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文檔簡介

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級姓名學(xué)號中北大學(xué)材料科學(xué)及工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心一實(shí)驗(yàn)名稱:實(shí)驗(yàn)一、金相顯微鏡的使用及金相樣品制備二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(扼要說明研究對象,實(shí)驗(yàn)意義及作用等)1 . 了解光學(xué)顯微鏡的原理及構(gòu)造;2 .掌握顯微鏡的使用方法;3 .學(xué)習(xí)金相試樣的制備過程;4 . 了解金相顯微組織的顯示方法。三 實(shí)驗(yàn)原理(簡要說明實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的理論.包括重要定律,公式及據(jù)此推算的重要結(jié)果):光學(xué)顯微鏡的基本原理:光學(xué)顯微鏡是由兩個(gè)透鏡組成,對著金相試樣的透鏡稱為物鏡,對著眼睛的 透鏡稱為物鏡。借助于物鏡與目鏡的兩次放大,就能是物體放大到很高倍數(shù)。其 光學(xué)原理如圖所示。1)顯微鏡的放大倍數(shù)由下式來確定:M=M - 乂目4&

2、quot;物 D/雙式中:M-顯微鏡的放大倍數(shù);M物鏡的放大倍數(shù);“r 寸M目鏡的放大倍數(shù);入匕I 250 mmf物一物鏡焦距;f目一目鏡焦距;L一顯微鏡的鏡筒長度(即目鏡與物鏡的距離)A明視距離(250mm。2)顯微鏡的鑒別率:光學(xué)顯微鏡的鑒別率是指它能清晰的分辯物體上兩點(diǎn)間最小距離d的能力。d值越小,鑒別率就越高。鑒別率是顯微鏡的一個(gè)重要的性能,它可由下式求得:d=(2N - A)式中d 物鏡能分辯出的物體相鄰兩點(diǎn)間的最小距離 (即鑒別率);九一入射光線 的波長;NA一物鏡的數(shù)值孔徑,表示物鏡的聚光能力。數(shù)值孔徑越大時(shí),d值也就越小。數(shù)值孔徑表示物鏡的聚光能力,數(shù)值孔徑大的物鏡的聚光能力強(qiáng)

3、,能吸收更多的光線,使物像更加明顯。數(shù)值孔徑可用下式求 得:NA=nSin(3)式中:n物鏡與物體間介質(zhì)的折射率;小一物鏡孔徑角的一半。進(jìn)入物鏡的光線所張開的角度稱為物鏡的孔徑角,其半角為明如圖1-2所示。物鏡圖1-2孔徑角人當(dāng)n與巾值越大時(shí),則數(shù)值孔徑值就越大,物鏡噂您魅力也就越高。3)透鏡成像的質(zhì)量“7單片透鏡在成像過程中,由于幾何光學(xué)條件的施)以及其它因素的影響,常使 映像變的模糊不清或發(fā)生變形跡象, 這種禪擲M差。形成象差的重要原因是 由于透鏡本身存在有球面象差和色象差等缺陷。如圖13 (a)所示球面象差刻、女為透鏡的表面呈球形,當(dāng)來自 A點(diǎn) 的單色光,即一定波長的光線通過樊使光線不能

4、交于一點(diǎn),而分成幾個(gè)交 點(diǎn)前后分布,導(dǎo)致放大后的象模糊不清。降低球面象差的辦法。除Np物鏡時(shí)采取不同透鏡的組合進(jìn)行必要的校正 外,在使用顯微鏡時(shí)也亥竦加孔徑光欄, 適當(dāng)控制入射光束粗細(xì),減少透鏡 表面面積等方法,把球面象差降低到最低程度。1a)球面象差(b)色相差圖1-3透鏡產(chǎn)生象差的示意圖圖1 3 (b)為色象差示意圖,當(dāng)來自A點(diǎn)的白色光通過透鏡后,由于各單 色光的波長不同,折射率不一樣,使光線折射后不能交于一點(diǎn)。其中紫色光線的 波長最短,折射率最大,在離透射鏡最近處成像;紅色光線的波長最長,其折射 率最小,在離透射鏡最遠(yuǎn)處成像。其余的有色光線(如:黃、綠、藍(lán)色)的成像, 則在它們之間。色象

