工程材料實驗指導(dǎo)

1、工程材料實驗指導(dǎo)工程材料實驗指導(dǎo) 金工教研室金工教研室/金工實驗室金工實驗室實驗一 金屬的顯微分析法實驗一 金屬的顯微分析法 實驗?zāi)康模毫私饨鹣囡@微鏡的構(gòu)造、原理及使用規(guī)則；了解金相顯微鏡的構(gòu)造、原理及使用規(guī)則；掌握金相顯微試樣制備的基本操作方法。掌握金相顯微試樣制備的基本操作方法。實驗概述：金相分析是研究工程材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的主要方法金相分析是研究工程材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的主要方法金相顯微分析法：利用金相顯微鏡在專門制備的試金相顯微分析法：利用金相顯微鏡在專門制備的試樣上觀察材料的組織和缺陷的方法。樣上觀察材料的組織和缺陷的方法。 1.1.金相顯微鏡的構(gòu)造、原理及使用；金相顯微鏡的構(gòu)造、原理及使

2、用； 2.2.金相顯微試樣的制備方法。金相顯微試樣的制備方法。實驗概述： 金相分析實驗使用的主要儀器設(shè)備金相分析實驗使用的主要儀器設(shè)備 金相顯微鏡（金相顯微鏡（4XB型型 ） 金相顯微鏡（金相顯微鏡（4XC-TV型）型）實驗概述： 金相分析實驗使用的主要儀器設(shè)備金相分析實驗使用的主要儀器設(shè)備 切割機切割機 鑲嵌機鑲嵌機實驗概述： 金相分析實驗使用的主要儀器設(shè)備金相分析實驗使用的主要儀器設(shè)備拋光機（拋光機（PG-1型）型） 拋光機（拋光機（PG-2型）型）實驗概述： 1.金相顯微鏡的原理、構(gòu)造及使用金相顯微鏡的原理、構(gòu)造及使用金相顯微鏡的光學(xué)原理金相顯微鏡的光學(xué)原理實驗概述： 1.金相顯微鏡的原

3、理、構(gòu)造及使用金相顯微鏡的原理、構(gòu)造及使用金相顯微鏡的構(gòu)造金相顯微鏡的構(gòu)造及功能及功能 光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng) 照明系統(tǒng)照明系統(tǒng) 調(diào)焦裝置調(diào)焦裝置 載物臺（樣品臺）載物臺（樣品臺） 孔徑光欄和視場光欄孔徑光欄和視場光欄 物鏡轉(zhuǎn)換器和物鏡物鏡轉(zhuǎn)換器和物鏡 目鏡筒及目鏡目鏡筒及目鏡 實驗概述： 1.金相顯微鏡的原理、構(gòu)造及使用金相顯微鏡的原理、構(gòu)造及使用金相顯微鏡的構(gòu)造及金相顯微鏡的構(gòu)造及功能功能(1)-燈泡燈泡 (2)-聚光鏡組聚光鏡組(3)- 聚光鏡組聚光鏡組 (4)-半透反光鏡半透反光鏡 (5)-輔助透鏡輔助透鏡 (6)-物鏡組物鏡組(7)-反光鏡反光鏡 (8)-孔徑光欄孔徑光欄 (9)-視場光欄

4、視場光欄 (10)- 輔助透鏡輔助透鏡(11)-棱鏡棱鏡 (12)-棱鏡棱鏡(13)-視場視場 (14)-目鏡目鏡實驗概述： 1.金相顯微鏡的原理、構(gòu)造及使用金相顯微鏡的原理、構(gòu)造及使用金相顯微鏡的使用及注意事項金相顯微鏡的使用及注意事項顯微鏡的操作規(guī)程顯微鏡的操作規(guī)程顯微鏡使用注意事項顯微鏡使用注意事項 （詳見實驗指導(dǎo)書）（詳見實驗指導(dǎo)書）實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相顯微試樣的制備方法 為了能夠在金相顯微鏡下真實地、清楚地觀察到為了能夠在金相顯微鏡下真實地、清楚地觀察到金屬內(nèi)部的顯微組織，需要精心地制備金相顯微試樣。金屬內(nèi)部的顯微組織，需要精心地制備金相顯微試樣。金相試樣的

5、制備過程主要步驟有：金相試樣的制備過程主要步驟有：磨制拋光浸蝕鑲嵌取樣實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相顯微試樣的制備方法本實驗金相試樣制備過程的步驟如下本實驗金相試樣制備過程的步驟如下: :磨制拋光浸蝕觀察砂紙磨拋光液拋光機浸蝕劑吹風(fēng)機酒精清洗水清洗水清洗吹干顯微鏡實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相顯微試樣的制備方法取樣取樣下圖為常規(guī)取樣下圖為常規(guī)取樣左圖為試樣鑲嵌左圖為試樣鑲嵌實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相顯微試樣的制備方法磨制磨制方式：方式： 手工磨和機械磨手工磨和機械磨工序：工序： 粗磨和細磨粗磨和細磨右圖右圖-試樣磨面上磨痕試樣磨面上磨痕 變化

6、情況示意圖變化情況示意圖 實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相顯微試樣的制備方法磨制方法磨制方法l砂紙砂紙平鋪在平鋪在玻璃板玻璃板上，一手按住砂紙，另一手握住試樣，使試樣上，一手按住砂紙，另一手握住試樣，使試樣磨面朝下并與砂紙接觸，在磨面朝下并與砂紙接觸，在輕微壓力輕微壓力作用下作用下向前推行向前推行磨制。磨制。l磨制以磨制以“單程單向單程單向”方式重復(fù)進行。方式重復(fù)進行。l在調(diào)換下一號更細的砂紙時，應(yīng)將試樣上的磨屑和砂粒清除干凈，在調(diào)換下一號更細的砂紙時，應(yīng)將試樣上的磨屑和砂粒清除干凈，并使試樣的并使試樣的磨制方向調(diào)轉(zhuǎn)磨制方向調(diào)轉(zhuǎn)90。實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相

