兩種 都 是用杠桿機構(gòu)把變形量加以放大而讀數(shù)的 試驗中用到測量測量直徑和長度用的游標(biāo)卡尺 三 試樣 拉伸試樣采用直徑 10 毫米 標(biāo)距為 100 毫米 光滑圓柱形試樣 拉伸前 側(cè)最小直徑作 為 do 來計算面積 Fo 第二部分 硬度的測試 測量金屬的硬度 是熱處理生產(chǎn)中最常使用的質(zhì)量檢測方法之一 一 實驗?zāi)康?掌握布式 洛式 維式 顯微硬度的試驗方法及應(yīng)用范圍 二 硬度測試的原理 壓頭通過杠桿在一定載荷作用下使壓頭壓入試樣內(nèi)部 測量壓入深度 直徑 壓痕的對角線長度來表征材料硬度 三 布氏硬度試驗 布氏硬度用符號HB 表示 HB 3000 型布氏硬度計操作 根據(jù)試樣形狀選擇載物臺 必須保證所施力與試樣表面垂直 選擇負(fù)荷及負(fù)荷保持時間 轉(zhuǎn)動加載手輪 使工作臺緩慢上升 使壓頭與試樣接觸 壓緊 打開電源開關(guān) 電源指示燈燃亮 綠色 然后啟動按鈕開關(guān) 在加載指示燈燃亮的同時迅 速擰緊及時壓緊螺母 直至電動機自動停止運轉(zhuǎn)為止 卸下試樣 測量壓痕直徑 查表或計算 HB 值 注意事項 試樣的試驗面應(yīng)磨制成一個平整光滑的平面 且無氧化皮等污物 硬度大于 HB450 的金屬不能做布氏硬度試驗 因為淬火鋼球會產(chǎn)生過大的彈性變形 甚至 產(chǎn)生永久變形 影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性 四 洛氏硬度試驗 洛氏硬度試驗是壓入硬度法中的一種 是以壓痕深度大小表示材料的硬度值的 它的壓痕 較小 可測量較高和較低的硬度 可直接讀數(shù) 操作方便 生產(chǎn)檢驗效率高為熱處理車間產(chǎn)品 檢驗主要方法之一 洛氏硬度試驗操作方法 取平行面 對試樣進(jìn)行處理 手勻 接觸 加初載荷 10 公斤 由于縮松縮孔的存在 保證結(jié)果準(zhǔn)確統(tǒng)一 小指針由黑點轉(zhuǎn)至紅點 11 旋轉(zhuǎn)指針表盤使大指針對準(zhǔn)表盤 0 點 將操作手柄推向后方 當(dāng)大指針停轉(zhuǎn)后 扳回手輪卸除主負(fù)荷 大指針回轉(zhuǎn)一段距離 此時 大指針?biāo)笖?shù)字即 為洛氏硬度值 下降絲桿取下試樣 試驗完畢 五 維氏硬度 維氏硬度用符號 HV 表示 也是根據(jù)壓痕凹面積上所承受平均壓力來確定的 壓頭錐面夾角為 136 的金剛石四方角錐 六 顯微硬度試驗 用布氏 洛氏和維氏等硬度實驗法測定材料的硬度時 只能得到材料組織的平均硬度 而顯微硬度試驗法可測量某個相 某個晶粒 夾雜物或其他組成物的硬度 其實驗原理也是維氏硬度的試驗原理 也是利用頂角為 136 的金剛石四方角錐體 其 負(fù)荷為一公斤以下的小負(fù)荷 壓痕也很小 得到的硬度值用 HM 表示 HM 1854P d2 顯微硬度測量機的使用 顯微硬度機一般包括一個帶有測量目鏡的顯微鏡和一個壓痕機構(gòu)兩大部分 每次測量前應(yīng)先調(diào)零 測量螺旋零對準(zhǔn)細(xì)橫線 旋動載物臺上的螺絲 使欲測硬度相置于十字交叉線下 加載后即在該相上留下壓痕 先旋測微螺旋 使十字交叉線至壓痕右邊 與壓痕相切 再旋測微螺旋 使十字交叉線至壓痕左邊 相切讀數(shù) 即可計算出壓痕對角線長度 第三部分 沖擊試驗 原理 材料的沖擊韌性指標(biāo) ak值是以沖斷試樣單位面積上所消耗的功來衡量 AK 可由試 驗前后擺錘的位能差來求得 AK Eb Ek GH1 GH2 G H1 H2 數(shù)值可由試驗機的指針上直接讀出 單位為焦耳 用試樣缺口處橫截面 F 厘米 2 除 AK 即得沖擊值 沖擊韌性 ak 試樣 鋼樣 斷面正方形 10 10 55 開 U 型槽 槽深 2 鑄鐵 斷面小正方形 20 20 110 不開槽 12 實驗四實驗四 金相實驗金相實驗 一 實驗?zāi)康?1 