非平衡組織實驗

非平衡組織實驗第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五一、非平衡組織實驗的作用和地位二、如何上好非平衡組織實驗課？四、非平衡組織實驗課的要求實驗緒論及準備知識三、非平衡組織實驗課的安排第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五二、如何上好非平衡組織實驗課？1、每次實驗課前要求預(yù)習（完成預(yù)習報告）2、實驗中認真操作和記錄實驗數(shù)據(jù)，并進行適當數(shù)據(jù)處理（經(jīng)過初步處理的實驗的原始數(shù)據(jù)必須有教師簽名）3、實驗完成后要求完成實驗報告4、按時交實驗報告第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五實驗課的安排1、每班分為兩個A、B兩個實驗班2、每兩位同學一組3、A、B兩個實驗班分別進行各自的實驗。4、實驗課成績有三部分組成：平時表現(xiàn)(20%)、實驗報告(40%)、實驗考試(40%)第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五非平衡組織實驗課的要求3、應(yīng)注意安全，化學藥品廢棄物應(yīng)放入專用瓶。實驗后注意衛(wèi)生保持及用品的整潔。1、按時到實驗室2、上課時應(yīng)注意秩序，不許大聲喧嘩。第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五主要參考書1、中國機械工程學會焊接學會編著.焊接金相圖譜.機械工業(yè)出版社.1987

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第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五實驗一低碳鋼弧焊焊縫組織金相實驗一、實驗?zāi)康?.了解低碳鋼焊縫各區(qū)域的典型組織特點；2.掌握低碳鋼焊接接頭各區(qū)域的組織變化。第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五二、實驗內(nèi)容Q235焊縫及熱影響區(qū)各區(qū)域典型組織觀察；2.20鋼焊縫及熱影響區(qū)各區(qū)域典型組織觀察。第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五三、實驗儀器設(shè)備和材料1.設(shè)備：平板玻璃 1塊正置式金相顯微鏡 1臺拋光機 1臺吹風機 1個2.試樣：粗細金相砂紙 1套不同焊縫結(jié)晶形態(tài)的典型試片 若干低碳鋼焊接接頭試片 1塊4%硝酸酒精溶液無水醇脫脂棉 若干第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五四、實驗原理焊接接頭由焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)金屬組成。焊縫金屬的結(jié)晶形態(tài)與焊接熱影響區(qū)的組織變化，不僅與焊接熱循環(huán)有關(guān)，也和所用的焊接材料和被焊材料有密切關(guān)系。第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五焊縫凝固時的結(jié)晶形態(tài)1.焊縫的交互結(jié)晶圖1焊縫金屬的交互結(jié)晶示意圖2.焊縫的結(jié)晶形態(tài)第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五圖5低碳鋼焊接熱影響區(qū)分布特征第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五3、20鋼焊接熱影響區(qū)（1）熔合區(qū)（2）粗晶區(qū)（3）細晶區(qū)（4）不完全重結(jié)晶區(qū)第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五五、實驗方法和步驟

1、將已焊好試件(以結(jié)422焊條在的試件上堆焊)，切成的試片，然后把試片四周用砂輪打去毛刺，并把四個角打磨成圓角。2、用金相砂紙打磨紙上。試片研磨完生，用清水沖洗，進行機械拋光，拋光后再用清水沖洗試片。3、將拋光好的試片，用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，大約經(jīng)過5~10s左右，立即用清水沖洗，然后用無水乙醇輕輕擦去水分，并用吹風機吹干。4、

4、把已制備好的試片在顯微鏡下進行觀察與分析分清焊接接頭各區(qū)域后，仔細辨認各區(qū)域組織的特征，在顯微鏡下，測定焊接熱影響區(qū)各區(qū)域的寬度，把各區(qū)的寬度及組織填入表。第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五六、實驗報告要求

