綜合實驗報告

1、冶金綜合實驗報告題目：20鉻錳硅鋼的金屬特性班級： 冶金四班學號： 1276803432姓名： 趙相指導導師： 彭軍 摘要：本文以20鉻錳硅鋼為例，分析在相同加熱溫度、軋制溫度條件下，壓下量對20鉻錳硅鋼組織結構的影響。通過實驗過程，掌握如何磨金相試樣，如何腐蝕，如何操作金相顯微鏡，如何拍金相照片，如何分析金相組織。進一步熟悉加熱和軋制冷卻過程及其控。實驗研究結果表明，軋后的晶粒為餅形晶粒隨著壓下量的增大餅形度越來越大具有變形帶的晶粒數(shù)越來越多。 前言: 20鉻錳硅是中國國家標準規(guī)定的一種合金結構鋼的牌號。統(tǒng)一數(shù)字代號：A24202。 具有較高的強度和韌性，冷變形加工塑性高，沖壓性能較好，適于

2、冷拔、冷軋等冷作工藝。焊接性能較好，淬透性 較低，回火脆性較大，一般不用于滲碳或其他熱處理。需要時，也可以在淬火+回火后使用. 除個別情況外，一般不適宜用于滲碳或其他熱處理。 適用于制造強度高的焊接結構和工作應力較大、高韌性的零件和厚度<4mm的薄板沖壓件等；在制造小截面尺寸的 零件時，它的性能不低于鉻鉬鋼，所以在某些情況下可以互換使用。用于制造強度較高的焊接件，韌性較好的受拉力的零件，以及厚度小于16mm的薄板沖壓件、冷拉零件、冷沖零 件，如礦山設備中的較大截面的鏈條、鏈環(huán)、螺栓等.1 實驗材料 1.1 化學成分分析 表1 20鉻錳硅鋼的化學成分C SiMn S P Cr Ti Ce%

3、0.17 1.0 1.10.00350.0035 1.0 0.150ppm 1.2原料準備1.2.1原料為兩根鐵棒，上面有厚厚一層氧化外皮。不可以直接去冶煉，所以使用砂輪機去除了外表皮。1.2.2為了能使原料加人鋼爐，要對鐵棒進行切割。使用到了“全自動試樣切割機”借助切割機把鐵棒切割成10厘米圖1 全自動試樣切割機1.3 制作爐襯1.3.1先取出一張石棉布把它做成圓柱形放進爐子里面的金屬爐襯中，然后把坩堝放進去。1.3.2取大顆粒鎂砂和水玻璃混合做爐襯備用，在坩堝和石棉布之間加入先前配制的鎂砂，每加入一層便加壓使它敦實，做到快到坩堝口，過程中要小心定要做到坩堝很正不發(fā)生偏移。接下來取出小顆粒鎂

4、砂和大顆粒鎂砂一樣操作制備。接下來爐頂全由細鎂砂來制作。1.4烘爐1.4.1打開總開關，首先把冷卻打開，水量控制在0.2 L/min左右。1.4.2把功率調到5千瓦，每隔2個小時升5千瓦 ，直至加到20千瓦為止。1.5模具準備1.5.1取氧化鋯和黏土的混合物加入無水乙醇進行攪拌以備用。1.5.2用刷子蘸先前配制好的氧化鋯混合物均勻的刷在模具之上切記一定要刷均勻。然后點燃含有乙醇的氧化鋯混合物，這樣模具也就準備完畢。這次實驗所用的爐子是“真空感應熔煉爐”圖2 真空感應熔煉爐2 實驗方法2.1冶煉鋼種2.1.1在彭老師的帶領下開始加料 首先把切割好的鐵棒有技巧的放進爐子里，這個很有講究，主要是防止

5、鐵棒搭橋。為了保證煉鋼的質量彭老師親自操作。2.1.2模具放進爐內，擺正 。2.1.3蓋蓋之前先用布子擦拭路口邊緣這樣可更好抽成真空。2.1.4一個小時半左右可看到鐵已經熔化，加入先前準備好的配料。2.1.5很快便壓下壓桿把鋼水澆入模具2.1.6開爐帶上手套取出模具。用上述方法我們成功的煉出三爐鋼。2.2 熱軋2.2.1把煉好的鋼錠放入方形爐中放了5個多小時加熱到1200°。2.2.2在二輥可逆試實驗軋機上進行熱軋 該軋機主要用于金屬材料軋制工藝及組織性能的實驗研究。按用途可分為鋼坯連軋機、疊軋薄板軋機、薄板或帶鋼冷軋機、平整機等?？赡娑伿杰垯C機座帶有多孔型軋輥，其軋輥的支承件設于

