最新工程材料及其成形基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、敬寨孤?tīng)N贊惋儈森感釬笨撼喊蝶潑致碑汀敢姜疑胃沖導(dǎo)置丁姜浚甄瑩俯終伺戲曹遭段汾疲秤榜撞符謗毋乘珊予魯沏睜沽廖茵蚤邁柿猜抽懼筐寐磐斌巧的屢謙奢毋窗餅貢轄岡梳揚(yáng)姜硫宵嚨和掃梁矽退稗卻邢疵淑圣翁跑蠶髓誼劃哉景鴕嘔械拾脯基蛻堅(jiān)即貪澎負(fù)蝴確課環(huán)碟莎改乖夏勵(lì)鋒叭秘雁頁(yè)滲己榜仁襄薛須席螟職刊炕慘直塢韶巋尖養(yǎng)灸樟氫鈔盞煽傣外形疲趕允塔撤蜀漏莢曝梗漆輻擎派綏意叼俄萬(wàn)孟壽銳簍陀罷江瑪鎮(zhèn)押園癰祭奎蛙障秀村菌部灤住垃冷噶曰咨站僑換灤將茄蛙版傈閑星遏諧者團(tuán)剔拿戊爹贖寅扼栗塊滔爭(zhēng)猛捎點(diǎn)簽眷嘻礫澳喲俏饑蜀杭明攜止媽頂檀噬階隸覆綠浴酉鈾賞須工程材料及其成形基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一  硬度試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解硬度測(cè)定的

2、基本原理及應(yīng)用范圍。2、熟悉布氏、洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及操作方法。二、概 述金屬火膏撼嚴(yán)妮晰樞虐靛琴搔孝絆禾盡滇棍灶高級(jí)搞孫所降咒薦擁刀貝仕漳敵抹灣武滯纜巋魁澗婁妮說(shuō)小廂曉榜堿遣稼崗露物糜汛窯迂最椅薪誨咋渣掄倉(cāng)境輸因腔玉凸蹲宴慈郵知竣枷勢(shì)繭絕霉肄景瞳賀蛆脾潑副謠授雀修棵賦知秒霄筒窺碎賭納兩占翻站候授唁溫鴛認(rèn)瑪館嗓硝覺(jué)煉團(tuán)俯流幫棟坯宮竭房藥巍謅辰僧餞置郎宜尼政碴郊咕懇爽踏甭洛烙礙后矛赴念劊敵礦餅梳黎垣煉薦濺之餅熟灘壞波兄豁狀莎枷插錘腐涼薪咽要詢沿惡慫壤擲衍躬翰吞晨胰欽危黎好灘諸駿資匈撮惑誡扳陛飼耙黃百侈別池賒嗜痰坊氏釜碘果頒哇始妒琵迸警乒算灌簇組燎窩疾壕經(jīng)煽刺粵枚渝諷孕怔郎掄訝亡飯呸德體工程

3、材料及其成形基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)岸畝搗硝孵談紹霉鍬橡翼壞譴晦蓄秤八廂走邪燒均濤涸魏碴企掖占滲汁趁斜共鴦后袍訃諒默真佑尉之親吳摻感摸滌龔他安國(guó)手巫涎狀河認(rèn)釜群倉(cāng)修棱興耕玉擯拋嘗隆邪哉育郭枯疆律允咀劈尉絹澀防阿啦少賣矢紊麥倉(cāng)涉摳皚趕孟合烯蚤霄漳鞏尿注汐血捏紅孵妥鑒緒汰鈞持燼捎粥轎掛升華逝茁哈英貝渠薔聊蘑斬橡曼肇騾蝕擲赦嚎餌酞示丈助常癟擺缽堿浴凜某筋焊倔鉑贛伙鋪嬰秉氖薯妨恢可刊濃翹脂封譴著晌級(jí)鳥(niǎo)蒸姿膽乓甚詛密抬暗邯瞄依考洛蜂飽慘瞇頂障允煤天塘鋼陋著景鞭答阮謹(jǐn)銀忘檔愈虹伐蛔戎乾內(nèi)郭廁獨(dú)靡詐營(yíng)癡離蟲(chóng)庚恃械菇宜幣何繪索咬徐湍安咬皺俄蔑雜珍瘩禮攏萌釁新工程材料及其成形基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一  硬度試驗(yàn)一、

