材料力學(xué)性能試驗(yàn)

材料力學(xué)性能試驗(yàn)第一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)一金屬硬度實(shí)驗(yàn)

第二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.了解布氏，洛氏和維氏硬度計(jì)的構(gòu)造原理；2.掌握布氏，洛氏和維氏硬度的實(shí)驗(yàn)原理，測(cè)定方法及應(yīng)用范圍；3.熟悉顯微硬度的測(cè)定方法。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡谌?yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、實(shí)驗(yàn)原理及方法1.布氏硬度試驗(yàn)圖1布氏硬度實(shí)驗(yàn)原理圖在直徑為D（mm）的淬火鋼球上施加規(guī)定的載荷P（公斤力），壓入試樣表面如圖1，保持一定時(shí)間后，卸除載荷。用壓痕表面積F

除所承受的平均壓力P，所得之商（公斤/毫米2）表示布氏硬度值，符號(hào)為HB,計(jì)算公式是：

布氏硬度廣泛用于各種退火狀態(tài)下的鋼材，鑄鐵，有色金屬的試驗(yàn)，也用于調(diào)質(zhì)處理及硬度小于HB450的機(jī)器零件的硬度試驗(yàn)。第四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日布氏硬度試驗(yàn)時(shí)注意事項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)材料的預(yù)期硬度值，并考慮試樣的厚度，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB231-63中的試驗(yàn)規(guī)范（見(jiàn)表1）來(lái)選擇鋼球直徑D,載荷P和加載時(shí)t,測(cè)得壓痕直徑d后按上式計(jì)算或查表。壓痕直徑d必須在0.25D～0.6D范圍內(nèi)，否則試驗(yàn)無(wú)效，應(yīng)另選規(guī)范再行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)為防止壓痕周圍因塑性變形產(chǎn)生形變硬化而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一般規(guī)定壓痕中心距試樣邊緣距離應(yīng)不小于壓痕直徑的2.5倍，相鄰兩壓痕中心的距離應(yīng)不小于壓痕直徑的4倍。對(duì)硬度低的材料此距離還應(yīng)增大。為使壓痕清晰以保證測(cè)量精確，試樣表面應(yīng)盡可能光潔。試樣表面的壓痕直徑用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量，應(yīng)從相互垂直的方向各測(cè)一次，取其算數(shù)平均值。其測(cè)量精確度：當(dāng)用直徑為10毫米或5毫米的鋼球試驗(yàn)時(shí)為0.02毫米，當(dāng)用直徑為2.5毫米鋼球時(shí)應(yīng)達(dá)到0.01毫米。二、實(shí)驗(yàn)原理及方法第五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.洛氏硬度試驗(yàn)圖2洛氏硬度實(shí)驗(yàn)原理圖洛氏硬度是在先后兩次施加載荷（初載荷P0及主載荷P1）的條件下，將標(biāo)準(zhǔn)壓頭（金剛石圓錐體或小鋼球）壓入試樣表面來(lái)進(jìn)行采用不同的壓頭和總載荷組合作試驗(yàn)時(shí)，得到幾種不同的洛氏硬度標(biāo)度。其中最常用的是HRA﹑HRB和HRC三種

二、實(shí)驗(yàn)原理及方法第六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日為保證試驗(yàn)精度，試樣的試驗(yàn)面和支承面必須平整，潔凈，沒(méi)有油脂，氧化皮，裂紋，凹坑，明顯的加工痕跡及其它污物。試樣表面加工時(shí)應(yīng)避免受熱軟化或變形硬化。試樣應(yīng)能穩(wěn)定的放在工作臺(tái)上，在試驗(yàn)中不應(yīng)有滑動(dòng)和變形，并保證所有的載荷與試驗(yàn)面垂直。壓痕中心距試樣邊緣的距離及相鄰壓痕中心距離不應(yīng)小于3毫米。測(cè)定每一試樣的硬度一般不少于三點(diǎn)，取其平均值。在圓柱形或球形表面進(jìn)行洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)硬度值偏低，須按有關(guān)曲線校正。洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)注意事項(xiàng)二、實(shí)驗(yàn)原理及方法第七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D3維氏硬度實(shí)驗(yàn)原理圖維氏硬度試驗(yàn)是用一個(gè)相對(duì)面夾角為136o的金剛石正四棱錐體壓頭，在一定載荷P（公斤力）作用下壓入試樣表面如圖3。

