內(nèi)蒙古科技大學本科生綜合實驗報告(材料成型及控制工程)

1、專業(yè)資料科技大學本科生綜合實驗報告題目：冷卻式對Q235鋼的影響學院：國際學院專業(yè)： 材料成型及控制工程姓名： 董文靜學號：1276806443內(nèi)蒙古科技大學2指導老師：郭瑞華冷卻式對Q235鋼的影響一、實驗目的：1.通過實驗室二輥可逆軋機對 Q235 鋼進行軋制實驗，分析其 在相同加熱溫度、軋制溫度、壓下量的條件下，冷卻式對材 料組織的影響。2.通過對比沙冷，油冷對 Q235 鋼的影響，分析出最好的冷卻 式。3.通過在實驗室對 Q235 鋼進行加熱來熟悉加熱爐的使用。4.通過實驗對 Q235 鋼進行打磨，拋光，腐蝕，了解試樣的加 工過程。5.通過觀察金相組織，熟悉儀器的使用，分析不同加工條件

2、下 的金相組織。二、實驗材料：本實驗材料所用試樣為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 表一材料主要成分：試樣材料C/%Si/%Mn/%P/%S/%Q2350.160.141.530.0.026表二材料主要力學性能:試樣材 料屈服強度/Mp極限強度/Mp伸長率面收縮率Q2353004150.360.617三、實驗案：把試樣 Q235 鋼放入加熱爐中加熱，當爐溫達到 1050C時，保溫 10分鐘，在取出試樣前調(diào)整好二輥可逆式實驗軋機。保溫完成后取出試樣在軋機中進行軋制，軋制一道次，壓下量為40%，實際操作中壓下量為 41.4%，軋制完成后沙冷至室溫。之 后將內(nèi)蒙古科技大學3試樣切割，打磨，拋光，腐蝕。然后把

3、經(jīng)過一系列處理之后 的試樣放在金相顯微鏡下觀察，如果有清晰的組織就可以進行拍 照標注。1、金相切割機：QG-2 金相試樣切割機(以下簡稱切割機)是利用高速旋 轉(zhuǎn)的薄片砂輪來截取金相試樣，它廣泛地適用于金相實驗室 切割各種金屬材料。由于本機附有冷卻裝置，用來帶走切割 時所產(chǎn)生的熱量，因而避免了試樣遇熱而改變其金相組織。表三技術(shù)指標:電源主軸轉(zhuǎn)速(r/mi n)砂輪片規(guī)格(mm)最大切割直徑(mm)切割功率(Kw)重量(Kg)外形尺寸(mm)3802800250 ?301.160470X500H2X32390XZ3602、加熱爐(箱式爐)：該箱式電阻爐結(jié)構(gòu)主要由爐體、爐襯、爐底板、加熱元件、 爐門

4、及控制系統(tǒng)等部分組成。爐體框架采用槽鋼和角鋼焊接制作，外殼側(cè)板采用Q235 鋼板焊接，結(jié)構(gòu)牢固可靠，整體強度好，不易變形，外表平整光潔。 爐體所有焊接處進行打磨處理，并用鐵膩子刮平、噴涂熱防銹漆 后，按照用戶提供的色標進行油漆涂裝。爐襯為全纖維結(jié)構(gòu)，采用優(yōu)質(zhì)耐高溫高鋁耐火纖維構(gòu)筑，采 用標準的錨固件及科學合理的鑲裝法。纖維折疊塊鑲裝前進行再 次預壓縮處理(壓縮容重230Kg/m3 )，用錨固件固定在殼體 上，保溫材料安裝厚度玄 300mm。爐底采用重質(zhì)高鋁耐火磚、輕質(zhì)耐火磚、保溫磚等制作成復 合型襯體，襯體上砌筑有加熱元件安裝槽形溝道，易碰撞部位和 承重部位采用重質(zhì)高鋁耐火磚砌筑(砌筑時泥漿加

5、入粘結(jié)劑調(diào) 和)，增強爐襯結(jié)構(gòu)強度。在制作時留有膨脹縫，防止襯體在受熱 后膨脹將襯體損壞。鋪設爐底板，材質(zhì)為Ni7N，供擱置工件之用，采用新型的搭扣制作形式，防止工件氧化皮落到加熱元件上而形成短路，耐熱鋼爐底板分塊制作，減少高溫下變形和開裂。 本爐型設計工作臺板。加熱元件根據(jù)爐溫的均勻性合理分布功率，加熱元件分別布 置在內(nèi)蒙古科技大學4左右側(cè)墻、后墻及爐底四個面上；加熱元件采用 0Cr27AI7Mo2 高電阻合金電阻絲。爐底上的加熱元件平鋪在耐 火磚砌筑的條槽中，用定型小鉤固定，其表面負荷要比其他部位 的加熱元件要小，使用壽命長。爐門框架采用槽鋼制作，側(cè)板和底板采用 Q235 鋼板焊接， 結(jié)構(gòu)