5、差的處在會(huì)降低透鏡成像的清晰度,應(yīng)予以校正。4)光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造XJB 1型光學(xué)顯微鏡的外形結(jié)構(gòu)如圖15所示。現(xiàn)分別介紹各部件的功能與作用左圖XJB-1型光學(xué)顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng),1-燈泡;2-聚光透鏡;3-聚光透鏡組;4-平反射鏡;5-輔助透鏡;6-物鏡組;14-右圖XJB-1型光學(xué)顯微鏡的 外形結(jié)構(gòu)圖載物臺(tái);2-物鏡;3-轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)軸;5-粗調(diào)調(diào)焦手輪7-反光鏡;8-孔徑光欄;9-視場光欄;6-微調(diào)調(diào)焦手輪;7-電源;8-底盤樣改10-目鏡;11-目鏡筒笠413-調(diào)節(jié)螺釘;15-孔徑光欄妙面對光線的反射特點(diǎn)來M將所分析之金屬材料制備呈10-輔助透鏡;11-棱鏡;9-12-棱鏡;13-場鏡;12-

6、14-目鏡14-金相顯微分析鏡就是利用顯微鏡的光學(xué)理論借B 進(jìn)行的。為了對金相顯微組織進(jìn)行鑒別和研祥 一定尺寸的試樣,并經(jīng)磨制拋光與腐迅詼 析金屬的顯微組織狀態(tài)及分布情況。金相顯微試樣的制備包括:取樣、鑲嵌、磨 制、拋光、浸蝕等五個(gè)步驟。1 .取樣V/SA取樣是進(jìn)行金相顯微沙次g的一個(gè)步驟,顯微試樣的選取應(yīng)根據(jù)研究 的目的,取其具有代表性的部位。試樣的尺寸通常采用直徑力)、1215mm高度(或邊長)為1215mmi柱或方 形試樣。磨面要倒角。2 .銀嵌對于尺寸過于細(xì)小,如絲、片、帶、管等形狀不規(guī)則,以及有特殊需要(觀 察表層組織)的試樣可以進(jìn)行銀嵌,銀嵌方法很多,如低熔點(diǎn)合金的銀嵌、塑料 銀嵌

7、、環(huán)氧樹脂銀嵌、夾具夾持法等。3 .磨制試樣的磨制一般分為粗磨與細(xì)磨。目的是為了獲得平整光潔的表面。為拋光 做準(zhǔn)備。4 .拋光試樣的拋光是最好一道磨制工序。其目的是取出試樣表面上的磨痕,達(dá)到光 亮而無磨痕的鏡面。試樣的拋光一般分為:機(jī)械拋光,電解拋光,電解拋光和化 學(xué)拋光。5、浸蝕必須使用浸蝕劑對試樣表面進(jìn)行“浸蝕”,才能清楚地顯示出顯微組織?;?學(xué)浸蝕法的主要原理就是利用浸蝕劑對試樣表面所引起的化學(xué)溶解作用或電化 學(xué)作用(即微電池原理)來顯示金屬的組織,它們的浸蝕方式則取決于組織中組成相的性質(zhì)和數(shù)量。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法(設(shè)備的名稱,型號,主要結(jié)構(gòu)和性能等.實(shí)驗(yàn)方法主要介紹專用裝置及操作程序

8、等).1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟通過本次實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解光學(xué)顯微鏡。熟悉光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造和使用方法;了解電子顯微鏡的主體結(jié)構(gòu)。要求每個(gè)學(xué)生實(shí)際操作光學(xué)顯微鏡,觀察金相樣品并測定其放大倍 數(shù);2、實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備:XJB-1型光學(xué)顯微鏡;金相樣品。實(shí)驗(yàn)二:1、試驗(yàn)所用設(shè)備及材料金相顯微鏡;砂輪機(jī);拋光機(jī);吹風(fēng)機(jī);試樣;不同型號的砂 紙;玻璃板;拋光粉懸浮液;酒精; 34%硝酸酒精溶液;(11)棉花; 竹夾子。2、試驗(yàn)內(nèi)容及步驟用砂輪打磨獲得平整磨面;使用金相砂紙按照先粗后細(xì),依順序進(jìn)行磨制在拋光機(jī)上進(jìn)行拋光,獲得光亮鏡面;用浸蝕劑浸蝕試樣磨面;)五 實(shí)驗(yàn)結(jié)果(把原始記錄的時(shí)間,禺然情況等以數(shù)字和圖表表達(dá).用專