3.維氏硬度試驗(yàn)在一般情況下，建議選用30公斤力的載荷。載荷保持時(shí)間對(duì)黑色金屬為10～15秒，對(duì)有色金屬為30±2秒。

維氏硬度廣泛用來(lái)測(cè)定金屬薄鍍層或化學(xué)熱處理后表面層的硬度，以及較小工件的硬度試驗(yàn)。二、實(shí)驗(yàn)原理及方法第八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日測(cè)定維氏硬度的試樣其表面應(yīng)精心制備，光潔度不低于▽9。在制備過(guò)程中應(yīng)防止因過(guò)熱或加工硬化而改變金屬的硬度值。試驗(yàn)時(shí)，壓痕中心與試樣邊緣的距離或兩壓痕中心的距離，對(duì)黑色金屬應(yīng)不小于壓痕平均對(duì)角線的2.5倍，對(duì)有色金屬應(yīng)不小于5倍。試驗(yàn)時(shí)每個(gè)試樣至少測(cè)定三點(diǎn)硬度取其算術(shù)平均值。壓痕的對(duì)角線長(zhǎng)度以兩對(duì)角線長(zhǎng)度的平均值計(jì)算。其測(cè)量精度為：當(dāng)壓痕對(duì)角線長(zhǎng)≦0.2毫米時(shí)，允許測(cè)量誤差為±0.001毫米，當(dāng)壓痕對(duì)角線長(zhǎng)﹥0.2毫米時(shí)，允許測(cè)量誤差為±0.5％。如果壓痕形狀不規(guī)則，必須重作試驗(yàn)。測(cè)出壓痕平均對(duì)角線長(zhǎng)度后，將其代入公式或查表求出HV值。HV值應(yīng)附以相應(yīng)的下標(biāo)，注明試驗(yàn)載荷值維氏硬度試驗(yàn)時(shí)注意事項(xiàng)二、實(shí)驗(yàn)原理及方法第九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.顯微硬度試驗(yàn)顯微硬度試驗(yàn)原理與維氏硬度完全相同，不過(guò)所加載荷更低一些，一般小于200克力。所得壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度也只有幾微米至幾十微米。

顯微硬度試驗(yàn)可用于：（1）測(cè)定表面光潔度▽9以上的細(xì)小或片狀零件的硬度，零件表面薄層硬度及脆性材料硬度；（2）測(cè)定金相組織中某個(gè)相或組織硬度。

