材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院中心實驗室2003.1目 錄實驗二 鐵碳合金平衡組織觀察-17實驗三 塑性變形與再結(jié)晶-26實驗一 （1）金相顯微鏡的構(gòu)造及使用一、實驗?zāi)康?.了解金相顯微鏡的光學(xué)原理和構(gòu)造。2.初步掌握金相顯微鏡的使用方法及利用顯微鏡進(jìn)行顯微組織分析二、概述利用金相顯微鏡來觀察金屬及合金的內(nèi)部組織及缺陷，是材料研究方法中最基本的實驗技術(shù)。它在金相研究領(lǐng)域中占有很重要的地位，利用金相顯微鏡在專門制備的試樣上放大 1001000 倍來觀察金屬及合金的組織與缺陷的方法稱為金屬的顯微分析法。顯微分析方法可以大致了解金屬及合金的組織與化學(xué)成份的關(guān)系；可以確定各類金屬經(jīng)

2、不同的加工與熱處理后的顯微組織的變化與性能的關(guān)系；可鑒別金屬材料中存在的缺陷，如各種非金屬夾雜物氧化物，硫化物等在組織中的數(shù)量及分布情況，晶粒度大小、裂紋的走向、各種表面組織以及焊接組織的情況等。 在進(jìn)行顯微分析時，使用的主要儀器是金相顯微鏡。金相顯微鏡主要是利用光線的反射將不透明物體（如金屬，巖石，塑料等）放大后進(jìn)行觀察研究的。在討論金相顯微鏡的構(gòu)造和應(yīng)用之前，需要先簡要地介紹一些有關(guān)顯微鏡的基本理論。三、顯微鏡理論的基 礎(chǔ)知識 圖11放大鏡的光學(xué)原理圖 眾所周知，放大 AB物體 AB物象 f 焦距鏡是最簡單的一種光學(xué)儀器，它實際上就是一塊凸透鏡，利用它就可以將物體放大,其成像光學(xué)原理如圖

3、11所示。 當(dāng)物體 ( AB ) 放在透鏡與其焦點 ( F ) 之間，則經(jīng)過透鏡的光線就會分散開來，從放大鏡后面觀察，可以看到一個放大了的正虛象 ( A B)，此像的長度與物體長度的比值（即AB/AB）就是放大鏡的放大率（放大倍數(shù)）。顯微鏡不是像放大鏡那樣由單個透鏡組成，而是由兩個（實際上是兩組）透鏡所組成的。對著所觀察物體的透鏡叫做物鏡，而對著眼睛的透鏡叫做目鏡。借助物鏡與目鏡的兩次放大，就能使物體放大到很高的倍數(shù)。圖12 所示是在顯微鏡中得到放大物象的光學(xué)原理圖。圖12 顯微鏡的光學(xué)原理示意圖所觀察的物體 AB 放在物鏡之前離焦點F1略遠(yuǎn)一些的地方，光線由物體上反射穿過物鏡經(jīng)折射后，就得到

4、一個放大了的倒立實象 AB ，并處于目鏡焦距F2之內(nèi)，眼睛通過目鏡觀察實象 AB，結(jié)果就得到經(jīng)過兩次放大的倒立虛象 A”B”，這就是我們在顯微鏡下研究實物時所觀察到的物象。由于人眼的正常視距 ( D ) 為 250mm， 所以在顯微鏡在設(shè)計上讓目鏡處觀察到的倒立虛象在距離眼睛 250mm 處成象，這樣可以看得最為清晰。從圖 12 可知，只有物鏡對物體起放大作用，而目鏡只是放大由物鏡所得到的物象。顯微鏡的主要性能有：（1）顯微鏡放大倍數(shù)：顯微鏡的放大倍數(shù)M可由下式?jīng)Q定：M總=M物 * M目=250L / F1*F2M物物鏡的放大倍數(shù)M目目鏡的放大倍數(shù)L顯微鏡的鏡筒長度D明視距離250mmF1物鏡

5、的焦距F2目鏡的焦距F1、F2越短或L越長，則顯微鏡的放大倍數(shù)越高。在使用時，顯微鏡的放大倍數(shù)就是物鏡和目鏡的放大倍數(shù)的乘積。（2）顯微鏡的鑒別力和數(shù)值孔徑之間的關(guān)系：顯微鏡的鑒別率是指它能清晰地分辨試樣上兩點間最小距離d的能力。在普通光線下，人眼能分辨兩點間的最小距離為0.150.30mm,即人眼的鑒別率為0.150.30mm，而顯微鏡當(dāng)其有效放大倍數(shù)為1400倍時，其鑒別率d為0.21*10mm，d值越小，鑒別率越高。鑒別率可由下式計算出來：d =l 入射光線的波長N.A物鏡的數(shù)值孔徑顯微鏡的鑒別率取決于使用光線的波長和物鏡的數(shù)值孔徑，與目鏡沒有關(guān)系。當(dāng)波長一定時，則數(shù)值孔徑越大鑒別率越高

6、。由上式可以看出，當(dāng)l值越小時，鑒別極限d值就越小，即物鏡的鑒別能力越高，在顯微鏡中就能看到更細(xì)微的部分。同樣情況，當(dāng)數(shù)值孔徑 （N.A值） 越大時d值也就越小。數(shù)值孔徑大的物鏡聚光能力強，能吸收更多的光線，使物象更加清晰。數(shù)值孔徑N.A可用下列公式求得： N.A = h·sinj式中：h物鏡與物體間介質(zhì)的折射率 j物鏡孔徑角的一半從式中可知，當(dāng)h和j值越大時，數(shù)值孔徑就越大，物鏡的鑒別能力也就越高。為了增加j值（即孔徑角）可增大物鏡的直徑，但物鏡直徑的增大將會使球面象差和色象差的校正增加困難，故通常采用縮短透鏡焦距的辦法來解決。另外也可提高介質(zhì)的折射率h來提高數(shù)值孔徑值。若在物鏡與

7、試樣之間滴入一種折射率較大的介質(zhì)，如松泊油h = 1.52（空氣的折射率 h=1），從而提高了物鏡的鑒別能力。物鏡在設(shè)計和使用中指定以空 圖1-3 不同介質(zhì)對物鏡聚光能力的比較氣為介質(zhì)的稱為“干系物鏡”（或干物鏡），以油為介質(zhì)的稱為“油浸系物鏡”（或油物鏡）。從圖13 說明油物鏡具有較高的數(shù)值孔徑。(3) 顯微鏡的有效放大倍數(shù)：顯微鏡的同一放大倍數(shù)可由不同倍數(shù)的物鏡和目鏡來組合，如何合理選用物鏡和目鏡呢？首先應(yīng)根據(jù)物鏡的數(shù)值孔徑來選用物鏡，即必須使顯微鏡總的放大倍數(shù)在該物鏡數(shù)值孔徑的5001000倍之間，即：M=500 N.A 1000 N.A 這個范圍稱為有效放大倍數(shù)。若M>1000

