Transcript 金属材料基础实验
实验一 金相样品的制备 一、实验目的 1.掌握金相样品制备的一般方法（机械抛光和化学 浸蚀）。 2.了解金相样品制备的其他方法。 二、实验设备及材料 1. 2. 3. 4. 5. 金相显微镜 碳钢试样 金相砂纸、玻璃板 抛光机及抛光液 浸蚀剂、酒精、玻璃器皿、竹夹子、脱脂棉、 滤纸等 三、实验步骤 1.金相样品的截取及镶嵌 样品不能太大太重，以便于操作 特小、特薄或特细的样品，以及检查表层组织的样品. 需要嵌镶或相应的夹具夹持 2.粗磨 截割好的试样，需要用砂轮或锉刀进一步磨平，以得到平坦的磨面. 三、实验步骤 3.磨光:消除粗磨留下的较粗磨痕 1) 磨光方法 手工磨光，机械磨光. 用金相砂纸在玻璃板上从1#磨至4# 注意: 换砂纸时，应将玻璃板擦干净，同时将磨光方向转换90° 三、实验步骤 4. 抛光:表面达到光亮如镜的光洁度 机械抛光 :金相样品抛光机 抛光机转盘 →抛光用织物 + 抛光用磨料水悬浮液 三、实验步骤 5. 显微组织的显示:用适当的方法显露组织 化学浸蚀法: 样品表面的不同组织（不同成分或结构的晶粒、晶 界、相界等）在浸蚀液中形成微电池作用，导致溶解速度和程度 不同。 碳钢:4％硝酸酒精,当光亮镜面呈浅灰白色，立即用水冲洗，并用 酒精擦洗后吹干。 三、实验步骤 6.显微组织的观察与记录 金相显微镜在100～400倍不同放大倍数下观察组织，绘制组织特 征图： 直径为40毫米的圆形，图下标注材料名称、热处理规程、放大倍 数、浸蚀剂、样品组织等项。 四、实验内容 用机械抛光和化学浸蚀法制备金相样品一块。 观察试样的显微组织，并绘制组织图。 五、实验报告要求 写出实验目的和所用的设备。 简述金相试样的制备过程。 分析试样制备过程出现假相的原因，讨论如 何制备出高质量的金相试样。 实验二 显微摄影与暗房技术 一、实验目的 一般了解显微照相的原理及照相显微镜的构造， 掌握显微照相及暗室技术 二、实验原理 三、照相试样的要求 要求较高，要使磨面上的磨痕以及其它缺陷减 小到最小程度。注意浸蚀适当，低倍照相时， 可以浸蚀得深一些，高倍照则应浅一些。 四、照相底片选择 金相显微照相是要求底片具有细的银粒及清晰 的分辨能力。 感光速度DIN17/10 底片曝光时间的确定：根据照明的亮度、放大 倍数、选用的滤色片及试样组织的特征来选择 时间。 底片的操作：装卸底片应在全黑的暗室中进行。 乳胶面向上（即照相时向着光的投射方向）， 不要用手摸乳胶面。 五、底片冲洗 显影：显影是为了使已感光的银盐还原成金属 银。 显影液可分硬性、中性、软性及微粒显影四种。 一般金相摄影常用的为中性显影液（如D-72）。 显影时间：根据显影液配方中所规定的时间， 底片乳胶面向上。 定影：把在显影时还未被还原的AgBr溶解掉。 水洗：在流水中清洗。 凉干：在空气中自然凉干。 六、印相 暗室安全红灯下操作。 相纸的乳剂面和负片的乳剂面相迭放在印相箱 上的毛玻璃上进行照光 。 显影 定影 烘干、上光 七、实验报告要求 简要阐述显微照相及冲洗过程，并对负片质量 进行分析。 简要说明印相及放大的操作过程，并对照片进 行质量分析。将负片和照片附在实验报告中。 实验三 结晶过程观察与铸锭组织分析 一、实验目的 熟悉盐类和金属的结晶过程。 了解铸造条件对纯金属铸锭组织的影响。 