結晶過程觀察

文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持文檔來源為 文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理 .word版本可編輯 .歡迎下載支持實驗一 結晶過程的觀察一、實驗目的．觀察透明鹽類的結晶過程及組織特征。為理解金屬的結晶理論建立感性認識。2．觀察具有枝晶組織的金相照片及其有枝晶特征的鑄件或鑄錠表面，建立金屬晶體以樹枝狀形態(tài)成長的直觀概念。二、實驗概述晶體物質由液態(tài)凝固為固態(tài)的過程稱結晶。結晶過程包括形核及核長大兩個基本過程。由于液態(tài)金屬的結晶過程難以直接觀察，而鹽類亦是晶體物質，其溶液的結晶過程和金屬很相似，區(qū)別僅在于鹽類是在室溫下依靠溶劑蒸發(fā)使溶液過飽和而結晶，金屬則主要依靠過冷，故完全可通過觀察透明鹽類溶液的結晶過程來了解金屬的結晶過程。在玻璃片上滴一滴接近飽和的氯化銨或硝酸鉛水溶液，隨著水分蒸發(fā)，溶液逐漸變濃而達到飽和，繼而開始結晶。我們可觀察到其結晶大致可分為三個階段：第一階段開始于液滴邊緣，因為該處最薄，蒸發(fā)最快，易于形核，故產生大量晶核而先形成一圈細小的等軸晶，接著形成較粗大的柱狀晶。因液滴的飽和程序是由外向里，故位向利于生長的等軸晶得以繼續(xù)長大，形成伸向中心的柱狀晶。第三階段是在液滴中心形成雜亂的樹枝狀晶，且枝晶有許多空隙。這是因為液滴已越來越薄，蒸發(fā)較快，晶核亦易形成，然而由于已無充足的溶液補充，結晶出的晶體填不滿枝晶的空隙，從而能觀察到明顯的枝晶。實際金屬結晶時， 一般均按樹枝狀方式長大。 但若冷速小， 液態(tài)金屬的補給充分，則顯示不出枝晶，故在純金屬鑄錠內部是看不到枝晶的，只能看到外形不規(guī)則的等軸晶粒。但若冷速大，液態(tài)金屬補縮不足而在枝晶間留下空隙，其宏觀組織就可明顯地觀察到樹枝狀晶。某些金屬如銻鑄表面，即能清楚地看到枝晶組織。若金屬在結晶過程中產生了枝晶偏析，由于枝干和枝間成分不同，其金相試樣浸蝕時，枝晶特征即能顯示出來。三、實驗設備及材料.生物顯微鏡和放大鏡。.接近飽和的氯化銨或硝酸鉛水溶液（由實驗室預先制好）.干凈玻璃片、吸管。.電爐或電吹風。.有枝晶組織的金相照片。.有枝晶的金屬鑄件實物。四、實驗方法及步驟.在干凈玻璃片上，用吸管滴上一滴配制好的氯化俊或硝酸鉛水溶液，液滴不宜太厚，否則因蒸發(fā)太慢而不易結晶。.將上述滴有溶液的玻璃片放在酒精燈上烘烤，或用電吹風，以加速水分蒸發(fā)。.將玻璃片置于生物顯微鏡下，從液滴邊緣開始觀察結晶過程，并畫下結晶過程示意圖。.觀察具有樹枝晶組織的金相照片及鑄件實物實驗要領及注意事項：(1)溶液烘烤時間不宜過長，一般以肉眼觀察到邊緣稍許發(fā)白為宜。(2)實驗時應注意試樣的清潔，不要讓異物落入液滴內，以免影響結晶過程的觀察。更應注意不能讓液滴流到顯微鏡上，尤其不能讓它碰到物鏡，以免損壞顯微鏡。五、實驗報告.簡述實驗目的.繪出所觀察到的鹽類溶液結晶過程示意圖，并簡述結晶過程。序號結晶示意圖簡述結晶過程第一階段第一階段

第三階段3繪出金屬鑄件樹枝晶組織示意圖。試樣材料浸蝕劑放大倍數(shù)組織示意圖組織說明4根據(jù)實驗，簡述枝晶成長過程并總結結晶規(guī)律。文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持文檔來源為 文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理 .word版本可編輯 .歡迎下載支持實驗二 用熱分析法測定二元合金相圖一、實驗目的.掌握用熱分析法測定合金冷卻曲線及確定相變臨界點的方法。.根據(jù)冷卻曲線認識合金結晶過程，并了解繪制二元合金相圖的方法。.觀察所分析的合金顯微組織，認識合金的成分與組織間的關系。二、實驗概述合金相圖一般都是通過實驗方法測定的，其測定方法很多，比較簡單方便而又足夠準確的方法是熱分析法。熱分析法實質上是觀察純金屬和合金在加熱和冷卻過程中溫度的變化情況，從而決定相的轉變溫度（臨界點） 。無論金屬發(fā)生哪一種相變，即不論是加熱時的熔化、冷卻時的結晶、固態(tài)下的相變或由于固溶體溶解度的變化而引起的固態(tài)中過剩相的析出或溶入等，都伴隨有熱的釋放或吸收（熱效應現(xiàn)象） 。故金屬或合金在加熱或冷卻過程中，若沒有相變發(fā)生，其溫度是連續(xù)均勻地變化的，若發(fā)生了相變，因有熱效應發(fā)生，其溫度變化的連續(xù)均勻性受到破壞，在冷卻曲線上便出現(xiàn)了轉折點或平臺，這個轉折點或平臺對應的溫度就是相變臨界溫度。