內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生綜合試驗(yàn)報(bào)告剖析

內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生

綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：熱軋Q235鋼40%壓下率水冷和空冷

后的組織和硬度的分析報(bào)告學(xué)院：國際學(xué)院專業(yè)：材料成型及控制工程姓名：丁鵬飛學(xué)號(hào)：1276806619指導(dǎo)老師：學(xué)號(hào)：1276806619指導(dǎo)老師：郭瑞華題目：熱軋Q235中不同冷卻方式對(duì)材料組織的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過實(shí)驗(yàn)室二輥可逆軋機(jī)對(duì)Q235鋼進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn)，分析其在相同加熱溫度、軋制溫度、壓下量的條件下，冷卻方式對(duì)材料組織的影響。.通過在實(shí)驗(yàn)室對(duì)Q235鋼進(jìn)行加熱來熟悉加熱爐的使用。.通過實(shí)驗(yàn)對(duì)Q235鋼進(jìn)行打磨，拋光，腐蝕，了解試樣的加工過程。.通過觀察金相組織，熟悉儀器的使用，分析不同加工條件下的金相組織。實(shí)驗(yàn)材料：本實(shí)驗(yàn)材料所用試樣為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235以下是其主要成分。Q235分ABCD四級(jí)(GB/T700-2006)Q235A級(jí)含C<0.22%Mn<1.4%Si<0.35%S<0.050P<0.045Q235B級(jí)含C<0.20%Mn<1.4%Si<0.35%S<0.045P<0.045Q235C級(jí)含C<0.17%Mn<1.4%Si<0.35%S<0.040P<0.040Q235D級(jí)含C<0.17%Mn<1.4%Si<0.35%S<0.035P<0.035⑴實(shí)驗(yàn)方案：把試樣放入加熱爐中加熱，，當(dāng)爐溫達(dá)到1050r時(shí)，保溫20分鐘，在取出試樣前調(diào)整好二輥可逆式實(shí)驗(yàn)軋機(jī)。保溫完成后取出試樣在軋機(jī)中進(jìn)行軋制，壓下量為40％，軋制完成后空冷至室溫，圖一是軋件空冷溫度和時(shí)間的變化曲線。