9、業(yè)術(shù)語描述實(shí)驗(yàn)中所見現(xiàn)象,用誤差和統(tǒng)計(jì)分顯微鏡觀察。七 參考文獻(xiàn)(引用文章的作者,題目,出版單位等列出).1 .金屬學(xué)石德珂主編西安交大出版社 1995 年2 .物理冶金基礎(chǔ) 曹明勝上海交大出版社1988八你的建議 (對實(shí)驗(yàn)情況及問題,提出建設(shè)性意見)一實(shí)驗(yàn)名稱:實(shí)驗(yàn)二、典型二元及三元合金顯微組織觀察二實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ǘ笠f明研究對象,實(shí)驗(yàn)意義及作用等)1 .掌握利用相圖分析二元合金在平衡及非平衡凝固條件下結(jié)晶組織的方法。2 .熟悉典型共晶系二元合金平衡組織及非平衡凝固的顯微組織特征,及其差異。三 實(shí)驗(yàn)原理(簡要說明實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的理論.包括重要定律,公式及據(jù)此推算的重要結(jié)果): 相:是具有同一聚集狀態(tài)

10、、同一結(jié)構(gòu)、同一性質(zhì)、并與其他部分在界面分開的均 勻組成部分。相嘵:是研究不同成分合舞相平衡關(guān)系的一種圖形。祗織:用肉眼 或顯微鏡所觀察到的不同組成相的形狀,分布及各相之間的組合狀態(tài)。平衡組織: 合金經(jīng)緩慢冷卻后具有的顯微組織。非平衡鼠織:合金經(jīng)快冷后具有的顯微組織。 二元合金:由兩種組元組成的合金稱為二元合金。固溶體:以合金某一組元為溶劑,其晶體點(diǎn)陣中溶入其它組元原子(溶質(zhì) ?所組成的異類原子混合的結(jié)晶相, 結(jié)構(gòu)保持溶劑元素的點(diǎn)陣類型,其實(shí)質(zhì)是固態(tài)溶液。勻晶轉(zhuǎn)變:由液相直接結(jié)晶 出單相固溶體的過程。共晶轉(zhuǎn)變:具有 E點(diǎn)成分的液相,在一定的溫度下,同時(shí) 結(jié)晶出一定成分的兩個(gè)固相,即M點(diǎn)成分的a

11、相與N點(diǎn)成分的B相。包品轉(zhuǎn)變: 由一個(gè)固相與液相作用形成另一個(gè)固相的過程,稱為包晶轉(zhuǎn)變。晶內(nèi)偏析(枝晶偏析):在一個(gè)晶粒內(nèi)部成分不均勻的現(xiàn)象,稱晶內(nèi)偏析。離異共晶:當(dāng)不平衡 共晶體量很少時(shí),其中與初生晶體相同的相,常與初生晶體連成一片,不能分辯, 而共晶體的另一相則留在枝晶間, 這種形式的共晶組織稱離異共晶。 偽共品:亞 共晶和過共晶合金在快冷時(shí),初生晶體數(shù)量減少,芫員體的實(shí)際成分偏離原共晶 點(diǎn),形成偽共品,成分靠近共晶點(diǎn)的合金,快冷時(shí),甚至來不及析出初生晶體即 發(fā)生共品反應(yīng),得全部共晶體。這種由非共品叫先的書而獲得全部共晶體的組 織,稱為偽共晶組織。脫溶:由 a固溶體中心初k種固相的過程,稱

12、脫溶, 一般脫溶相稱為次生相或次生固溶體,以小小/1 .固溶體合金的顯微組織具有勻品轉(zhuǎn)變的合金,如圖 2§,在平衡冷卻條件下,其室溫組織均為 單相固溶體。具顯微組織形態(tài)表現(xiàn)為一個(gè)個(gè)的晶粒及晶界。但在非平衡冷卻時(shí), 周相成分來不及擴(kuò)散均勻,便佻陋中各溫度的固相平均成分將偏離原平衡相 圖上周相線的位置,如圖.彳夠景。“fuse 1002 .二元共晶系合金顯微組織具有共晶反應(yīng)的二元合金系有:Pb-Sb、Pb-Sn、Al-Si , Al-Cu、Cu-Q Zn-Mg 等。根據(jù)合金在相圖中的位置,可分為端部固溶體、共晶、亞共晶和過共晶合金 來研究其顯微組織特征。位于二元相圖中共晶點(diǎn)成分的合金平衡