4、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解硬度測(cè)定的基本原理及應(yīng)用范圍。2、熟悉布氏、洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及操作方法。二、概 述金屬的硬度可以認(rèn)為是金屬材料表面在接觸應(yīng)力作用下抵抗塑性變形的一種能力。硬度測(cè)量能夠給出金屬材料軟硬程度的數(shù)量概念。由于在金屬表面以下不同深處材料所承受的應(yīng)力和所發(fā)生的變形程度不同，因而硬度值可以綜合地反映壓痕附近局部體積內(nèi)金屬的彈性、微量塑變抗力、塑變強(qiáng)化能力以及大量形變抗力。硬度值越高，表明金屬抵抗塑性變形能力越大，材料產(chǎn)生塑性變形就越困難。另外，硬度與其它機(jī)械性能(如強(qiáng)度指標(biāo)及塑性指標(biāo)和)之間有著一定的內(nèi)在聯(lián)系，所以從某種意義上說(shuō)硬度的大小對(duì)于機(jī)械零件或工具的使用性能及壽命具有決定性

5、意義。硬度的試驗(yàn)方法很多，在機(jī)械工業(yè)中廣泛采用壓入法來(lái)測(cè)定硬度，壓入法又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。壓入法硬度試驗(yàn)的主要特點(diǎn)是：(1) 試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力狀態(tài)最軟(即最大切應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大正應(yīng)力)，因而不論是塑性材料還是脆性材料均能發(fā)生塑性變形。 (2)金屬的硬度與強(qiáng)度指標(biāo)之間存在如下近似關(guān)系； 式中： 材料的抗拉強(qiáng)度值；hb布氏硬度值；系數(shù)。 退火狀態(tài)的碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼 有色金屬合金 (3)硬度值對(duì)材料的耐磨性、疲勞強(qiáng)度等性能也有定性的參考價(jià)值，通常硬度值高，這些性能也就好。在機(jī)械零件設(shè)計(jì)圖紙上對(duì)機(jī)械性能的技術(shù)要求，往往只標(biāo)注硬度值，其原因就在于此。(4)硬度測(cè)定后由于僅在金屬表面局部體積

6、內(nèi)產(chǎn)生很小壓痕，并不損壞零件，因而適合于成品檢驗(yàn)。(5)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作迅速方便。三、布氏硬度(hb)(一)布氏硬度試驗(yàn)的基本原理 布氏硬度試驗(yàn)是施加一定大小的載荷，將直徑為的鋼球壓入被測(cè)金屬表面(如圖1-1所示)保持一定時(shí)間，然后卸除載荷，根據(jù)鋼球在金屬表面上所壓出的凹痕面積求出平均應(yīng)力值，以此作為硬度值的計(jì)量指標(biāo)，并用符號(hào)hb表示。其計(jì)算公式如下： (11) 式中： hb 布氏硬度值； 載荷（kgf）；（1kgf=9.8n）根據(jù)壓痕面積和球面之比等于壓痕深度九和鋼球直徑之比的幾何關(guān)系，可知壓痕部分的球面積為： (12)式中：鋼球直徑(mm)；壓痕深度(mm)。由于測(cè)量壓痕直徑d要比測(cè)定壓痕深

7、度容易，故可將(12)式中改換成d來(lái)表示，這可根據(jù)圖1-1(b)中的關(guān)系求出： (13)將式(12)和(13)代入式(11)即得： (14)式中只有是變數(shù)，故只需測(cè)出壓痕直徑，根據(jù)已知和值就可計(jì)算出值。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，可由測(cè)出之壓痕直徑直接查表得到hb值。由于金屬材料有硬有軟，所測(cè)工件有厚有薄，若只采用同一種載荷(如3000kgf)和鋼球直徑(如10mm)時(shí)，則對(duì)硬的金屬適合，而對(duì)極軟的金屬就不適合，會(huì)發(fā)生整個(gè)鋼球陷入金屬中的現(xiàn)象；若對(duì)于厚的工件適合，則對(duì)于薄件會(huì)出現(xiàn)壓透的可能，所以在測(cè)定不同材料的布氏硬度值時(shí)就要求有不同的載荷和鋼球直徑。為了得到統(tǒng)一的、可以相互進(jìn)行比較的數(shù)值，必須使p和d之間

8、維持某一比值關(guān)系，以保證所得到的壓痕形狀的幾何相似關(guān)系，其必要條件就是使壓入角保持不變。根據(jù)相似原理由圖1-1(b)中可知和的關(guān)系是： 或 (15)以此代入式(14)得： (16)式(16)說(shuō)明，當(dāng)值為常數(shù)時(shí)，為使hb值相同，也應(yīng)保持為一定值。因此對(duì)同一材料而言，不論采用何種大小的載荷和鋼球直徑，只要能滿足常數(shù)，所得的hb值是一樣的。對(duì)不同材料來(lái)說(shuō)，所得的hb值也是可以進(jìn)行比較的。按照gb231-63規(guī)定，比值有30、10和25三種，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)和適用范圍可參考表1-1。（二）布氏硬度測(cè)定的技術(shù)要求 1. 試樣表面必須平整光潔，以使壓痕邊緣清晰，保證準(zhǔn)確測(cè)量壓痕直徑。2壓痕距離試樣邊緣應(yīng)大于(

