材料成型綜合實(shí)驗(yàn)李云華

1、材料學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：成型三班學(xué)號：3102090319姓名：李云華指導(dǎo)教師：張翔老師2012年9月TOCo1-5hz第一部分實(shí)驗(yàn)?zāi)康?第二部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3第三部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)3第四部分綜合實(shí)驗(yàn)11參考文獻(xiàn)14第一部分實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庥捕葴y定的基本原理及應(yīng)用范圍。了解洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其操作方法。初步建立20CrMnTi鋼的含碳量與其硬度間的關(guān)系研究冷卻條件對20CrMnTi鋼硬度性能的關(guān)系。分析20CrMnTi鋼經(jīng)熱處理后的組織。第二部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)分兩周進(jìn)行，分前后兩篇，前篇為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，后篇為綜合實(shí)驗(yàn)部分。指導(dǎo)教師：張俊指導(dǎo)教師：解培民指導(dǎo)教師：張翔指導(dǎo)教師：晁

2、建兵基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分分四章：第一章金相綜合分析實(shí)驗(yàn)第二章金屬力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)第三章金屬熱處理實(shí)驗(yàn)第四章鑄造技術(shù)試驗(yàn)該部分要求掌握實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備的原理和使用方法。綜合實(shí)驗(yàn)部分：按照所分配的材料進(jìn)行分析處理，綜合實(shí)驗(yàn)所選材料為20CrMnTi鋼。指導(dǎo)教師：張翔該部分要求根據(jù)提供的金屬材料試樣，并運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識，制定合理工藝，利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備實(shí)施工藝，檢測最終結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。所有實(shí)驗(yàn)過程要求獨(dú)立完成，必須獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，獨(dú)立并親自動(dòng)手操作，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)全過程，獨(dú)立總結(jié)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的全過程，獨(dú)立書寫綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。第三部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一、鑄造綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行高鉻鑄鐵試樣制備之前，晁老師向我

3、們介紹了鑄造實(shí)驗(yàn)室主要大型設(shè)備和常用設(shè)備的原理，以及使用維護(hù)和注意事項(xiàng)。1、中頻感應(yīng)電爐使用可控硅元件連接成三相全控橋電路，將三相工頻交流電壓整流為單相直流電壓。（電壓從0伏-540伏可調(diào)節(jié)）為逆變電路提供了電源。爐體的感應(yīng)線圈（銅管繞制）與補(bǔ)償電容組成振蕩電路，從而將三相工頻電壓轉(zhuǎn)換成單相的中頻電壓（1000H0。此電壓通入感應(yīng)線圈就可熔煉金屬，也可中頻淬火。中頻感應(yīng)電爐在使用過程中一定要保證冷卻水管暢通無阻。在調(diào)節(jié)功率時(shí)不要超過額定值（電壓750V,電流V300A）。2、真空熱電爐利用可控硅調(diào)壓器以及大功率變壓器提供給石墨發(fā)熱體可調(diào)節(jié)電壓（0-30伏），石墨發(fā)熱體安置在耐用鋼板制作的爐體內(nèi)

4、，此爐體通過機(jī)械真空泵及擴(kuò)散泵的工作將爐體內(nèi)的空氣抽出形成真空。這樣在一定的真空度夏可燒結(jié)材料。真空熱壓爐在使用過程中同樣保持冷水管暢通。實(shí)驗(yàn)一鑄造合金流動(dòng)性測定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：配制AlCu5%勺合金，用螺旋型板制作砂型，將熔化好的試驗(yàn)材料澆入砂型，等凝固后，清理出螺旋形試樣，測量出螺旋形試樣長度，分析澆注溫度、鑄型性質(zhì)對合金流動(dòng)性的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)材料澆注溫度C）鑄型性質(zhì)螺旋線長度（mrhAlCu5驗(yàn)金760普通砂型1350AlCu5驗(yàn)金660普通砂型1000AlCu5驗(yàn)金660型腔內(nèi)涂黑煙1200實(shí)驗(yàn)分析:同種合金，鑄型性質(zhì)相同，分析澆注溫度對合金流動(dòng)性的影響。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同種合金，鑄型

