工程材料綜合實驗 4

工程材料綜合實驗●金相顯微鏡的構造及使用●金相顯微試樣的制備●鐵碳合金平衡組織觀察●碳鋼的熱處理操作、組織觀察及硬度測定

實驗目的運用所學的理論知識和實驗技能以及現(xiàn)有的實驗設備，通過自己設計實驗方案、獨立實驗并得出實驗結(jié)果，達到進一步深化課堂內(nèi)容，加強對《工程材料》課程理論的系統(tǒng)認識，并提高分析問題和解決問題的能力。通過做這個實驗，使學生們可以充分了解以下知識，并學會操作一些必要的儀器和設備：

1、研究鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織；

2、分析含碳量對鐵碳合金顯微組織的影響，加深理解成分、組織與性能之間的相互關系；

3、了解碳鋼的熱處理操作；

4、研究加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對碳鋼性能的影響；

5、觀察熱處理后鋼的組織及其變化；

6、了解常用硬度計的原理，初步掌握硬度計的使用。實驗設備及材料

1、顯微鏡、預磨機、拋光機、熱處理爐、硬度計、砂輪機等；

2、金相砂紙、水砂紙、拋光布、研磨膏等；

3、三個形狀尺寸基本相同的碳鋼試樣（低碳鋼20＃、中碳鋼45＃、高碳鋼T10）

實驗內(nèi)容三個形狀尺寸基本相同的試樣分別是低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，均為退火狀態(tài)，不慎混在一起，請用硬度法和金相法區(qū)分開。

1、設計實驗方案：三種碳鋼的熱處理工藝（加熱溫度、保溫時間、冷卻方式）。做實驗前完成。

2、選定硬度測試參數(shù)，一般用洛氏硬度。

3、熱處理前后的金相組織觀察、硬度的測定。

4、分析碳鋼成分—組織—性能之間的關系。序號鋼種*熱處理工藝硬度值HB或HRC/HRB換算為HV顯微組織加熱溫度℃冷卻方式123平均1202345456T8789T101011實驗步驟：

1、觀察平衡組織并測硬度：（1）制備金相試樣（包括磨制、拋光和腐蝕）；（2）觀察并拍攝顯微組織；（3）測試硬度。

2、進行熱處理。

3、觀察熱處理后的組織并測硬度：（1）制備金相試樣（包括磨制、拋光和腐蝕）；（2）觀察并拍攝顯微組織。

四、實驗報告要求

1、實驗目的；

2、采集出所觀察顯微組織示照片，并注明材料名稱、含碳量、浸蝕劑和放大倍數(shù)，并將組成物名稱以箭頭引出標明。

3、根據(jù)所觀察的顯微組織近似確定一種亞共析鋼的含碳量。

4、每個學生做一種熱處理試樣（20＃鋼、45＃鋼、T10鋼），三人為一小組，實驗數(shù)據(jù)共享。完成實驗后，要對實驗結(jié)果進行認真分析，進行討論，最后寫出詳細的實驗報告從以下幾點進行分析討論：（1）三種材料在退火狀態(tài)下顯微組織和性能（硬度）的異同；（2）每種材料在熱處理前后顯微組織和性能（硬度）的異同；（3）總結(jié)出碳鋼成分—組織—性能—應用之間的關系。

5、實驗后的感想和體會。熱處理工藝材料加熱溫度（℃）冷卻方法回火溫度（℃）20#碳鋼860空冷45#碳鋼880水冷600T10#碳鋼900(950)正常淬火?水冷圖120鋼退火處理（加熱至900后來爐冷）X400白色顆粒為鐵素體，黑色塊狀為珠光體20鋼正火處理（加熱至880后來空冷）X400鐵素體+索氏體圖345鋼退火處理X500

灰黑色區(qū)為細片狀及粗片狀珠光體，沿晶界析出白色條狀鐵素體。

調(diào)質(zhì)處理X500為均勻細小的保持馬氏體位相的回火索氏體。

45調(diào)質(zhì)處理為回火索氏體及鐵素體。圖6T10退火處理X500組織為珠光體和二次滲碳體T10高溫淬火X5