1.根據(jù)實驗所繪制的低碳鋼焊接接頭和組織和所測定各區(qū)域?qū)挾?，結(jié)合低碳鋼的狀態(tài)圖以及焊接熱循環(huán)曲線，繪制低碳鋼焊接接頭的組織圖和所測定各區(qū)域?qū)挾?，結(jié)合低碳鋼的狀態(tài)圖以及焊接熱循環(huán)曲線，繪制低碳鋼焊接接頭組織變化與狀態(tài)圖的關(guān)系示意圖。2.分析低碳鋼焊接接頭各區(qū)域組織變化的特征，說明各組織的生成機理及對焊接接頭性能的影響。3.由實驗繪制焊縫典型結(jié)晶形態(tài)；根據(jù)濃度過冷理論，分析等軸晶，樹枝狀晶，胞狀晶等組織與過冷的關(guān)系；說明材料成分對焊縫結(jié)晶形態(tài)的影響。解釋同一焊縫中存在不同結(jié)晶形態(tài)的原因。從理論上分析實驗中觀察到的結(jié)果，分別說明各焊縫組織從熔合區(qū)到焊縫中心變化的趨勢。第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五七、實驗注意事項

1.試樣磨制時需要注意平整度；2.各區(qū)域照片拍攝需注意結(jié)晶狀態(tài)的典型性。第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五八、思考題

1.低碳鋼焊接熱影響區(qū)中，為什么會出現(xiàn)魏氐體組織?能否出現(xiàn)馬氐體組織?2.焊縫組織是否有可能全部是等軸晶?為什么?第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五實驗二5CrNiMoV鋼與H90銅焊接接頭性能一、實驗?zāi)康?.觀察與分析5CrNiMoV鋼與H90銅熔敷焊接頭的顯微組織；2.了解5CrNiMoV鋼熱影響區(qū)顯微組織特征。第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五二、實驗內(nèi)容1.5CrNiMoV鋼與H90銅焊接接頭試樣制備；2.接頭組織觀察。第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五三、實驗儀器設(shè)備和材料1.設(shè)備：感應(yīng)焊機 1套金相顯微鏡 1臺吹風機 1個2.材料：腐蝕液稀釋為10%的草酸(C2H2O4·2H2O分析純)水溶液 1000mL熔敷焊試片 6對乙醇、丙醇、棉花、各號金相砂紙等 若干第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五四、實驗原理熔敷焊方法是指采用某種加熱方式使預(yù)置在鋼基體上的合金帶或環(huán)（本文實驗采用銅帶和銅環(huán)）局部或整體熔化與鋼基體發(fā)生冶金結(jié)合，而鋼基體不熔化的一種焊接方法。熔敷焊既不同于熔化堆焊，也不同于釬焊。與電弧堆焊相比，其共同點是將熔化的金屬堆敷在基體金屬表面，并在其上凝固結(jié)晶形成熔敷層（堆焊層），因而它具有熔化焊的結(jié)合性質(zhì)。第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五其不同點如下：電弧堆焊是將焊絲或焊條或焊粉在電弧中熔化，依靠熔滴過渡、電弧推力等將熔化的液態(tài)金屬堆敷在基體金屬表面，電弧產(chǎn)生于電極和鋼基體之間，基體金屬的熔化在所難免；而熔敷焊是將熔敷層原態(tài)金屬帶或圈預(yù)置于基體金屬之上，熱源對熔敷層金屬而非基體金屬加熱，基體金屬僅受熱傳導(dǎo)和輻射熱的作用，界面溫度較低，通過控制加熱速率來控制熔敷層的溫度梯度，進而控制界面溫度，可保證基體金屬不發(fā)生熔化，而實現(xiàn)液態(tài)金屬和固態(tài)基體的冶金結(jié)合。第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五與釬焊方法相比，兩者都是固相與液相金屬發(fā)生冶金結(jié)合，都依靠釬劑或保護劑去除界面的氧化物，都具有焊接溫度低的特點，但釬焊依靠毛細作用使釬料（第3種金屬）在去膜后的基體表面鋪展填滿釬縫實現(xiàn)焊接，而熔敷焊無釬料及填縫過程，熔敷金屬作為母材全部熔化并與基體母材實現(xiàn)焊接，熔敫金屬在強制或自由狀態(tài)下成形。第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五典型銅-鋼熔敷焊界面典型熔敷焊鋼側(cè)熱影響區(qū)組織第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五五、實驗方法和步驟1、將已焊好試件切成的試片，然后把試片四周用砂輪打去毛刺，并把四個角打磨成圓角。2、用金相砂紙打磨紙上。試片研磨完生，用清水沖洗，進行機械拋光，拋光后再用清水沖洗試片。3、將拋光好的試片，用腐蝕液進行腐蝕，大約經(jīng)過5~10s左右，立即用清水沖洗，然后用無水乙醇輕輕擦去水分，并用吹風機吹干。4、把已制備好的試片在顯微鏡下進行觀察與分析分清焊接接頭各區(qū)域后，仔細辨認各區(qū)域組織的特征，在顯微鏡下，測定焊接熱影響區(qū)各區(qū)域的寬度，把各區(qū)的寬度及組織填入表。繪制各區(qū)域組織示意圖。第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五六、實驗報告要求1.根據(jù)金相觀察畫出焊接接頭顯微組織示意圖。2.分析焊接接頭各區(qū)域顯微組織特征。3.分析接頭常見缺陷的種類及產(chǎn)生原因。4.分析銅晶粒大小及變化原因。第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五七、實驗注意事項1.試樣磨制時需要注意平整度；2.各區(qū)域照片拍攝需注意各區(qū)域組織的典型性。第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五八、思考題1.5CrNiMoV鋼與H90銅焊接接頭界面形成的微觀機理是什么?2.影響熔敷焊接頭質(zhì)量的主要因素有哪些?第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五實驗三LF21鋁合金的釬焊接頭觀察一、實驗?zāi)康?.觀察與分析LF21釬焊接頭的顯微組織；2.了解焊接工藝對接頭組織特征及焊接質(zhì)量的影響。二、實驗內(nèi)容1.LF21釬焊接頭試樣制備；2.接頭組織觀察。第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五三、實驗儀器設(shè)備和材料1.設(shè)備：真空釬焊爐 1臺金相顯微鏡 1臺吹風機 1個2.材料：腐蝕液采用5%NaOH水溶液 1000mL釬焊試片 6對乙醇、丙醇、棉花、各號金相砂紙等 若干第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五四、實驗原理釬焊的生產(chǎn)過程包括很廣，如釬焊前準備、零件裝配和固定、釬焊、釬焊后清理及質(zhì)量檢驗等。其中釬焊過程應(yīng)包括熔態(tài)釬料的填充過程及釬料與母材的相互作用。