5、性質(zhì)相同，澆注溫度越高，凝固后清理出的螺旋線長度就越長，說明合金流動(dòng)性越好。同種合金，澆注溫度相同，分析鑄型性質(zhì)對合金流動(dòng)性的影響。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同種合金，澆注溫度相同，型腔內(nèi)涂了黑煙的砂型比普通砂型凝固后清理出的螺旋線長度長，說明合金流動(dòng)性較好。實(shí)驗(yàn)二高鉻鑄鐵試樣的制備一、概述高鉻鑄鐵是一種耐磨合金白口鐵，它具有很高的抗磨料磨損性能、適當(dāng)?shù)捻g性以及較高的抗磨蝕性，并且經(jīng)退火后能被切割加工。因此在世界上它得到了越來越多的應(yīng)用，已被成功地用于各種磨煤機(jī)，礦石破碎機(jī)、水泥磨機(jī)、拋丸機(jī)、泥漿泵等受磨損嚴(yán)重的零件上，并獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。二、咼鉻鑄鐵成分設(shè)計(jì)為了保證高硬度及強(qiáng)韌性，高鉻鑄鐵成分設(shè)計(jì)為

6、：2.83.90%C15%Cr1%Cu1%Mo0.81%Mn0.5%Si500時(shí)，不允許選用超過50公斤的負(fù)荷。為了使壓痕測量準(zhǔn)確性高些，壓痕大一些好。試驗(yàn)薄片或薄層時(shí)，為了防止壓透，其負(fù)荷應(yīng)根據(jù)壓痕對角線長度至少應(yīng)小于零件厚度的1.5倍選擇之。35、加荷時(shí)，保荷時(shí)間應(yīng)不小于10秒。36、壓痕間距離應(yīng)不小于壓痕對角線的2.5倍。37、測量壓痕對角線時(shí)，應(yīng)兩對角線同時(shí)測量求平均值，然后在查表或計(jì)算的HV值。由于維氏硬度試驗(yàn)壓痕一般較小，代表性差，因而最好多測幾點(diǎn)，取其硬度值的平均值。38、顯微硬度試驗(yàn)39、用布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等等試驗(yàn)法測定材料的硬度時(shí)，只能得到金屬材料組織的平均值硬度

7、。這就是說，當(dāng)金屬材料是由幾個(gè)相的機(jī)械混合物組成時(shí)，測得硬度值只是這個(gè)混合物的平均硬度。當(dāng)測量某個(gè)相、某個(gè)晶粒、夾雜物或其他組成物硬度時(shí)，或者對于研究擴(kuò)散層組織，偏析相、硬化層深度以及極薄層試樣等等，這時(shí)就可應(yīng)用顯微硬度試驗(yàn)法。六、疲勞實(shí)驗(yàn)40、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、描繪疲勞曲線，并求疲勞極限c-1。42、試驗(yàn)用設(shè)備43、疲勞極限是疲勞曲線的水平部分，它表征材料能夠承受無限次循環(huán)交變載荷的作用而不被破壞的能力。一般是在旋轉(zhuǎn)對稱彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)上測定純彎曲的對稱疲勞極限c-1。44、試驗(yàn)過程45、在同樣的試樣選取6-8根，第一根試樣上所施加的應(yīng)力，對鋼為0.6cb,對有色金屬及基合金0.4cb,以后每根試

8、樣應(yīng)根據(jù)斷裂周次相應(yīng)地遞減或增加2-4公斤力/毫米2,要做到斷而不斷之應(yīng)力差1公斤力/毫米2,如有多余試樣，即可在斷與不斷之間重復(fù)幾次試驗(yàn)，以取得精確的試驗(yàn)結(jié)果。46、試驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)：47、試樣不得有偏心現(xiàn)象。將試樣安上后，靜態(tài)檢查用手旋轉(zhuǎn)試樣，并用磁座千分表的桿端與試樣接受，偏差不得大于土0.01毫米，空載開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，其偏差不得大于土0.03毫米。48、曾作過的試驗(yàn)但未斷的試樣，決不允許在其他應(yīng)力下進(jìn)行試驗(yàn)。49、試驗(yàn)中途因故障停車的試驗(yàn)，不許重新再試，應(yīng)做報(bào)廢處理。50、斷與圓弧和明顯可見的冶金缺陷處的試樣，結(jié)果無效。七、靜拉伸試驗(yàn)51、試驗(yàn)?zāi)康?2、掌握拉伸試驗(yàn)機(jī)和引申義等設(shè)備儀器的使