13、結(jié)晶時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng),得到共晶體組織。共晶體是由兩種一定成分的固相(a、B)組成,兩相的本質(zhì)和成分可由相 圖上得知。如PbSn合金的共晶體中兩個(gè)相的本質(zhì)分別為以鉛和錫為基的固溶 體a和B ,在共晶溫度時(shí),a和B相中錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19%和97. 5% 而在Pb-Sb合金中,由于鉛在睇中的固溶度很小,B相的成分接近純睇,故3 .二元包晶系合金的組織由相圖可知,具有包品成份的合金,在平衡冷卻條件下,其初生相應(yīng)在轉(zhuǎn)變中全 部耗盡,成為均勻的單相固溶液體。但在實(shí)際情況下,由于冷卻較快,包品反應(yīng) 常常不能充分進(jìn)行。以至于合金的顯微組織達(dá)不到平衡狀態(tài),在平衡凝固完成之 后,便不存在a相。但如果是不平衡結(jié)晶

14、則在 B相中心仍保留一些殘留的a 相,且B相本身的成份也是不均勻的,呈枝晶偏析。又如圖23所示的Cu-65% Sn的合金冷卻到415c時(shí)要發(fā)生L + £ 一”的包晶轉(zhuǎn)變,剩余的液相 L到 227c又會(huì)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,所以在平衡凝固時(shí)最終組織應(yīng)由“相和共晶體(7+0)組成。而實(shí)際的不平衡組織卻保留相當(dāng)數(shù)量的e相(灰色),包圍它的是“相(白色),在外面的則是黑色的共晶組織。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法(設(shè)備的名稱,型號,主要結(jié)構(gòu)和性能等.實(shí)驗(yàn)方法主要介紹專用裝置及操作程序等).材料及設(shè)備1 .選定合金的金相試樣;2 .金相顯微鏡;3 .所觀察的合金顯微組織照片。五 實(shí)驗(yàn)結(jié)果(把原始記錄的時(shí)間,條件

15、環(huán)境,偶然情況等以數(shù)字和圖表表達(dá).用專業(yè)術(shù)語描述實(shí)驗(yàn)中所見現(xiàn)象,用誤差和統(tǒng)計(jì)分析確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確)六實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論(根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象和測得的數(shù)據(jù),進(jìn)一步從 理論上加以分析,最后用肯定語言進(jìn)行概述,作出論斷)七 參考文獻(xiàn)(引用文章的作者,題目,出版單位等列出).1 .金屬學(xué)原理 李 超主編 哈工大出版社 19962 .金屬學(xué)馬泗春主編陜西科學(xué)技術(shù)出版社 1998 年八你的建議(對實(shí)驗(yàn)情況及問題,提出建設(shè)性意見)實(shí)驗(yàn)名稱:實(shí)驗(yàn)三、顯微攝影與暗室技術(shù)二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(扼要說明研究對象,實(shí)驗(yàn)意義及作用等)1 .初步了解顯微攝影的操作2 .掌握底片沖洗和印相的暗室技術(shù)三實(shí)驗(yàn)原理(簡要說明實(shí)驗(yàn)所依據(jù)

16、的理論.包括重要定律,公式及據(jù)此推算的重要結(jié)果):經(jīng)過顯微分析后,可用現(xiàn)微攝影的方法把需要的典型組織拍攝下來供研究和保存用,將這種經(jīng)過顯微放大的組織拍攝下來的過程稱為顯微攝影。1 .用XJGA 05型臥式顯微鏡進(jìn)行底片暴光操作(1)首先在明場觀察,選擇試樣中有代表性的視場;(2)按照倍類表選擇好放大率,照相時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào),使物象調(diào)到最清晰為止。即可取下 毛玻璃,插入底片盒進(jìn)行拍照。2 .底片的顯影底片經(jīng)過暴光后,感光乳劑膜上有“潛影”,顯微的目的就是使?jié)撚稗D(zhuǎn)變?yōu)榭梢钥匆姷挠诚?。底片放入顯影液中,受光化作用的銀鹽被還原成細(xì)小的黑色吸,感受越多的部位銀粒析出越密,映像也越黑,沒有感光的部位無銀粒析出,

