工程材料及熱加工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、工程材料及熱加工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則1. 實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真做好預(yù)習(xí)，明確本次實(shí)驗(yàn)的目的，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟及注意事項(xiàng)。2. 實(shí)驗(yàn)不遲到，無(wú)故遲到三次者實(shí)驗(yàn)成績(jī)記為不及格。病假、事假需有醫(yī)生或班主任證明，無(wú)故曠課者，該次成績(jī)記以零分。3. 實(shí)驗(yàn)時(shí)必須聽從輔導(dǎo)教師及實(shí)驗(yàn)工作人員的指導(dǎo)，嚴(yán)格遵守設(shè)備操作，注意人身安全及設(shè)備安全，不得隨意動(dòng)用與本次實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的設(shè)備儀器，不準(zhǔn)打鬧。4. 損壞設(shè)備、儀器根據(jù)情節(jié)輕重按學(xué)校規(guī)定須進(jìn)行全部或部分賠償。5. 實(shí)驗(yàn)完畢，整理好儀器、設(shè)備，清理桌面及場(chǎng)地。6. 認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按時(shí)上交。實(shí)驗(yàn)一 碳鋼及鑄鐵平織一、 實(shí)驗(yàn)的目的1. 觀察識(shí)別碳鋼及白口平衡狀態(tài)下的顯微組織

2、。2. 了解含碳量對(duì)鋼組織的影響。3. 了解金相顯微鏡的構(gòu)造及使用方法。二、 實(shí)驗(yàn)基本原理從鐵碳合金狀態(tài)圖可知，含碳量小于0.01%的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵，含碳量小于2.11%（大于0.01%）的鐵碳合金稱為鋼；含碳量大于2.11%（小于6.69%）的鐵碳合金稱為鑄鐵。碳鋼的顯微鏡組織因其成份，熱處理工藝不同而有很大的差別。本次實(shí)驗(yàn)只研究鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織，即在極緩慢冷卻條件下（按鐵碳相圖變化）得到的組織，不同的組織對(duì)酸的耐蝕性不同,將熱處理后的各試樣制成金相試樣,再將金相用4%的硝酸酒精進(jìn)行腐蝕,使不同相得到不同腐蝕深度,并用金相顯微鏡對(duì)試樣表面進(jìn)行觀察,判定各試樣的組織。三、主

3、要儀器設(shè)備及耗材金相顯微鏡、各種金相試樣。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容同學(xué)分為三人一組，每組使用一臺(tái)顯微鏡，仔細(xì)觀察下列碳鋼及鑄鐵組織，顯微鏡的放大倍數(shù)為450。序號(hào)*A1A2*A3A4*A5B1B2B3牌號(hào)工業(yè)純鐵2045T8T12白口鐵白口鐵白口鐵含碳量%<0.010.200.450.81.23.54.05.0狀態(tài)退火退火退火退火退火鑄態(tài)鑄態(tài)鑄態(tài)五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 插上金相顯微鏡電源；2. 對(duì)金相顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試；3. 將金相試樣放到顯微鏡的載物臺(tái)上；4. 對(duì)金相顯微鏡進(jìn)行粗調(diào)；5. 對(duì)金相顯微鏡進(jìn)行細(xì)調(diào)；6. 記錄試樣的成分，觀察試樣的金相組織，并繪制示意圖。六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)

4、目的和內(nèi)容。2. 繪出帶*號(hào)的試樣的顯微組織示意圖，并用箭頭和符號(hào)指示圖中的各種組織，圖下指明牌號(hào)、處理方法、腐蝕劑、放大倍數(shù)及組織名稱。3. 分析含碳量對(duì)碳鋼組織的影響。實(shí)驗(yàn)二 碳鋼的表面淬火操作一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉感應(yīng)加熱表面淬火的過(guò)程及工藝；2. 了解感應(yīng)加熱淬火對(duì)材料表面及芯部性能的影響；二、 實(shí)驗(yàn)基本原理表面淬火：是通過(guò)對(duì)鋼材表面淬火，從而使表面獲得馬氏體，而芯部仍保持處理前的組織，使零件的表面硬度增加、耐磨性提高，芯部保持原有的性能，表面淬火的加熱方法很多，本實(shí)驗(yàn)采用表面感應(yīng)加熱淬火，其原理是利用電磁感應(yīng)效應(yīng)在鋼材表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，對(duì)零件的表面進(jìn)行加熱，達(dá)到淬火所需的加熱溫度，