7、顯微試樣的制備方法實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相顯微試樣的制備方法拋光拋光目的：目的： 去除細磨時遺留下的細微磨痕，去除細磨時遺留下的細微磨痕，以獲得光亮而無磨痕的鏡面以獲得光亮而無磨痕的鏡面。方法：方法： 機械拋光機械拋光 電解拋光電解拋光 化學(xué)拋光化學(xué)拋光本實驗采用本實驗采用機械拋光機械拋光方法。方法。實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相顯微試樣的制備方法操作：操作：1. 將試樣磨面均勻地、平整地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，將試樣磨面均勻地、平整地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，壓力不宜過大壓力不宜過大， 并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)移動。并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)移動。2

8、.拋光拋光時間不宜過長時間不宜過長，磨面上磨痕全部消除而呈，磨面上磨痕全部消除而呈光亮的鏡面光亮的鏡面后，即后，即 可停止拋光?？赏Ｖ箳伖?。3.拋光后的試樣用拋光后的試樣用水沖洗水沖洗干凈，然后進行侵蝕。干凈，然后進行侵蝕。實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相顯微試樣的制備方法浸蝕浸蝕目的：目的： 使試樣磨面的顯微組織顯露出來，便于觀察分析。使試樣磨面的顯微組織顯露出來，便于觀察分析。 光滑鏡面在顯微鏡下只能看到一片光亮，除某些非金屬夾雜物、石光滑鏡面在顯微鏡下只能看到一片光亮，除某些非金屬夾雜物、石墨、孔洞、裂紋外，無法辨別出各種組織組成物及其形態(tài)特征。墨、孔洞、裂紋外，無法辨別出

9、各種組織組成物及其形態(tài)特征。方法：方法： 化學(xué)浸蝕法化學(xué)浸蝕法操作：操作： 1.將拋光好的試樣磨面用化學(xué)浸蝕劑進行一定時間浸蝕；將拋光好的試樣磨面用化學(xué)浸蝕劑進行一定時間浸蝕； 2.浸蝕后用酒精清洗浸蝕面，再用吹風(fēng)機吹干浸蝕面及試樣整浸蝕后用酒精清洗浸蝕面，再用吹風(fēng)機吹干浸蝕面及試樣整 體，隨后觀察。體，隨后觀察。實驗概述： 2.2.金相顯微試樣的制備方法金相顯微試樣的制備方法浸蝕浸蝕 浸蝕后試樣磨面浸蝕后試樣磨面就形成了凸凹不平的就形成了凸凹不平的表面，在顯微鏡下通表面，在顯微鏡下通過光線在磨面上各處過光線在磨面上各處的反射情況不同，顯的反射情況不同，顯現(xiàn)出各種不同的組織現(xiàn)出各種不同的組織結(jié)

10、構(gòu)特征及形態(tài)。結(jié)構(gòu)特征及形態(tài)。即能夠觀察到金屬的即能夠觀察到金屬的顯微組織。顯微組織。 右圖右圖-單相組織和單相組織和雙相組織的顯微組織圖雙相組織的顯微組織圖實驗一 金屬的顯微分析法實驗設(shè)備及材料設(shè)備儀器有：設(shè)備儀器有： 光學(xué)金相顯微鏡、拋光機、電吹風(fēng)機等。光學(xué)金相顯微鏡、拋光機、電吹風(fēng)機等。實驗材料有：實驗材料有： 碳鋼試樣，金相砂紙，拋光液，硝酸酒精溶碳鋼試樣，金相砂紙，拋光液，硝酸酒精溶液（含液（含4%HNO3），酒精，脫脂棉等。），酒精，脫脂棉等。 實驗一 金屬的顯微分析法實驗內(nèi)容及步驟 實驗前必須仔細閱讀實驗講義的有關(guān)內(nèi)容；實驗前必須仔細閱讀實驗講義的有關(guān)內(nèi)容；聽取實驗指導(dǎo)教師講解金

11、相顯微鏡的構(gòu)造、使聽取實驗指導(dǎo)教師講解金相顯微鏡的構(gòu)造、使用方法等內(nèi)容，用方法等內(nèi)容，熟悉金相顯微鏡熟悉金相顯微鏡的構(gòu)造及其操的構(gòu)造及其操作規(guī)程；作規(guī)程；由實驗指導(dǎo)教師講解金相試樣制備的基本操作由實驗指導(dǎo)教師講解金相試樣制備的基本操作過程，過程，學(xué)生每人一塊試樣學(xué)生每人一塊試樣，進行，進行試樣制備試樣制備全過全過程的操作，直至制成合格的金相試樣；程的操作，直至制成合格的金相試樣；在金相顯微鏡下在金相顯微鏡下觀察所制備試樣的顯微組織觀察所制備試樣的顯微組織特特征，并用征，并用鉛筆描繪出畫鉛筆描繪出畫。實驗一 金屬的顯微分析法實驗報告要求 在指定的報告紙上完成報告。注意：必須要寫明在指定的報告紙上