17、始者但 經(jīng)顯影后底片成為黑白二色的映像。常用的顯微粉 D72配方,顯微時(shí)間 3-5jyjJ左3 .底片的定影底片定影的目的:將沒有感光的銀粒溶解掉,惘餒感於備出的銀粒保留在底片上。普通的定影液為酸性定影液 F-5,定影時(shí)間應(yīng)由快殺中以上。4 .底片的沖洗與涼干Zvky沖洗的目的是將不必要的藥物沖洗掉很快就會(huì)變質(zhì)、退色。沖洗大約30分鐘,最后在陰涼處涼干,這樣獲得一個(gè)完整的負(fù)片。5 .印相,底片(負(fù)片)涼干后,即可曬印成正片,操作步驟為:(1)在印相機(jī)上將印相紙g在底片的藥面上進(jìn)行暴光(或?qū)⒌灼惭b在放大機(jī)上投 影暴光),暴光時(shí)間要根據(jù)光源d亮度即底片的反差來決定。相紙分為放大紙和印相紙。放大紙

18、感光速度快,印相紙感光速度慢。相紙分為1#、2#、3#、4#、5#,號數(shù)越大,反差越大。一般印資料用3#、4#,印人像用2#。(2)相紙?jiān)?顯影液(D72)中顯影,顯影時(shí)間為 2分鐘左右。(3)水洗后在定影中定影,定影時(shí)間為 15分鐘左右。(4)用流動(dòng)水沖洗 30分鐘以上。(5)在上光機(jī)上進(jìn)行烘干上光。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法(設(shè)備的名稱,型號,主要結(jié)構(gòu)和性能等.實(shí)驗(yàn)方法主要介紹專用裝置及操作程序等).3、試驗(yàn)所用設(shè)備及材料金相顯微鏡;砂輪機(jī);拋光機(jī);吹風(fēng)機(jī);試樣;不同型號的砂 紙;玻璃板;拋光粉懸浮液;酒精; 34%硝酸酒精溶液;(11)棉花; 竹夾子。4、試驗(yàn)內(nèi)容及步驟用砂輪打磨獲得平整磨面;

19、使用金相砂紙按照先粗后細(xì),依順序進(jìn)行磨制;在拋光機(jī)上進(jìn)行拋光,獲得光亮鏡面;用浸蝕劑浸蝕試樣磨面;顯微鏡觀察。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果(把原始記錄的時(shí)間,條件環(huán)境,偶然情況等以數(shù)字和圖表表達(dá) 用專業(yè)術(shù)語描述實(shí)驗(yàn)中所見現(xiàn)象,用誤差和統(tǒng)計(jì)分析確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確 )六實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論(根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象和測得的數(shù)據(jù),進(jìn)一步從理論上加以分析,最后用肯定語言進(jìn)行概述,作出論斷)七 參考文獻(xiàn)(引用文章的作者,題目,出版單位等列出).1 .金屬學(xué) 胡庚祥主編上??萍汲霭嫔?980年2 .金屬學(xué)教程盧光熙主編機(jī)械工業(yè)出版為 1985年八你的建議 (對實(shí)驗(yàn)情況及問題,提出建設(shè)性意見)一實(shí)驗(yàn)名稱:實(shí)驗(yàn)四、金屬的塑性變形與再

20、結(jié)晶二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(扼要說明研究對紛0篡義及作用等)1. 了解滑移帶、變形攣晶與退火攣晶的金相形貌;2. 了解冷變形對金屬組織和性能的影響;3. 了解加熱溫度對冷變形金屬組織和性能的影響;4. 了解變形量對再結(jié)晶后晶粒大小的影響。三 實(shí)驗(yàn)原理(簡要說明實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的理論.包括重要定律,公式及據(jù)此推算的重要結(jié)果):冷變形金屬在熱力學(xué)上是處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)。有力求恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢。加 熱會(huì)提高原子的活動(dòng)能力,促進(jìn)由不穩(wěn)定狀態(tài)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)過程的進(jìn)行。加熱溫度由低到高,其變化過程大致分為回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大三個(gè)階段。當(dāng)然這三個(gè)階段并非是截然分開的。一、冷變形金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化:由圖36