掌握金相顯微試樣的制備過程和基本方法 并觀察 認(rèn)識其金相顯微組織 二 實驗儀器及材料 1 儀器 臺式金相顯微鏡 預(yù)磨機 砂紙 拋光機 吹風(fēng)機等 2 材料 待磨試樣每人一塊 各號金相砂紙一套 腐蝕劑 無水乙醇 4 硝酸酒精 制備好的工業(yè)純鐵試樣 棉球 鑷子等 三 實驗內(nèi)容 在利用金相顯微鏡觀察 分析和研究金屬材料的金相顯微組織時 需要在該材料的典型部 位截取樣塊 然后通過一系列的制備過程 制成符合要求的金相顯微試樣 即在金相顯微鏡下 可以觀察到很清晰的金相顯微組織 其整個過程即為磨片 磨片的方法與步驟如下 取樣 試樣尺寸通常采用直徑為 12 15 高 12 15 的圓柱體或邊長為 12 15 的方形 式樣 鑲嵌 當(dāng)試樣的尺寸太小時 直接用手來磨制很困難 需要使用試樣夾或利用樣品鑲嵌 機 把試樣鑲嵌在低熔點合金和塑料中 磨制 分粗磨和細(xì)磨兩道工序 粗磨通常在砂輪機上進(jìn)行 細(xì)磨在一套粗細(xì)不同的金相 砂紙上由粗到細(xì)依次進(jìn)行的 每更換一號砂紙時 需將試樣的研磨方向與上一道磨痕方向垂直 直到將上一號砂紙所產(chǎn)生的磨痕全部消失為止 拋光 細(xì)磨后進(jìn)行拋光 只要是去除細(xì)磨時留下來的細(xì)微磨痕而獲得光亮的鏡面 金相 試樣的拋光方法一般可分為機械拋光 電解拋光和化學(xué)拋光 本實驗中只使用了機械拋光 機械拋光 機械拋光可分為粗拋和細(xì)拋兩個步驟 均在拋光機上進(jìn)行 粗拋時轉(zhuǎn)速要高些 細(xì)拋或拋 軟材料時轉(zhuǎn)速要低些 所用拋光材料由拋光布和拋光粉 拋光布蒙在拋光盤上 不同要求應(yīng)適 當(dāng)選用不同的拋光布 粗拋時常用帆布 粗呢等 精拋時常用絨布 細(xì)呢 絲綢等 機械拋光 的方法及注意事項如下 A 拋光粉要配制成拋光液使用 比例大約為 水 粉 20 1 左右 B 拋光時應(yīng)使試樣磨面均衡地壓在旋轉(zhuǎn)著地拋光盤上 壓力不宜過大 并應(yīng)使試樣沿拋 光盤的半徑方向從中心到邊緣來回移動 13 C 拋光過程中要不斷注入適量的拋光液 拋光布上的拋光液不宜太多或太少 以試樣表 面提起后幾秒內(nèi)能干為宜 D 拋光后期 應(yīng)使試樣在拋光盤上各方向轉(zhuǎn)動 以防止鋼中夾雜產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象 E 拋光時間不宜過長 以防拋光表面層金屬變形 5 化學(xué)浸蝕 經(jīng)拋光后而沒有浸蝕的試樣在顯微鏡下除了能觀察到非金屬夾雜物 石墨 氧化物 硫化 物等 及其本身所具有的孔洞 裂紋等缺陷之外 看不到金屬內(nèi)部的組織 必須經(jīng)過浸蝕 利用化學(xué)浸蝕劑 通過化學(xué)或電化學(xué)作用顯示金屬的組織 浸蝕方法 將已拋光好的試樣磨面先用輕水沖洗干凈 然后用酒精棉清擦一遍 再將試樣 浸入浸蝕劑中 或用鑷子夾著蘸上浸蝕劑的棉球擦其磨面 浸蝕的時間依不同合金及不同組織 而定 一般碳鋼和鑄鐵浸蝕的時間大約在 10 15 秒內(nèi)即可 用酒精沖洗干凈 吹干 將浸蝕 完的試樣放在顯微鏡下 就可以觀察到金屬內(nèi)部的顯微組織 化學(xué)浸蝕劑種類很多 一般碳鋼及鑄鐵所用浸蝕劑為 3 5 的硝酸酒精 6 電子攝像技術(shù) 將磨好的金相試樣放在顯微鏡的載物臺上 選好放大倍數(shù)以后 調(diào)整粗調(diào)手輪和微調(diào)手輪 直 接在與顯微鏡相連的電腦顯示屏幕上調(diào)清楚焦距 獲得清晰的金相圖片 四 試驗步驟 1 每人領(lǐng)取試樣一塊 金相砂紙一套 玻璃板一塊 2 將已粗磨好的顯微試樣一次在各號砂紙上細(xì)磨 3 細(xì)磨過的試樣 經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后進(jìn)行拋光 4 用化學(xué)試劑浸蝕試樣的拋光磨面 