8、N.A 則形成虛偽放大，細(xì)微部分將分辨不清。若M<500 N.A 則未能充分發(fā)揮物鏡的鑒別率。放大倍數(shù)的符號用“×”表示，放大倍數(shù)均分別標(biāo)注在物鏡與目鏡的鏡筒上。 四 、金相顯微鏡的構(gòu)造和使用1. 金相顯微鏡的構(gòu)造金相顯微鏡的種類和型式很多，最常見的型式可分為臺式，立式和 1.載物臺 2.物鏡 3.半反鏡 4.物鏡轉(zhuǎn)換器 5.傳動箱 6.微調(diào)手輪 7.粗調(diào)手輪 8.偏心圈 9.目鏡 10.目鏡管 11.固定螺絲 12.調(diào)節(jié)螺絲 13.視場光欄 14.孔徑光欄 15.試樣圖1-4 XJB4X 型金相顯微鏡構(gòu)造圖臥式金相顯微鏡三大類，又按樣品放置的位置分為倒置式和正置式。金相顯微鏡

9、的構(gòu)造通常由光學(xué)系統(tǒng)，照明系統(tǒng)和機械系統(tǒng)三大部分組成，有的顯微鏡還附設(shè)有攝影裝置，現(xiàn)以 XJB4X 型金相顯微鏡為例加以說明。XJB4X 型金相顯微鏡構(gòu)造如圖 1 4 所示。現(xiàn)分別對其各部件的使用功能介紹如下：照明系統(tǒng)： 照明系統(tǒng)是儀器的主要組成部分，在底座內(nèi)裝有一低壓 （6V8V,15W）燈泡作為光源，燈泡由變壓器降壓供電靠次級電壓 （68V）的調(diào)節(jié)來改變燈光的亮度。在燈泡前有一聚光鏡，孔徑光欄 14 及反光鏡等裝置均安裝在圓形底座上。另外，還有視場光欄 13 及另一聚光鏡則安在支架上，通過以上一系列透鏡作用和配合就組成顯微鏡的照明系統(tǒng)，使試樣表面獲得充分均勻的照明。機械系統(tǒng)： 顯微鏡調(diào)焦裝

10、置在顯微鏡主體的兩側(cè)有粗調(diào)和微調(diào)手輪，通過內(nèi)部齒輪傳動，使支承載物臺的彎臂作上下運動，在粗調(diào)手輪的一側(cè)有制動裝置，用以固定調(diào)焦正確后載物臺的位置。在后側(cè)手輪上刻有分度格表示物鏡座上下微動 0.002毫米/每格。與刻度盤同側(cè)的齒輪箱上刻有二條白線，用以指示微動升降范圍，當(dāng)旋到極限位置時，微動手輪就自動被限制住，此時，不能再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而應(yīng)倒轉(zhuǎn)回來使用。載物臺 （樣品臺） 用于放置金相樣品，載物臺和下面托盤之間有導(dǎo)架，在手的推動下，可引導(dǎo)載物臺在水平面上作一定范圍的十字定向移動，以改變試樣的觀察部位。光學(xué)系統(tǒng)： 孔徑光欄和視場光欄 通過這兩個孔徑可變的光欄之調(diào)節(jié)，可以提高最后映象的質(zhì)量?？讖焦鈾谘b在照

11、明反射鏡座上面，調(diào)整孔徑光欄能夠控制入射光束的粗細(xì)，以保證映象達(dá)到清晰的程度。視場光欄則設(shè)在物鏡支架下面，其作用是控制視場范圍，使目鏡中所見視場明亮而無陰影。在刻有直紋的套圈上還有兩個調(diào)節(jié)螺釘用來調(diào)整光欄中心。物鏡轉(zhuǎn)換器呈球面形，上面有三個螺孔，可安裝三個不同放大倍數(shù)的物鏡，旋動轉(zhuǎn)換器可使各物鏡鏡頭進(jìn)入光路，并與不同的目鏡搭配使用，即獲得各種放大倍數(shù)。目鏡筒呈45º傾斜安裝在附有棱鏡的半球形座上，還可將目鏡轉(zhuǎn)向90º呈水平狀態(tài)以配合照相裝置進(jìn)行金相攝影。表11，列出 XJB4X型金相顯微鏡的物鏡和目鏡不同配合情況下的放大倍數(shù)。 表 11 XJB4X型金相顯微鏡的放大倍數(shù)光學(xué)

12、系統(tǒng)物鏡 目鏡 物鏡5X10X15X干噪系統(tǒng)8X40X80X120X干噪系統(tǒng)45X225X450X675X油侵系統(tǒng)100X500X1000X1500X2. 金相顯微鏡的使用方法及注意事項金相顯微鏡是一種精密的光學(xué)儀器，因此使用時要求細(xì)心謹(jǐn)慎。在使用顯微鏡工作之前首先熟悉其構(gòu)造特點及各主要部件的相互位置和作用，然后按照顯微鏡的使用規(guī)程進(jìn)行操作。（一） 金相顯微鏡的使用規(guī)程1）首先將顯微鏡的光源插頭插在變壓器上，通過低壓（68V）變壓器接通電源。2）根據(jù)放大倍數(shù)選用所需的物鏡和目鏡，分別安裝在物鏡座上及目鏡筒內(nèi)，并使工作物鏡轉(zhuǎn)至垂直向上位置，使之處于樣品臺中心孔中央。3）將試樣放在樣品臺中心孔上，

13、使觀察面朝下并用彈簧片壓住。4）轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪先使鏡筒上升，使物鏡盡可能接近試樣表面 （但不得與試樣相碰），然后一邊轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪，使鏡筒漸漸下降，一邊在目鏡筒中觀察，當(dāng)視場亮度增強時再改用細(xì)調(diào)手輪調(diào)節(jié)，直到物象調(diào)整到最清晰程度為止。5）適當(dāng)調(diào)節(jié)一孔徑光欄和視場光欄，以獲得最佳質(zhì)量的物象。（二） 使用時的注意事項1）操作時必須特別細(xì)心，不能有任何粗暴和劇烈的動作，光學(xué)系統(tǒng)不允許自行拆卸，也不能用手或餐巾紙去撫摩擦拭光學(xué)鏡頭。2）顯微鏡燈泡的（68V）插頭，切勿直接插220V的電源插座上，一般插在變壓器8V上，觀察結(jié)束要及時關(guān)閉電源。3）在旋轉(zhuǎn)粗調(diào) （或細(xì)調(diào)） 手輪時動作要慢，碰到某種阻礙時應(yīng)立即報