二、实验原理 结晶 :形核、长大。多数是一般都是非均匀形 核。 不能用显微镜直接观察液态金属的结晶过程。 用显微镜可以直接观察盐溶液的结晶过程。 二、实验原理 玻璃片上摘上一滴接近饱和的氯化铵水溶液。 放结晶过程首先从边线开始，然后逐渐向里扩 展。 二、实验原理 金属铸锭表面，特别是缩孔处，由于缺少液态 金属的补充往往可以看到枝晶组织。 二、实验原理 典型的铸锭组织可分为三个区域：靠近模壁的 细晶区（激冷等轴晶区）、由细晶区向铸锭中 心生长的柱晶区以及铸锭中心的等轴晶区。 三、实验用设备和材料 显微镜，氯化铵，小烧杯，玻璃片，玻璃棒及 摄子等。 实体显微镜（或放大镜），表面或缩孔处有枝 晶组织的金属铸锭。 不同铸造条件下工业纯铝铸锭的粗视组织样品 一套。 四、实验内容与步骤 用生物显微镜观察氯化铵饱和溶液的结晶过程。 用实体显微镜（或放大镜）观察金属铸锭表面 收缩处的枝晶组织。 观察纯铝铸锭的粗视组织，分析铸造条件对铸 锭组织的影响。 五、实验报告要求 画出实验中观察到的氯化铵的结晶组织和银晶 体的沉积组织，并作简要分析。 画出不同铸造条件下工业纯铝铸锭的粗视组织， 注明铸造条件，并进行分析与对比。 实验四 铁碳合金平衡组织的观察 一、实验目的 熟悉碳钢和白口铸铁在平衡状态下的显微组织。 二、实验原理 Fe－Fe3C相图 二、实验原理 碳钢:合碳量小于2.11%的合金， 白口铸铁:含碳量大于2.11%的合金 二、实验原理 工业纯铁的显微组织 珠光体组织 二、实验原理 T12钢的显微组织 4%硝酸酒精溶液腐蚀 含碳0.4%的亚共析钢的显微组织 T12钢的显微组织 碱性苦味酸钠溶液腐蚀 二、实验原理 亚共晶白口铸铁的显微组织 共晶白口铸铁的显微组织 过共晶白口铸铁的显微组织 三、实验内容 观察下表中所列试样的显微组织，画下所观察组织的示意图。 试样编号 材 料 1 工 业 纯 铁 2 显 微 组 织 腐 蚀 剂 铁素体(F) 4%硝酸酒精溶液 亚共析钢(0.45%C) 铁素体(F)+珠光体(P) 4%硝酸酒精溶液 3 亚 析 钢(0.77%C) 珠光体(P) 4%硝酸酒精溶液 4 过共析钢(1.2%C) 珠光体(P)+二次渗碳体(CmII) 4%硝酸酒精溶液 5 过共析钢(1.2%C) 珠光体(P)+二次渗碳体(CmII) 碱性苦味酸钠溶液 6 亚共晶白口铸铁 莱氏体(Le’)+珠光体(P)+二次 渗碳体(CmII) 4%硝酸酒精溶液 7 共晶白口铸铁 莱氏体(Le’) 4%硝酸酒精溶液 8 过共晶白口铸铁 莱氏体(Le’)+一次渗碳体(CmI) 4%硝酸酒精溶液 四、实验报告要求 写出实验目的。 画出所观察样品的显微组织示意图，注明合金 成分、状态、放大倍数及各组织组成物的名称， 说明其特征，并分析其形成过程。 实验五 材料的塑性变形与再结晶 一、实验目的 了解金属经冷变形后，变形度对硬度和显微组 织的影响。 了解退火温度对金属再结晶后组织和性能的影 响。 了解变形对金属再结晶后晶粒大小的影响。 二、实验原理 金属经受塑性变形后，晶粒内部也发生明显的 变化。随变形度增大，晶粒逐渐沿受力方向伸 长，并且晶粒内产生很多亚晶块。 