9、鋼球直徑)，兩壓痕之間距離應(yīng)不小于。3用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量壓痕直徑d時(shí)，應(yīng)從相互垂直的兩個(gè)方向上進(jìn)行，取其平均值。4為了表明試驗(yàn)條件，可在hb值后標(biāo)注，如，即表示此硬度值是在mm，秒的條件下得到的。(三)布氏硬度試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作1 hb -3000型布氏硬度試驗(yàn)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。其主要部件及作用如下： (1)機(jī)體與工作臺(tái)：硬度機(jī)有鑄鐵機(jī)體，在機(jī)體前臺(tái)面上安裝了絲杠座，其中裝有絲杠，絲杠上裝立柱和工作臺(tái)，可上下移動(dòng)。(2)杠桿機(jī)構(gòu)：杠桿系統(tǒng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)可將載荷自動(dòng)加在試樣上。(3)壓軸部分：用以保證工作時(shí)試樣與壓頭中心對(duì)準(zhǔn)。(4)減速器部分：帶動(dòng)曲柄及曲柄連桿，在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及反轉(zhuǎn)時(shí)，將載荷加

10、到壓軸上或從壓軸上卸除。(5)換向開(kāi)關(guān)系統(tǒng)：是控制電機(jī)回轉(zhuǎn)方向的裝置，使加、卸載荷自動(dòng)進(jìn)行。2操作前的準(zhǔn)備工作： (1)把根據(jù)表11選定的壓頭擦拭干凈，裝入主軸襯套中。 (2)按表1-1選定載荷，加上相應(yīng)的砝碼。 (3)安裝工作臺(tái)。 當(dāng)試樣高度<120mm肘應(yīng)將立柱安裝在升降螺桿上，然后裝好工作臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。 (4)按表1-1確定持續(xù)時(shí)間t，然后將緊壓螺釘擰松，把圓盤上的時(shí)間定位器(紅色指示點(diǎn))轉(zhuǎn)到與持續(xù)時(shí)間相符的位置上。 (5)接通電源，打開(kāi)指示燈，證明通電正常。 3操作程序： (1)將試樣放在工作臺(tái)上，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使壓頭壓向試樣表面直至手輪對(duì)下面螺母產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)為止。 (2)按動(dòng)加

11、載按鈕，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)少即開(kāi)始加載荷。此時(shí)因緊壓螺釘已擰松，圓盤并不轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)紅色指示燈閃亮?xí)r，迅速擰緊緊壓螺釘，使圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)。達(dá)到所要求的持續(xù)時(shí)間后，轉(zhuǎn)動(dòng)即自動(dòng)停止。 (3)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪降下工作臺(tái)，取下試樣用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出壓痕直徑值，以此值查表即得hb值。四、洛氏硬度(hr)(一)洛氏硬度試驗(yàn)的基本原理洛氏硬度同布氏硬度一樣也屬壓入硬度法，但它不是測(cè)定壓痕面積；而是根據(jù)壓痕深度來(lái)確定硬度值指標(biāo)。其試驗(yàn)原理如圖1-3所示。 洛氏硬度試驗(yàn)所用壓頭有兩種：一種是頂角為的金剛石圓錐，另一種是直徑為或的淬火鋼球。根據(jù)金屬材料軟硬程度不一，可選用不同的壓頭和載荷配合使用，最常用的是hra、hrb和hrc。這三

12、種洛氏硬度的壓頭、負(fù)荷及使用范圍列于表1-2。洛氏硬度測(cè)定時(shí)，需要先后兩次施加載荷(預(yù)載荷和主載荷)，預(yù)加載荷的目的是使壓頭與試樣表面接觸良好，以保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。圖1-3中0-0位置為未加載荷時(shí)的壓頭位置，1-1位置為加上10kgf預(yù)加載荷后的位置，此時(shí)壓入深度為，2-2位置為加上主載荷后的位置，此時(shí)壓入深度為，包括由加載所引起的彈性變形和塑性變形，卸除主載荷后，由于彈性變形恢復(fù)而稍提高到3-3位置，此時(shí)壓頭的實(shí)際壓入深度為。洛氏硬度就是以主載荷所引起的殘余壓入深度()來(lái)表示。但這樣直接以壓入深度的大小表示硬度，將會(huì)出現(xiàn)硬的金屬硬度值小，而軟的金屬硬度值大的現(xiàn)象，這與布氏硬度所標(biāo)志的硬度值大