5、完成對(duì)零件表面的淬火。三、 主要儀器設(shè)備及耗材感應(yīng)加熱爐、淬火介質(zhì)、淬火工具、硬度計(jì)、45#圓鋼、砂紙。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 對(duì)45鋼試樣進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱表面淬火實(shí)驗(yàn)。2. 測(cè)定表面淬火后試樣端面上靠近圓心處及圓周上的硬度值。五、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 選擇表面淬火的試樣；2、 對(duì)表面淬火試樣進(jìn)行裝夾；3、 對(duì)試樣表面進(jìn)行感應(yīng)加熱及淬火；4、 將水擦干并用砂紙將試樣兩底面磨平及圓周面磨光；5、 在硬度計(jì)上對(duì)端面上靠近圓心處及圓周上各測(cè)三個(gè)硬度值并將硬度的平均值記錄到分組表中。6、 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（方差分析及硬度值的分布分析）六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)的目的、方法、步驟。2、 將測(cè)得的硬度值記錄到分組

6、表中。3、 繪制硬度的分布曲線。實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456789平均值均方差表面硬度心部硬度硬度的分布曲線（其中縱坐標(biāo)為頻率，橫坐標(biāo)為硬度值）實(shí)驗(yàn)三 碳鋼的熱處理操作一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 熟悉45號(hào)鋼的熱處理操作過(guò)程。2、 熟悉硬度計(jì)的使用方法及硬度的測(cè)試原理。3、 了解加熱溫度及冷卻速度對(duì)熱處理后的性能影響。4、 了解回火溫度對(duì)淬火組織性能的影響。二、 實(shí)驗(yàn)基本原理基本原理主要有兩點(diǎn)：1、奧氏體化后的鋼件，經(jīng)不同冷卻速度冷卻后將獲得不同的組織，在宏觀上將表現(xiàn)出不同機(jī)械性能，通過(guò)對(duì)宏觀性能的測(cè)定，判斷其內(nèi)部組織的不同。2、淬火后的鋼件，經(jīng)不同溫度回火后將獲得不同的組織，在宏觀上將表現(xiàn)出不同機(jī)械性能，

7、通過(guò)對(duì)宏觀性能的測(cè)定，判斷其內(nèi)部組織的不同。三、 主要儀器設(shè)備及耗材箱式電阻爐、淬火介質(zhì)、淬火工具、硬度計(jì)、45#圓鋼、砂紙。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 將45號(hào)鋼加熱到840分別在水中、油中、空氣中冷卻后測(cè)定硬度，以此可以了解鋼奧氏體化后用不同冷卻介質(zhì)對(duì)45號(hào)硬度影響。2. 將45號(hào)鋼加熱到840后并在水中冷卻后分別經(jīng)過(guò)200、400及600的回火后測(cè)定硬度，以此可以了解45號(hào)鋼奧氏體化后同樣的介質(zhì)淬火后不同溫度的回火對(duì)于45號(hào)鋼硬度的影響。五、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 根據(jù)分組情況，選好淬火試樣；2、 根據(jù)分組情況將試樣放入840的箱式爐中；3、 開箱式爐開關(guān)進(jìn)行升溫；4、 升到相應(yīng)溫度進(jìn)行計(jì)時(shí)，并保溫20