12、完成報告。注意：必須要寫明實驗實驗名稱、實驗日期、學(xué)生姓名、學(xué)號及組別名稱、實驗日期、學(xué)生姓名、學(xué)號及組別。1.寫出實驗?zāi)康?；寫出實驗?zāi)康模?.扼要描述光學(xué)金相顯微鏡的使用規(guī)程，扼要描述光學(xué)金相顯微鏡的使用規(guī)程，畫出顯微鏡的光學(xué)畫出顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖；3.說明金相說明金相試樣制備的過程試樣制備的過程及其注意事項；及其注意事項；4.在報告紙上所給定的圓圈內(nèi)，用在報告紙上所給定的圓圈內(nèi)，用鉛筆鉛筆畫出所制備畫出所制備試樣的顯試樣的顯 微組織圖微組織圖，并注明試樣的，并注明試樣的材料、組織類別、侵蝕劑及放大材料、組織類別、侵蝕劑及放大 倍數(shù)。倍數(shù)。5.報告上交日期：報告上交日期：實驗后

13、一周內(nèi)實驗后一周內(nèi)。實驗二 碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的顯微組織實驗二實驗二 碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的顯微組織顯微組織 一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康膐通過觀察，熟悉鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯通過觀察，熟悉鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織；微組織；o了解并掌握鐵碳合金中的相及組織組成物的了解并掌握鐵碳合金中的相及組織組成物的本質(zhì)、形態(tài)及分布特征；本質(zhì)、形態(tài)及分布特征；o分析并掌握平衡狀態(tài)下鐵碳合金的組織和性分析并掌握平衡狀態(tài)下鐵碳合金的組織和性能之間的關(guān)系。能之間的關(guān)系。實驗二實驗二 碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的顯微組織顯微組織二、實驗概述二、實驗概述p觀察碳鋼和

14、白口鑄鐵的平衡組織觀察碳鋼和白口鑄鐵的平衡組織p分析各種相組分和組織組成物的特征分析各種相組分和組織組成物的特征 p碳鋼：亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼碳鋼：亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼 p白口鑄鐵：亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、白口鑄鐵：亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、 過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵 p相或組織：鐵素體、滲碳體、珠光體、萊氏體相或組織：鐵素體、滲碳體、珠光體、萊氏體 p區(qū)分：鐵素體與滲碳體、各種滲碳體區(qū)分：鐵素體與滲碳體、各種滲碳體p估算：亞共析鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)估算：亞共析鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)二、實驗概述二、實驗概述1.各種各種碳鋼的顯微碳鋼的顯微組織組織工業(yè)純鐵顯微組織工業(yè)純鐵顯微組織

15、亞共析鋼鋼的顯微組亞共析鋼鋼的顯微組織織二、實驗概述二、實驗概述共析鋼的顯微組織共析鋼的顯微組織1.各種各種碳鋼的顯微碳鋼的顯微組織組織過共析鋼鋼的顯微組織過共析鋼鋼的顯微組織二、實驗概述二、實驗概述2.放大倍數(shù)對組織形態(tài)的影響放大倍數(shù)對組織形態(tài)的影響高倍率下的珠光體高倍率下的珠光體中倍率下的珠光體中倍率下的珠光體二、實驗概述二、實驗概述3.鐵素體和滲碳體顯微鏡下的區(qū)別鐵素體和滲碳體顯微鏡下的區(qū)別亞共析鋼中的鐵素體亞共析鋼中的鐵素體 過共析鋼中的二次滲碳體過共析鋼中的二次滲碳體二、實驗概述二、實驗概述4.不同化學(xué)浸蝕劑對組織的影響不同化學(xué)浸蝕劑對組織的影響 T12T12鋼的顯微組織鋼的顯微組織

16、堿性苦味酸鈉溶液侵蝕的組織堿性苦味酸鈉溶液侵蝕的組織 4%4%硝酸酒精溶液侵蝕的組織硝酸酒精溶液侵蝕的組織 4%4%硝酸酒精溶液侵蝕的組織硝酸酒精溶液侵蝕的組織二、實驗概述二、實驗概述5.各種各種白口鑄鐵的顯微白口鑄鐵的顯微組織組織亞共晶白口鑄鐵顯微組織亞共晶白口鑄鐵顯微組織共晶白口鑄鐵顯微組織共晶白口鑄鐵顯微組織二、實驗概述二、實驗概述過共晶白口鑄鐵顯微組織過共晶白口鑄鐵顯微組織5.各種各種白口鑄鐵的顯微白口鑄鐵的顯微組織組織實驗二實驗二 碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的顯微組織顯微組織三、實驗儀器及材料三、實驗儀器及材料主要儀器有主要儀器有： 光學(xué)金相顯微鏡光學(xué)金相顯微鏡所

17、用材料有所用材料有： 2020鋼、鋼、6565鋼、鋼、T8T8鋼、鋼、T12T12鋼、亞共晶白口鑄鋼、亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵的顯微鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵的顯微組織樣品組織樣品 各種碳鋼和白口鑄鐵的金相圖片。各種碳鋼和白口鑄鐵的金相圖片。 實驗二實驗二 碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的顯微組織顯微組織四、實驗內(nèi)容與步驟四、實驗內(nèi)容與步驟o觀察各種觀察各種顯微組織顯微組織樣品，研究每個樣品的樣品，研究每個樣品的組織特征組織特征，并，并結(jié)合鐵碳相圖分析其組織形成過程。結(jié)合鐵碳相圖分析其組織形成過程。o用鉛筆繪出用鉛筆繪出指定指定6 6個樣品個樣品的顯微