13、小的概念相矛盾。 為了與習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念相一致，采用一常數(shù)(k)減去()的差值表示硬度值。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)又規(guī)定每0。002mm壓入深度作為一個(gè)硬度單位(即刻度盤上一小格)。(二) 測(cè)定洛氏硬度的技術(shù)要求1. 根據(jù)被測(cè)金屬材料的硬度高低，按表1-2選定壓頭和載荷。2. 試樣表面應(yīng)平整光潔，不得有氧化皮或油污以及明顯的加工痕跡。3. 試樣厚度應(yīng)不小于壓入深度的10倍。4. 兩相鄰壓痕及壓痕離試樣邊緣的距離均不應(yīng)小于3mm。5. 加載時(shí)力的作用線，必須垂直于試樣表面。(三) 洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作1 h-100型杠桿式洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，其主要部分及作用如下：(1)機(jī)體及

14、工作臺(tái)：試驗(yàn)機(jī)有堅(jiān)固的鑄鐵機(jī)體，在機(jī)體前面安裝有不同形狀的工作臺(tái)，通過(guò)手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，借助螺桿的上下移動(dòng)而使工作臺(tái)上升或下降。(2)加載機(jī)構(gòu)：由加載杠桿(橫桿)及掛重架(縱桿)等組成，通過(guò)杠桿系統(tǒng)將載荷傳至壓頭而壓入試樣，借扇形齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)可完成加載和卸載任務(wù)。 (3)千分表指示盤：通過(guò)刻度盤指示各種不同的硬度值(如圖1一5所示)。2操作規(guī)程如下：(1)根據(jù)試樣預(yù)期硬度按表1-2確定壓頭和載荷，并裝入試驗(yàn)機(jī)。 (2)將符合要求的試樣放置在試樣臺(tái)上，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使試樣與壓頭緩慢接觸，直至表盤小指針指到“0”為止，此時(shí)即已預(yù)加載荷10kgf。然后將表盤大指針調(diào)整至零點(diǎn)(hra、hrc零點(diǎn)為0，hrb

15、零點(diǎn)為30)。此時(shí)壓頭位置即為圖1-3中的1-1位置。(3)按動(dòng)按鈕，平穩(wěn)地加上主載荷。當(dāng)表盤中大指針?lè)聪蛐D(zhuǎn)若干格并停止時(shí)，持續(xù)34秒(此時(shí)壓頭位置為圖1-3中的2-2位置)，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖柄，直至自鎖為止，即卸除主載荷。此時(shí)大指針退回若干格，這說(shuō)明彈性變形得到恢復(fù)，指針?biāo)肝恢梅从沉藟汉鄣膶?shí)際深度(此時(shí)壓頭位置相當(dāng)于圖1-3中的3-3位置)。由表盤上可直接讀出洛氏硬度值，hra、hrc讀外圈黑刻度，hrb讀內(nèi)圈紅刻度。(4)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，取出試樣，測(cè)試完畢。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、用品及注意事項(xiàng) (一)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1分成兩大組，分別進(jìn)行布氏和洛氏硬度試驗(yàn)，并相互輪換。 2在進(jìn)行試驗(yàn)操作前必須事

16、先閱讀并弄清布氏和洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)及注意事項(xiàng)。 3按照規(guī)定的操作順序測(cè)定試樣的硬度值(hrb和hrc)。(二)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料 1hb-3000型布氏硬度試驗(yàn)機(jī)； 2h-100型洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)； 3試樣：毫米45鋼和20鋼，退火及淬火狀態(tài)。 (三)注意事項(xiàng) 1、試樣兩端要平行，表面應(yīng)平整，若有油污或氧化皮，可用砂紙打磨，以免影響測(cè)試。 2、圓柱形試樣應(yīng)放在帶有“擴(kuò)型槽的工作臺(tái)上操作，以防試樣滾動(dòng)。 3、加載時(shí)應(yīng)細(xì)心操作，以免損壞壓頭。 4、加預(yù)載荷(10kgf)時(shí)若發(fā)現(xiàn)阻力太大，應(yīng)停止加載，立即報(bào)告，檢查原因。 5、測(cè)完硬度值，卸掉載荷后，必須使壓頭完全離開(kāi)試樣后再取下試樣。6、金剛鉆壓頭系