21、可見,當(dāng)加熱溫度低于再結(jié)晶溫度時(shí),組織形態(tài)幾乎不發(fā)生變化。但由于晶內(nèi)缺陷(主要是點(diǎn)缺陷)密度減小,電阻和 內(nèi)應(yīng)力明顯下降。當(dāng)溫度達(dá)到再結(jié)晶溫度時(shí),在變形比較嚴(yán)重的區(qū)域(如晶界,形變帶、夾 雜物附近等)優(yōu)先形成再結(jié)晶核心, 并以畸變能為驅(qū)動(dòng)力逐漸長大。當(dāng)被拉長的晶粒完全由細(xì)小等軸晶粒代替時(shí),再結(jié)晶過程結(jié)束。如果進(jìn)一步提高溫度或延長保溫時(shí)間,晶粒將以界面能減少為驅(qū)動(dòng)力不斷合并長大,進(jìn)入第三階段。關(guān)于不同階段材料強(qiáng)度及硬度的變化: 回復(fù)階段強(qiáng)度幾乎不變, 即將進(jìn)入再結(jié)晶階段時(shí)才略有下降。在再結(jié)晶階段,強(qiáng)度明顯下降,直到再結(jié)晶結(jié)束強(qiáng)度基本恢復(fù)到變形前數(shù)值。這說明,再結(jié)晶后的金屬完全消除了加工硬化現(xiàn)象。

22、變形量50%的工業(yè)純鐵經(jīng)不同溫度下退火的組織如圖4-7所示。圖3-6變形金屬在加熱過程中組織和性能變化示意圖、再結(jié)晶后晶粒大小與變形量的關(guān)系再結(jié)晶:冷變形金屬加熱到一定溫度之后, 在原變形組多X通過無畸變的、 新的等軸晶 粒形核及長大取代原變形晶粒的過程, 稱為再結(jié)晶。在變生再結(jié)晶時(shí),力學(xué)性能顯 著變化,金屬恢復(fù)到軟化狀態(tài),變形儲(chǔ)存能得到充分釋放平不發(fā)生改變。再結(jié)晶后晶粒大小與再結(jié)晶加熱溫度、保溫時(shí)間義吵度、變形量以及變形前原始晶粒度等都有關(guān)系,為了說明晶粒大小與變形量的關(guān)祥變形量各不相同的鋁片放在同 一溫度下進(jìn)行再結(jié)晶退火,結(jié)果晶粒大小相差很丸快4-8所示。當(dāng)變形量很小時(shí),由于晶內(nèi)儲(chǔ)存的畸變

23、能不足以進(jìn)行再結(jié)晶而保持變形前狀態(tài)。(圖38a)當(dāng)達(dá)到某一變形量時(shí),再結(jié)晶后而腌確粗大(圖38b)。這個(gè)變形量稱為臨界變形度。金屬在臨界變形度下,只發(fā)生明顯變形具備形成再結(jié)a 300c b 500c c 600c 加熱時(shí)間:30 min 100圖47變形量50%勺工業(yè)純鐵在不同溫度下加熱時(shí)顯微組織的變化晶核心的條件,而其余絕大多數(shù)晶粒幾乎未發(fā)生變形不具備形核條件,因此所形成的再結(jié)晶核心數(shù)目必然很少, 由它們長大而成的晶粒(無畸變區(qū))靠吞并周圍晶粒迅速長大,其結(jié)果造成晶粒特別租大。當(dāng)變形量超過臨界變形度時(shí),隨著變形量的增加,變形的均勻程度也增加,再結(jié)晶退火后的晶位也逐漸細(xì)化,如圖38c、d、e所

24、示。f 15%1 : 1)變形度范圍內(nèi)(鐵約為2以免形成粗大晶粒使性四實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法(設(shè)備的名稱構(gòu)和性能等.實(shí)驗(yàn)方法主要介紹套;a 2% b 3% c 6% d 9% e 12%圖3-8不同變形量對純鋁片再結(jié)晶晶粒大小的影響(這里有必要指出,除特殊需要外,生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免在臨 10%;鋼約為510%;鋁約為25%;銅及黃銅約為 能惡化。專用裝置及操作程序等).1 .材料不同變形量的工業(yè)純鐵(或低碳鋼)金相試 同一變形量不同溫度下退火的金相1 觀察滑移帶、變形攣晶和退火攣晶白 測定晶粒大小試樣一套。2 .設(shè)備金相顯微鏡。五 實(shí)驗(yàn)結(jié)果(把原始記錄的時(shí)間,條件環(huán)境,偶然情況等以數(shù)字和圖表表達(dá).用