18、組織示意圖，并用箭頭的顯微組織示意圖，并用箭頭和代表符號標明各組織組成物。和代表符號標明各組織組成物。 注意要點是：注意要點是： 1.1.繪圖時要抓住各種組織組成物形態(tài)的特征，用示意的繪圖時要抓住各種組織組成物形態(tài)的特征，用示意的 方法去畫，而不必像照相似的描繪其切實的影象。方法去畫，而不必像照相似的描繪其切實的影象。 2.2.繪制繪制組織示意圖組織示意圖一律用一律用鉛筆鉛筆，黑白顏色應(yīng)與真實組織，黑白顏色應(yīng)與真實組織 相對應(yīng)，不能以黑代白或以白代黑。相對應(yīng)，不能以黑代白或以白代黑。 3.3.繪制組織圖繪制組織圖必須在必須在實驗室內(nèi)完成實驗室內(nèi)完成。o分析一個未知試樣。指出它是何種鋼，是什么組

19、織，估分析一個未知試樣。指出它是何種鋼，是什么組織，估算出大致的碳質(zhì)量含量。算出大致的碳質(zhì)量含量。實驗二實驗二 碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的顯微組織顯微組織五、實驗報告要求五、實驗報告要求 在指定的報告紙上完成報告。注意：必須要寫明在指定的報告紙上完成報告。注意：必須要寫明實實 驗名稱、實驗日期、學(xué)生姓名、學(xué)號及組別驗名稱、實驗日期、學(xué)生姓名、學(xué)號及組別。1.寫出實驗?zāi)康?；寫出實驗?zāi)康模?.在報告紙上所在報告紙上所給定的圓圈給定的圓圈內(nèi)，用內(nèi)，用鉛筆鉛筆畫出畫出指定指定6 6個樣品個樣品的顯微組織示意圖。并用箭頭和代表符號標明的顯微組織示意圖。并用箭頭和代表符號標明各組織組

20、各組織組成物成物，同時注明，同時注明樣品成分、組織類別、侵蝕劑和放大倍樣品成分、組織類別、侵蝕劑和放大倍數(shù)數(shù)等；等；3.根據(jù)所觀察的組織，說明碳含量對鐵碳合金的組織和性根據(jù)所觀察的組織，說明碳含量對鐵碳合金的組織和性能影響的大致規(guī)律；能影響的大致規(guī)律；4.通過觀察估測通過觀察估測未知試樣未知試樣組織中組織中珠光體所占的面積珠光體所占的面積，利用，利用估算公式計算未知估算公式計算未知試樣的碳質(zhì)量分數(shù)試樣的碳質(zhì)量分數(shù)。5.報告上交日期：報告上交日期：實驗后一周內(nèi)實驗后一周內(nèi)。實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響 實驗?zāi)康模菏煜や摰膸追N基本熱處理操作；熟悉

21、鋼的幾種基本熱處理操作；研究加熱溫度、冷卻速度及回火溫度等主研究加熱溫度、冷卻速度及回火溫度等主要因素對碳鋼熱處理后性能的影響；要因素對碳鋼熱處理后性能的影響；觀察碳鋼熱處理后的顯微組織；觀察碳鋼熱處理后的顯微組織；了解材料硬度的測定方法，學(xué)會正確使用了解材料硬度的測定方法，學(xué)會正確使用硬度計。硬度計。實驗概述：鋼的熱處理：通過鋼在固態(tài)范圍內(nèi)的加熱、保溫和冷鋼的熱處理：通過鋼在固態(tài)范圍內(nèi)的加熱、保溫和冷卻操作，來改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需要的物理、卻操作，來改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需要的物理、化學(xué)、機械和工藝性能的過程。化學(xué)、機械和工藝性能的過程。普通熱處理有：退火、正火、淬火、回火。普通

22、熱處理有：退火、正火、淬火、回火。熱處理基本工藝要素：加熱溫度、保溫時間和冷卻方熱處理基本工藝要素：加熱溫度、保溫時間和冷卻方式。式。正確合理選擇這三者的工藝規(guī)范，是熱處理質(zhì)量的基正確合理選擇這三者的工藝規(guī)范，是熱處理質(zhì)量的基本保證。本保證。實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響 實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響熱處理設(shè)備熱處理設(shè)備 實驗室用設(shè)備實驗室用設(shè)備箱式電阻爐箱式電阻爐 坩堝爐坩堝爐 管式電阻爐管式電阻爐實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響 熱處理生產(chǎn)用設(shè)備熱處理生產(chǎn)用設(shè)備 高溫電阻爐高溫電阻爐 臺車式電阻爐臺車式電阻爐 外熱井式硝鹽爐外熱井式硝鹽爐網(wǎng)帶式淬火爐網(wǎng)帶式淬火

23、爐 網(wǎng)帶式回火爐網(wǎng)帶式回火爐 鋁管退火爐鋁管退火爐 箱式氣體滲碳爐自動生產(chǎn)線箱式氣體滲碳爐自動生產(chǎn)線感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱 感應(yīng)淬火機床感應(yīng)淬火機床RJ2系列井式回火電阻爐系列井式回火電阻爐 RQ3系列氣體滲碳爐系列氣體滲碳爐 RX3系列箱式電阻爐系列箱式電阻爐實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響 實驗概述：鋼的熱處理工藝曲線鋼的熱處理工藝曲線相關(guān)參數(shù)：相關(guān)參數(shù)：加熱溫度加熱溫度保溫時間保溫時間1.冷卻方式冷卻方式實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響退火和正火工藝退火和正火工藝淬火方法淬火方法冷卻方式冷卻方式共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變亞共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變亞共

24、析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變實驗概述： 加熱溫度的選擇加熱溫度的選擇圖圖3-1 退火和正火的加熱退火和正火的加熱 圖圖3-2 淬火的加熱淬火的加熱 溫度范圍溫度范圍 溫度范圍溫度范圍 實驗概述： 加熱溫度的選擇加熱溫度的選擇回火的加熱溫度回火的加熱溫度低溫回火：加熱溫度為低溫回火：加熱溫度為150250。中溫回火：加熱溫度為中溫回火：加熱溫度為350500。高溫回火：加熱溫度為高溫回火：加熱溫度為500650?；鼗鸺訜釡囟葘C械性能的影響回火加熱溫度對機械性能的影響 回火加熱溫度對硬度的影響回火加熱溫度對硬度的影響實驗概述： 保溫時間的選擇保溫時間的選擇保溫的意義：