第十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、實(shí)驗(yàn)儀器及材料1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備HVS-1000顯微硬度計(jì)、HV-5小負(fù)荷維氏硬度計(jì)及HR-150A洛氏硬度計(jì)、讀數(shù)顯微鏡﹑各種標(biāo)準(zhǔn)硬度塊。2.試驗(yàn)材料不同成分及熱處理?xiàng)l件下的碳鋼（45#、T8、T12等）。第十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)步驟1.熟悉各種硬度計(jì)的構(gòu)造原理，操作方法及注意事項(xiàng)2.測(cè)定硬度前用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊校驗(yàn)硬度計(jì)的示值誤差第十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、分析整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)試各種試樣的布氏﹑洛氏﹑及顯微硬度值3.按要求寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告第十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)二金屬?zèng)_擊實(shí)驗(yàn)第十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈹[錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造原理，操作方法及沖擊試樣的形狀和尺寸2.掌握金屬材料的沖擊試驗(yàn)方法第十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、實(shí)驗(yàn)原理及方法沖擊試驗(yàn)是一種動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)，它是將一定形狀及尺寸的試樣放置在沖擊試驗(yàn)機(jī)的固定支座上，然后將具有一定位能的擺錘釋放，使試樣在沖擊彎曲負(fù)荷作用下斷裂。用梅氏試樣試驗(yàn)時(shí)，把沖斷試樣所消耗的功Ak，除以試樣缺口處的橫截面積FN所得的商稱為沖擊韌性（或沖擊值），以ak表示。ak=（Ak/FN）kgf·m/cm2金屬在常溫下的沖擊試驗(yàn)較為簡(jiǎn)便易行，其沖擊韌性對(duì)材料的冶金質(zhì)量﹑宏觀缺陷﹑顯微組織等十分敏感。因此，生產(chǎn)上廣泛采用這種試驗(yàn)方法來(lái)檢驗(yàn)材料的質(zhì)量，如晶粒粗細(xì)﹑回火脆性﹑過(guò)熱﹑過(guò)燒﹑內(nèi)部裂紋﹑白點(diǎn)﹑夾雜﹑纖維組織的各向異性等，并常用這種方法確定低碳鋼材的應(yīng)變時(shí)效敏感性。第十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D2沖擊試樣及沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)刀口、支座的形狀及尺寸（a）梅氏試樣（b）夏氏試樣三、實(shí)驗(yàn)儀器及材料沖擊試驗(yàn)機(jī)（圖1）試樣（圖2）圖1擺錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)機(jī)（b）第十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日將加工好的試樣放在試驗(yàn)機(jī)的支座上，再將具有一定重量G

的擺錘舉至一定的高度

H1，使其獲得一定的位能（GH1），再將其釋放，沖斷試樣。擺錘的剩余能量為GH2。擺錘沖斷試樣所失去的能量（位能），即沖擊負(fù)荷使試樣破斷所作的功，稱沖擊功，單位為公斤力·米,以Ak表示。則有Ak=GH1-GH2=G(H1-H2)公斤力·米。

四、實(shí)驗(yàn)步驟第十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、分析整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理數(shù)據(jù)，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。思考題1.沖擊實(shí)驗(yàn)應(yīng)用范圍如何？2.試說(shuō)明冷脆的物理本質(zhì)及影響冷脆的因素。3.分析由于試樣的材料，試樣形狀和尺的變化對(duì)ak值大小產(chǎn)生的影響。第十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)三金屬拉伸實(shí)驗(yàn)第二十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕饘倮煨阅苤笜?biāo)σb、σ0.2、ψ及δ測(cè)定方法，加深對(duì)拉伸性能指標(biāo)物理意義的理解。第二十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、實(shí)驗(yàn)原理及方法本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)定σb、σ0.2、ψ及δ1.屈服點(diǎn)σs試樣在拉伸過(guò)程中，載荷不增加或首次下降而仍繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的最小應(yīng)力稱為屈服點(diǎn)σs

。2.屈服強(qiáng)度σ0.2

對(duì)于無(wú)明顯物理屈服現(xiàn)象的材料，應(yīng)測(cè)定其屈服強(qiáng)度σ0.2，σ0.2為試樣在拉伸過(guò)程中標(biāo)距部分殘余伸長(zhǎng)達(dá)原標(biāo)距長(zhǎng)度的0.2％時(shí)的應(yīng)力。3.抗拉強(qiáng)度σb將試樣加載至斷裂，由測(cè)力度盤或拉伸線上讀出試樣拉斷前的最大載荷Pb，Pb所對(duì)應(yīng)之應(yīng)力即為抗拉強(qiáng)度σb。4.伸長(zhǎng)率δ伸長(zhǎng)率δ為試樣拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度的增量與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比5.斷面收縮率ψ斷面收縮率ψ為試樣拉斷后縮頸處橫截面積的最大縮減量與原橫截面積的百分比第二十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、實(shí)驗(yàn)儀器及材料：設(shè)備和儀器⑴PLS-200型電液伺服動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)；⑵液壓式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)；⑶用x-y函數(shù)記錄儀繪制拉伸曲線的儀器；⑷用引伸計(jì)法繪制拉伸曲線的儀器：引伸計(jì)。⑸游標(biāo)卡尺、手錘、沖頭等。第二十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、實(shí)驗(yàn)儀器及材料：試樣試樣尺寸及加工精度在GB228-76中有具體規(guī)定，但試樣頭部形狀及尺寸可視實(shí)驗(yàn)卡頭要求而定。一般長(zhǎng)30-40mm，圖中標(biāo)明為最短長(zhǎng)度。本實(shí)驗(yàn)采用圓柱試樣，如圖所示。試樣的材料及熱處理處理狀態(tài)為：20鋼退火狀態(tài)(試樣1根)及45鋼調(diào)質(zhì)狀態(tài)試樣2根。第二十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)步驟：試樣的準(zhǔn)備