8、分鐘；5、 到溫后，進(jìn)行水冷；6、 冷到室溫后，將水擦干并用砂紙將試樣兩底面磨平；上硬度計(jì)測(cè)三個(gè)硬度值并硬度的平均值記錄到分組表中六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1. 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)的目的、方法、步驟。2. 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果列在下列表中。3. 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理。i. 分析45號(hào)鋼加熱840后不同介質(zhì)冷卻后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并說(shuō)明原因。ii. 分析45號(hào)鋼奧氏體化后同樣的介質(zhì)淬火后不同溫度的回火的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并說(shuō)明原因。加熱溫度保溫時(shí)間（分鐘）冷卻介質(zhì)回火溫度硬度84020水20油20空氣20水20020水40020水600南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)：實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證 綜合 設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)日期

9、： 實(shí)驗(yàn)成績(jī)：一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 碳鋼及鑄鐵平衡組織觀察二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜?、?shí)驗(yàn)基本原理四、主要儀器設(shè)備及耗材五、實(shí)驗(yàn)步驟六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果七、參考資料南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)：實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證 綜合 設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)日期： 實(shí)驗(yàn)成績(jī)：一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱:碳鋼的表面淬火操作二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜?shí)驗(yàn)基本原理四、主要儀器設(shè)備及耗材五、實(shí)驗(yàn)步驟六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456789平均值均方差表面硬度心部硬度硬度的分布曲線（其中縱坐標(biāo)為頻率，橫坐標(biāo)為硬度值）七、參考資料南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)：實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證 綜合 設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)日期： 實(shí)驗(yàn)成績(jī)：一

10、、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：碳鋼的熱處理操作二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜?shí)驗(yàn)基本原理四、主要儀器設(shè)備及耗材五、實(shí)驗(yàn)步驟六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果加熱溫度保溫時(shí)間冷卻介質(zhì)回火溫度硬度84020水20油20空氣20水20020水40020水600七、參考資料附錄:金相顯微鏡的基本原理、構(gòu)造及使用一、 金相顯微鏡的基本原理研究金屬及合金內(nèi)部組織的光學(xué)顯微鏡稱為金相顯微鏡。 凸透鏡可以將物體放大成像，但單個(gè)透鏡或一組透鏡構(gòu)成的放大鏡放大倍數(shù)有限。若利用另一組透鏡將第一次放大的像再次放大，就可以獲得更高的放大倍數(shù)。金相顯微鏡 正是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的，其放大成像原理如圖1-1所示。圖1-1在金相顯微鏡中裝有兩組放大透鏡，靠近物體的一

11、組透鏡稱為物鏡，靠近眼睛的一組稱為目鏡，被觀察的物體AB置于物鏡的前焦點(diǎn)F1稍遠(yuǎn)的位置，由物體反射的光線穿過(guò)物鏡，經(jīng)物鏡折射后獲得一個(gè)放大的倒立實(shí)像A1B1，它正好位于目鏡的前焦點(diǎn)F2以內(nèi)，因而目鏡以將其再次放大成倒立的虛像A2B2，這就是我們?cè)陲@微鏡下觀察到的經(jīng)過(guò)兩次放大后的物像。二、 金相顯微鏡的性能 衡量顯微鏡性能指標(biāo)，主要有放大倍數(shù)、分辨率、景深等幾個(gè)方面。1. 放大倍數(shù)M ： 指物鏡放大倍數(shù)M1和目鏡放大倍數(shù)M2的乘積。M=M1×M2 2. 分辨率d： 反映顯微鏡對(duì)于試樣上最細(xì)微組織所獲得清晰分辨試樣上兩點(diǎn)間最小距離映像的能力，它是顯微鏡的一個(gè)重要性能。d=/2A式中： 入