25、為了使工件內(nèi)外各部分溫度均達到指定溫度，保溫的意義：為了使工件內(nèi)外各部分溫度均達到指定溫度，并完成組織轉(zhuǎn)變，使碳化物溶解奧氏體成分均勻化，必須并完成組織轉(zhuǎn)變，使碳化物溶解奧氏體成分均勻化，必須在熱處理加熱溫度下保溫一定的時間。在熱處理加熱溫度下保溫一定的時間。加熱時間：工件升溫所需時間和保溫所需時間的總合。加熱時間：工件升溫所需時間和保溫所需時間的總合。熱處理加熱時間的影響因素：工件的尺寸和形狀、使用的熱處理加熱時間的影響因素：工件的尺寸和形狀、使用的加熱設(shè)備和裝爐量、裝爐時爐子的溫度、鋼的成分和原始加熱設(shè)備和裝爐量、裝爐時爐子的溫度、鋼的成分和原始組織、熱處理的要求和目的等。組織、熱處理的要

26、求和目的等。在空氣介質(zhì)中加熱升溫達到指定溫度后的保溫時間，在空氣介質(zhì)中加熱升溫達到指定溫度后的保溫時間， 碳鋼：按工件厚度碳鋼：按工件厚度(或直徑或直徑)每毫米一分鐘每毫米一分鐘 到一分半鐘估到一分半鐘估算；算； 合金鋼：按每毫米兩分鐘估算。合金鋼：按每毫米兩分鐘估算。 在鹽浴爐中加熱，保溫時間則可縮短在鹽浴爐中加熱，保溫時間則可縮短12倍。倍。(參見表參見表3-1)實驗概述： 冷卻方法的選擇冷卻方法的選擇 熱處理時冷卻方法（冷卻速度）影響著鋼的組熱處理時冷卻方法（冷卻速度）影響著鋼的組織和性能。只有選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法，才能獲得所織和性能。只有選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法，才能獲得所要求的組織和性能。要

27、求的組織和性能。退火冷卻：一般采用隨爐冷卻。退火冷卻：一般采用隨爐冷卻。正火冷卻：采用空氣冷卻，大件可用風(fēng)冷卻。正火冷卻：采用空氣冷卻，大件可用風(fēng)冷卻。淬火冷卻：根據(jù)工件狀況選擇淬火介質(zhì)。淬火冷卻：根據(jù)工件狀況選擇淬火介質(zhì)。淬火介質(zhì)不同淬火介質(zhì)不同 冷卻能力不同冷卻能力不同 工件獲得冷速不同工件獲得冷速不同合理選擇冷卻介質(zhì)是保證淬火質(zhì)量的關(guān)鍵合理選擇冷卻介質(zhì)是保證淬火質(zhì)量的關(guān)鍵碳鋼：通常用室溫的水作淬火介質(zhì)碳鋼：通常用室溫的水作淬火介質(zhì)合金鋼：合金鋼：實驗概述：碳鋼熱處理后的組織，可以是接近平衡狀態(tài)的組織，碳鋼熱處理后的組織，可以是接近平衡狀態(tài)的組織，也可以是不平衡組織。組織不同性能將各異。也

28、可以是不平衡組織。組織不同性能將各異。研究分析其組織，用鐵碳相圖和碳鋼的曲線。研究分析其組織，用鐵碳相圖和碳鋼的曲線。鐵碳相圖鐵碳相圖慢冷時不同碳質(zhì)量分數(shù)的鐵碳合金的慢冷時不同碳質(zhì)量分數(shù)的鐵碳合金的結(jié)晶過程和室溫下的組織，并計算相的質(zhì)量分數(shù)。結(jié)晶過程和室溫下的組織，并計算相的質(zhì)量分數(shù)。C曲線曲線一定成分的鐵碳合金在不同冷卻條件下一定成分的鐵碳合金在不同冷卻條件下的過冷奧氏體發(fā)生不同類型的轉(zhuǎn)變過程及能夠得到的過冷奧氏體發(fā)生不同類型的轉(zhuǎn)變過程及能夠得到的組織。的組織。實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響 平衡狀態(tài)組織：退火、正火組織平衡狀態(tài)組織：退火、正火組織 如：鐵素體珠光體、珠光體、珠光體

29、如：鐵素體珠光體、珠光體、珠光體+二次滲碳體二次滲碳體 不平衡狀態(tài)組織：淬火組織不平衡狀態(tài)組織：淬火組織 l連續(xù)冷卻時連續(xù)冷卻時 當(dāng)冷卻速度不太大時，當(dāng)冷卻速度不太大時， 形成珠光體類型的索氏體或屈氏體組織（共析鋼）形成珠光體類型的索氏體或屈氏體組織（共析鋼） 當(dāng)冷卻速度較快時，當(dāng)冷卻速度較快時， 直接形成馬氏體組織（碳在直接形成馬氏體組織（碳在-Fe中的過飽和固溶體）中的過飽和固溶體）l等溫冷卻時等溫冷卻時 在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)產(chǎn)生珠光體型組織：珠光體、索氏體、屈氏體在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)產(chǎn)生珠光體型組織：珠光體、索氏體、屈氏體 在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)產(chǎn)生貝氏體組織：上貝氏體和下貝氏體在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)產(chǎn)生貝氏體組織：上貝氏