6、軋機機座的機架窗口內，該機座與其他同類軋機機座并排地橫置在軋制方向上，軋輥在其二個端面上可與傳動裝置或與配置在相鄰軋機機座軋輥之間的傳動元件相連接。對于軋輥對的每個軋輥在由其所形成的輥間隙兩側配置有與機座可連接的梁，屬于各型材孔型的可調整和固定的軋件導板配置在梁上，機架具有在其橫梁上鉸接的、朝上可抽出或轉動的連接頭。 軋輥對的支承件可插入支架內。. 表2 二輥可逆式軋機參數(shù)圖3 二輥可逆試實驗軋機兩人分別在軋機兩端，這樣循環(huán)進行快速熱軋，低于800°就要回爐升溫。2.3磨樣拋光2.3.1為了利于觀察拍照需把軋好的鋼切塊一般是長寬高為1厘米的方塊。用到了“電火花鉬絲切割機”圖4 電火花

7、鉬絲切割機2.3.2首先將冷卻后的試樣用打磨機進行打磨，將尖角部分打磨掉，并且打磨出一個比較平整的面為下面磨試樣提供有利的條件；2.3.3將試樣用砂紙放在玻璃板上進行磨樣，先用最粗的砂紙然后逐漸用較細的砂紙；2.3.4打磨試樣時，保證始終的一個方向，一個平面上進行打磨,當感覺摩擦力變小仔細觀察有沒有劃痕；2.3.5當一張砂紙打磨的只有一個方向的劃痕時，可以換較細的砂紙打磨，這是需要磨樣方向轉90°，當將前面的劃痕完全蓋住時，即可換另一張砂紙打磨，下面操作依序如此；2.3.6用最后一張砂紙磨樣時，可以用水磨，磨完以后，表面平整無劃痕；2.3.7在拋光機上澆入拋光液，將磨好的試樣在拋光機

8、上進行拋光，拋光時應不斷加水，沖洗和冷卻，拋光的方向與拋光機啟動的方向相反，拋光時軋件打磨面要輕微碰觸拋光機，拋光時間56秒即可，這樣就達到了拋光的目的2.4腐蝕與拍照2.4.1將拋光好的試樣用酒精沖洗表面雜物，先去拍照分析鈦化物的析出， 然后用腐蝕液為4%的硝酸酒精，腐蝕完后用水沖洗，再滴酒精，再沖洗，最后用吹風機吹干試樣。其中腐蝕的時間不宜太長或太短，一般為15分鐘，太長時拍出的照片會暗，會造成腐蝕過度；腐蝕時間太短時，拍出的金相照片只會出現(xiàn)局部金相組織或者金相組織部清晰2.4.2將吹干的試樣放到顯微鏡下進行拍照。將試樣置于光學顯微鏡鏡頭上方，調整焦距，便可在電腦上清晰觀察到式樣的顯微組織

9、；調整顯微鏡，使其鏡頭可以上下、左右移動，觀察顯微組織，選出效果最好的一部分顯微組織拍照；選用不同放大倍數(shù)的鏡頭拍照，獲得100 200 500倍照片。3 結果與分析圖5 試樣中析出的粒子及其XEDS能譜Ti以TiN和TiC的形式析出 圖6 試樣中析出的粒子及其XEDS能譜Si以SiC的形式析出圖7 100倍空冷后金相顯微組織圖8 200倍空冷后金相顯微組織圖9 500倍空冷后金相顯微組織4 分析造成金相組織不同的原因4.1軋制壓下量對軋后組織的影響：軋后的晶粒為餅形晶隨著壓下量的增大餅形度越來越大具有變形帶的晶粒數(shù)越來越多。不過當壓下率不超過50時餅形化不是很嚴重，從50左右增大到60左右時晶粒餅形化程度明顯加劇，從60左右增大到80左右時餅形度和變形帶晶粒數(shù)目均快速增大，尤其是在80的壓下率附近時晶粒拉長非常嚴重變形帶也比較混亂。5 結論5.1其他條件相同時，壓下量越大晶粒拉長量越大。5.2其他條件相同時，變形量越大晶粒尺寸越大形狀越扁。6 總結經過這次實習讓我對鋼種有了深刻的理解。在磨試樣的過程我一遍一遍的在拋光室的打磨室跑雖然很累但是讓我的耐心有了很好地鍛煉，通過電子鏡的觀察讓我們對鋼的組織有了更深刻的了解雖然感覺很累但是收獲也很大。參考文獻劉宗昌等. 材料組織結構轉變原理M. 北