14、告調(diào)查原因，不得用力強行轉(zhuǎn)動，否則就會損壞機件。四、實驗方法指導(dǎo)1.實驗內(nèi)容及步驟（1）在本次實驗中學(xué)生應(yīng)首先弄懂顯微鏡最基本的光學(xué)原理。（2）明確金相顯微鏡的構(gòu)造和使用方法，要求學(xué)會利用機械系統(tǒng)來調(diào)整焦距和利用照明系統(tǒng)來調(diào)節(jié)與控制光線等。（3）每人通過實際操作金相顯微鏡，觀察金相樣品，并畫出顯微組織示意圖。（畫圖要求：畫一35fmm的圓，用鉛筆描繪組織示意圖）2.實驗報告（1）簡述提高金相顯微鏡鑒別率的幾種方法。（2）扼要記述金相顯微鏡的使用方法及必須注意的有關(guān)事項。（3）畫出你所看到的顯微組織圖（注明放大倍數(shù)、材料牌號、組織名稱和所使用的腐蝕劑）。實驗一 （2）金相試樣的制備一、 實驗?zāi)康?/p>

15、1. 學(xué)習(xí)金相試樣的制備過程2. 了解金相組織的顯示方法二、 概述金相顯微分析是研究金屬和合金組織的主要方法之一，在生產(chǎn)實際中，為了探索金屬材料的性能，經(jīng)常需要進(jìn)行金相組織的檢查和分析。為了對金相顯微組織進(jìn)行鑒別和研究，需要將所分析之金屬材料制備成一定尺寸的試樣，并經(jīng)磨制拋光與腐蝕等工序，最后通過金相顯微鏡來觀察和分析金屬的顯微組織狀態(tài)及分布情況。金相樣品制備的質(zhì)量好壞，直接影響到組織觀察的結(jié)果，如果樣品制備不符合特定的要求，就有可能由于出現(xiàn)假象而產(chǎn)生錯誤的判斷，致使整個分析得不到正確的結(jié)論。因此，為了得到理想的金相顯微分析試樣，需要經(jīng)過一系列正確的制備過程。三、 金相試樣的制備方法金相試樣的

16、制備過程包括以下工序：取樣，鑲嵌，磨制，拋光，浸蝕等。下面就各道工序加以簡要說明：1. 取樣取樣是進(jìn)行金相顯微分析中很重要的一個步驟， 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，例如：在檢驗和分析失效零件的損壞原因時，除了在損壞部位取樣外，還需要在距破壞處較遠(yuǎn)的部位截取試樣，以便比較； 在研究鑄件組織時，由于偏析現(xiàn)象的存在，必須從表層到中心，同時取樣進(jìn)行觀察；對于軋制和鍛造材料則應(yīng)同時截取橫向（垂直于扎制方向）及縱向（平行于扎制方向）的金相試樣，以便分析比較表層缺陷及非金屬夾雜物的分布情況；對于一般經(jīng)熱處理后的零件，由于金相組織比較均勻，試樣截取可在任一截面進(jìn)行。試樣的尺寸通常采用

17、直徑為1215毫米，高度（或邊長）為1215毫米的圓柱體或方形試樣（如圖 21所示）。試樣的截取方法視材料的性質(zhì)不同而異，軟的金屬可用手鋸或鋸床切割；對硬而脆的材料（如白口鑄鐵）則可用錘擊打下；對極硬的材料（如淬火鋼）則可采用砂輪切割 圖2-1 金相試樣的尺寸 機或電脈沖加工等切割方法。但是，不論采用哪種方法，在切取過程中均不宜使試樣的溫度過于升高，以免引起金屬組織的變化，影響分析結(jié)果。2. 鑲嵌對于尺寸過于細(xì)小的金屬、片及管等，以及表面處理的試樣（為防止邊緣倒角），不加于鑲嵌固定，制樣很困難，需要使用試樣夾或利用樣品鑲嵌機把試樣鑲嵌在低熔點合金或塑料（如膠木粉，聚乙烯聚合樹脂等）中，有些不宜

18、加熱的試樣，可用冷鑲嵌（環(huán)氧樹脂）或機械夾具夾持。但是有些樣品不宜鑲嵌, 圖22金相試樣的鑲方法（1）（2）機械鑲嵌 如要采用電化學(xué)拋光和腐蝕的（3）低熔點合金鑲嵌（4）塑料鑲嵌 樣品。3.磨制試樣的磨制一般分為粗磨與細(xì)磨。（1）粗磨的目的是為了獲得一個平整的表面，鋼鐵材料試樣的粗磨通常在砂輪機上進(jìn)行。但在磨制時應(yīng)注意：試樣對砂輪的壓力不宜過大，否則會在試樣表面形成很深的磨痕，從而增加了細(xì)磨和拋光的困難；要隨時用水冷卻試樣，以免受熱的影響而引起組織的變化；試樣邊緣的棱角如沒有保存的必要，可先行磨圓（倒角），以免在細(xì)磨及拋光時撕破砂紙或拋光布，甚至造成試樣從拋光機上飛出傷人。當(dāng)試樣表面平整后，粗

19、磨就告完成，然后將試樣用水沖洗擦干。（2）經(jīng)粗磨后的試樣表面雖較平整但仍還存在有較深的磨痕（如圖23所示）。因此，細(xì)磨的目的就是消除這些磨痕，以獲得一個更為平整而光滑的磨面，并為下一步拋光作準(zhǔn)備。細(xì)磨是在一套粗細(xì)程度不同圖23試樣磨面上磨痕變化的 的金相砂紙上由粗到細(xì)依次順序進(jìn)行的。細(xì)磨時可將砂紙放在玻璃上，手指緊握試樣并使磨面朝下，均勻用力向前推行磨制，在更換砂紙時，須將試樣的研磨方向調(diào)轉(zhuǎn)90°，即與上一道磨痕方向垂直，直到把上一道砂紙所產(chǎn)生的磨痕全部消除為止。此外，在更換砂紙時還應(yīng)將試樣，玻璃板清理干凈，以防粗砂粒帶到下一道細(xì)砂紙上產(chǎn)生粗的磨痕。為了加快磨制速度可在預(yù)磨機上實現(xiàn)機