(1）熔態(tài)釬料的填充過程：能實現(xiàn)這一過程的必要條件是釬料的潤濕作用和毛細作用。影響釬料潤濕作用的主要因素有：釬料和母材組成；釬焊濕度；母材表面氧化物；母材表面粗糙度；釬劑。(2）釬料與母材的相互作用。這種作用可歸為兩種：一種是固態(tài)母材向液態(tài)釬料的溶解；另一種是液態(tài)釬料向母材的擴散。這些相互作用對釬焊接頭性能影響很大。第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五對釬焊材料的基本要求：a）合適的熔化溫度范圍，一般比母材的熔化溫度低

b）在釬焊溫度下具有良好的潤濕作用，能充填充接頭間隙

c）與母材的物理、化學作用應(yīng)保證它們之間形成牢固的結(jié)合

d）成份穩(wěn)定盡可能減少釬焊溫度下元素的損耗；少含或不含稀有金屬和貴重金屬e）能滿足釬焊接頭物理、化學及力學性能等要求釬料可分為:軟釬料（易熔釬料，熔點低于450℃)

硬釬料（難熔釬料，熔點高于450℃)軟釬料主要包括：鉍基、銦基、錫基、鎘基、鋅基和鉛基等釬料。硬釬料主要包括：鋁基、銀基、銅基、錳基、鎳基、金基、鈀基、鎂基、鉬基和鈦基等釬料。第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五a.615℃b.620℃典型LF21釬焊界面第三十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五五、實驗方法和步驟1、將試件加工成已焊好試件切成的試片，然后把試片表面采用300#砂紙打磨。2、將試片采用清水沖洗然干凈后，投入5%NaOH溶液進行清洗3-5分鐘。3、進行裝夾，采用HL400釬料進行釬焊實驗。搭接面可采用10mm寬度，焊后切開釬縫，進行觀察試樣磨制。第三十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五4、采用100#、280#、400#、600#砂紙依次磨制試樣，然后進行Al2O3拋光處理，用腐蝕液進行腐蝕，大約經(jīng)過5~10s左右，立即用清水沖洗，然后用無水乙醇輕輕擦去水分，并用吹風機吹干。5、把已制備好的試片在顯微鏡下進行觀察與分析分清焊接接頭各區(qū)域后，仔細辨認各區(qū)域組織的特征，在顯微鏡下，測定釬縫中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的寬度，把各區(qū)的寬度及組織填入表