測定同系不同成分的合金的冷卻曲線，并確定冷卻曲線上的臨界點，然后將所測得的臨界點標注在以溫度為縱坐標、成分為橫坐標的圖上，最后把各個相同意義的臨界點連接起來，就得到了該合金系的相圖。由于冷卻過程容易控制其均勻性，故一般采用冷卻方法來作熱分析。顯然，若實驗所配制的不同成分的合金數(shù)越多，冷速越慢，溫度測量越準確，則測得的合金相圖越精確。三、實驗設備及材料.坩堝電阻爐。.坩堝鉗子。3水銀溫度計（量程0?500C）。.天平、秒表或時鐘。.覆蓋熔化金屬用的木炭粉或石墨粉。.低溶點的 Pb－Sn合金（供實驗室預先配制表 2－1所需成分合金用）表2－1實驗用 Pb－Sn合金成分表InmWVVIPb(%)100957038.1200Sn(%)053061.980100熔點（C,參考）327183232.金相顯微鏡。上述Pb—Sn合金的曲型顯微試樣。四、實驗方法及步驟.各實驗小組將配制好的合金放入塔竭，置于塔蝸電阻爐中，通電加熱至熔化，并適當過熱。為防止金屬氧化，可在其表面撒上一層木炭粉或石墨粉。.切斷塔蝸電阻爐的電源，插入溫度計，每隔一定時間記錄一次溫度值，直至合金完全凝固為止。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，作出該合金的冷卻曲線，并找出其臨界點。.綜合各組合金的冷卻曲線及臨界點，作出 Pb—Sn二元合金相圖。.觀察Pb-Sn合金的典型顯微試樣，建立相圖和組織關系的概念。注意事項：水銀溫度計要慢慢預熱到 150?200c才能插入金屬熔液中，否則容易爆裂。實驗結束后，再將溶液緩慢加熱熔化后取出溫度計。五、實驗報告.簡述實驗目的。.將本小組實驗記錄填入表2-2,并根據(jù)記錄作出該合金的冷卻曲線， 找出其臨界點，再觀察該成分合金的顯微組織，繪出示意圖。表2-2 合金成分相隔秒記錄的溫度次溫度每秒下次溫度每秒下降次溫度每秒下次數(shù)溫度每秒下降數(shù)(C)降（C）數(shù)(C)(C)數(shù)(C)降（C）(C)(C)1917252101826311192741220285132129614223071523318162432該成分合金顯微組織示意圖及冷卻曲線顯微冷組卻織曲示意線圖3.實驗結果分析：本實驗測得的各合金的臨界溫度值與教材或有關資料上查得的數(shù)值有何差異？為什么？為了能繪制出更精確的相圖，本實驗可如何改進?實驗三金相試樣的制備一、實驗目的掌握金相試樣制備的基本方法。二、實驗概述在科研和生產中，為了探索及控制金屬材料的性能，經(jīng)常需要進行金相組織的檢驗和分析，而光學金相顯微分析則是最基本的方法，因此，將待觀察的材料制備成合乎一定要求的，可供在光學顯微鏡下觀察的金相試樣就顯得十分重要。通常按：取樣或鑲嵌一磨制一拋光一浸蝕等順序制備試樣。 只有重視每一道工序，才能制備出光滑明亮、無痕、無水漬、無干擾層的合格試樣。.取樣、鑲嵌從需要檢驗的材料上截取試樣稱為取樣。 取樣應根據(jù)研究的目的，取其具有代表性的部位。取樣時，應保證觀察面不發(fā)生組織變化，軟材料可用鋸、刨等方法；硬材料則用砂輪切片機或線切割等方法。試樣的大小以直徑或邊長為 10?15mm高為12?15mm比較適宜。小試樣（細絲、薄片等）或需要保護邊緣的試樣，可以采用機械夾持或鑲嵌的辦法。金相試樣的鑲嵌，可以用專用鑲嵌機熱嵌，常用的鑲嵌材料有電木粉、聚氯乙烯文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持文檔來源為 文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理 .word版本可編輯 .歡迎下載支持 .等。不能加熱、不能加壓的軟試樣可以用環(huán)氧樹脂冷嵌，此法不用專用設備，只需把①10?20mm的鋼管或塑料管鋸成高 10?20mm的環(huán)，放在紙上，試樣置于環(huán)里（檢驗面朝下） ，然后倒入配好的環(huán)氧樹脂加胺類固化劑填料，放置一段時間凝固硬化即可。.磨制 磨制一般分粗磨和細磨。粗磨：截取下的試樣有的需要修整外形，有的只需磨平。軟材料用銼刀銼平 ;鋼鐵材料用砂輪機打平。打磨時要用水冷卻，以防溫度升高而引起組織變化，同時，試樣對砂輪的壓力不要過大。若試樣棱邊對檢測結果無影響的話，應盡量倒角、倒邊。細磨：細磨可分為手工磨和機械磨兩種。手工磨制是將砂紙鋪在玻璃板或金屬板上，一手按住砂紙，一手將試樣磨面輕壓在砂紙上作單向推磨，直到磨面上僅留有一個方向的均勻磨痕為止。