20、械磨光。4.拋光細(xì)磨后的試樣還需要進(jìn)行最后一道磨制工序拋光，其目的是去除細(xì)磨時遺留下來的細(xì)微磨痕，以獲得光亮無疵的鏡面。試樣的拋光一般可分為：機械拋光，電解拋光和化學(xué)拋光。（1）機械拋光 ：試樣的機械拋光是在專用拋光機上進(jìn)行的，拋光機的主要結(jié)構(gòu)是由電動機和水平拋光盤組成，拋光盤上鋪以細(xì)帆布，呢絨，絲綢等，拋光時在拋光盤上不斷滴注拋光液保持濕潤。拋光液通常采用 Al2 O3 ，Cr2O3（粒度約為0.31）的粉末在水中的懸浮液?；蛉嗽旖饎偸心ジ?等機械拋光就是靠極細(xì)的拋光粉末與磨面間產(chǎn)生的相對磨削和滾壓作用來消除磨痕的。操作時將試樣磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上（可先輕后重）并沿盤的邊緣到中心不

21、斷作徑向往復(fù)移動，拋光時間一般約35分鐘，最終拋光后，試樣表面應(yīng)看不出任何磨痕而呈光亮的鏡面。需要指出的是拋光時間不宜過長，壓力也不可過大，否則將會產(chǎn)生紊亂層而導(dǎo)致組織分析得出錯誤的結(jié)論。拋光結(jié)束后用水沖洗試樣并用棉球擦拭，最后滴上酒精用吹風(fēng)機吹干，若只需要觀察金屬中的各種夾雜物或鑄鐵中的石墨形狀時，則可將試樣直接置于金相顯微鏡下進(jìn)行觀察了。（2）電解拋光：電解拋光純系電化學(xué)溶解作用，無機械力的影響，不致引起表層金屬變形或流動，能獲得光滑平整的磨面，從而能夠較正確地顯示出 金相組織的真實性。電解拋光的簡單裝置如圖24所示。 電解拋光時把磨光的試樣浸入電解液中，接通試樣（陽極） 圖24電解拋光裝

22、置示意圖 與陰極之間的電源（通常多采用直流電源），陰極可采用鉛或不銹鋼等，并與試樣拋光面保持一定的距離（約25300毫米），當(dāng)電流密度足夠時，試樣磨面即產(chǎn)生選擇性的溶解，此時，靠近陽極的電解液在試樣的表面上形成一層厚度不一的薄膜，由于薄膜本身具有較大電阻，并與其厚度成正比，如果試樣表面是高低不平的，則突出部分薄膜的厚度要比凹陷部分的薄膜厚度來得薄些，因此突出部分電流密度最大，由此金屬被迅速地溶入電解液中，突出部分漸趨平坦，最后形成平整光滑的表面。電解拋光的效果，在選定電解液的條件下，取決于電流密度，溫度，拋光電壓，溶液新舊程度及拋光時間等參數(shù)的變化。電解拋光用的電解液一般由以下三類成份組成：1

23、）酸類具有氧化能力，是電解液的主要成份，如過氯酸，鉻酸和正磷酸等。2）溶媒用于沖淡酸類，并能溶解在拋光過程中磨面所產(chǎn)生的薄膜中，如酒精，醋酸酐和冰酸酐等。3）一定數(shù)量的水份。（3）化學(xué)拋光：化學(xué)拋光的實質(zhì)與電解拋光相類似，也是一個表層溶解過程，但它純粹是靠化學(xué)藥劑對于不均勻表面所產(chǎn)生選擇性溶解的結(jié)果而獲得光亮的拋光面。5.浸蝕經(jīng)拋光后的試樣磨面，如果直接放在顯微鏡下觀察時，所能看到的只是一片光亮，除某些夾雜物或石墨外，無法辨別出各種組織的組成物及其形態(tài)特征。因此，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。最常用的金相組織顯示方法是化學(xué)浸蝕法?；瘜W(xué)浸蝕法的主要原理就是利用浸

24、蝕劑對試樣表面所引起的選擇性化學(xué)溶解作用，或電化學(xué)作用（即局部微電池原理）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。對于純金屬或單相合金來說浸蝕仍是一個純化學(xué)溶解過程，由于金屬及合金的晶界上原子排列混亂，并具有較高的能量，因此晶界處較為容易被浸蝕而呈現(xiàn)凹溝（如圖25（a）所示）； (a)層片狀珠光體 同時由于每個晶粒中原子排列的位向不同，所以各自的溶解速度都不一樣，致使被浸蝕的深淺程度也有區(qū)別，在垂直光線的照射下將顯示出明暗不同的晶粒（如圖25（b）所示）。（b）鐵素體晶界 對于兩相以上的合金組織來說， 圖25單相和兩相組織示意圖 則浸蝕主要是一個電化學(xué)腐蝕過程，由于各

25、組成相的成份不同，各自具有不同的電極電位，當(dāng)試樣浸入具有電解液作用的浸蝕劑中，就在兩相之間形成無數(shù)對“微電池”，具有負(fù)電位的一相成為陽極，被迅速地溶入浸蝕劑中，而使該相形成凹洼，具有正電位的另一相成為陰極，在正常電化學(xué)作用下不受浸蝕而保持原有的光滑表面。當(dāng)光線照射到凹凸不平的試樣表面時，由于各處對光線的反射程度不同，在顯微鏡下就能觀察到各種不同的組織及組成相。浸蝕方法通常是將試樣磨面浸入浸蝕劑中，也可用棉花沾上浸蝕劑擦試表面，浸蝕時間要適當(dāng)，一般使試樣磨面由鏡面變成銀灰色時即可停止，如果浸蝕不足，可重復(fù)浸蝕，浸蝕完畢后立即用清水沖洗，然后用酒精滴至磨面并吹干。至此，金相試樣制備工作全部結(jié)束，即

26、可在顯微鏡下進(jìn)行組織觀察和分析研究了。四、 實驗方法指導(dǎo)1.實驗內(nèi)容及步驟每名同學(xué)領(lǐng)取一塊試樣，按照上述試樣制備過程進(jìn)行操作，具體步驟如下：（1）使用金相砂紙按照先粗后細(xì)，順序依次進(jìn)行磨制。（2）沖洗樣品和手，然后在拋光機上進(jìn)行拋光，直至鏡面。沖洗樣品并吹干。（3）用浸蝕劑浸蝕試樣磨面。一定時間后迅速取出沖洗并吹干，即可在顯微鏡下觀察了。2. 實驗報告（1）簡述金相顯微試樣的制備過程。（2）為什么每換一張砂紙樣品就要旋轉(zhuǎn)90度？（3）電解拋光為什么能使樣品表面趨于平整。實驗二 鐵碳合金平衡組織觀察一.實驗?zāi)康?.研究和了解鐵碳合金（碳鋼及白口鑄鐵）在平衡狀態(tài)下的顯微組織。2了解含碳量對鐵碳合金

