[工学]工程材料金相实验指导.doc

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[工学]工程材料金相实验指导

《工程材料》课程 实验指导书 张兰江 编 聊城大学汽车与交通工程学院 200 目 录 实验一 45钢金相样品制备及其平衡组织观察………………2 实验二 45钢的热处理实验……………………………………7 实验一 45钢金相样品制备及其平衡组织观察 一、目的与要求 初步掌握金相样品制备的基本方法。 2.熟悉金相显微镜的基本原理及使用方法。 3.初步认识金相显微镜下45钢的组织特征。 二、主要设备与仪器 1、主要设备 (1)XQT透反射显微镜(如图1.1所示) 主要参数 总放大倍数 125X-1560X 目镜 10×平场目镜、12.5×广角平场目镜、10×分划目镜 物镜10、40、100×平场消色差物镜XJP-3A 金相显微镜总放大倍率:1250倍目镜:5x 10x、 12.5x 分划目镜:10× 平场消色差物镜:10× 40× 、100× 电源:220V, 6V/15W 卤素灯XJG-05型大型金相显微镜PW-1B型柜式多能磨抛机砂纸直径:230mmQG-3金相试样切割机最大切割截面:Φ85mm转速:2800/min砂轮片规格:300×1.5×32mm 电 动 机:Y100L2-2380V 功率: 3kW 2、其它仪器 金相砂纸、4%的硝酸酒精溶液、吹风机、医用脱脂棉、镊子等。 三、内容与步骤 1、金相试样的制备 金相样品的制备过程一般包括取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀步骤。 (1)常用金相样品制备的基本方法如下表1-1: 表1-1 金相样品制备的基本方法 序号 步骤 方法 注意事项 1 取样 在要检测的材料或零件上截取样品,取样部位和磨面根据分析要求而定,截取方法视材料硬度选择,有车、刨、砂轮切割机,线切割机及锤击法等,尺寸以适宜手握为宜。 无论用哪种方法取样,都要尽量避免和减少因塑性变形和受热所引起的组织变化现象。截取时可加水等冷却。 2 镶嵌 若由于零件尺寸及形状的限制,使取样后的尺寸太小、不规则,或需要检验边缘的样品,应将分析面整平后进行镶嵌。 热镶嵌要在专用设备上进行,只适应于加热对组织不影响的材料。 3 粗磨 用砂轮机或挫刀等磨平检验面,若不需要观察边缘时可将边缘倒角。粗磨的同时去掉了切割时产生的变形层。 若有渗层等表面处理时,不要倒角,且要磨掉约1.5mm,如渗碳。 4 细磨 按金相砂纸号顺序:120、280、01、03、05或120、280、02、04、06将砂纸平铺在玻璃板上,一手拿样品,一手按住砂纸磨制,更换砂纸时,磨痕方向应与上道磨痕方向垂直,磨到前道磨痕消失为止,砂纸磨制完毕,将手和样品冲洗干净。 每道砂纸磨制时,用力要均匀,一定要磨平检验面,转动样品表面,观察表面的反光变化确定,更换砂纸时,勿将砂粒带入下道工序。 5 粗抛光 用绿粉(Cr203)水溶液作为抛光液在帆布上进行抛光,将抛光液少量多次地加入到抛光盘上进行抛光。注意安全,以免样品飞出伤人。 初次制样时,适宜在抛光盘约半径一半处抛光,感到阻力大时,就该加抛光液了。 6 细抛光 用红粉(Fe2O3)水溶液作为抛光液在绒布上抛光,将抛光液少量多次地加入到抛光盘上进行抛光。 同上。 (2)金属材料常用腐蚀剂见表1-2,其它材料的腐蚀剂可查阅有关手册。 表1-2 金属材料常用腐蚀剂 序号 腐蚀剂名称 成分ml(g) 腐蚀条件 适应范围 1 硝酸酒精溶液 硝酸 1~5 酒精 100 室温腐蚀数秒 碳钢及低合金钢,能清晰的显示铁素体晶界 2 苦味酸酒精溶液 苦味酸4 酒精 100 室温腐蚀数秒 碳钢及低合金钢,能清晰的显示珠光体和碳化物 2、观察金相试样的显微组织 金相试样制备好后,用吹风机对其干燥,然后准备观察其显微组织结构。 (1)根据观察试样所需的放大倍数,选择物镜和目镜; (2)然后将试样放在载物台中心,使载物台中心与物镜中心对正,试样被观察面向下; (3)转动粗调焦距手轮降低载物台,使试样表面接近物镜;再慢慢反向转动手轮至目镜中出现模糊的影像;最后轻轻转动微调焦距手轮,直至看到清晰的组织; (4)使载物台前后左右移动,观察试样的不同部位,找出具有代表性的显微组织,并画出试样的显微组织示意图。 四、结果与分析 碳钢合金的显微组织是研究钢铁材料性能的基础。碳钢合金平衡状态的组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下(如退火状态)所得到的组织,其相变过程均按相图进行,因此可以根据该相图来分析碳钢合金的平衡组织。含碳量小于2.11%的合金为碳钢,含碳量大于2.11%的合金为白口铸铁。所有碳钢和白口铸铁在室温下的组织均有铁素体(Fe)和渗碳体(Fe3C)这两个基本相。只是因含碳量不同,铁素体和渗碳体的相对数量及分布形态有所不同,因而呈不同的组织形态。1、碳钢的基本组织(1)铁素体F) 是碳在 中的固溶体。铁素体为体

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