30、體和下貝氏體實驗概述： 碳鋼熱處理后的組織碳鋼熱處理后的組織實驗概述： 碳鋼熱處理后的組織碳鋼熱處理后的組織碳鋼的退火和正火組織碳鋼的退火和正火組織 45鋼鋼860爐冷組織爐冷組織 45鋼鋼860氣冷組織氣冷組織 珠光體珠光體+鐵素體鐵素體 索氏體索氏體+鐵素體鐵素體實驗概述： 碳鋼熱處理后的組織碳鋼熱處理后的組織鋼的淬火組織鋼的淬火組織 45鋼鋼860油冷組織油冷組織 45鋼鋼860淬火組織淬火組織 馬氏體馬氏體+屈氏體屈氏體 馬氏體馬氏體 實驗概述： 碳鋼熱處理后的組織碳鋼熱處理后的組織鋼的回火組織鋼的回火組織 45鋼鋼860調(diào)質(zhì)處理組織調(diào)質(zhì)處理組織 65鋼淬火后中溫回火組織鋼淬火后中溫回

31、火組織 回火索氏體回火索氏體 回火屈氏體回火屈氏體實驗概述： 碳鋼熱處理后的組織碳鋼熱處理后的組織T12鋼的球化退火和淬火后低溫回火組織鋼的球化退火和淬火后低溫回火組織球化退火組織球化退火組織 水淬水淬+低溫回火組織低溫回火組織 球化體球化體 回火馬氏體回火馬氏體+二次滲碳體二次滲碳體+殘余奧氏體殘余奧氏體實驗概述： 碳鋼熱處理后的組織碳鋼熱處理后的組織低溫回火組織為回火馬氏體，回火馬氏體易受侵蝕，低溫回火組織為回火馬氏體，回火馬氏體易受侵蝕，組織呈暗色針狀。回火馬氏體具有高的強度和硬度，組織呈暗色針狀?；鼗瘃R氏體具有高的強度和硬度，而韌性和塑性較淬火馬氏體有明顯改善。而韌性和塑性較淬火馬氏體

32、有明顯改善。中溫回火組織為回火屈氏體，回火屈氏體有較好的中溫回火組織為回火屈氏體，回火屈氏體有較好的強度，最高的彈性，較好的韌性。強度，最高的彈性，較好的韌性。高溫回火組織的回火索氏體，回火索氏體具有強度、高溫回火組織的回火索氏體，回火索氏體具有強度、韌性和塑性較好的綜合機械性能。韌性和塑性較好的綜合機械性能。注意：注意：回火索氏體和回火屈氏體與索氏體和屈氏體回火索氏體和回火屈氏體與索氏體和屈氏體在顯微組織形態(tài)上是不同的，前者中的滲碳體呈粒在顯微組織形態(tài)上是不同的，前者中的滲碳體呈粒狀而后者則為片狀。狀而后者則為片狀。實驗概述： 碳鋼熱處理后的性能碳鋼熱處理后的性能碳鋼熱處理后的性能碳鋼熱處理

33、后的性能各種組織的各種組織的硬度性能硬度性能指標指標范圍如下：范圍如下： 珠光體珠光體 1020HRC 索氏體索氏體 2225HRC 屈氏體屈氏體 3642HRC 馬氏體馬氏體 6265HRC 回火馬氏體約回火馬氏體約 60HRC 回火屈氏體回火屈氏體 4048HRC 回火索氏體回火索氏體 2535HRC實驗概述： 硬度試驗與硬度計的使用硬度試驗與硬度計的使用硬度：金屬材料抵抗比它硬的物體壓入其表面的硬度：金屬材料抵抗比它硬的物體壓入其表面的能力。能力。硬度越高，表明金屬抵抗塑性變形的能力越大。硬度越高，表明金屬抵抗塑性變形的能力越大。力學(xué)性能指標之一，與強度、塑性指標之間存在力學(xué)性能指標之一

34、，與強度、塑性指標之間存在著內(nèi)在聯(lián)系。著內(nèi)在聯(lián)系。硬度試驗簡單易行，又不會損壞零件，硬度試驗簡單易行，又不會損壞零件，在生產(chǎn)在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用廣泛。和科研中應(yīng)用廣泛。常用的硬度試驗方法有：常用的硬度試驗方法有： 布氏硬度試驗布氏硬度試驗 洛氏硬度試驗洛氏硬度試驗 維氏硬度試驗維氏硬度試驗 顯微硬度試驗顯微硬度試驗 實驗概述： 硬度試驗與硬度計的使用硬度試驗與硬度計的使用布氏硬度試驗原理布氏硬度試驗原理 洛氏硬度試驗原理洛氏硬度試驗原理實驗概述： 硬度試驗與硬度計的使用硬度試驗與硬度計的使用布氏硬度試驗原理布氏硬度試驗原理 洛氏硬度試驗原理洛氏硬度試驗原理實驗概述： 硬度試驗與硬度計的使用硬度試

35、驗與硬度計的使用布氏硬度計布氏硬度計 洛氏硬度計洛氏硬度計實驗概述： 硬度試驗與硬度計的使用硬度試驗與硬度計的使用洛氏硬度試驗與布氏硬度試驗方法的優(yōu)缺點比較：洛氏硬度試驗與布氏硬度試驗方法的優(yōu)缺點比較：p優(yōu)點：優(yōu)點：洛氏硬度試驗洛氏硬度試驗操作迅速簡便，壓痕較小，適宜成品檢驗?？刹僮餮杆俸啽?，壓痕較小，適宜成品檢驗。可以各種金屬材料的硬度，也可以測量較薄工件或表面薄層的以各種金屬材料的硬度，也可以測量較薄工件或表面薄層的硬度。硬度。布氏硬度試驗布氏硬度試驗硬度值代表性全面，壓痕面積較大，能反映較硬度值代表性全面，壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)材料的平均性能。試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重復(fù)性強。大范圍內(nèi)