而后將試樣上的磨屑和砂粒清洗干凈并轉動 90o,再移向更細的砂紙上。由粗到細依次更換直到平整光滑的磨面。對于一般鋼鐵材料可先用 280號砂紙細磨，然后再用 320、400、500、600、800號砂紙磨光即可。為了提高磨制效率，可采用機械磨制，即在預磨機的各磨盤上裝上粗細不同的水砂紙，加水冷卻進行快速機械磨。.拋光 為了消除磨制過程留下的磨痕，使磨面成為鏡面，試樣還需進行拋光。拋光的方法有機械拋光、電解拋光和化學拋光三種，使用最廣泛的是機械拋光。機械拋光是在專用拋光機上進行。拋光時，一邊不斷地將拋光液（ AL2O3、Cr2O3或MgO加水的懸浮液）或金剛石拋光膏滴灑或涂抹在裝有拋光織物（帆布、粗呢或絲綢等）的轉盤上，一邊將試樣磨面均勻地、平穩(wěn)地輕壓在旋轉盤上，并隨時將試樣由中心至邊緣左右移動。一般經(jīng) 2?5min,當磨面成為無磨痕的鏡面時即應停止。隨后將試樣先用水沖冼，再用乙醇清洗磨面，并用吹風機吹干。由于拋光操作不當，會造成一些缺陷，常見的有麻點、劃痕、水漬等。麻點是在拋光面上出現(xiàn)小凹坑，通常是由于拋光時間過長而引起。若出現(xiàn)后需重新用細砂紙磨光，然后再拋光。劃痕則是由于拋光液中混有粗磨?；驋伖饪椢镂辞逑此斐傻?，對細劃痕，可將拋光織物洗凈后，再用稀拋光液重新在盤心附近進行精拋，對較粗的劃痕則必須重新細磨后再拋光。水漬在光學顯微鏡下觀察是油花狀，且有彩色花紋，可用清水輕拋去除。.浸蝕 拋光后的試樣表面是平整的鏡面，可直接在顯微鏡下檢驗孔洞、裂紋、石墨、非金屬夾雜物等項目。但要觀察組織，必須進行浸蝕。浸蝕的方法有多種，最常用的是化學浸蝕法，即利用浸蝕劑對試樣的化學溶解和電化學浸蝕作用將組織顯露出來。純金屬及單相合金的浸蝕基本上是化學溶解過程。位于晶界上的原子排列混亂，并具有較高的能量，故晶界處較易浸蝕而出現(xiàn)凹溝，而晶粒內部被浸蝕程度較輕。在明場下觀察，可以看到晶界處發(fā)暗呈黑色。兩相合金的浸蝕與單相合金截然不同，它主要是一個電化學浸蝕過程。具有較高負電位的一相成為陽極，被迅速地溶解浸蝕，具有較高正電位的另一相成位陰極而被保持原有的光滑平面。結果產生兩相之間的高度差，因此在顯微鏡下就能看到各種不同的組織和組成相。浸蝕時，應將試樣磨面浸入浸蝕劑中或用脫脂棉沾上浸蝕劑涂擦試樣表面。浸蝕時間要以拋光面略顯灰暗時為宜。接著用清水沖洗后，在浸蝕面上滴些乙醇，再用濾紙吸掉，迅速用吹風機吹干便可在顯微鏡下觀察和分析研究。浸蝕開始前，須注意的是：應按金屬材料和浸蝕目的不同，選擇恰當?shù)慕g劑。鋼鐵材料最常用的浸蝕劑為3%?5%硝酸乙醇溶液或4%苦味酸乙醇溶液。顯示中，浸蝕程度應適中，若試樣浸蝕過度，顯微組織模糊時，要重新拋光和浸蝕 ；若浸蝕不足，組織不能充分顯示時，可補充進行浸蝕。三、實驗設備及材料.金相顯微鏡、砂輪機、預磨機、拋光機。.待磨試樣、金相砂紙一套、拋光液、浸蝕劑、乙醇、脫脂棉、吸水紙。四、實驗步驟和方法.了解顯微鏡的正確使用方法。2按金相試樣的制備步驟，每人制備一個合格試樣。3.在金相顯微鏡下觀察浸蝕前與浸蝕后的金相試樣，并對組織形態(tài)進行分析。五、實驗報告.簡述實驗目的。.簡述金相試樣的制備過程。畫出自制試樣的顯微組織示意圖：試樣材料處理狀態(tài)浸蝕劑放大倍數(shù)顯微組織示意圖組織分析.分析實際制樣中出現(xiàn)的問題。為什么未經(jīng)制備過的金屬材料，在金相顯微鏡下觀察不到其顯微組織？實驗四 鐵碳合金平衡組織的顯微分析一、實驗目的1進一步熟悉Fe—Fe3c相圖，了解不同成分鐵碳合金（碳鋼和白口鑄鐵）在平衡狀態(tài)下的顯微組織特征。.熟悉鐵碳合金平衡狀態(tài)下的組織變化規(guī)律。.掌握根據(jù)顯微組織估算亞共析鋼中含碳量的方法。二、實驗概述Fe-Fe3c相圖對研究鋼鐵材料非常重要。 Fe—Fe3c相圖中的各種合金，在室溫下的基本相均為鐵素體與滲碳體。不同含碳量的合金，其組織差異僅是這兩個基本相的相對量、形態(tài)及分布不同，從而導致性能有很大區(qū)別。（一）鐵碳合金室溫下基本相和組織的顯微特征.鐵素體（F）是碳在a-Fe中的固溶體。由于在室溫時其溶碳量幾乎為零，故其顯微組織與純鐵相同。用3%?5%硝酸乙醇溶液浸蝕后呈白色多邊形晶粒，晶界呈黑色網(wǎng)絡狀。在含碳量較低的碳鋼中，鐵素體呈塊狀分布；當含碳量增加到接近共析成分時， 鐵素體在晶界上呈網(wǎng)狀分布。.滲碳體（Fe3C）是具有復雜晶格結構的間隙化合物，其含碳量為 6.69%。