（1）將領(lǐng)取的試樣打上印記，并將材料，熱處理狀態(tài)填入附表內(nèi)（2）量試樣尺寸，用精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣直徑(用同一截面相互垂直的兩個(gè)方向各量一次，至少測(cè)量三個(gè)截面),計(jì)算平均直徑并以最小平均直徑計(jì)算橫截面積，填入附表內(nèi)（3）在試樣標(biāo)距上打上沖眼，并用劃針或刻線機(jī)畫線，將標(biāo)距范圍內(nèi)的試樣分成10等分，輕輕打上標(biāo)點(diǎn)。測(cè)量標(biāo)距距離，記入附表（4）實(shí)驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)備a)了解所用設(shè)備的基本原理，認(rèn)識(shí)所用設(shè)備的性能、用途及特點(diǎn)b)學(xué)習(xí)設(shè)備操作規(guī)程、安全事項(xiàng)和操作方法c)調(diào)整好所用設(shè)備d)安裝繪制拉伸圖的儀器，并對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定第二十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)步驟：拉伸實(shí)驗(yàn)用20鋼退火試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。一方面用針指法讀出Ps，另一方面用X-Y函數(shù)記錄儀繪制拉伸曲線，從拉伸曲線上求出Ps2.用45鋼調(diào)質(zhì)試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。其中一根在拉伸過(guò)程中用X-Y函數(shù)記錄繪制拉伸曲線，用以求出P0.2;另一根用拉伸計(jì)法下測(cè)P0.2（測(cè)出P0.2后立即從試樣取下引深計(jì)），所有試樣都拉伸至斷裂為止。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意掌握加載速度。屈服前，應(yīng)力增加速度應(yīng)控制在每秒1kgf/mm2，屈服后，試驗(yàn)機(jī)活動(dòng)夾頭在載荷作用下的移動(dòng)速度不大于0.5l/分3.測(cè)量拉斷試樣的lk及Fk；處理拉伸曲線，分別求出Ps、P0.2及Pb值4.計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果第二十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、分析整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理數(shù)據(jù)，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告（應(yīng)附拉伸曲線和數(shù)據(jù)記錄表）思考題1.何謂真應(yīng)力、真應(yīng)變與工程應(yīng)力、工程應(yīng)變有何不同？2.同一種材料用五倍試樣和十倍試樣進(jìn)行拉伸，測(cè)得δ5與δ10其值相等嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由。

第二十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)四典型斷口的形貌觀察與分析

第二十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.識(shí)別材料脆性斷口和韌性斷口的幾種典型表面形貌特征2.深入分析與理解幾種典型斷口的斷裂機(jī)理第二十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備KYKY－2800型掃描電子顯微鏡

第三十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、實(shí)驗(yàn)原理及方法利用二次電子信號(hào)觀察斷口形貌。掃描電子顯微鏡是利用細(xì)聚焦高能電子束在樣品上逐點(diǎn)掃描而激發(fā)出各種物理信息，通過(guò)對(duì)這些信息的接收、放大和顯示成像，以便對(duì)試樣微區(qū)進(jìn)行分析。掃描電鏡觀察樣品特點(diǎn)景深大、分辨本領(lǐng)比較高，是進(jìn)行樣品表面分析研究的有效工具，尤其適合比較粗造試樣表面，如金屬斷口和顯微組織三維的形貌觀察。