圖一軋件空冷溫度和時(shí)間的變化曲線1050C圖一軋件空冷溫度和時(shí)間的變化曲線1050C之后將試樣切割，打磨，拋光，腐蝕。然后把經(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(jìn)行拍照標(biāo)注⑵。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材：1、金相切割機(jī)：QG-2金相試樣切割機(jī)（以下簡(jiǎn)稱切割機(jī)）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(shí)驗(yàn)室切割各種金屬材料。由于本機(jī)附有冷卻裝置，用來帶走切割時(shí)所產(chǎn)生的熱量，因而避免了試樣遇熱而改變其金相組織，圖表二是金相切割機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。圖表二金相切割機(jī)的技術(shù)指標(biāo)電源主軸轉(zhuǎn)速（r/min）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（mr）i280V500Hz2800250X2X32301.160470X390X3602、加熱爐（箱式爐）:主要供金屬機(jī)件或合金鋼機(jī)件在空氣中進(jìn)行熱處理加工之用。與控制柜配合使用，可手動(dòng)或自動(dòng)控制電爐的溫度。箱式電阻爐結(jié)構(gòu)主要由爐體、爐襯、爐底板、加熱元件、爐門及控制系統(tǒng)等部分組成，圖表三為箱式加熱爐參數(shù)。圖表三箱式加熱爐參數(shù)型號(hào)功率(kw)電壓(v)常用溫度尺寸(cm)SX13/BLL12380130020X80X253、二輥可逆式實(shí)驗(yàn)軋機(jī)：二輥軋機(jī)分為可逆式和不可逆式，現(xiàn)在一般都是采用可逆式。二輥軋機(jī)主要是通過兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的軋輥將軋件咬入軋機(jī),實(shí)現(xiàn)來料尺寸的變化完成軋鋼的。軋制板材時(shí)軋輥工作面是平面，通過壓下裝置調(diào)節(jié)輥縫大小來實(shí)現(xiàn)板材厚度的變化，圖表四為二輥軋可逆式扎機(jī)參數(shù)。圖表四二輥軋可逆式軋機(jī)參數(shù)軋輥直徑(mm)軋輥軸徑(mm)輥身長(zhǎng)度(mm)最大軋制力(T)電機(jī)功率(kw)13068265T54.5蔡司金相顯微鏡：ZEZSS專業(yè)金相顯微鏡，可以進(jìn)行100-1000倍明場(chǎng)、暗場(chǎng)、偏相等金相組織觀察。同時(shí)裝備了PyogResC73高端攝像頭，可以實(shí)時(shí)獲得數(shù)字圖像，并裝Micro-imageAnalysisandProcess金相圖像分析系統(tǒng)，可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖像處理，定量金相圖像處理，定量金相測(cè)定等工作。五、實(shí)驗(yàn)步驟：1、樣品切割：將試樣切割成長(zhǎng)約40mm寬約30mm勺試件。2、加熱:將加熱爐手動(dòng)控制，預(yù)設(shè)爐內(nèi)溫度為1050C。將加熱爐設(shè)置成自動(dòng)控制進(jìn)行加熱。(3)安排兩人隨時(shí)觀察加熱爐，保證電流不超過25A,若有異常則立即關(guān)閉加熱爐，改為手動(dòng)控制，電流正常以后再改為自動(dòng)控制。當(dāng)爐溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度并保溫完成后，取出試樣在軋機(jī)上進(jìn)行軋制。軋制完成后，軋件空冷。軋制：圖表五軋制參數(shù)表試樣編號(hào)試樣代號(hào)及厚度尺寸(mm軋制溫度軋制道次道次壓下率冷卻方式軋前厚度軋后厚度1號(hào)9.665.801050C140%水冷2號(hào)9.595.721050C40%空冷4、磨樣拋光:將冷卻后的試樣用打磨機(jī)進(jìn)行打磨，將尖角部分打磨掉，并且打磨出一個(gè)比較平整的平面。將試樣用砂紙進(jìn)行打磨，先用120的砂紙，然后是240,400,600,800依次進(jìn)行打磨。再一張砂紙上打磨時(shí)，保證始終在一個(gè)方向上，一個(gè)平面上進(jìn)行打磨。當(dāng)一張砂紙打磨的只有一個(gè)方向上的劃痕時(shí)，換較細(xì)的砂紙打磨，此時(shí)方向必須旋轉(zhuǎn)90°，當(dāng)將前面的劃痕完全蓋住時(shí)，即可換另一張較細(xì)的砂紙打磨，以下操作依次進(jìn)行。用最后一張砂紙打磨石，可以水磨，磨完以后，表面平整無劃痕方可。用拋光機(jī)進(jìn)行拋光，在拋光時(shí)，一邊拋光，一邊向拋光機(jī)上加水和拋光液，加水防止試樣表面溫度過高而氧化，拋光液中有小顆粒，有助于試樣拋光。試樣拋光以后表面光滑如鏡且無劃痕即可。5、腐蝕與拍照：將拋光后的試樣用酒精溶液清洗干凈，然后用吹風(fēng)機(jī)吹干；把4%的硝酸酒精溶液滴在試樣表面，晃動(dòng)使溶液均勻，便于腐蝕；⑶5--10分鐘后用酒精溶液清洗試樣，迅速用吹風(fēng)機(jī)吹干；將試樣置于光學(xué)顯微鏡鏡頭上方，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；調(diào)整顯微鏡，使鏡頭上下左右移動(dòng)，觀察顯微組織，選出效果好的部分顯微組織進(jìn)行拍照；選出不同的放大倍數(shù)進(jìn)行拍照，分別為200、500、1000倍；(7)拍完以后進(jìn)行標(biāo)注。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：.觀察和分析相同壓下，不同冷卻方式的金相組織采用相同的壓下，通過不同的冷卻方式(空冷和水冷兩種方式)來觀察所獲得的組織，分析組織不同的原因。圖1為Q235鋼1050r加熱，熱軋鋼壓下率為40%不同冷卻方式的金相組織對(duì)比，放大倍數(shù)200倍，圖2為Q235鋼1050c加熱，熱軋鋼壓下率為40%不同冷卻方式的金相組織對(duì)比，放大倍數(shù)500倍，圖3為Q235鋼1050C加熱，熱軋鋼壓下率為40%不同冷卻方式的金相組織對(duì)比，放大倍數(shù)1000倍a圖（c）空冷組織放大500倍圖a圖（c）空冷組織放大500倍圖（d）水冷組織放大500倍圖（a）空冷組織放大200倍圖（b）水冷組織放大200倍圖（e）空冷組織放大1000倍圖（f）水冷組織放大1000倍由（a）（c）（e）圖可以觀察到黑色的珠光體和白色的鐵素體。對(duì)于Q235鋼來說，空冷屬于正火，空冷后的組織就為珠光體和少量的鐵素體。由于冷卻的速度較快，所以組織中鐵素體較少，珠光體組織較細(xì)。由圖(b)(d)⑴可以觀察到馬氏體組織。對(duì)于Q235鋼來說，水冷屬于淬火。對(duì)淬火工藝而言，在鋼加熱到1050C后，組織完全奧氏體化。其后冷卻速度大于臨界淬火速度，得到馬氏體和殘留奧氏體組織⑶o.分析造成金相組織不同的原因軋后冷卻速度對(duì)軋后組織的影響：圖表六普通碳素結(jié)構(gòu)鋼冷卻曲線9008007(M)son置500照G型＞O300200100o130.111010IO時(shí)間由冷卻曲線可知，不同的冷卻速度對(duì)軋后組織有很大的影響。1號(hào)樣為水冷，2號(hào)樣為空冷。由于水冷冷卻速度大于空冷冷卻速度。根據(jù)冷卻曲線圖可看出水冷冷卻曲線不經(jīng)過珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，直接降低到Ms點(diǎn)以下發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，得到淬火馬氏體組織。2號(hào)樣為空冷，空冷冷卻曲線經(jīng)過珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)，發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變得到珠光體組織。.分析不同冷卻速度對(duì)硬度的影響相同壓下，不同冷卻速度的硬度如圖表七所示。圖表七相同壓下不同冷速的硬度