36、材料的平均性能。試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重復(fù)性強。p缺點：缺點：洛氏硬度試驗洛氏硬度試驗壓痕面積較小，所測硬度值的代表性差，重復(fù)壓痕面積較小，所測硬度值的代表性差，重復(fù)性差，分散度較大。性差，分散度較大。布氏硬度試驗布氏硬度試驗壓頭采用的材料所限，而不能測試太硬的材料。壓頭采用的材料所限，而不能測試太硬的材料。壓痕較大，不適宜成品檢驗。壓痕較大，不適宜成品檢驗。 實驗概述： 硬度試驗與硬度計的使用硬度試驗與硬度計的使用布氏硬度表示符號通常布氏硬度表示符號通常 HB。據(jù)壓頭材料不同，后綴不同字母，以示其試驗條件。據(jù)壓頭材料不同，后綴不同字母，以示其試驗條件。 即：壓頭為鋼球時用即：壓頭為鋼球時用HBS

37、，壓頭為硬質(zhì)合金時用，壓頭為硬質(zhì)合金時用HBW。 布氏硬度值的大小就是壓痕單位面積上所承受的壓力。布氏硬度值的大小就是壓痕單位面積上所承受的壓力。 單位為：單位為：kg/mm2或或N/mm2，一般不標出。，一般不標出。實驗室只要測出壓痕直徑實驗室只要測出壓痕直徑d（毫米）（毫米）,通過計算或查表即可通過計算或查表即可得出得出HB值。值。布氏硬度試驗方法和技術(shù)條件有相應(yīng)的國家標準布氏硬度試驗方法和技術(shù)條件有相應(yīng)的國家標準( (表表3-3)3-3)實際測定時，據(jù)金屬材料種類、試樣硬度范圍和厚度等，實際測定時，據(jù)金屬材料種類、試樣硬度范圍和厚度等，按照標準試驗規(guī)范，選擇鋼球直徑、載荷及保荷時間。按照

38、標準試驗規(guī)范，選擇鋼球直徑、載荷及保荷時間。實驗概述： 硬度試驗與硬度計的使用硬度試驗與硬度計的使用洛氏硬度試驗是應(yīng)用最廣，和布氏硬度一樣，也是洛氏硬度試驗是應(yīng)用最廣，和布氏硬度一樣，也是一種壓入硬度試驗，但它不是測定壓痕的面積，而一種壓入硬度試驗，但它不是測定壓痕的面積，而是測量壓痕的深度，以壓入深度的大小表示材料的是測量壓痕的深度，以壓入深度的大小表示材料的硬度值。硬度值。洛氏硬度表示符號洛氏硬度表示符號HR，為了可以用一種硬度計測定出從軟到硬的金屬材料為了可以用一種硬度計測定出從軟到硬的金屬材料硬度，采用不同的壓頭與總載荷組合成幾種不同的硬度，采用不同的壓頭與總載荷組合成幾種不同的洛氏硬

39、度標度，每一種標度用一個字母標注在硬度洛氏硬度標度，每一種標度用一個字母標注在硬度符號符號HR后。即：后。即：HRA、HRB、HRC三種。三種。洛氏硬度值為一無名數(shù)。并可從硬度計的表盤指示洛氏硬度值為一無名數(shù)。并可從硬度計的表盤指示器上直接讀出。器上直接讀出。洛氏硬度試驗規(guī)范見表洛氏硬度試驗規(guī)范見表3-4。實驗概述： 硬度試驗與硬度計的使用硬度試驗與硬度計的使用各種洛氏硬度之間，洛氏硬度值與布氏硬度值各種洛氏硬度之間，洛氏硬度值與布氏硬度值之間都有一定的換算關(guān)系。對于鋼鐵材料，大之間都有一定的換算關(guān)系。對于鋼鐵材料，大致有下列關(guān)系式：致有下列關(guān)系式：HRC = 2HRA104HB = 10HR

40、C （HRC = 4060范圍）范圍）HB = 2HRB布氏硬度值和抗拉強度之間存在一定的換算關(guān)布氏硬度值和抗拉強度之間存在一定的換算關(guān)系（見表系（見表3-4）本實驗使用的洛氏硬度計構(gòu)造與操作方法見指導(dǎo)書本實驗使用的洛氏硬度計構(gòu)造與操作方法見指導(dǎo)書P22。實驗概述： 硬度試驗與硬度計的使用硬度試驗與硬度計的使用o硬度計的使用（電動洛氏硬度計的操作步驟）硬度計的使用（電動洛氏硬度計的操作步驟）1.1.打開電源開關(guān)，燈泡亮打開電源開關(guān)，燈泡亮2.2.將試件放在測試臺上，順時針轉(zhuǎn)動升降手柄，使測試臺上升與壓頭接觸將試件放在測試臺上，順時針轉(zhuǎn)動升降手柄，使測試臺上升與壓頭接觸3. .繼續(xù)轉(zhuǎn)動手柄，同時