工业纯铁经不同程度冷轧变形后的变形组织 二、实验原理 冷变形后的金属在 加热时会发生回复、 再结晶和晶粒长大 等过程 二、实验原理 经50%冷轧后的工业纯铁在不同温度加热时显微组织的变化 二、实验原理 变形度对工业纯铝再结晶退 火后晶粒大小的影响 三、实验用设备和材料 （一）实验用设备 箱式电炉，热电偶及控温仪表； 洛氏硬度计。 卡尺。 拉伸机。 金相显微镜。 三、实验用设备和材料 （二）实验用材料 各种变形度的工业纯铁（或低碳钢等）。 同一变形度（70%）的工业纯铁（或低碳钢等） 试样。 退火状态的具有均匀细小等轴晶粒的工业纯铝 片5~6套，每套4片。试样尺寸：厚0.4mm， 宽10mm，长150mm。 塑性变形与再结晶的工业纯铁（或低碳钢等） 金相试样。 四、实验内容与步骤 测定工业纯铁（或低碳钢等）的硬度与变形度的 关系 表1 试样号 试样厚度 (mm) 变形度 (%) 硬 度 (HRB) 备 注 四、实验内容与步骤 测定塑性变形后的工业纯铁经加热后的硬度变 化 表2 试样编号 加热温度 (℃) 保温时间 (min) 硬 度 (HRB) 备 注 四、实验内容与步骤 研究变形度对工业纯铝片再结晶后晶粒大小的 影响，并观察组织 表3 变形度(%) 晶粒数目(N) 晶粒大小(1/N) 3 6 9 12 四、实验内容与步骤 观察与研究塑性变形及再结晶后工业纯铁（或 低碳钢等）显微组织的变化 表4 试样编号 试 样 状 态 1 未变形 2 变形度15% 3 变形度50% 4 变形度70% 5 变形度50%,500℃保温30min 6 变形度50%,650℃保温30min 7 变形度50%,800℃保温30min 显微组织特征 五、实验报告要求 根据表1绘制并讨论硬度与变形度的关系曲线。 根据表2绘出预先变形度为70%的工业纯铁（或低碳钢 等）硬度与加热温度的关系曲线，说明金属在相同变形 度及相同退火时间条件下，经不同温度的再结晶退火后 组织性能的变化。并从绘出的曲线上找出该种材料的再 结晶温度。 根据表3绘制出晶粒大小与预先变形度的关系曲线，并 说明金属在同一退火温度及同一保温时间条件下，不同 的预先变形度对再结晶后组织与性能的影响。试从绘制 出的曲线上找出该种材料的临界变形度。 将观察到的塑性变形与再结晶后试样的显微组织特征填 入表4中。 实验六 冷却速度对纯质材料铸态组 织的影响 一、实验目的 熟悉冷却曲线的测定方法 熟悉金相显微组织的观察分析方法 综合运用凝固理论分析实际问题 掌握冷却速度对凝固温度、组织和力学性能的 影响 二、实验内容 分组选择不同的片金属，一般为低熔点金属 设计实验方案与步骤 与教师讨论实验方案 分组进行实验，测出合金的凝固速度，冷却及 制备试样、观察组织、拍摄照片 三、实验报告要求 按一般学术论文的规范要求，写出一篇论文， 论文内容包括实验目的，实验方法，实验结果 与讨论、结论和参考文献。综合应用所学的凝 固理论分析实验结果。 实验七 双相材料的塑性变形与再结晶 一、实验目的 应用所学的基本知识，进一步分析双相材料的 塑性变形与再结晶 熟悉塑性变形与再结晶实验方法 二、实验内容 选择双相材料，设计实验方案，与教师讨论 根据实验方案，进行实验，记录实验结果 注意双相材料塑性变形，再结晶的特点 三、实验报告要求 一般学术论文要求，写出一篇小论文，内容包 括实验目的，实验方法，实验结果与讨论，结 论和参考文献，应用所学的知识分析双相材料 塑性变形与再结晶的特点。