6、牢固可靠，不易變形和翹曲，整體強度好。爐門升降為電動葫蘆驅(qū)動。在爐門上有一斷路裝置，該裝置 與輪軸連鎖，當爐門打開時即切斷加熱元件電源以保證操作人員 安全。爐門上裝有調(diào)節(jié)式密封機構(gòu)，有效使爐門密封。在爐頂上 有一熱電偶，在使用時將熱電偶插入爐膛通過電爐控制柜來控制 爐膛工作溫度?？刂葡到y(tǒng)：主控系統(tǒng)控制柜采用國際流行立式組合柜。控制 柜外表噴涂電腦色或淺駝色。電控面板上裝有電流表、電壓表、 溫度控制儀及控制開關等。溫度控制主回路采用可控硅過零調(diào)功觸發(fā)， 可控硅采用風冷 形式，設有過載、過熱及過流保護等功能。溫度控制儀表選用先 進的上海國龍智能高精度數(shù)顯 PID 自整定型儀表，控制精度土 1C。該

7、溫度控制配有熱電偶修正功能、功率限制功能及超溫報警 功能。當爐門打開時自動切斷加熱主電路，實現(xiàn)聯(lián)鎖保護。爐溫記錄采用達華記錄儀， 對升溫及保溫時間過程實時打印 曲線、記錄溫度，同時對加熱主回路實現(xiàn)監(jiān)控作用，有效地監(jiān)視 整個生產(chǎn)工藝。3、二輥可逆式實驗軋機：二輥軋機分為可逆式和不可逆式，現(xiàn)在一般都是米用可逆式。 二輥軋機主要是通過兩個旋轉(zhuǎn)的軋輥將軋件咬入軋機，實現(xiàn)來料 尺寸的變化完成軋鋼的。軋制板材時軋輥工作面是平面，通過壓 下裝置調(diào)節(jié)輥縫大小來實現(xiàn)板材厚度的變化。表四二輥可逆式軋機參數(shù):軋輥直徑(mm)軋輥軸徑(mm)棍身長度(mm)最大軋制力(T)電機功率(KW5五

8、、實驗步驟1 樣品切割：將試樣切割成長約 30mm，寬約 15mm 的試件。2、加熱：將溫度加熱預設至 1050C,加熱時間為兩小時三十分，保溫 溫度為內(nèi)蒙古科技大學51050C,保溫時間預設為一個小時實際保溫十分鐘，第一階段降溫設為 900C,預設時間為一小時，第二階段降溫為 700C,預設時間為一小時。實際加熱制度為從 900C時開始放入試樣加熱至 1050C用 時約一小時，后轉(zhuǎn)入第二階段保溫 10 分鐘后取出試樣進行軋制。1） 設置加熱爐程序，將加熱溫度設為第一階段 1050C第二階段 1050C第三階段為 900C第四階段為 700C。2） 設置完后開啟電源自動運行程序。3） 安排兩人

9、隨時觀察加熱爐，保證電流不超過25A，若有異常則立即關閉加熱爐。4） 當爐溫達到預設溫度并保溫完成后，取出試樣在軋機上進行 軋制。5） 軋制完成后分別進行沙冷空冷水冷油冷。3、軋制：表五 Q235 軋制參數(shù)表：試樣 編號試樣代號及厚度尺寸 （mm ）軋制 溫度軋制道次冷卻 式軋前 厚度軋后厚度1 號9.635.641050C1沙冷2 號9.635.79油冷4、磨樣拋光：采用試驗用設備是上海日用電機廠生產(chǎn)的M22 和 P22 型預磨機及拋光機。磨光耗材為天津榮峰研磨制品廠生產(chǎn)的帆船牌水 砂紙,一般選用 200,400,600,800 號一組的水砂紙即可；拋光織物 通常采用海軍呢。磨樣時在 240

10、 上進行粗磨把試樣磨平，然后換 600 進行較長 時間的細磨，再換 400 磨十幾下后進行拋光后觀察試樣表面后再 用其它試紙進行細磨。整個磨樣過程采用縱向單一向磨樣2o5、腐蝕與拍照：a.將拋光后的試樣用酒精溶液清洗干凈，然后用吹風機吹干；b.把 4 %的硝酸酒精溶液滴在試樣表面，晃動使溶液均勻，便內(nèi)蒙古科技大學6于腐蝕；c.5-10 分鐘后用酒精溶液清洗試樣，迅速用吹風機吹干；d.將試樣置于光學顯微鏡鏡頭上，調(diào)整焦距，便可以在電腦上 清晰地觀察到試樣的顯微組織；e.調(diào)整顯微鏡，使鏡頭上下左右移動，觀察顯微組織，選出效 果好的部分顯微組織進行拍照；f.拍完以后進行標注。六、實驗結(jié)果分析：1.相