41、觀察表盤，當(dāng)主指示針轉(zhuǎn)至繼續(xù)轉(zhuǎn)動手柄，同時觀察表盤，當(dāng)主指示針轉(zhuǎn)至“ “ 0 0 ”點不動，副指示點不動，副指示針轉(zhuǎn)至標記針轉(zhuǎn)至標記“ ”“ ”范圍內(nèi)時，停止轉(zhuǎn)動手柄范圍內(nèi)時，停止轉(zhuǎn)動手柄5.5.由硬度計表盤上讀取主指示針所指示的數(shù)值，即為所測定點的硬度值由硬度計表盤上讀取主指示針所指示的數(shù)值，即為所測定點的硬度值4.4.按下啟動板硬度計自動完成施加主試驗力（燈滅）、保荷、卸除主試驗力按下啟動板硬度計自動完成施加主試驗力（燈滅）、保荷、卸除主試驗力（燈亮）的全過程（燈亮）的全過程6.6.逆時針轉(zhuǎn)動升降手柄，使測試臺下降，平移試件重新選點，重復(fù)上述逆時針轉(zhuǎn)動升降手柄，使測試臺下降，平移試件重新選

42、點，重復(fù)上述1515步，步，繼續(xù)硬度測定繼續(xù)硬度測定7.7.連續(xù)測定數(shù)點硬度后，降下測試臺，取下試件，完成本試件硬度測定連續(xù)測定數(shù)點硬度后，降下測試臺，取下試件，完成本試件硬度測定實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響實驗設(shè)備及材料o主要設(shè)備有：箱式電阻爐，坩堝電爐，主要設(shè)備有：箱式電阻爐，坩堝電爐，洛氏硬度計，金相顯微鏡，長柄鐵鉗洛氏硬度計，金相顯微鏡，長柄鐵鉗等。等。o實驗材料有：實驗材料有：45鋼和鋼和T12鋼試樣，鋼鋼試樣，鋼的各種不平衡組織樣品，金相圖譜，的各種不平衡組織樣品，金相圖譜，冷卻介質(zhì)水和油，砂紙等。冷卻介質(zhì)水和油，砂紙等。實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響實驗內(nèi)容

43、按熱處理實驗任務(wù)中所列的工藝進行熱處理按熱處理實驗任務(wù)中所列的工藝進行熱處理操作實驗；操作實驗；學(xué)會使用洛氏硬度計測定熱處理后試樣的硬學(xué)會使用洛氏硬度計測定熱處理后試樣的硬度；度；實驗步驟 參見實驗指導(dǎo)書參見實驗指導(dǎo)書P25，17條。條。要求：要求：必須按必須按操作規(guī)程操作規(guī)程進行實驗，進行實驗，注意安全注意安全。實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響熱處理實驗任務(wù)表熱處理實驗任務(wù)表實驗三 鋼的熱處理及其對組織和性能的影響實驗報告要求 在指定的報告紙上完成報告。在指定的報告紙上完成報告。注意：注意：必須寫明必須寫明實驗名實驗名稱、實驗日期、學(xué)生姓名、學(xué)號及組別稱、實驗日期、學(xué)生姓名、學(xué)號及組

44、別。寫出實驗?zāi)康?；寫出實驗?zāi)康模话凑罩笇?dǎo)書表按照指導(dǎo)書表3-6的樣式整理、列出全部實驗資料；的樣式整理、列出全部實驗資料；據(jù)實驗資料分析淬火溫度、淬火介質(zhì)及回火溫度對據(jù)實驗資料分析淬火溫度、淬火介質(zhì)及回火溫度對45鋼鋼性能的影響，并根據(jù)鐵碳合金相圖、性能的影響，并根據(jù)鐵碳合金相圖、C曲線（或曲線（或CCT曲曲線）和回火時的轉(zhuǎn)變說明硬度變化的原因；線）和回火時的轉(zhuǎn)變說明硬度變化的原因；報告上交日期：報告上交日期：實驗后下一周同一時間實驗后下一周同一時間。實驗四 常用工程材料的顯微組織觀察與金相顯微照相技術(shù)簡介實驗四 常用工程材料的顯微組織觀察與 金相顯微照相技術(shù)簡介實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康膐觀察八種常用

45、合金鋼、鑄鐵、有色金屬觀察八種常用合金鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的顯微組織，熟悉每種材料的顯等材料的顯微組織，熟悉每種材料的顯微組織特征。微組織特征。o研究各種鑄鐵的顯微組織特點及其中石研究各種鑄鐵的顯微組織特點及其中石墨的形狀、大小之區(qū)別。墨的形狀、大小之區(qū)別。o初步了解金相顯微攝影方法。初步了解金相顯微攝影方法。實驗四 常用工程材料的顯微組織觀察與 金相顯微照相技術(shù)簡介實驗概述 合金鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊鋼。合金鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊鋼。 特殊鋼：不銹鋼特殊鋼：不銹鋼 鑄鐵：白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵。鑄鐵：白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵。 灰口鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可

46、鍛鑄鐵等灰口鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等有色金屬材料：銅、鋁、鎳、鈦及其合金。有色金屬材料：銅、鋁、鎳、鈦及其合金。 銅合金：黃銅、青銅、白銅等銅合金：黃銅、青銅、白銅等 鋁合金：形變鋁合金、鑄造鋁合金。鋁合金：形變鋁合金、鑄造鋁合金。 鑄造鋁合金：硅鋁合金鑄造鋁合金：硅鋁合金- -硅鋁明等硅鋁明等 軸承合金：巴氏合金軸承合金：巴氏合金- -以錫或鉛為基的抗磨軸承合金以錫或鉛為基的抗磨軸承合金 實驗概述 合金鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的顯微組織合金鋼的顯微組織合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼GCr15鋼油淬低溫回火后組織鋼油淬低溫回火后組織 T12鋼水淬低溫回火組織鋼水淬低溫回火組織回火馬氏體回火馬氏體 + 碳化物碳化物 + 殘余奧氏體殘余奧氏體 實驗概述 合金鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的顯微組織合金工具鋼高速鋼 W18C