掃描電子顯微鏡結(jié)構(gòu)第三十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

1.沿晶斷裂與穿晶斷裂斷口沿晶斷裂是裂紋沿晶界擴(kuò)展；穿晶斷裂的特點(diǎn)是裂紋穿過(guò)晶粒內(nèi)。沿晶斷口一般是脆性斷口，宏觀上看樣品表面一般平而光亮，如圖所示，冰糖沿晶斷口。

第三十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

2.解理斷口

這是一種在正應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的穿晶斷裂。通常斷裂面是嚴(yán)格沿一定的晶面如圖所示（即解理面）而分離，其表面為解理平臺(tái)、河流花樣。體心立方金屬、密排六方金屬與合金，在低溫沖擊載荷作用下能促進(jìn)解理斷裂發(fā)生。通常解理斷裂總是脆性斷裂。第三十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

3.準(zhǔn)解理斷口

在某些脆性斷口上可以看到解理斷裂的特征形貌，同時(shí)又伴有一定塑性變形痕跡，稱為準(zhǔn)解理斷口。其特征是解理平面上有許多撕裂棱，它是有許多單獨(dú)形成的裂紋相互連接由于撕裂而形成的，如圖

所示。

第三十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

4.韌窩斷口這是一種微孔聚集型斷裂。其特征是可見(jiàn)大量微孔坑覆蓋斷面，這些微坑稱為韌窩。如圖所示。韌窩有拋物形的剪切韌窩、撕裂韌窩與等軸韌窩之分，都屬于韌性斷裂的主要微觀形貌。第三十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

5.疲勞斷口金屬構(gòu)件在變動(dòng)載荷長(zhǎng)期作用下，由于累計(jì)損傷而引起無(wú)征兆的低應(yīng)力脆斷叫疲勞斷裂。典型的疲勞斷口形貌可分為三區(qū)：疲勞源、疲勞區(qū)、瞬斷區(qū)。其斷口形貌如圖所示。第三十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.疲勞斷口分析步驟在試樣邊緣如缺口、螺紋、刀痕處形成疲勞裂紋源圖（1），因?yàn)檫@里存在應(yīng)力集中會(huì)引發(fā)疲勞裂紋形成。疲勞裂紋源的光亮度最大，因?yàn)樾纬闪鸭y源時(shí)擴(kuò)展速度最低，循環(huán)次數(shù)最多，端面不斷摩擦擠壓，故顯得光亮平滑。疲勞區(qū)是疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)，如圖（2）斷口比較光滑并分布有貝紋線，有時(shí)還有裂紋擴(kuò)展臺(tái)階。每應(yīng)力循環(huán)下，緩慢地?cái)U(kuò)展，當(dāng)達(dá)到一定尺寸后，裂紋開始快速擴(kuò)展。瞬斷區(qū)是裂紋最后失穩(wěn)擴(kuò)展所形成的斷口區(qū)如圖（3）。脆性材料為結(jié)晶狀斷口，韌性材料中間平面應(yīng)變區(qū)為放射狀或人字紋斷口，邊緣平面應(yīng)力區(qū)為剪切唇。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

第三十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、分析整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.畫出二種典型斷口形貌特征示意圖；2.簡(jiǎn)述、分析以上二種斷口的斷裂機(jī)理。思考題1.疲勞裂紋擴(kuò)展分幾階段？試述各階段擴(kuò)展機(jī)制機(jī)理。

2.高周疲勞與低周疲勞有何異同？第三十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)五示差熱分析法測(cè)定鋼的臨界點(diǎn)

第三十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)用示差熱電偶測(cè)量共析鋼相變臨界溫度Ac1和Ar1。2.了解熱分析裝置的結(jié)構(gòu)和原理。