并在顯微鏡下觀察其顯微組織 熟悉顯微鏡的操作 基本規(guī)程 5 辨認(rèn)試樣的金相組織 確定試樣的型號 五 20Cr 的金相組織圖 14 綜合實驗綜合實驗 一 實驗?zāi)康?1 觀察碳鋼經(jīng)不同熱處理后的顯微組織 2 熟悉碳鋼幾種典型熱處理組織 M T S M 回火 T 回火 S 回火等組織的形態(tài)及 特征 3 熟悉鑄鐵和幾種常用合金鋼 有色金屬的顯微組織 4 了解上述材料的組織特征 性能特點及其主要應(yīng)用 學(xué)會綜合應(yīng)用已學(xué)的相關(guān)課程知識 解決實際問題 達(dá)到理論知識的復(fù)習(xí) 鞏固 驗證與 應(yīng)用及動手能力的培養(yǎng)和工程經(jīng)驗的積累的目的 本實驗旨在培養(yǎng)考察材料專業(yè)本科學(xué)生對專業(yè)知識 專業(yè)技能的掌握和運用 通過 ZL109 的熔煉 熱處理工藝 以及熱處理之后對材料性能 組織成分的檢測等材料制備整個流程的設(shè) 計實驗 要求學(xué)生設(shè)計實驗方案 進(jìn)行實驗過程操作 對實驗制備得到的試樣進(jìn)行性能檢測和 成分分析 二 實驗儀器及材料二 實驗儀器及材料 儀器 箱式爐 硬度儀 臺式金相顯微鏡 預(yù)磨機 砂紙 拋光機 五金工具 砂輪 材料 35CrMo 合金鋼塊 油 水 三 實驗方案設(shè)計 1 35CrMo 合金中各種合金含量為 材質(zhì) CSiMnMoCr 15 35Cr Mo 0 32 0 400 17 0 370 40 0 700 15 0 250 80 1 10 2 實驗基本流程 金屬熔煉 澆注成型 熱處理 組織成分 力學(xué)性能檢測 熱處理 水淬 低溫回火 水冷 變形大 硬度偏高 淬裂的傾向性大 水作為淬火介質(zhì)的主要特點是 冷卻能力對水溫的變化很敏感 水溫升高 冷卻能力將急劇下降 并且對應(yīng)于最大冷速的 溫度移向低溫 故使用溫度一般為 20 40 在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的冷速太大 易使工件產(chǎn)生嚴(yán) 重變形甚至開裂 不溶或微溶雜質(zhì) 如油 會顯著降低其冷卻能力 工件淬火后易產(chǎn)生軟點 油淬 淬不硬 淬不透 但變形小 硬度適中 優(yōu)點 低溫區(qū)間的冷速遠(yuǎn)小于水 有利于減 小工件的變形與開裂 缺點 高溫區(qū)間的冷卻能力很小 僅為水的 1 5 1 6 只能用于合金 鋼或小尺寸碳鋼工件的淬火 回火 凡經(jīng)淬火的工件 絕大部分都要進(jìn)行回火 其主要原因是 鋼淬火后強度和硬度雖有很大提高 但塑性與韌性卻明顯下降 而實際使用中的工件往往要求具有強度和塑性的恰當(dāng)配合 淬火組 織中的馬氏體和殘留奧氏體均處于不穩(wěn)定狀態(tài) 有自發(fā)的向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變的趨勢 因而將引起 工件尺寸和性能的改變 淬火工件中存在著很大的內(nèi)應(yīng)力 如不及時消除會引起工件的變形 甚至開裂 因此 回火工藝成為淬火后必不可少的后續(xù)工藝 可以認(rèn)為 回火的主要目的就是 消除應(yīng)力 調(diào)整性能 穩(wěn)定組織 四 實驗步驟 1 粗測熱處理前的硬度 測取六次結(jié)果分別是 HRC19 4 HRC19 2 HRC18 0 HRC21 6 HRC17 5 HRC21 取平均值為 HRC19 45 2 熱處理 熱處理的目的 充分提高鑄件的機械性能 保證一定的塑性 提高合金抗拉強度和硬度 改善合金的切 削加工性能等 消除由于鑄件厚度不均勻 快速冷卻等所造成的內(nèi)應(yīng)力 穩(wěn)定鑄件的尺寸和組織 防止和消除因高溫引起相變產(chǎn)生體積脹大現(xiàn)象 消除偏析和針狀組織 改善合金的組織和機械性