用3%?5%硝酸乙醇溶液浸蝕后，滲碳體呈亮白色。用堿性苦味酸鈉溶液煮沸浸蝕15min后呈黑色。故可用此法區(qū)別碳鋼顯微組織中的鐵素體和滲碳體。滲碳體在鋼中與其他相共存時，可以呈片狀、粒狀、網(wǎng)狀、針狀或板條狀，由此導致鋼鐵性能上極大差異。3珠光體（P）是鐵素體和滲碳體組成的細密機械混合物。在平衡條件下，其含文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持文檔來源為 文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理 .word版本可編輯 .歡迎下載支持 .碳量為0.77％。由于珠光體中鐵素體比滲碳體的電極電位低，在正常浸蝕情況下，鐵素體為陽極而被浸蝕凹進，滲碳體為陰極不被浸蝕而凸出，加之相界處的電化學腐蝕更嚴重些，則被浸蝕較深呈現(xiàn)凹陷。故在高倍電鏡下不僅能清楚地觀察到珠光體是由片狀的鐵素體與滲碳體平行交替排列，而且還能看清楚滲碳體四周有一圈黑線圍著，顯示出兩相的存在。若當物鏡鑒別率低于滲碳體片層厚度時，只能看到一條黑線，這條黑線實際上就代表滲碳體邊緣的兩條邊界線，注意此時別錯認為滲碳體被浸蝕呈黑色。若物鏡的鑒別率更低，則連珠光體層片組織也無法分辨而呈一片黑色。4.低溫萊氏體（L'd） 是珠光體和滲碳體組成的機械混合物。在平衡狀態(tài)下，其含碳量為 4.3％。 低溫萊氏體中白色基體為滲碳體 （包括共晶滲碳體和二次滲碳體） ，珠光體組織一般無法分辨出層片特征而呈黑色粒狀或棒狀。（二）鐵碳合金平衡組織的顯微分析Fe－Fe3C相圖上的各種合金，按其含碳量與平衡組織的不同，可分為工業(yè)純鐵、碳鋼及白口鑄鐵三類。其顯微組織特征分述如下：.工業(yè)純鐵 cocW0.0218%,其顯微組織為鐵素體和三次滲碳體。當含碳量相對較高時，在晶界上才能看到三次滲碳體，它呈白亮色。.碳鋼0.0218%<⑴cW2.11%,按其含碳量與平衡組織的不同，分為亞共析碳鋼、共析碳鋼和過共析碳鋼三種。（1）亞共析碳鋼：0.0218%<cocW0.77%,室溫下的組織為鐵素體和珠光體（從鐵素體中析出的三次滲碳體可忽略不計） 。鐵素體為白色多邊形晶粒，珠光體在顯微鏡鑒別率較低時呈暗黑色。隨著鋼中含碳量增加，珠光體量逐漸增多，鐵素體量逐漸減少，且鐵素體的形態(tài)也由塊狀變成碎塊狀。當coc接近0.77%時，變成網(wǎng)狀或斷續(xù)網(wǎng)狀分布于珠光體的邊界上。根據(jù)顯微鏡下觀察到的珠光體和鐵素體所占面積，可用下式估算出亞共析碳鋼中的含碳量：coc^P%X0.77%式中coc—鋼的含碳量； P%—珠光體所占面積。（2）共析碳鋼：3c-0.77%,室溫組織為珠光體。在一定放大倍數(shù)下觀察到的珠光體層片厚薄，除與相變過程有關外，還與珠光體層片和磨面的相對位置有關，因而顯微鏡下不同區(qū)域的珠光體厚度有較大差異。（3）過共析碳鋼：0.77%<cocw2.11%，但實用鋼的最大碳量為 1.3%左右，其室溫組織為珠光體和二次滲碳體。 二次滲碳體分布于晶界上， 隨著鋼中含碳量的增加,二次滲碳體含量隨之增加并逐漸變成連續(xù)網(wǎng)狀，繼而滲碳體網(wǎng)變寬，由此使鋼的性能變脆。在顯微鏡下，可用如下方法鑒別珠光體邊界上的網(wǎng)狀鐵素體和網(wǎng)狀滲碳體：(1)在放大100x下觀察，晶界上的鐵素體較粗大肥胖且彎曲，而滲碳體細小平直。(2)在放大500X下觀察，晶界上的白色相若與珠光體中的鐵素體連在一起者為鐵素體；若與珠光體中的鐵素體有明顯邊界者，則為滲碳體。(3)用堿性苦味酸鈉溶液浸蝕，則晶界上滲碳體呈黑色。(4)用大頭針在拋光試樣上輕輕劃一道，再置于 500X下觀察，若晶界上的白色相上留下劃痕，則為鐵素體，反之為滲碳體。3.白口鑄鐵：2.11%<cocw6.69%,按其含碳量及平衡組織的不同，又可分為亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵和過共晶白口鑄鐵三種。(1)亞共晶白口鑄鐵：2.11%<cocw4.3%,其室溫下的顯微組織為珠光體、二次滲碳體和低溫萊氏體，其中珠光體呈暗黑色塊狀或樹枝狀分布，低溫萊氏體則為白色滲碳體基體上散布著黑色粒狀珠光體，二次滲碳體與共晶滲碳體連在一起，在顯微鏡下難以分辨。亞共晶白口鑄鐵組織中的萊氏體隨含碳量的增加而增加。(2)共晶白口鑄鐵：coc=4.3%,其室溫下的組織為低溫萊氏體。(3)過共晶白口鑄鐵：4.3%<cocW6.69%,其室溫組織為一次滲碳體和低溫萊氏體。一次滲碳體呈亮白色粗直板條狀分布在萊氏體基體上。三、實驗設備及試樣.金相顯微鏡。.鐵碳合金的平衡狀態(tài)金相試樣一套(見表 4-1)o表4-1 鐵碳合金平衡狀態(tài)試樣序號試樣材料處理狀態(tài)浸蝕劑室溫下的顯微組織1工業(yè)純鐵完全退火4%硝酸酒精F220鋼F+P345鋼F+P

