实验三铁碳合金平衡组织分析与布氏硬度示范.ppt

实验三 铁碳平衡组织分析与布氏硬度测定 一、实验目的 二、实验仪器 三、实验原理 四、操作步骤 五、注意事项 二、 实验仪器  3.2布氏硬度 硬度是指材料对一更硬物体压入其内时所表现的抵抗力。在生 产和科研应用十分广泛，这是由于硬度试验与其他机械性能试验如 拉伸、弯曲试验等比较，具有下列特点： (1)试验后工件不被破坏； (2)可以在各种形状和尺寸的试件上进行试验，不需要特别制样； (3) 试验方法简单，操作方便，测量迅速； (4) 材料的硬度值与其强度之间存在一定的关系。 常用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显 微硬度。本试验中学习布氏硬度的测定。 布氏硬度试验是所有硬度试验中压痕最大的一种试验法，它能 反映出材料的综合性能，不受试样组织显微偏析及成分不均匀的影 响，所以它是一种精度较高的硬度试验法。在冶金、锻造、铸造、 未经淬火钢及有色金属等工业领域、实验室、大专院校和科研单位 内广泛使用。 3.2.2布氏硬度试验操作原理 （1）操作原理 用一定直径的钢球或硬质合金球，在规定的试验力作用下压入试样表面，经规定的保持时间后卸除试验力，测量试样表面压痕直径，布氏硬度值是试验力除以压痕表面积的商。见图3－1 （2）计算公式 布氏硬度试验采用硬质合金球压头，硬度符号为HBW；普通钢球，硬度符号为HBS 布氏硬度值按下式计算的： 式中：F—试验力，kgf； s——压痕表面积，mm h——压痕深度，mm2。 式中：D—球压头直径，mm； F——试验力，N； d——压痕平均直径，mm； 3.2.3布氏硬度相似原理及其应用 布氏硬度计有多种钢球，多种载荷供试验选择。在进行布氏硬度试验时，照常理分析，对应同一试样采用不同直径钢球与变化试验力时，凹印面积会有变化，但单位面积上的抗力应该是相同的 ，即布氏硬度值应为常数。实际上，在硬度检测中试验力与钢球任意变换时，直径的变化与凹印面积的变化在球冠与接近球径处是非线性关系的，对于软硬差异大的材料，压头压入深浅不同对应其应力状况也是复杂的。所以上述理想状况是不存在的，即在布氏硬度试验中，不能任意选择压头和试验力，必须遵守一定的原则，这就是相似原理。 3.2.4.布氏硬度检测方法与技术条件 3.2.7.布氏硬度的应用范围及优缺点 四、操作步骤 (1) 观察表4－2中所列试样的显微组织，掌握其组织形态特征，做到能根据平衡组织识别铁碳合金的类型。 (2) 绘出所现察试样的显微组织示意图。 (3) 测定退火碳钢的布氏硬度，绘出硬度－含碳量关系曲线。 (4) 分析含碳量－平衡组织 －硬度之间的关系。 五、注意事项 （1）观察试样时，先明确材料的成分、处理条件及浸蚀剂等。 （2）观察组织前，选好显微镜放大倍数。其选用原则是先用低倍现察并移动载物台，对组织进行全面了解，然后再用中、高倍对典型区域进行仔细观察，这样将整体和局部观察结合起来，才能对一块试样作出全面分析。 （3）认真观察每个试样的组织，注意组织中每个组成相和组织组成物，如铁素体、渗碳体、珠光体等的形态、数量、大小及分布特征，并结合铁碳相图分析其形成过程。 （4）在了解了各组织特征的基础上，再绘出显微组织示意图。 （5）在教师的指导下测定硬度，并记下全部数据，以供绘制曲线和分析时使用。 * * 一、实验目的 (1) 熟悉各种铁碳合金的平衡组织特征，进一步掌握含碳量、平衡组织与硬度之间的关系。 (2) 熟悉布氏硬度计的使用方法。 1.数字网络显微金相系统 2.布氏硬度计 3.1 铁碳合金平衡组织特征 Fe-Fe3C相图中所标出的组织是合金在平衡条件（冷却速度极慢）下所得到的组织，称平衡组织。在工业生产条件下，冷却速度不可能是极其缓慢的，所以很难得到平衡组织，但可把退火后得到的组织近似地看做平衡组织，本实验所用试样大部分是经过退火处理的。 根据含碳量和平衡组织的不同，铁碳合金分为工业纯铁、碳钢和白口铸铁三大类。其室温时的平衡组织及形态特征如下： 三、实验原理 3.1.1 工业纯铁 工业纯铁的显微组织是F+Fe3CⅢ。经3~5%HN03酒精溶液浸蚀后，F呈白亮色等轴晶粒，晶界被浸蚀呈黑色线条；Fe3CⅢ呈白亮色小片状分布在F晶界处 。Fe3CⅢ的量很少，不易观察到。工业纯铁的显微组织如图4－1所示 图4 — 1 工业纯铁显微组织 图4 — 2 高倍下的珠光体形貌 3．1．2 共析钢 共析钢（T8）的显微组织是全部