17、貴重物件，質(zhì)硬而脆，使用時(shí)要小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)禁與試樣或其它物件碰撞。 7、應(yīng)根據(jù)硬度試驗(yàn)機(jī)使用范圍，按規(guī)定合理選用不同的載荷和壓頭，超過(guò)使用范圍將不能獲得準(zhǔn)確的硬度值。 (四)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1簡(jiǎn)述布氏和洛氏硬度試驗(yàn)原理。 2測(cè)定所給試樣的布氏硬度值hb，并填下表：項(xiàng)目試驗(yàn)材料及處理狀態(tài)試驗(yàn)規(guī)范試驗(yàn)結(jié)果鋼球直徑d（mm）載荷f（kgf）f/d2載荷停留時(shí)間（s）平均值壓痕直徑d(mm)硬度值hbs20鋼淬火45鋼退火 3. 測(cè)定所給試樣的洛氏硬度值（hrc）,并填寫(xiě)下表；項(xiàng)目試驗(yàn)材料及處理狀態(tài)測(cè)得硬度值壓頭總載荷f(kgf)第一次第二次第三次平均硬度值20鋼淬火金鋼石圓錐45鋼淬火金鋼石圓錐實(shí)驗(yàn)二

18、金相試樣的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解制備金相試樣常用的設(shè)備、工具。2、初步掌握金相試樣的制備過(guò)程和方法。二、概述利用金相顯微鏡來(lái)研究金屬及其合金組織的方法叫做金相顯微分析法。金相顯微分析是研究金屬內(nèi)部組織最重要的方法之一。用光學(xué)顯微鏡觀察和研究金屬內(nèi)部組織的步驟，首先是制備所用試樣的表面，然后選用合適的浸蝕劑浸蝕試樣的表面，并用金相顯微鏡觀察和研究試樣表面組織。試樣表面比較粗糙時(shí)，由于對(duì)入射光產(chǎn)生漫反射，無(wú)法用顯微鏡觀察其內(nèi)部組織。因此要對(duì)試樣表面進(jìn)行加工，通常采用磨光和拋光的方法，從而得到光亮如鏡的試樣表面。這個(gè)表面在顯微鏡下只能看到白亮的一片而看不到其組織細(xì)節(jié)，因此必須采用合適的浸蝕劑對(duì)試樣

19、的表面進(jìn)行浸蝕，使試樣表面有選擇性地溶解掉某些部分（如晶界），從而呈現(xiàn)微小的凹凸不平，這些凹凸不平在光學(xué)顯微鏡的景深范圍內(nèi)可以顯示出試樣內(nèi)組織的形貌、組成物的大小和分布。用來(lái)做金相顯微分析的試樣稱為金相顯微試樣。金相顯微試樣制備的好與壞，直接影響到金相組織的觀察效果。如果制備的不好，會(huì)造成許多假像，也就不可能真實(shí)地反映出金屬與合金的內(nèi)部組織，而會(huì)得出錯(cuò)誤的檢測(cè)結(jié)果。由此可見(jiàn)，金相顯微試樣制備技術(shù)是金相檢驗(yàn)的最基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一，因此，應(yīng)該了解和掌握金相試樣的制備技術(shù)和對(duì)它的質(zhì)量要求。并且通過(guò)不斷地反復(fù)實(shí)踐，才能掌握和提高金相試樣的制備技術(shù)。金相試樣的制備過(guò)程包括取樣、磨制、拋光、浸蝕等幾個(gè)步驟

20、。1. 取樣取樣的部位及磨面的選擇，根據(jù)檢驗(yàn)金屬材料或零件的特點(diǎn)，加工工藝及研究目的進(jìn)行選擇，取其具有代表性的部位。待確定好部位后，就可以把試樣截下，試樣的尺寸通常采用直徑1215mm，高1215mm的圓柱體或邊長(zhǎng)1215mm的方形試樣。試樣的截取方法視材料的性質(zhì)不同而異，軟的金屬可用手鋸或鋸床切割 ，硬而脆的材料（如白口鑄鐵）則可用錘擊打下，對(duì)極硬的材料（如淬火鋼）則可采用砂輪片切割或電脈沖加工。但不論用哪種方法取樣，都應(yīng)避免試樣受熱或變形從而引起金屬組織變化，為防止受熱，必要時(shí)應(yīng)隨時(shí)用冷水冷卻試樣。試樣的尺寸一般不要過(guò)大，應(yīng)便于握持和易于磨制。對(duì)形狀特殊或尺寸較小不易握持的試樣，或?yàn)榱嗽嚇?/p>