第四十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、實(shí)驗(yàn)原理熱分析是利用熱效應(yīng)分析金屬及合金組織、狀態(tài)轉(zhuǎn)變的一種方法。金屬及合金的轉(zhuǎn)變?nèi)纾喝刍⒛毯凸虘B(tài)轉(zhuǎn)變常產(chǎn)生明顯的吸熱或放熱反應(yīng)，這就是進(jìn)行熱分析的基礎(chǔ)。在研究金屬及合金的固態(tài)相變時(shí)，利用此熱量的變化，使示差熱電偶的熱電勢(shì)發(fā)生變化，從而確定金屬或合金的相變溫度Ac1和Ar1。測(cè)定金屬及合金的臨界溫度，常用加熱及冷卻曲線進(jìn)行研究分析。所測(cè)定的加熱溫度和加熱時(shí)間或冷卻溫度和冷卻時(shí)間的關(guān)系曲線，稱為簡(jiǎn)單熱分析曲線。利用在相同條件下加熱或冷卻時(shí)，試樣和標(biāo)準(zhǔn)試樣的溫度差與溫度和時(shí)間的關(guān)系，對(duì)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的一種技術(shù)，稱為示差熱分析法。本實(shí)驗(yàn)采用示差熱分析法。

第四十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日示差熱電偶由兩支同型號(hào)熱電偶反向串聯(lián)構(gòu)成，它的熱電勢(shì)應(yīng)為兩個(gè)熱電偶電勢(shì)之差，把t1插入標(biāo)準(zhǔn)試樣中，t1插入被測(cè)試樣中;示差熱電偶接入靈敏檢流計(jì)，則示差熱電勢(shì)測(cè)量：

E=E(t1,0)-E(t1,0)

而被測(cè)試樣溫度測(cè)量,為方便我們?cè)儆靡粚?duì)同型號(hào)電偶，接入U(xiǎn)J-37電位差計(jì)中，則被測(cè)試樣溫度測(cè)量：E(t1,0)。當(dāng)勻速升溫時(shí)，由于標(biāo)準(zhǔn)試樣溫度（t1）均勻上升，而被測(cè)試樣溫度(t1)升至?xí)rAc1時(shí)，發(fā)生P-A轉(zhuǎn)變，有吸熱反應(yīng)，t1溫度停止上升，由于，t1t1則E0。勻速冷卻時(shí)，當(dāng)t1溫度降至Ar1時(shí)，發(fā)生A-P轉(zhuǎn)變，有放熱反應(yīng)，使t1溫度停止下降，由于t1t1則E0。用檢流計(jì)指示的E及UJ-37的讀數(shù)和時(shí)間制圖，即可求出被測(cè)試樣相變臨界溫度Ac1和Ar1。

二、實(shí)驗(yàn)原理第四十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、實(shí)驗(yàn)儀器1.標(biāo)準(zhǔn)試樣：無(wú)相變金屬（鎳鉻合金）制成的半圓柱體。2.試樣：被測(cè)鋼種制成的與標(biāo)樣尺寸相同的半圓柱體。3.三支熱電偶，其中二支接成示差熱電偶，另一支插入試樣中。4.檢流計(jì)一臺(tái)。5.UJ-37電位差計(jì)一臺(tái)。6.加熱爐一臺(tái)。7.銅導(dǎo)線若干。第四十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

1.把試樣與標(biāo)準(zhǔn)試樣裝配好，接好連線放入爐中，升溫，并記錄溫度、溫差隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。2.加熱完畢后（估計(jì)已超過(guò)臨界點(diǎn)）停電，緩冷記錄冷卻過(guò)程中的誤溫差、溫度與時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。3.作出加熱及冷卻過(guò)程中溫差、溫度隨時(shí)間變化的曲線。第四十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、分析整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題1.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)試樣無(wú)組織轉(zhuǎn)變時(shí)，標(biāo)樣與試樣的溫差是否等于0？為什么？2.推斷亞共析鋼的實(shí)驗(yàn)曲線。

第四十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日實(shí)驗(yàn)六用電阻法研究淬火鋼的回火對(duì)鋼的電阻系數(shù)的影響