27、顯微組織的影響，從而加深理解成份、組織與性能之間的相互關(guān)系。二.概述 圖3-1 FeFe3C相圖鐵碳合金的顯微組織是研究和分析鋼鐵材料性能的基礎(chǔ)，所謂平衡狀態(tài)的顯微組織是指合金在極為緩慢的冷卻條件下（如退火狀態(tài)）所得到的組織。我們可根據(jù) FeFe3C相圖來觀察鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織 （如圖 31所示）。FeFe3C相圖的平衡組織主要是指碳鋼和白口鑄鐵組織，其中碳鋼是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬材料，它們的性能與其顯微組織密切有關(guān)，因此，對碳鋼和白口鑄鐵顯微組織的觀察和分析，有助于加深對FeFe3C相圖的了解。從FeFe3C相圖上可以看出，所有碳鋼和白口鑄鐵的組織均由鐵素體 （F）和 滲碳體 (

28、Fe3C)這兩個基本相所組成。但是由于含碳量的不同，鐵素體和滲碳體的相對數(shù)量，析出條件以及分布情況均有所不同，因而呈現(xiàn)各種不同的組織形態(tài)。各種鐵碳合金在室溫下的顯微組織可見表 31。表 31 各種鐵碳合金在室溫下的顯微組織類型含碳量（C%）顯微組織浸蝕劑工業(yè)純鐵< 0.02鐵素體4%硝酸酒精溶液碳鋼亞共析鋼0.020.77鐵素體+珠光體4%硝酸酒精溶液共析鋼0.77珠光體4%硝酸酒精溶液過共析鋼0.772.06珠光體+二次滲碳體4%硝酸酒精溶液白口鑄鐵亞共晶白口鐵2.064.3珠光體+二次滲碳體+萊氏體4%硝酸酒精溶液共晶白口鐵4.3萊氏體4%硝酸酒精溶液過共晶白口鐵4.36.67萊氏體

29、+ 一次滲碳體4%硝酸酒精溶液碳鋼和白口鑄鐵，在金相顯微鏡下具有下面幾種基本組織狀態(tài)。（1）鐵素體（F）是碳在 Fe 中的固溶體。鐵素體為體心立方晶格。具有磁性及良好塑性，硬度較低。用34 % 硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下呈現(xiàn)明亮的多邊形晶粒：當(dāng)鋼中含碳量較多時，鐵素體呈塊狀分布；當(dāng)含碳量接近于共析成份時，鐵素體則呈連續(xù)的網(wǎng)狀分布于珠光體的晶界周圍。（2）滲碳體(Fe3C)是鐵與碳形成的一種化合物，其含碳量為 6.67%。當(dāng)用34%硝酸酒精溶液浸蝕后，滲碳體呈亮白色，若用苦味酸鈉溶液浸蝕，則滲碳體被染成黑色而鐵素體仍是白色，由此可區(qū)別鐵素體與滲碳體。按照處理條件不同，滲碳體可以呈片狀形式，也

30、可呈顆?；蚓W(wǎng)狀形式。（3）珠光體（P）是鐵素體和滲碳體的機械混合物，經(jīng)不同工藝處理后可觀察到兩種不同的 組織形態(tài)：片狀珠光體和球狀珠 光體。1)片狀珠光體 它是由鐵素體與滲碳體相互混合交替排列形成的層狀組織，經(jīng)硝酸酒精溶液浸 圖32 片狀珠光體顯微組織蝕后，在不同放大倍數(shù)的顯微鏡下可以看到具有不同特征的黑白交替的層片狀組織，（如圖32所示）。在高倍放大時，能清楚地看到珠光體中平行相間的寬條鐵素體和細(xì)條滲碳體。當(dāng)放大倍數(shù)較低時，由于顯微鏡的鑒別能力小于滲碳體片厚度，這時就只能看到一條黑線（相界線），它實際上就表示了滲碳體。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本上，均勻分布著白

31、色的滲碳體細(xì)粒，其邊界呈暗黑色 （圖 33所示）。 圖33 球狀珠光體顯微組織上述各類組織組成物的機械性能可見表 32 。 表3-2 各類組織組成物的機械性能性能組成物硬度抗拉強度斷面收縮率相對延伸率沖擊韌性HBsb(MN/m2)j(%)d(%)AK(J)鐵素體609012023060754050160滲碳體75082030350片狀珠光體19023086090010159122432球狀珠光體160190650750182518253227（4）萊氏體 （Ld） 是珠光體及二次滲碳體和滲碳體（在室溫時）所組成的機械混合物，它是由含碳量為 4.3%的共晶萊氏體在 1147ºC時形成的

32、共晶體 （奧氏體和滲碳體），其中奧氏體冷卻時析出二次滲碳體，在 723ºC 以下分解為珠光體。萊氏體的顯微組織特征是在亮白色的滲碳體基底上相間地分布著暗黑色斑點及細(xì)條狀的珠光體。根據(jù)組織特點及碳含量的不同，鐵碳合金可分為：工業(yè)純鐵，鋼和鑄鐵三大類。三、工業(yè)純鐵含碳量< 0.0008%的鐵碳合金稱為純鐵，它具有單相鐵素體組織，含碳量在 0.0008%0.02%范圍內(nèi)的鐵碳合金通常稱為工業(yè)純鐵，但它為兩相組織，即由鐵素體和三次滲碳體組成。圖34 圖34 工業(yè)純鐵的顯微組織 所示為工業(yè)純鐵的顯微組織，其中黑色線條是鐵素體的晶界，而亮白色基底是鐵素體的不規(guī)則等軸晶粒。在晶界上存在少量三

33、次滲碳體，呈現(xiàn)出白色的，不連續(xù)的網(wǎng)狀，由于量少有時看不出。四、鋼的部分1.亞共析鋼亞共析鋼的含碳量在 0.02%0.77%范圍內(nèi)，其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)地增多，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）其珠光體的相對量為： P(%) = 0.45/0.77×100% = 60%鐵素體的相對量為： F(%) = (0.77-0.45)/0.77×100% = 40%另外，也可通過直接在顯微鏡下觀察珠光體和鐵素體各自所占面積的百分?jǐn)?shù)近似地計算出鋼的碳含量。例如：在顯微鏡下觀察到有