11、同壓下量沙冷金相顯微組織沙冷后組織如圖 a、b 所示:圖（a）沙冷組織放大 500 倍圖（b）是沙冷組織放大 200倍由圖（3 圖（b）可以觀察到銀白色的鐵素體和奧氏體以及 上貝氏體。2.相同壓下量油冷的金相顯微組織油冷后組織如圖 c、d 所示：內(nèi)蒙古科技大學7圖（c）油冷組織放大 500 倍圖（d）為油冷組織放大 200 倍由（c） （d）兩圖可以觀察到羽毛狀的上貝氏體組織（BF+B- 滲碳體）黑色的奧氏體及銀白色的鐵素體。3.分析造成金相組織不同的原因軋后冷卻速度對軋后組織的影響：由于冷卻速度的不同，其 他條件相同的鋼種、變形冷卻速度越快組織中來不及轉(zhuǎn)變組織變 得細密而且由于軋制變形后誘發(fā)

12、相變使軋后組織有所改變。從冷 卻曲線看沙冷的冷卻速度比油冷的要慢。圖（e）低碳鋼冷卻曲線3七、硬度測量分析1.洛式硬度計簡介洛氏硬度計是世界上第一臺依據(jù)洛氏硬度試驗原理設計的， 只需要單側(cè)接觸試樣就可測試金屬硬度的洛氏硬度計，依靠磁力 將洛氏硬度計測頭吸附在鋼鐵表面，不需要對試樣進行支撐，測 試精度符合標準 GB/T230、ISO6508，不低于臺式洛氏硬度計。利用磁力吸盤將硬度計固定在鋼鐵工件表面，無需支撐，無 需取樣，不用移動 工件，只要單側(cè)接觸即可完成測試。o.i1iomaioJ內(nèi)蒙古科技大學81）與臺式機相同的試驗原理和精度，符合標準GB/T230、ISO6508 和 ASTM E11

13、0,經(jīng)中國計量院檢測，誤差不大于1.5HR。2） 測試快速，簡便，無損。3） 如千分尺一樣的鼓輪讀數(shù)機構(gòu)，讀數(shù)便，重復性好，精度高。4） 配有帶燈放大鏡，保證在車間較暗處使用時讀數(shù)便。5） 可測試平面工件及曲率從50mm 到無窮大的曲面工件。6） 用于現(xiàn)場精確測試鋼板、鋼管、軸類、模具、大鍛件及各種大中型熱處理零件、表面淬火及組裝設備上的零件，特別適 于測試焊縫和熱影響區(qū)的硬度。7） 用于生產(chǎn)檢驗和驗收檢驗，可代替精度不高的里氏硬度計。8） 可溯源的標準硬度塊。9） 經(jīng)標準洛氏硬度計檢驗合格的壓頭。10）用于校驗試驗力的測力儀可溯源到副基準。2.采用洛式硬度計測硬度實際測量值表六實際測量硬度值

14、：硬度測 量點12345沙冷測量值45.46.543.841.240.1油冷測量值51.555.555.555533.測量結(jié)果分析數(shù)據(jù)可知，相同壓下量，沙冷后得到的組織硬度比油冷的硬 度低，冷卻速度不一樣鋼發(fā)生固態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度也不一樣，得到的 組織也有很大差異，一般來說冷卻速度越快，鋼轉(zhuǎn)變的溫度越低, 轉(zhuǎn)變后得到的組織的硬度也越高試驗時得知沙冷的冷卻速度比油 冷的要慢。主要是因為轉(zhuǎn)變溫度越低，原子的活動能力也越低， 得到的組織就越細。八、實驗誤差分析1） 軋機由于設備老舊無法準確調(diào)整各壓下量。2） 冷卻過程中在往冷卻液中投放時有一段時間的空冷。3） 軋制時軋輥沒有進行預熱。九、總結(jié)這幾的綜合實驗

15、即將結(jié)束，從坯料加熱到最后的觀察組織， 整個內(nèi)蒙古科技大學9過程都使我受益匪淺，首先是制定實驗的案，通過查找書籍 和搜索相關資料，整合優(yōu)化，去偽存真，終于找到了適合的案， 然后又切身體會了制作樣品的過程，親自加熱冷卻，結(jié)合書本的 知識懂得了更多，了解的更深入，理論結(jié)合實際不斷豐富了我的 實踐經(jīng)驗。在這三里不僅鞏固了知識，也提高了動手能力，并且 讓我懂得了做事情要有足夠的耐心和細心。通過這幾的實驗，我了解到了軋制的一般過程，學會了如制 備金相試樣，以及如觀察金相組織。我自己也動手制備了金相試 樣，親自操作金相顯微鏡觀察金相組織并取得照片在實驗的過程 中，從磨樣到觀察組織，我反復做了好幾次，特別是磨樣時，總 是出現(xiàn)劃痕，而且腐蝕時總是掌握不好分寸。不過，最終還是成 功的做出了試樣。得到了正確的組織。實驗的過程中，通過實際 動手，我學會了使用加熱爐、砂輪機、軋機、切割機、顯微鏡