12、射光線的波長(zhǎng)； A物鏡的數(shù)值孔徑； 3. 景深 即顯微鏡垂直分辨率，是指顯微鏡對(duì)于高低不平的物體能清晰成像的能力。三、 金相顯微鏡的構(gòu)造和使用方法1）金相顯微鏡金相顯微鏡的種類和形式很多，主要有臺(tái)式、立式和臥式三大類。但它的基本構(gòu)造都基本相同，通常由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成。有些顯微鏡還備有攝影裝置、偏振光附件等，以擴(kuò)大顯微鏡的功用。現(xiàn)以本室使用的4X型臺(tái)式金相顯微鏡為例加以說(shuō)明。1. 光學(xué)系統(tǒng)圖1-2金相顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)4X型金相顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)（圖1-2）由燈泡1發(fā)出的光線經(jīng)聚光透鏡組2及反光鏡8聚集到孔徑欄9，再經(jīng)過(guò)聚光鏡3聚集到物鏡的后焦面，最后通過(guò)物鏡平行照射到試樣7

13、的表面。從試樣反射回來(lái)的光線復(fù)經(jīng)物鏡組6和輔助透鏡5，由半反射鏡4轉(zhuǎn)向，經(jīng)過(guò)輔助透鏡以及棱鏡造成一個(gè)被觀察物體的倒立的放大實(shí)象。該象再經(jīng)過(guò)目鏡15的放大，就成為在目鏡視物中能看到的放大映象。圖1-3金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)2. 照明系統(tǒng)在金相顯微鏡的底坐內(nèi)裝有一低壓（68V、15W）燈泡作為光源，由變壓器降壓供電，靠調(diào)節(jié)次級(jí)電壓（68V）來(lái)改變燈光的亮度。聚光鏡，孔徑光欄及反光鏡等裝置均安裝在圓形底座上，視場(chǎng)光欄及另一聚光鏡則安在支架上。它們組成顯微鏡的照明系統(tǒng)，使試樣表面得到充分、均勻的照明（圖1-3)。3. 機(jī)械系統(tǒng)顯微鏡調(diào)焦裝置：在顯微鏡體的兩側(cè)有粗動(dòng)6和微動(dòng)5調(diào)焦手輪，兩者在同一部位。隨粗調(diào)手

14、輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，支承載物臺(tái)1的彎臂作上下運(yùn)動(dòng)。在粗調(diào)手輪的一側(cè)有制動(dòng)裝置，用以固定調(diào)焦正確后載物臺(tái)的位置。微調(diào)手輪使顯微鏡本體沿著滑軌緩慢移動(dòng)。在右側(cè)手輪上刻有分度格，每一格表示物鏡座上下微動(dòng)0.002mm。與刻度盤同側(cè)的齒輪箱上刻有二條白線，用以指示微動(dòng)升降范圍，當(dāng)旋到極限位置時(shí)，微動(dòng)手輪就自動(dòng)被限制住，此時(shí)，不能再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而應(yīng)倒轉(zhuǎn)回來(lái)使用。載物臺(tái)（樣品臺(tái)）：用于放置金相試樣，載物臺(tái)和下面托盤之間有導(dǎo)架，用手推動(dòng)，可使載物臺(tái)在水平面上作一定范圍的十字定向移動(dòng)，以改變?cè)嚇拥挠^察位置。孔徑光欄15和視物光欄14：孔徑光欄裝在照明反射鏡座上面，調(diào)整孔徑光欄能夠控制入射光束的粗細(xì)，以保證物象達(dá)到清晰的程度。視物光欄設(shè)在物鏡支架下面，其作用是控制視場(chǎng)范圍，使目鏡中視物明亮而無(wú)陰影，在刻有直紋的套圈上還有兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，用來(lái)調(diào)整光欄中心。物鏡轉(zhuǎn)換器3：轉(zhuǎn)換器呈球面狀，上有三個(gè)螺孔，可安裝不同放大倍數(shù)的物鏡，旋動(dòng)轉(zhuǎn)換器可使各物鏡鏡頭進(jìn)入光路，與不同的目鏡搭配使用，可獲得各種放大倍數(shù)。目鏡筒11：目鏡筒呈45°傾斜安裝在有棱鏡的半球形座上，還可將目鏡轉(zhuǎn)向90°，呈水平狀態(tài)以配合照相裝置進(jìn)行攝影。2）金相顯微鏡的使用方法及注意事項(xiàng)