34、50% 的面積為珠光體，50% 的面積為鐵素體，則此樣品的含碳量C% = 50×0.77/100 = 0.4% （室溫下鐵素體含碳量極微為0.0008%可忽略不計）即相當(dāng)于 40 鋼。圖35 所示為亞共析鋼的顯微組織，其中亮白色為鐵素體，暗黑色為珠光體。2.共析鋼含碳量0.77%的碳鋼稱為共析鋼，它由單一的珠光體組成，共析鋼的顯微組織如圖36 所示。3過共析鋼含碳量在0.77%2.06%的碳鋼稱為過共析鋼，它在室溫下的組織由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。 圖35亞共析鋼顯微組織 圖36共析鋼顯微組織圖37 表示含碳量為 1.2% 的過共析鋼的顯微組織，

35、組織中存在有片狀珠光體和網(wǎng)狀二次滲碳體，經(jīng)浸蝕后珠光體呈暗黑色，而二次滲碳體則呈白色網(wǎng)狀（如圖37中a 所示）。若要根據(jù)顯微組織來區(qū)分滲碳體和鐵素體可采用堿性苦味酸鈉溶液來浸蝕，這樣，二次滲碳體和珠光體中的滲碳體就被染成黑色網(wǎng)狀，而鐵素體仍保留白色晶粒 （如圖37中b所示）。 圖37a過共析鋼顯微組織 圖37b過共析鋼顯微組織（堿性苦味酸鈉腐蝕）五、鑄鐵部分1.亞共晶白口鑄鐵含碳量2.06%> 4.3% 的白口鑄鐵稱為亞共晶白口鑄鐵。在室溫下亞共晶白口鑄鐵的組織為珠光體加二次滲碳體和萊氏體，如圖38 所示。用硝酸酒精溶液浸蝕后在顯微鏡下呈現(xiàn)黑色枝晶狀的珠光體和斑點狀萊氏體，其中二次滲碳體

36、與共晶滲碳體混在一起不易分辨。 圖38 亞共晶白口鑄鐵顯微組織 圖39 共晶白口鑄鐵顯微組織 2.共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵的含碳量為 4.3%，它在室溫下的組織仍由單一的共晶萊氏體組成。經(jīng)浸蝕后，珠光體呈暗黑色細(xì)條及斑點狀與亮白色的滲碳體混為一 體，即萊氏體。如圖39 所示。圖310 過共晶白口鑄鐵顯微組織 3過共晶白口鑄鐵含碳量>4.3%的白口鑄鐵稱為過共晶白口鑄鐵，在室溫時的組織由一次滲碳體和萊氏體組成。在顯微鏡下可觀察到在暗色斑點狀的萊氏體基底上分布著亮白色的粗大條狀的一次滲碳體，其顯微組織見圖310 所示。六、實驗方法指導(dǎo)1實驗內(nèi)容及步驟（1）在本次實驗中學(xué)生根據(jù)鐵碳合金相圖來確

37、定各類成份的組織形成情況，并通過對鐵碳合金平衡組織的觀察和分析，熟悉鋼和鑄鐵部份金相組織的形態(tài)特征，以進(jìn)一步建立成份與組織之間相互關(guān)系的概念。（2）實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)講課中的有關(guān)部份和閱讀實驗指導(dǎo)書，為實驗做好理論方面的準(zhǔn)備。（3）在顯微鏡下對各種試樣進(jìn)行觀察和分析，并確定各自所屬的類型。（4）繪出所觀察到的顯微組織圖，畫圖時應(yīng)抓住組織形態(tài)的特征，并在圖中表示出來。（5）根據(jù)顯微組織近似地確定一亞共析鋼中的含碳量：可按照鐵素體及珠光體面積的相對量來估算。C% = P×0.77/100 + F×0.0008/100 其中：P和F分別為珠光體和鐵素體所占面積（%）。2實驗所用設(shè)備

38、及材料（1）金相顯微鏡 （2）金相圖片卡 （3）各種鐵碳合金的顯微樣品（表33）表33編號材料處理工藝浸蝕劑放大倍數(shù)1工業(yè)純鐵退火狀態(tài)4%硝酸酒精400220鋼退火狀態(tài)4%硝酸酒精400345鋼退火狀態(tài)4%硝酸酒精400460鋼退火狀態(tài)4%硝酸酒精4005T8退火狀態(tài)4%硝酸酒精4006T12退火狀態(tài)4%硝酸酒精4007T12退火狀態(tài)堿性苦味酸鈉4008亞共晶白口鐵鑄造狀態(tài)4%硝酸酒精1009共晶白口鐵鑄造狀態(tài)4%硝酸酒精10010過共晶白口鐵鑄造狀態(tài)4%硝酸酒精1003實驗報告要求（1）明確本次實驗?zāi)康模?）畫出所觀察過的組織，并注明材料名稱、浸蝕劑和放大倍數(shù)，顯微組織圖畫在直徑為40mm的

39、園內(nèi)，并將組成物名稱以箭頭引出標(biāo)明。（3）根據(jù)所觀察的顯微組織近似地確定和估算一種鋼（亞共析鋼）的含碳量。（4）說出滲碳體的三種形態(tài)（一次、二次和三次），分別存在于那些含碳量的鋼中。實驗三 塑性變形與再結(jié)晶一、實驗?zāi)康?.了解金屬塑性變形后組織與性能的變化，即變形度對材料的影響。2.了解塑性變形后金屬在加熱時組織和性能的變化，即變形度和加熱溫度的關(guān)系。二、概述金屬受力超過彈性極限后，在金屬中產(chǎn)生塑性變形。X射線分析證明，塑性變形使晶體晶格歪扭，并且變形度愈大，歪扭程度也愈大。在塑性變形過程中，由于發(fā)生滑移和孿生，金屬的結(jié)晶構(gòu)造發(fā)生改變。塑性變形使金屬晶體沿著作用力方向被拉長。如金屬撥絲時晶體是

40、條狀；壓延時晶體呈片狀。塑性變形不僅使晶體被拉長，而且在晶體內(nèi)生成很多小碎塊；同時晶界也被破壞。因此，變形后金屬的原子排列和結(jié)晶構(gòu)造與變形前相比有顯著的差別。結(jié)晶構(gòu)造的變化，必然引起金屬性能的變化，金屬塑性變形的結(jié)果，首先使強度顯著增高而塑性降低，這種現(xiàn)象叫做“加工硬化”。此時金屬處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而始終存在有恢復(fù)正常狀態(tài)的趨勢。塑性變形后的金屬在較低溫度加熱時，金屬內(nèi)部的應(yīng)力部分消除，歪曲的晶格恢復(fù)正常狀態(tài)。這個過程是靠原子在一個晶粒范圍內(nèi)的移動來實現(xiàn)的，稱為回復(fù)。這時金屬可部分地恢復(fù)機械性能，而某些物理性能，如導(dǎo)電性，則幾乎可全部恢復(fù)。將經(jīng)塑性變形的金屬加熱到較高的溫度時，發(fā)生再結(jié)晶過程。再