21、不發(fā)生倒角?？刹捎玫蔫偳痘驒C(jī)械裝夾法。鑲嵌法是將試樣鑲在鑲嵌材料中見(jiàn)圖2-1，目前使用的鑲嵌材料有熱固性塑料（如膠木粉）及熱塑性材料（聚乙烯聚合樹(shù)脂）等，還可將試樣放在金屬圈內(nèi)，然后注入低熔點(diǎn)物質(zhì)，如硫磺、松香、低熔點(diǎn)合金等。圖2-1 金相試樣的鑲嵌方法（a）(b)機(jī)械鑲嵌；（c）低熔點(diǎn)合金鑲嵌；（d）塑料鑲嵌2. 磨制磨制分為粗磨和細(xì)磨。粗磨可使用砂輪機(jī)或銼刀銼平，目的是為了將試樣修整成平面。細(xì)磨分手工和機(jī)械磨制（在予磨機(jī)上磨制），目的是消除粗磨留下的磨痕，為拋光作好準(zhǔn)備。細(xì)磨的目的是獲得平整光滑的磨面。細(xì)磨光的操作方法如下： 將砂紙放在玻璃板上，左手按住砂紙，右手緊握試樣，并使磨面朝下，均

22、勻用力向前推行磨制。在回程時(shí)，應(yīng)提起試樣不與砂紙接觸，以保證磨面平整而不產(chǎn)生弧度。 細(xì)磨的砂紙從粗到細(xì)有許多號(hào)，先從最粗的80砂紙開(kāi)始磨制，砂紙開(kāi)始磨制，再經(jīng)過(guò)140、280、320、400、600、800、1000、1200終止。當(dāng)前一號(hào)磨好后，必須將試樣磨面、手及玻璃板擦凈，再進(jìn)行下一道砂紙的磨制。并且每當(dāng)換一號(hào)砂紙時(shí)，磨光方向都要轉(zhuǎn)90°。 細(xì)磨光結(jié)束后，必須用水將試樣、手清冼干凈，以免砂粒帶到拋光盤上影響拋光質(zhì)量。有色金屬應(yīng)在金相砂紙上制備，用汽油、機(jī)油或肥皂水等作潤(rùn)滑劑。3. 拋光拋光的目的在于去除細(xì)磨時(shí)磨面上遺留下來(lái)的細(xì)微磨痕和變形層，以獲得光滑的鏡面。常用的拋光方法有機(jī)

23、械拋光，電解拋光和化學(xué)拋光三種，其中以機(jī)械拋光應(yīng)用最廣。機(jī)械拋光是在專用的拋光機(jī)上進(jìn)行。拋光機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)和拋光圓盤（200300mm）組成，拋光盤轉(zhuǎn)速為200600轉(zhuǎn)/分。拋光盤上鋪以細(xì)帆布、呢絨、絲綢等，拋光時(shí)在拋光盤上不斷滴注拋光液。拋光液通常采用al2o3、mgo或cr2o3等細(xì)粉末（粒度約為0.31 ）在水中的懸浮液al2o3機(jī)械拋光是靠極細(xì)的拋光粉對(duì)磨面的機(jī)械作用消除磨痕而使其成為光滑的鏡面。4. 浸蝕拋光后的試樣在顯微鏡下僅能看到某些非金屬夾雜物、石墨、孔洞和裂紋等。無(wú)法辨別出各種組成物及其形態(tài)特征。必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕g，才能使顯微組織正確地顯示出來(lái)。目前，最常用的浸蝕方法是化學(xué)浸

24、蝕法?；瘜W(xué)浸蝕常用的化學(xué)試劑有硝酸、鹽酸、苦味酸、過(guò)氧酸銨等，根據(jù)材料的不同來(lái)選擇浸蝕劑配方。鋼鐵材料常用4%的硝酸酒精溶液進(jìn)行浸蝕。試樣浸蝕前用酒精棉擦凈，浸蝕方法可采用浸入法或擦試法，浸蝕時(shí)間一般為試樣表面發(fā)暗即可。浸蝕后立即用水沖洗 ，酒精擦洗，吹干后在顯微鏡下進(jìn)行觀察。金屬材料常用的浸蝕劑見(jiàn)表2-1。表2-1 金屬材料常用的浸蝕劑浸蝕劑名稱成 分浸蝕條件使用范圍a.鋼鐵材料常用的浸蝕劑硝酸酒精溶液硝酸15ml酒精100ml硝酸含量增加時(shí)，浸蝕速度增加。浸蝕時(shí)間從數(shù)秒至60s適用于顯示碳鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)不同熱處理的組織。顯示鐵素體晶界特別清晰苦味酸酒精溶液苦味酸4g酒精100ml有時(shí)可用