J、量下壓冷補(bǔ)仝—》一、A△Hi40%△H240%/」L△H340%AL空冷48CCL41.5cC49.5CCL水冷86.58389.5由圖表七數(shù)據(jù)可知，相同壓下量，水冷后得到的組織硬度比空冷的硬度高，冷卻速度不一樣鋼發(fā)生固態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度也不一樣，得到的組織也有很衣差.異，一股來說冷卻速度越快，鋼轉(zhuǎn)變的狙度越低，轉(zhuǎn)變后得到的組織的硬度也越高。主要是因?yàn)檗D(zhuǎn)變溫度越低，原子的活動(dòng)能力也越低，得到的組織就越細(xì)，比如珠光體型組織的層片間距就隨形成溫度的降低而變小，如果冷卻速度足夠大就可以發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而得到馬氏體，它的硬度會(huì)更高⑷。七、實(shí)驗(yàn)誤差分析（1實(shí)驗(yàn)時(shí)軋制溫度不夠精確；八、總結(jié)（2金相組織有黑點(diǎn)，腐蝕工作沒有做好；組織及晶界不太清楚，磨得不到位；壓下不夠用精確導(dǎo)致誤差；從加熱爐中取出時(shí)，可能有溫降；八、總結(jié)三周的綜合實(shí)驗(yàn)即將結(jié)束，從坯料加熱到最后的觀察組織，整個(gè)過程都使我受益匪淺，首先是制定實(shí)驗(yàn)的方案，通過查找書籍和搜索相關(guān)資料，整合優(yōu)化，去偽存真，終于找到了適合的方案，然后又切身體會(huì)了制作樣品的過程，親自加熱冷卻，結(jié)合書本的知識(shí)懂得了更多，了解的更深入，理論結(jié)合實(shí)際不斷豐富了我的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在這三周里不僅鞏固了知識(shí)，也提高了動(dòng)手能力，并且讓我懂得了做事情要有足夠的耐心和細(xì)心。通過這三周的實(shí)驗(yàn)，我了解到了軋制的一般過程，學(xué)會(huì)了如何制備金相試樣，以及如何觀察金相組織。我自己也動(dòng)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(shí)驗(yàn)的過程中，從磨樣到觀察組織，我反復(fù)做了好幾次，特別是磨樣時(shí)，總是出現(xiàn)劃痕，而且腐蝕時(shí)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(shí)驗(yàn)的過程中，通過實(shí)際動(dòng)手，我學(xué)會(huì)了使用加熱爐、砂輪機(jī)、軋機(jī)、切割機(jī)、顯微鏡等設(shè)備。這次綜合實(shí)驗(yàn)是我們將課本所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中的大好機(jī)會(huì)，也確實(shí)獲得了非常寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了自身的動(dòng)手能力。最后，感謝郭瑞華老師在這三周里的指導(dǎo)和幫助，也感