460鋼F+P5T8鋼P（層片）6T12鋼P+FesCn7T12鋼堿性苦味酸溶液P+Fe3c口8亞共晶白口鐵鑄態(tài)4%硝酸酒精P+Fe3O+Ld'9共晶白口鐵Ld'10過共晶白口鐵Ld'+FesCi四、實驗方法及步驟.在顯微鏡下認真觀察表 4-1所列的各種材料的顯微組織，識別各顯微組織特征。.選擇各材料顯微組織的典型區(qū)域，根據(jù)其組織特征，繪出顯微組織示意圖，并用箭頭標出其中組織組分的名稱。.估計亞共析鋼顯微組織中各相或組織的面積比例，測算其含碳量。五、實驗報告.實驗目的。.估測所觀察的各亞共析鋼顯微組織中珠光體及鐵素體的面積比例，并計算其含碳量。3.繪出所觀察的試樣顯微組織示意圖，按要求填好下表。試樣材料處理狀態(tài)浸蝕劑放大倍數(shù)顯微組織示意圖組織說明試樣材料

處理狀態(tài)浸蝕劑放大倍數(shù)顯微組織示意圖組織說明試樣材料處理狀態(tài)浸蝕劑放大倍數(shù)顯微組織示意圖組織說明實驗五 金屬的塑性變形與再結晶一、實驗目的.了解冷塑性變形對金屬組織和性能的影響。.了解冷塑性變形對金屬再結晶后晶粒大小的影響。二、實驗概述（一）金屬塑性變形后的組織、性能變化金屬的重要特性之一就是具的塑性。當金屬受外力超過其屈服點時，除繼續(xù)發(fā)生彈性變形外，同時還發(fā)生永久性變形，又稱塑性變形。它主要通過滑移和攣生方式進行。塑性變形的結果不僅使金屬的外形、尺寸改變，而且使金屬的內部組織和性能也發(fā)生變化。現(xiàn)將這些變化分述如下：文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持文檔來源為 文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理 .word版本可編輯 .歡迎下載支持滑移帶 滑移是金屬塑性變形的基本方式。晶體滑移時沿滑移面、滑移方向產生相對滑動， 在自由表面處產生臺階， 大量滑移臺階的積累就構成了宏觀塑性變形。通過光學顯微鏡觀察已變形的拋光試樣，就能見到許多平行線條，即為滑移帶。孿晶 孿生通常是晶體難以滑移時而進行的另一種塑性變形方式。孿生變形就是晶體的一部分沿一定晶面和晶向進行剪切變形，從而使已變形部分與未變形部分的原子排列構成鏡面對稱，此稱孿晶，由于晶體兩部分位向不同，受浸蝕程度有異，對光的反射能力也明顯不同，故在顯微鏡下能看到形變孿晶。纖維組織 金屬在變形前內部組織為等軸晶粒，隨著變形量的增加，晶粒逐漸沿變形方向伸長，并最后被顯著地拉成纖維狀。這種組織稱之冷加工纖維組織。加工硬化 由于金屬冷塑性變形，亞結構進一步細化，位錯密度增大，導致其強度、硬度提高，而塑性、韌性下降，該現(xiàn)象即稱加工硬化。（二）塑性變形后的回復與再結晶金屬經(jīng)冷塑性變形后，在熱力學上處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必有力求恢復到穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢。但在室溫下，由于原子的動能不足，恢復過程不易進行，加熱會提高原子的活動能力，也就促進了這一恢復過程的進行。加熱溫度由低到高，其變化過程大致分為回復、再結晶、和晶粒長大三個階段，當然這三個階段并非截然分開。在回復階段，顯微組織不變，僅是內應力獲得很大松弛，所示其性能幾乎不變。但經(jīng)再結晶后，顯微組織已恢復到變形前的等軸晶，故各種性能也都復原，即加工硬化完全消除。（三）再結晶后晶粒大小與變形量的關系冷變形金屬再結晶后晶粒大小除與加熱溫度、保溫時間有關外，還與金屬的預先變形量有關。 當孌形度很小時， 金屬不發(fā)生再結晶。 這是由于晶內儲存的畸變能很小，不足以進行再結晶而保持原來狀態(tài)， 當達到某一變形度時， 再結晶后的晶粒特別粗大，該變形度稱之臨界變形度。一般金屬的臨界變形度在 2%?3%范圍內。此后，隨著變形度的增加，再結晶后的晶粒度逐漸變細。三、實驗設備及試樣金相顯微鏡。鋁片拉伸機（附測量工具）實驗用箱式電阻爐。顯微式樣一套。 （見表5-1）表5-1供觀察的顯微試樣序號材料處理狀態(tài)浸蝕劑觀察內容要求1低碳鋼拋光后加壓變形未浸蝕滑移帶畫滑移帶示意圖2純Zn稍加塑性變形HCL+HNO甘油形變攣晶圓形受李晶示意圖320鋼拉伸4%硝酸酒精畫組織示意圖420鋼再結晶退火同上同上5純鐵變0%形20%度40%60 %同上觀察小同艾形度卜的晶粒形態(tài)回不同變形度卜的組織示意圖6純鋁不同變形度經(jīng)550c退火20%氫氧化鈉水溶液觀察晶粒大小作晶粒度與變形度的關系曲線四、實驗方法與步驟.觀察上述各試樣，并根據(jù)要求，畫出組織示意圖及關系曲線。.一組鋁片試樣的制備方法如下：(1)在200mm￡的一組純鋁試樣上，劃出75mm勺刻度線，并編號。(2)將鋁片置于拉伸機上，拉至指定的變形度。試樣拉伸后長度計算式為：L=75(1+e)(本實驗e=2%、3%、5%、8%、9%、10%、11%)(3)將一組試樣收集在一起放入加熱爐中進行 550c(正負10C)、保溫30分鐘的再結晶退火。(4)將退火后的試樣用氫氧化鈉溶液浸蝕顯示晶粒。由于浸蝕時放出熱量，須將浸蝕劑容器放在冷水中冷卻，浸蝕后用清水沖冼。(5)晶粒大小的測定方法：先計算100mm內的晶粒數(shù)，再換算成平均每一晶粒所占面積。五、實驗報告.簡述實驗目的。.根據(jù)觀察試樣結果，填寫下表。材料低碳鋼純鋅20鋼

處理藝拋光后加壓變形稍加塑性變形拉伸浸蝕劑未浸蝕硝酸、鹽酸、甘油4%硝酸酒精放大倍數(shù)顯微組織示意圖組織特征材料20鋼純鐵純鐵處理藝再結晶退火變形度0%變形度20%浸蝕劑4%硝酸酒精4%硝酸酒精4%硝酸酒精放大倍數(shù)顯微組織示意圖組織特征材料純鐵純鐵處理變形度40%變形度60%浸蝕劑4%硝酸酒精4%硝酸酒精放大倍數(shù)顯微組織示意圖組織特征3.鋁片再結晶后晶粒大小與變形度關系（填表并畫關系曲線）變形度2%3%5%8%9%10%11%拉伸后計算長度mm/晶粒實驗六碳鋼的熱處理一、實驗目的.了解碳鋼的基本熱處理（正火、淬火及回火）工藝方法；.掌握冷卻條件與鋼性能的關系；.分析正火、淬火及回火溫度對鋼性能的影響。二、實驗原理.鋼的退火和正火鋼的退火通常是把鋼加熱到臨界溫度 Aci或Au以上，保溫一段時間，然后緩慢地隨爐冷卻。此時奧氏體在低于 Ari溫度以下的高溫區(qū)發(fā)生分解而得到比較接近平衡狀態(tài)的組織。一般中碳鋼（如40、45鋼）經(jīng)退火后組織穩(wěn)定，硬度較低（ HB18cH22）有利于下一步進行切削加工。正火是將鋼加熱到Ac或Acm以上30?50c保溫后進行空冷。由于冷卻速度稍快，與退火組織相比，組織中的珠光體相對量較多，且片層較細密；對低碳鋼來說，正火后提高硬度可改善切削加工性；對高碳鋼則正火可消除網(wǎng)狀滲碳體，為下一步球化退火及淬火做準備。.鋼的淬火淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上 30?50C,保溫后淬人各種不同的冷卻介質中快速冷卻以獲得淬火馬氏體或下貝氏體組織。碳鋼經(jīng)淬火后得到淬火馬氏體、下貝氏體和少量的殘余奧氏體組織。為了正確地進行鋼的淬火，必須考慮下列三個重要因素：淬火加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。.鋼的回火回火是將淬火后的鋼加熱到臨界點（Aci）以下的某一溫度，保溫一定時間后以適當?shù)睦鋮s速度冷卻到室溫的熱處理工藝。鋼經(jīng)淬火后得到的淬火馬氏體組織是亞穩(wěn)相，有轉變?yōu)槠渌M織的趨勢，同時淬火使工件內部產生很大的內應力，導致工件變形甚至開裂。特別是一些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化而失去精度，因此淬火鋼必須進行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同性能。對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要是考慮回火溫度和保溫時間這兩個因素。在實際生產中通常以圖紙上所要求的硬度要求作為選擇回火溫度的依據(jù)，各種鋼材的回火溫度與硬度之間的關系曲線可從有關手冊中查閱。三、實驗材料及設備1、實驗材料：20鋼，45鋼，T12鋼；2、實驗設備：箱式電爐、控溫儀表、洛氏硬度機、水銀溫度計；3、淬火介質：水，油（使用溫度約 20C）。四、實驗內容本次實驗為綜合性實驗，包括三部分內容，即正火實驗、淬火實驗及回火實驗。.同一加熱溫度不同材料（含碳量）的正火實驗；.同一材料（含碳量），同一冷卻條件（水冷）不同加熱溫度的淬火實驗；.