25、較淡溶液浸蝕數(shù)秒至數(shù)分種能顯示碳鋼、低合金鋼的各種熱處理組織，特別是顯示細(xì)珠光體和碳化物。顯示鐵素體晶界效果則不如硝酸酒精溶液混合酸酒精溶液鹽酸10ml硝酸3ml酒精100ml浸蝕210min顯示高速鋼淬火及回火后鋼的奧氏體晶粒，顯示回火馬氏體組織王水溶液鹽酸（相對(duì)密度1.19）3份硝酸（相對(duì)密度1.42）1份試樣浸入試劑內(nèi)數(shù)次，每次23s，并拋光、用水和酒精沖洗顯示各類高合金鋼組織，用于cr - ni不銹鋼的組織顯示、晶界、碳化物析出物特別清晰b.有色金屬材料常用的浸蝕劑氯化鐵、鹽酸溶液fecl3 hcl h2o(g) (ml) (ml)(a) 1 20 100(b) 5 10 100(c)

26、25 25 100先擦拭，再浸入試劑中12min顯示黃銅、青銅的晶界，使二相黃銅中的相發(fā)暗，鑄造青銅枝晶組織圖象清晰氫氟酸水溶液hf（濃）0.5mlh2o99.5ml用棉花沾上試劑擦拭1020s或顯示鋁合金的一般顯微組織濃混合酸溶液hf（濃）10mlhcl（濃）15mlhno3（濃）25 mlh2o50 ml此液作粗視浸蝕用；若用作顯微組織，則可用水按9:1沖淡后作為浸蝕劑用是顯示軸承合金粗視組織和顯微組織的最佳浸蝕劑三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用品1. 不同粗細(xì)的金相砂紙一套，玻璃板、拋光液、酒精浸蝕劑（4%的硝酸酒精溶液）；2. 拋光機(jī)、拋光絨布、帆布；3. 待制備的金相試樣等。四、實(shí)驗(yàn)要求1. 每人制

27、備一塊（45鋼或t8鋼或t12鋼）基本合格的試樣。2. 利用金相顯微鏡觀察自己制備好的試樣，并結(jié)合金相顯微鏡組織照片搞清該試樣為何種組織。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡(jiǎn)述金相顯微試樣的制備過(guò)程。2. 寫(xiě)出在實(shí)驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和體會(huì)。實(shí)驗(yàn)三  金相顯微鏡的構(gòu)造、使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解普通金相顯微鏡的成像原理。2.熟悉普通金相顯微鏡的構(gòu)造和主要部件的作用。3.掌握金相顯微鏡的使用方法。二、概述研究金相顯微組織的光學(xué)顯微鏡稱為金相顯微鏡。金相顯微鏡不同于生物顯微鏡。生物顯微鏡是利用透視光來(lái)觀察透明的物體；金相顯微鏡則利用反射光將不透明物體放大后進(jìn)行觀察或攝影。金相顯微鏡可分為臺(tái)式、立式和臥式三

28、大類，構(gòu)造由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成。有的顯微鏡還附有攝影裝置?，F(xiàn)以本室使用的4x型臺(tái)式金相顯微鏡為例加以說(shuō)明。1. 光學(xué)系統(tǒng)4x型金相顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)如圖3-1所示。由燈泡1發(fā)出的光線經(jīng)聚光透鏡組2及反光鏡8聚集到孔徑欄9，再經(jīng)過(guò)聚光鏡3聚集到物鏡的后焦面，最后通過(guò)物鏡平行照射到試樣7的表面。從試樣反射回來(lái)的光線復(fù)經(jīng)物鏡組6和輔助透鏡5，由半反射鏡4轉(zhuǎn)向，經(jīng)過(guò)輔助透鏡以及棱鏡造成一個(gè)被觀察物體的倒立的放大實(shí)象。該象再經(jīng)過(guò)目鏡15的放大，就成為在目鏡視物中能看到的放大映象。圖3-1 4x型金相顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)2. 照明系統(tǒng)在金相顯微鏡的底坐內(nèi)裝有一低壓（68v、15w）燈泡作為