25、專業(yè)術(shù)語描述實(shí)驗(yàn)中所見現(xiàn)象,用誤差和統(tǒng)計(jì)分析確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確)六實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論(根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象和測得的數(shù)據(jù),進(jìn)一步從理論上加以分析,最后用肯定語言進(jìn)行概述,作出論斷)七 參考文獻(xiàn)(引用文章的作者,題目,出版單位等列出).1 .金屬學(xué)趙品哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社1999 年2 .金屬學(xué)原理 劉國勛主編工業(yè)冶金出版社1980 年八你的建議(對實(shí)驗(yàn)情況及問題,提出建設(shè)性意見)一實(shí)驗(yàn)名稱:實(shí)驗(yàn)五、鐵碳合金平衡組織觀察及分析二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(扼要說明研究對象,實(shí)驗(yàn)意義及作用等)1 .識別和研究鐵碳合金(碳鋼和白口鑄鐵)在平衡狀態(tài)下顯微組織。2 .分析含碳量對鐵碳合金顯微組織的影響,4s織與性能之間的

26、相互關(guān)系三 實(shí)驗(yàn)原理(簡要說明實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的理論鐵碳合金的顯微組織是研究鋼鐵材料的基礎(chǔ)。 緩慢的冷卻條件下(如退火狀態(tài))所得到的組織, 進(jìn)行。亦即可以根據(jù)該相圖來分析鐵碳合金坯,公式及據(jù)此推算的重要結(jié)果):.包括平衡狀態(tài)的組織是指合金在極為程均按加深理解Fe-Fe3c 相圖(圖 3-1 )虺斕I 100I fiOO 153K 500 /I W I 3(J0I 200*+產(chǎn)產(chǎn)+艮心P+FcjCn+t; 4001200 09 9500230X- Ml cm MM _ I 1 = - j圖 3-1 Fe-Fe 3c 相圖如圖3-1所示,所有碳鋼和白口鑄鐵在室溫的組織均由鐵素體( F)和滲碳體(Fe3C

27、) 這兩個(gè)基本相所組成。 只是因含碳量不同, 鐵素體和滲碳體的相對數(shù)量、 析出條件因以及布 情況各有所不同,因而呈不同的組織形態(tài)(表 3-1)。碳鋼和白口鑄鐵在金相顯微鏡下具有下面幾種基本組織:1 .鐵素體(F)是碳在a Fe中的固溶體。鐵素體為體心立方晶格。具有磁性及良好 的塑性,硬度較低(HB60-90)。用3-4蝴肖酸酒精溶液侵蝕后,在顯微鏡下呈現(xiàn)多邊形晶粒; 亞共析鋼中,鐵素體呈塊狀分布;當(dāng)含碳量接近于共析成分時(shí),鐵素體呈斷續(xù)的網(wǎng)狀分布于珠光體周圍。類型含碳量C%顯微組織浸濕劑工業(yè)純純鐵<0.02鐵素體4%?肖酸酒精溶液碳鋼亞共析鋼0.02-0.77鐵素體+珠光體4%?肖酸酒精溶

28、液共析鋼0.77珠光體4%?肖酸酒精溶液過共析鋼0.77-2.11珠光體+二次滲碳體4%?肖酸酒精溶液白口 鑄鐵亞共晶白口鑄鐵2.11-4.30珠光體+二次滲碳體+萊氏 體4%?肖酸酒精溶液共晶白口鑄鐵4.30萊氏體4%?肖酸酒精溶液過晶白口鑄鐵4.30-6.69萊氏體+二次滲碳夕、4%?肖酸酒精溶液各種鐵碳合金在室溫下的顯微組織表3-12.滲碳體(Fe3C)是鐵于碳形成的一種化合物,其含儲(chǔ)咫傘69%,硬度為HB750-820。段納尼侵蝕,則滲碳體呈黑當(dāng)用3-4%硝酸酒精溶液侵蝕后,滲碳體呈亮白色,若用烹外,按鐵碳合金成分和形成條件液體中析出,在白口鑄鐵中呈奧氏體中析出,成網(wǎng)絡(luò)狀沿奧氏體晶(記