同一材料（含碳量），同一加熱溫度不同冷卻介質冷卻的淬火實驗；.同一加熱溫度，同一冷卻介質冷卻（水冷或油冷） ，不同材料（含碳量）的淬火實驗；.同一材料（45鋼）相同淬火條件不同溫度的回火實驗。五、實驗步驟1、淬火和正火實驗步驟：根據(jù)淬火條件不同，淬火和正火實驗分五個小組進行，見表6-1。（1）將試樣分類，編號，以免熱處理過程中混淆；（2）加熱前先將全部試樣測定硬度。為便于比較，一律用洛氏硬度測定；（3）將電爐升溫至表6-1規(guī)定的溫度，根據(jù)試1￥鋼號，按照表 6-1規(guī)定的淬火和正火加熱溫度加熱，保溫時間按表 6-2確定；（4）各組將淬火及正火后的試樣表面用砂紙 （或砂輪）去掉氧化皮并磨平，測出硬度值（HRC班別填入表6—1中。表6—1 淬火與正火實驗組別加熱溫度冷卻力式20鋼45鋼T12鋼

(C)處理前硬處理后硬處理前硬處理后硬處理前硬處理后硬度度度度度度(HRC)(HRC)(HRC)(HRC)(HRC)(HRC)11000水冷2760水冷3850空冷4850油冷5850水冷注1?4組每種鋼號各一塊；5組除20、T12鋼各一塊外，45鋼取6塊，其中5塊供回火用。表6—2碳鋼在箱式電阻爐中加熱時間的確定加熱溫度(C)工件形狀圓柱形方形板形分鐘/毫米直徑分鐘/毫米厚度分鐘/毫米厚度7001.52.228001.01.529000.81.21.610000.40.60.82、回火實驗步驟：(1)將已經(jīng)正常淬火并測過硬度的 45鋼試樣分五個小組(見表6—3),做好記錄;(2)各小組試樣分別放人表6-3規(guī)定溫度的爐內加熱，保溫 30分鐘，然后取出空冷；(3)用砂紙磨光試樣表面，分別在洛氏硬度機上測定硬度值，將測定的硬度值分別填人表6—3中。表6-3回火實驗組別12345回火溫度(C)200300400500600回火前硬度(HRC)回火后硬度（HRC）六、注意事項.本實驗加熱所用加熱爐為電爐，由于爐內電阻絲距離爐膛較近，容易漏電，所以電爐一定接地，在放、取試樣時必須先切斷電源。.往爐中放、取試樣必須使用夾鉗，夾鉗必須擦干，不得沾有油和水。開關爐門要迅速，爐門打開時間不宜過長。.試樣由爐中取出淬火時，動作要迅速，以免溫度下降，影響淬火質量。.試樣在淬火液中應不斷攪動，否則試樣表面會由于冷卻不均而出現(xiàn)軟點。.淬火時水溫應保持20?30c左右，水溫過高要及時換水。.淬火或回火后的試樣均要用砂紙打磨表面，去掉氧化皮后再測定硬度值。七、實驗報告要求.實驗目的。、簡述本次實驗的實驗原理。.實驗材料與實驗內容。.實驗步驟。.分析化學成分（C%）、加熱溫度與冷卻速度對鋼性能的影響并加以討論。.繪制出45鋼回火溫度與硬度的關系曲線圖并加以討論。.分析實驗中存在的問題。實驗七 碳鋼不平衡組織的觀察一、實驗目的.觀察碳鋼熱處理后的各種不平衡組織的特征，識別碳鋼不平衡組織。.明確各種不平衡組織與成分、形成溫度的關系，進一步掌握 C曲線的應用。.進一步明確鋼的組織結構、性能與熱處理的關系。二、實驗概述.過冷奧氏體轉變產物的顯微分析 鋼經(jīng)過正火、油冷淬火、水冷淬火及不同溫度等溫處理，直接由奧氏體轉變產生的組織， 從形成過程及形態(tài)上看可分下述幾類:（1）珠光體型組織 不平衡冷卻得到的珠光體與平衡冷卻得到的珠光體沒有明顯區(qū)別，但一般隨過冷度增大，而使珠光體層片間距減小。所謂索氏體或屈氏就是細的或極細的珠光體。文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持文檔來源為 文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理 .word版本可編輯 .歡迎下載支持 .①索氏體（S）:在500倍的放大倍數(shù)下可以看出片層結構，在 300倍的放大倍數(shù)下片層很難分清，只能隱約地看到彎曲的條痕，整個視場呈黑暗色，放在倍數(shù)更低時看起來呈云霧狀。②屈氏體（T）:屈氏體是過冷奧氏體大約在 500?600c之間的轉變產物，是在未淬透的熱處理零件中常見的組織， 屈氏體片層比索氏體更細， 很難分辨， 呈黑色一團。（2）貝氏體型組織 貝氏體又可分為上貝氏體和下貝體兩種：①上貝氏體：上貝氏體是由成簇的平行排列的條狀鐵素體和沿其邊界斷續(xù)分布的細條狀滲碳體所組成。在光鏡下呈密集平行的白亮色條狀物為鐵素體，它起始于原奧氏體晶界，向晶內發(fā)展，在鐵素體條之間的條狀滲碳體使顯微組織呈羽毛狀。上貝氏體中鐵素體條的寬度，通常比在同溫度下形成的細珠光體的片間距大，并且滲碳體是斷續(xù)分布的，因此，上貝氏體一般比珠光體部位浸蝕稍淺，在金相觀察中可與珠光體區(qū)別開來。