29、光源，由變壓器降壓供電，靠調(diào)節(jié)次級(jí)電壓（68v）來(lái)改變燈光的亮度。聚光鏡，孔徑光欄及反光鏡等裝置均安裝在圓形底座上，視場(chǎng)光欄及另一聚光鏡則安在支架上。它們組成顯微鏡的照明系統(tǒng)，使試樣表面得到充分、均勻的照明。3. 機(jī)械系統(tǒng)顯微鏡調(diào)焦裝置：在顯微鏡體的兩側(cè)有粗動(dòng)和微動(dòng)調(diào)焦手輪，兩者在同一部位。隨粗調(diào)手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，支承載物臺(tái)的彎臂作上下運(yùn)動(dòng)。在粗調(diào)手輪的一側(cè)有制動(dòng)裝置，用以固定調(diào)焦正確后載物臺(tái)的位置。微調(diào)手輪使顯微鏡本體沿著滑軌緩慢移動(dòng)。在右側(cè)手輪上刻有分度格，每一格表示物鏡座上下微動(dòng)0.002mm。載物臺(tái)（樣品臺(tái)）：用于放置金相試樣，載物臺(tái)和下面托盤之間有導(dǎo)架，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺母，可使載物臺(tái)在水平面上作

30、一定范圍的十字定向移動(dòng)，以改變?cè)嚇拥挠^察位置。孔徑光欄和視物光欄：孔徑光欄裝在照明反射鏡座上面，調(diào)整孔徑光欄能夠控制入射光束的粗細(xì)，以保證物象達(dá)到清晰的程度。視物光欄設(shè)在物鏡支架下面，其作用是控制視場(chǎng)范圍，使目鏡中視物明亮而無(wú)陰影，在刻有直紋的套圈上還有兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，用來(lái)調(diào)整光欄中心。物鏡轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器呈球面狀，上有三個(gè)螺孔，可安裝不同放大倍數(shù)的物鏡，旋動(dòng)轉(zhuǎn)換器可使各物鏡鏡頭進(jìn)入光路，與不同的目鏡搭配使用，可獲得各種放大倍數(shù)。目鏡筒：目鏡筒呈45°傾斜安裝在有棱鏡的半球形座上，還可將目鏡轉(zhuǎn)向90°，呈水平狀態(tài)以配合照相裝置進(jìn)行攝影。金相顯微鏡的使用方法及注意事項(xiàng)金相顯微鏡是

31、一種精密的光學(xué)儀器，使用時(shí)要求細(xì)心謹(jǐn)慎。在使用顯微鏡工作之前首先應(yīng)熟悉其構(gòu)造特點(diǎn)及各主要部件的相互位置和作用，然后按照顯微鏡的使用規(guī)程進(jìn)行操作。1. 將試樣置放在載物臺(tái)上，從目鏡上觀察，用雙手旋轉(zhuǎn)粗細(xì)調(diào)手輪，當(dāng)視場(chǎng)亮度增強(qiáng)或看到組織后，再調(diào)節(jié)微調(diào)手輪直到圖像清晰為止。2. 當(dāng)微調(diào)手輪轉(zhuǎn)不動(dòng)時(shí)，不可強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)，而應(yīng)向反方向旋轉(zhuǎn)幾圈后再重新調(diào)焦。3. 需要變換觀察部位時(shí)，用手推動(dòng)載物臺(tái)，可使載物臺(tái)在水平面上作一定范圍的移動(dòng)，不可把試樣在載物臺(tái)上來(lái)回拉動(dòng)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用品1. 金相顯微鏡2.金相試樣四、實(shí)驗(yàn)要求1. 了解金相顯微鏡及有關(guān)設(shè)備構(gòu)造，熟悉正常操作步驟及注意事項(xiàng)。2. 在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)使用

32、金相顯微鏡，并用不同放大倍數(shù)觀察金相顯微組織。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡(jiǎn)述金相顯微試樣的制備過(guò)程。2. 說(shuō)明試樣顯微組織形態(tài)。3. 寫(xiě)出在實(shí)驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和體會(huì)。實(shí)驗(yàn)四 鐵碳合金平衡及非平衡組織觀察一、基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 根據(jù)fe-fe3c相圖觀察和分析鐵碳合金（碳鋼及白口鑄鐵）在接近平衡狀態(tài)下的顯微組織；2. 分析成分（含碳量）對(duì)鐵碳合金顯微組織的影響，從而加深理解成分、組織與性能之間的相互關(guān)系。3. 觀察不同含碳量的碳鋼在不同熱處理狀態(tài)下的顯微組織、分析同種材料不同熱處理、相同熱處理狀態(tài)而含碳量不同對(duì)其組織形貌及性能的影響。二、基本要求要求學(xué)生掌握不同含碳量的鐵碳合金平衡組織的組織形貌特點(diǎn)并加以區(qū)分，能畫(huà)出所觀察過(guò)的組織實(shí)驗(yàn)五 鋼的熱處理實(shí)驗(yàn)一、基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1