41、結(jié)晶使金屬中被拉長的晶粒消失，生成新的無內(nèi)應(yīng)力的等軸晶粒，使機械性能完全恢復(fù)。對于立方晶系的金屬，當(dāng)變形度達(dá)到7080%以上時，最低（開始）的再結(jié)晶溫度與熔點有如下的關(guān)系： T再結(jié)晶=0.4T熔化（以絕對溫度計）金屬中有雜質(zhì)存在時，最低的再結(jié)晶溫度顯著地變化。在大多數(shù)情況下，雜質(zhì)皆使再結(jié)晶溫度升高。再結(jié)晶后晶粒的大小對機械性能有很大的影響。再結(jié)晶后晶粒大小受變形度和加熱溫度的影響。加熱溫度愈高（在再結(jié)晶溫度以上），晶粒長得愈大；在同一加熱溫度（超過再結(jié)晶溫度）時，臨界變形度時的晶粒最大。一般情況下，在臨界變形度以下，晶粒隨變形度的增加而增大；在臨界變形度以上，晶粒隨變形度的增加而減小。鋁的臨界

42、變形度為23%。三、實驗步驟及內(nèi)容全班分成兩大組，分別進(jìn)行A、B實驗并交換。A.冷變形組織的觀察1.觀察并描繪純鐵及黃銅經(jīng)冷變形后的變形晶粒及滑移線，觀察并描繪純鋅的機械雙晶和黃銅的退火雙晶（描繪4個樣品）。3.找出純鐵經(jīng)70%變形后在不同溫度中退火的再結(jié)晶溫度，并描繪組織。4.找出純鐵經(jīng)不同變形度變形后在相同溫度中退火的臨界變形度。B.鋁片的冷變形及再結(jié)晶退火試驗。1.每人領(lǐng)取一條工業(yè)純鋁試片，在小型拉伸機上分別進(jìn)行1%、2%、3%、4%、6%、9%、12%等變形度的拉伸試驗。2.將拉伸后的鋁片進(jìn)行再結(jié)晶退火（550保溫半小時），退火前應(yīng)在試片上打上標(biāo)記，以便識別。3.退火后的試片，用混合酸

43、水溶液（45%HCl+15%HF+15%HN03+25%H2O）進(jìn)行浸蝕，待表面出現(xiàn)清晰的晶粒時即用水沖洗，然后吹干。4.用肉眼或放大鏡觀察，數(shù)出1CM²內(nèi)晶粒數(shù)目(n)，并計算晶粒大小(a)， a=1/n （平方厘米）將本組的實驗結(jié)果加以綜合， 作出變形度與再結(jié)晶晶粒大小的關(guān)系曲線，并從理論上分析結(jié)果。四、實驗報告要求 1. 簡述冷變形、冷變形后再結(jié)晶的組織結(jié)構(gòu)及性能變化。2. 描繪五個組織圖，并找出純鐵經(jīng)冷變形后的再結(jié)晶溫度。3. 如何區(qū)分孿晶、滑移線和劃痕。4.簡述鋁片拉伸、退火、酸洗等過程，畫出變形度與再結(jié)晶晶粒大小的關(guān)系曲線。實驗四 （1）鋼的熱處理一、實驗?zāi)康模?1初步掌

44、握基本熱處理操作（淬火、回火、正火、退火等）。 2了解含碳量、加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對碳鋼熱處理后性能的影響。 3了解硬度計的原理并初步掌握洛氏硬度計的使用。二、概述：鋼熱處理的目的是通過加熱、保溫和冷卻三個步驟來改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需要的物理、化學(xué)、機械和工藝性能。熱處理時加熱溫度，保溫時間和冷卻方法是最基本的也是最重要的三個因素。是熱處理成功的最低要求。1加熱溫度的選擇（1）退火加熱溫度：亞共析鋼加熱至Ac3+2030;即完全退火。共析鋼，過共析鋼加熱至Ac1+2030;即球化退火。如圖61所示。（2）正火加熱溫度：亞共析鋼加熱至Ac3+3050。過共析鋼加熱至Accm+203

45、0。如圖61所示。（3）淬火加熱溫度：亞共析鋼加熱至Ac3+3050。共析鋼、過共析鋼加熱至Ac1+3050。如圖62所示。各類碳鋼的臨界點如表61所示：（4）回火溫度的選擇：鋼淬火后都要求回火，回火的溫度取決于要求的組織及性能。按加熱溫度回火可分為三類: A低溫回火：在150250的回火稱為低溫回火，所得組織為回火馬氏體，硬度約為60HRC。其目的是降低淬火應(yīng)力，減少鋼的脆性并保持鋼的高硬度。低溫回火一般用于切削工具、量具、滾動軸承以及滲碳和氰化件。圖61 圖62表61含碳量 %臨界點Ac1Ac3Acm0.27258400.47257900.67257550.87251.07258001.2

46、725820B中溫回火：在350500的回火稱為中溫回火，所得組織為回火屈氏體，硬度約為40-48HRC。其目的是獲得高的彈性極限，同時有高的韌性。因此它主要用于各種彈簧，及熱鍛模具。C高溫回火：在500650的回火稱為高溫回火，所得組織為回火索氏體，硬度約為25-35HRC。其目的是獲得既有一定強度，硬度，又有良好沖擊韌性的綜合機械性能。所以把淬火后經(jīng)高溫回火的處理稱為調(diào)質(zhì)處理。2.保溫時間的確定為了使工件內(nèi)外各部分溫度均勻一致，并完成組織轉(zhuǎn)變，使碳化物溶解和奧氏體成份均勻化，就必須在淬火加熱溫度下保溫一定的時間。淬火加熱時間通常是指工件在加熱過程中升溫、透燒和組織轉(zhuǎn)變所需時間的總合。在具體