9、用方法。53、掌握鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)（Tb、（Ts、（T0.2）、erk及塑性指標(biāo)S、書的測試方法。54、對拉伸試樣斷口進(jìn)行初步宏觀分析，并說明其韌脆性。55、試驗(yàn)用設(shè)備與儀器56、靜拉伸試驗(yàn)在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，萬能材料試驗(yàn)機(jī)有機(jī)械式和油壓式，最新的電子拉伸試驗(yàn)機(jī)。57、測試過程58、在試樣上打好標(biāo)距100mm并分成10格。59、檢查設(shè)置，調(diào)整使之處于工作狀態(tài)。60、裝好試樣，放好記錄儀及記錄紙。61、試驗(yàn)在2010C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，如試驗(yàn)溫度超多了。這個(gè)限制，試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)給予說明。62、試驗(yàn)拉伸速度，在達(dá)到eS或e0.2之前，應(yīng)力增加速度不大于9.8MP/S，對do=100m啲試驗(yàn)，即為7

10、64.4N/S，屈服后，活動(dòng)夾頭移動(dòng)速度不大于0.5L/min,整個(gè)加載過程必須平衡而無沖擊。63、屈服點(diǎn)es的測定64、對有明顯屈服現(xiàn)象的材料其屈服點(diǎn)可借助于試驗(yàn)機(jī)測力表盤的指針或拉伸曲線來確定之，也就是拉伸曲線上的屈服平臺的恒定載荷或第一次下降的最小載荷即為PS，用下式計(jì)算：Ps65、屈服點(diǎn)：eS=F。66、屈服強(qiáng)度e0.2的確定67、對拉伸曲線上無明顯屈服現(xiàn)象的材料，則必須測其屈服強(qiáng)度。68、屈服強(qiáng)度e0.2為試樣在拉伸過程中標(biāo)距部分殘余伸長達(dá)原標(biāo)距長度的0.2%時(shí)之應(yīng)力。殘余伸長量0.2%是根據(jù)需要人為規(guī)定的數(shù)值第四部分綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會應(yīng)用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分的理論和方法分析并解決問題。

11、增強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力和系統(tǒng)分析問題的能力。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：試樣為20CrMnTi鋼共六份，由小組6人進(jìn)行不同的熱處理工藝，如表所示:工藝123456編號正火C960960960960:960960n淬火C無860（水）860（油）860（水）860（水）860（油）回火C無無無260560260我選擇的是第3種工藝三、實(shí)驗(yàn)步驟：首先對20CrMnTi號鋼進(jìn)行正火處理，溫度960C，保溫10分鐘后取出空冷,作為預(yù)熱處理。預(yù)熱處理之后，在砂輪機(jī)上去除毛刺。測試正火后試樣的硬度值。（洛式硬度試驗(yàn)機(jī)）通過打磨、研磨、拋光、侵蝕，在金相顯微鏡下觀察試樣經(jīng)過處理后的金相組織，觀察后拍照。如圖所示。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及

12、分析：（20CrMnTi鋼第3種工藝，水淬）1.正火后硬度表（HRC測量次數(shù)12345平均硬度P13.412.414.914.713.513.72.水淬后硬度表（HRC測量次數(shù)12345平均硬度P43.841.938.841.343.541.83.油淬后硬度表（HRC測量次數(shù)12345平均硬度P34.532.635.731.633.433.54正火后組織5.水淬后組織6.油淬后組織分析：淬火后，材料硬度明顯增大，說明淬火可以提高材料硬度；水淬和油淬硬度不同，說明淬火介質(zhì)選擇不同，淬火后硬度也不相同。淬火后材料組織細(xì)化，改善性能。五、總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)主要研究20CrMnTi鋼正火和淬火后材料性能，硬度，組織的變化。試驗(yàn)中，鋼淬火后，可以提高其硬度值，改善組織。且硬度值與冷卻介質(zhì)的選擇有著很大的關(guān)系，影響其各種力學(xué)性能。通過此次的綜合實(shí)驗(yàn)，使我們更加扎實(shí)的掌握了專業(yè)知識。同時(shí)，這是一個(gè)新的體驗(yàn)、新的挑戰(zhàn)，我在此過程中不但學(xué)會了應(yīng)用所學(xué)的知識，而且還不斷的學(xué)習(xí)