②下貝氏體：下貝氏體的光鏡形態(tài)很象回火馬氏體。電鏡下觀察，下貝氏體中的過飽和鐵素體呈片狀， 其中碳化物呈細棒狀， 排列方向與鐵素體的長軸方向成 55?65o角度。由于它是復相組織，致使下貝氏體與未回火的馬氏體很容易被區(qū)分開來，下貝氏體易被浸蝕，呈黑色，而馬氏體不易被腐蝕，呈淺灰色。（3）馬氏體組織 馬氏體主要有板條狀馬氏體與片狀馬氏體兩種：①低碳板條馬氏體：含碳量小于 0.2%的碳鋼淬火全部得到這種組織，板條狀馬氏體為一束束尺寸大體相同，且相互平行的條狀組織，束與束之間位向差較大，在一個奧氏體晶粒內可以有幾個取向不同的馬氏體條平行排列在一個晶面上。這種板條狀馬氏體是單向的，并非混合物。②高碳片狀馬氏體：含碳量大于 0.6%的鋼中，馬氏體為雙凸透鏡狀的晶體，光鏡形態(tài)呈針狀或竹葉狀，中間稍厚，各馬氏體針葉相互成一定角度。在一個奧氏體晶粒內馬氏體片大小互不相同，初生者較厚，較長，橫貫奧氏體晶粒，后寸生尺寸較小。對中碳鋼，板條狀馬氏體與片狀馬氏體混合出現(xiàn)，隨著碳含量增加，片狀馬氏體相對量也就增多。在正常淬火工藝下，由于奧氏體晶粒細小，所以馬氏體針也非常細小，在顯微鏡下針狀不明顯，呈云霧狀。這種馬氏體稱為隱針馬氏體。高碳鋼馬氏體轉變時，由于進行不徹底，故總有一定量的殘留奧氏體，這種殘留奧氏體與高溫下和奧氏體沒有什么區(qū)別。在顯微鏡下呈白色，位于馬氏體針葉之間。(4)魏氏組織 當奧氏體晶粒粗大，且在較大過冷度下轉變時，亞共析鋼的先共析鋼鐵素體和過共析滲碳體，不僅沿奧氏體晶界析出，而且在奧氏體晶粒內沿一定的晶面成片狀或針狀相互平行或一定角度排列形成魏氏組織。這些先共析鐵素體和滲碳體，在浸蝕時不易腐蝕，故在顯微鏡下呈白色，而黑色者則為珠光體。.馬氏體回火產物的顯微分析(1)回火馬氏體 馬氏體經(jīng)回火后，由于析出高度彌散分布的e碳化物，造成大量相界面，使馬氏體易受浸蝕，而使馬氏體針葉顏色變黑，與下貝氏體相似。但馬氏體形態(tài)特征并無改變。(2)回火屈氏體 馬氏體經(jīng)中溫回火后已分解為鐵素體和滲碳體的機械混合物，原馬氏體的針狀特征已消失，但鐵素體還保留著淬火馬氏體的方向性，在顯微鏡下其方向性仍隱約可見。滲碳體在低溫下回火時呈粒狀。但在顯微鏡下難以分辨鐵素體和滲碳體，呈明暗不一的團狀。(3)回火索氏體 它已完全失去馬氏體的方向性，其金相形態(tài)為細小的粒狀碳化物均勻分布在鐵素體的基礎上。.過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉變的顯微分析 過冷奧氏體在連續(xù)冷卻時可以得到各種混合組織。(1)板條狀馬氏體加片狀馬氏體。這種組織多存在于中碳鋼淬火的組織之中。(2)屈氏體加馬氏體再加殘留奧氏體。這種組織多存在于冷卻速度接近于臨界冷卻速度的條件下，邊續(xù)冷卻時，又不易發(fā)生貝氏體轉變的鋼中。其中屈氏體出現(xiàn)于原奧氏體晶界上，呈黑色團狀，殘留奧氏體分布于馬氏體針葉之間。(3)屈氏體加上、下貝氏體加馬氏體和殘留奧氏體。這種組織發(fā)生連續(xù)冷卻時容易產生貝氏體轉變的鋼中，如各種合金鋼。三、實驗內容觀察實驗室制備的如表7-1所示金相試樣的顯微組織，畫出組織特征示意圖。表7-1供觀察的碳鋼不平衡組織試樣一套序號鋼號處理狀態(tài)浸蝕劑放大倍數(shù)組織120950c鹽水淬4%硝酸酒精400倍M板條245850c水淬同上同上咻條+M#

345850c油淬同上同上T+M混4T121200c水淬同上同上M針+A'545等溫淬火同上同上B上十M混6T8同上同上同上B下+M片+A7T12780c淬火200c回火同上同上M回+Cm845850c淬火600c回火同上同上S回9T12球化退火同上同上P球+Cm四、實驗儀器和材料.金相顯微鏡.已制備好的金相試樣各一套（表 7—1）.金相圖譜五、實驗步聚每個學生逐一觀察各個試樣，確定其間的區(qū)別，對照金相圖譜研究其組織形態(tài)特征，并選擇典型區(qū)域繪制顯微組織示意圖。六、實驗報告.實驗目的.說明各種組織的形成原因和形成過程特點。.繪出所觀察的試樣顯微組織示意圖，按要求填表 7-2。試樣材料處理狀態(tài)浸蝕劑放大倍數(shù)顯微組織示意圖

組織說明試樣材料處理狀態(tài)浸蝕劑放大倍數(shù)顯微組織示意圖組織說明試樣材料處理狀態(tài)浸蝕劑放大倍數(shù)顯微組織示意圖組織說明實驗八鑄鐵的顯微組織觀察一、實驗目的觀察、熟悉各類鑄鐵的顯微組織特