29、著 Fe3Cm);色而鐵素體仍為亮白色。由此可以區(qū)別鐵素體與滲碳彳 不同,滲碳體呈現(xiàn)不同的形態(tài):一次滲碳體(初生本 粗大的條片斗犬(記著 FesC),二次滲碳體 界分布(記著Fe3Q);在727 c以下,經(jīng)球化退火,滲碳體呈顆粒狀。HB190-230。(1)片狀珠光體 它 經(jīng)硝酸酒精溶液侵蝕后,在3 .珠光體(P)是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。侵蝕觀察到兩種不同的組織形態(tài): 慫四碳體交替形成的層片狀組織。硬度倍數(shù)的顯微鏡下, 可以看到具有不同特征的層片狀組織。在高倍放大時(shí),能清楚看到朱光體重平行相間的款條鐵素體和細(xì)條滲碳體。 當(dāng)放大倍數(shù)較低 時(shí),由于顯微鏡的鑒別能力小于滲碳體片厚度, 這時(shí)就只

30、能看到一條黑線。當(dāng)組織較細(xì)而放 大倍數(shù)更低時(shí),朱光體片層就不能分辨,而呈黑色。(2)球狀珠光體 球狀珠光體組織的特征是在亮白色的鐵素體基體上,均勻分布著白色的滲碳體顆粒,其邊界呈暗黑色。硬度HB160-190。4 .萊氏體(Ld)室溫時(shí)是珠光體,二次滲碳體和共晶滲碳體所組成的機(jī)械混合物。它是 由含碳量為4.3%的液態(tài)共晶白口鑄鐵在 1147 rC共晶反應(yīng)所形成的共晶體(奧氏體和共晶滲 碳體),其中奧氏體在繼續(xù)冷卻時(shí)析出二次滲碳體,當(dāng)冷卻到727口C是奧氏體分解為珠光體。因此萊氏體的顯微組織特征是在亮白色的滲碳體基底上相間的分布著暗黑色斑點(diǎn)級細(xì)條狀 的珠光體。根據(jù)組織特點(diǎn)及含碳量不同,鐵碳合金可

31、分為:工業(yè)純鐵、鋼和鑄鐵三大類。1 .工業(yè)純鐵含碳量 0.02%的鐵碳合金通常稱為工業(yè)純鐵,既有鐵素體和三次滲碳體組成。亮白色 基體是鐵素體的不規(guī)則等軸晶粒晶界上存在少量三次滲碳體,呈現(xiàn)出白色不連續(xù)網(wǎng)狀,由于量少,有時(shí)看不出。2 .碳鋼亞共析鋼亞共析鋼的含碳量在0.02-0.77%范圍內(nèi),組織由鐵素體和珠光體所組成。隨著含碳量的增加,鐵素體的數(shù)量逐漸減少,而珠光體的數(shù)量則相應(yīng)的增多。亞共析鋼縣委組織中,亮白色為鐵素體,暗黑色為珠光體。兩者的相對量可由杠桿定律求得,例如: 含碳量為0.45%的鋼(45鋼)其珠光體的相對含量為P(%尸(0.45/0.77 ) X 100%=58%鐵素體的相對含量為

32、 F(%)= (0.77-0.45 ) /0.77 X 100% =42%另外,直接在顯微鏡下觀察珠光體和鐵素體各自所占面積百分?jǐn)?shù),可近似地計(jì)算出鋼的含碳量。例如:在顯彳鏡下觀察到有50%勺面積為珠光體,50%勺面積為鐵素體,則此鋼含碳量C%=( 50X0.77 ) /100 =0.4 (室溫下鐵素體含碳量極微,約為0.0008%,可忽略不計(jì))即相當(dāng)于40鋼。共析鋼含碳量為0.77%的碳鋼稱為共析鋼。由單一珠光體組成。過共析鋼 含碳量超過0.77%的碳鋼稱為過共析鋼,它在室溫下的組織有珠光體和二次滲碳體組成。鋼中含碳量越多,二次滲碳體數(shù)量就越多。含碳量為1.2%的過共析鋼縣委組織。組織中存在片狀珠光體和網(wǎng)絡(luò)狀二次滲碳體,經(jīng)侵蝕后珠光體呈暗黑色, 而二次滲碳體則呈白色網(wǎng)狀。若要根據(jù)顯微組織來區(qū)分過共析鋼的網(wǎng)狀二次滲碳體和亞共析鋼的網(wǎng)狀鐵素體,可采 用苦味酸鈉溶液來侵蝕,這樣,是二次滲碳體就被染色呈黑色網(wǎng)狀,而鐵

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