47、生產(chǎn)條件下，工件加熱時間與鋼的成分，原始組織、工件幾何形狀尺寸、加熱介質(zhì)、裝爐量、爐溫等許多因素有關(guān)。工件的實際加熱時間，一般應(yīng)通過生產(chǎn)實踐來確定，也可按經(jīng)驗公式t=a·K·D來估算。式中t為淬火加熱時間（分鐘）；a為淬火加熱時間系數(shù)；K為工件裝爐時的修正系數(shù)；D為工件有效厚度（毫米）。對于火焰爐、電爐所需t（加熱及保溫時間）大約為1分鐘/毫米，對于鹽浴爐則縮短12倍。合金鋼加熱時間要增加2540%。3.熱處理的冷卻方法：退火時中碳鋼（0.30.5%C）在爐中以每小時100200的冷速冷卻，冷到500，奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和珠光體后，為節(jié)約時間可以出爐在空氣中冷卻。正火（

48、又稱?；┎捎每諝庵欣鋮s，大件可采用吹風(fēng)冷卻淬火的冷卻是十分重要的，一方面冷卻速度要大于臨界冷卻速度，以保證得到馬氏體，另一方面又希望冷速不要太大，以減少內(nèi)應(yīng)立，避免變形和開裂。這就要求淬火時在奧氏體最不穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)（650550）快冷，超過臨界冷卻速度，而在Ms（300100）點以下，冷卻速度較慢，理想的冷卻速度如圖63所示。沒有一種淬火冷卻介質(zhì)完全滿足淬火的要求，為此需采用適當(dāng)?shù)睦鋮s方法來滿足淬火的要求。常用淬火方法有單液淬火1，雙液淬火2（先水冷后油冷），分級淬火3，等溫淬火4等。 圖6-3 淬火時的理想冷卻曲線示意圖 圖6-4 各種淬火冷卻曲線示意圖 如圖64所示。常用淬火介質(zhì)的冷

49、卻能力如表62所示。表6-2 常用淬火介質(zhì)的冷卻能力淬火介質(zhì)冷卻速度/sec在550650區(qū)間內(nèi)在200300區(qū)間內(nèi)水（18）600270水（20）500270水（50）100270水（74）3020010%苛性鈉水溶氰化鈉水溶碳酸鈉水溶液800270肥皂水30200礦物油15030變壓器油120254.洛氏硬度機的原理洛氏硬度是用金剛石圓錐或鋼球作壓頭，先后兩次施加載荷作用于受試金屬表面，初載荷為10Kgf（98.1N），主載荷為總載荷減去初載荷。根據(jù)兩次載荷差產(chǎn)生的壓痕深度差，求得被測金屬的洛氏硬度。根據(jù)不同壓頭和載荷的搭配，洛氏硬度可分

50、為若干個標(biāo)尺，最常用的有A、B、C三種。符號分別為HRA、HRB、HRC。1） HRA使用金剛石圓錐壓頭，總載荷為60Kgf（588.4N）。一般適用于表面處理試樣、淬火簿試樣等。其測量范圍為 7885HRA。2） HRB使用直徑為1/16英寸的淬火鋼球為壓頭，總載荷為100Kgf（981N）。一般適用于退火、正火鋼、鑄鐵、有色金屬等。其測量范圍為 25100HRB。3） HRC使用金剛石圓錐壓頭，總載荷為150Kgf（1471.1N）。一般適用于淬火、回火鋼。其有效范圍為2067HRC。 洛氏硬度的試樣厚度應(yīng)不小于壓痕深度的8倍，壓痕中心距試樣邊緣的距離即兩相鄰壓痕中心的距離不應(yīng)小于3mm。

51、洛氏硬度操作簡便，讀數(shù)直觀，對試樣要求不高，但試驗精度不如布氏硬度和維氏硬度。三實驗內(nèi)容按表63中所列的材料及熱處理工藝進(jìn)行熱處理操作，并對熱處理后的各種樣品進(jìn)行硬度測定，將硬度值填入表63中。表6-3材料熱處理工藝硬度值組織加熱溫度（）冷卻方法回火溫度（）HRcHRB20鋼930水冷45鋼860爐冷860空冷860油冷860水冷750水冷1000水冷860水冷200860水冷400860水冷600T12780水冷200780水冷400780水冷6001000水冷四實驗注意事項 A裝取試樣時爐子要斷電。B裝取試樣后爐門要及時關(guān)好。并立即通電。C保溫時要注意溫度控制儀表是否正常以免跑溫或升溫速度

52、太慢，發(fā)現(xiàn)問題報告老師檢查。D淬火時要迅速入油或水，并要攪動試樣不要露出液面。E熱處理后測定硬度：為便于比較，全部用洛氏硬度來測量，并將數(shù)據(jù)填寫在表中。F測硬度前要將試樣的氧化皮磨掉。G熱處理后的試樣保存好，以備必要時對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和檢查。五. 實驗報告要求 1.實驗?zāi)康模瑑?nèi)容及實驗結(jié)果。 2.說明鋼中含碳量對淬火后性能的影響。 3.說明淬火加熱溫度和冷卻速度對淬火后性能的影響。 4.共析鋼過共析鋼的加熱溫度為什么不能在Accm以上？ 實驗四 （2）碳鋼熱處理后的顯微組織觀察一.實驗?zāi)康?.初步掌握碳鋼熱處理后的典型組織的特征,如馬氏體、屈氏體、貝氏體等。2.運用鐵碳合金狀態(tài)圖和奧氏體等溫

53、轉(zhuǎn)變曲線分析鋼經(jīng)各種熱處理后的組織。二.概述碳鋼經(jīng)不同熱處理后的組織：經(jīng)退火，正火可得到接近平衡的組織，淬火后的組織是屬于不平衡組織。因此，在研究熱處理后的組織時，不僅要參考狀態(tài)圖，而且更要參考“C”曲線。鐵碳狀態(tài)圖可以說明慢冷時合金的結(jié)晶過程和室溫下的組織以及相的相對量，在熱處理時，應(yīng)用它可以分析不同含碳量的鐵碳合金、加熱到一定溫度時的組織狀態(tài)?！癈”曲線則能說明一定成分的鋼在不同冷卻條件下的組織轉(zhuǎn)變過程以及得到什么樣的組織。圖71是鐵碳狀態(tài)圖的左下角，圖72是0.5%含碳量鋼的“C”曲線。1.共析鋼連續(xù)冷卻后的顯微組織：可以運用奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線近似的來分析連續(xù)冷卻時的轉(zhuǎn)變。方法是把連續(xù)冷卻時的冷卻速度曲線疊繪到等溫冷卻的“C” 曲線上，冷卻速度曲線與等溫轉(zhuǎn)變曲線的交點即表示該冷卻速度下的連續(xù)冷卻圖71鐵碳狀態(tài)圖的一角時的轉(zhuǎn)變區(qū)間。如圖7-3所示。 V1:相當(dāng)于爐 冷，得到100%的珠光體。