第四十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.利用雙臂電橋測(cè)定淬火鋼在不同溫度回火過(guò)程中電阻系數(shù)的變化情況，了解馬氏體及奧氏體的分解過(guò)程2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握雙臂電橋的構(gòu)造、原理、使用方法第四十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、實(shí)驗(yàn)原理金屬具有良好的導(dǎo)電性，但電子在金屬中運(yùn)動(dòng)時(shí)要不斷地與點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)發(fā)生碰撞，因而金屬有具有電阻，電阻是一個(gè)與其幾何形狀有關(guān)的物理量，即電阻與金屬的長(zhǎng)度成正比，與其截面積成反比，通常衡量金屬導(dǎo)電性的不是用R，而是用其電阻系數(shù)，它表示具有單位長(zhǎng)度（米，厘米）和單位截面積（毫米2）某種金屬的電阻。金屬的電阻系數(shù)與金屬的成分，組織，內(nèi)應(yīng)力及所處的溫度有關(guān)，凡是能阻礙自由電子移動(dòng)的因素均使金屬的電阻系數(shù)增加，反之，則可使電阻系數(shù)降低。淬火通?？墒裹c(diǎn)粗系數(shù)增加，因?yàn)榇慊鸷蟪＋@得過(guò)飽和的不平衡組織，淬火則常使值下降。在鐵中加入碳，將使鐵的電阻系數(shù)顯著提高，而增高多少也取決于碳的存在方式，因而對(duì)于一定成分的碳鋼而言，可以通過(guò)熱處理改變其電阻系數(shù)。

第四十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、實(shí)驗(yàn)原理淬火鋼在回火時(shí)馬氏體和奧氏體分解為多相混合組織，電阻系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律能反應(yīng)出鋼中馬氏體和奧氏體分解開始及終了時(shí)間。例如，含碳為1.57%的鋼在回火過(guò)程中-C曲線如圖。在110oC，230oC及300oC出現(xiàn)轉(zhuǎn)折?；鼗饻囟仍?10oC時(shí)，電阻開始急劇下降，其原因是產(chǎn)生了馬氏體分解，約在230oC時(shí)電阻又發(fā)生了更為急劇的下降，這表明鋼中奧氏體開始分解，高于300oC說(shuō)明固熔體分解已基本結(jié)束，電阻已很少變化。折點(diǎn)110oC，230oC，300oC各代表著回火的不同階段。

第四十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、實(shí)驗(yàn)儀器1.QJ36型單雙臂兩用電橋一臺(tái)。2.AC型檢流計(jì)一臺(tái)。3.與試樣阻值相近的BZ3型標(biāo)準(zhǔn)電阻一個(gè)。4.直流電流表一個(gè)。5.滑線電阻器一個(gè)。6.JW-2D直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)。7.聯(lián)接導(dǎo)線若干。8.直徑為1mm，長(zhǎng)為1.0m的70#鋼絲，預(yù)先卷成直徑為20mm的螺線型管狀，共8個(gè)試樣，分別經(jīng)50oC、100oC、150oC、200oC、230oC、250oC、300oC、400oC回火1小時(shí)。第五十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.根據(jù)Rx估算值選取RN，使RN接近Rx阻值2.按圖2-3將Rx、RN、E、A、RL及檢流計(jì)G聯(lián)成測(cè)量線路3.根據(jù)測(cè)量范圍選好電阻R1、R24.將工作電流調(diào)整到50mA5.打開檢流計(jì)開關(guān)，待光點(diǎn)穩(wěn)定后，按下電橋左下腳的粗、細(xì)調(diào)旋鈕，調(diào)整電橋上六個(gè)旋鈕使檢流計(jì)指零，將旋鈕指示讀數(shù)記錄下來(lái)6.將電橋左下腳的粗細(xì)調(diào)旋鈕放開，更換試樣，重新按以上步驟進(jìn)行操作，并進(jìn)行測(cè)量7.測(cè)量完畢，將結(jié)果交指導(dǎo)老師檢查，整理儀器四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

第五十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、分析整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題1.為什么選擇RN要