材料科学灰铸铁综合实验报告文档格式.docx
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综合实验部分15
实验总结29
参考文献30
序言
暑假生活很快结束了,一开学就迎来了我们专业的综合设计实验。
实验教学是高校工科专业的重要组成部分,是提高教学质量,培养具有实践能力和创新精神的高素质人才不可缺少的重要环节,并且为我们提供了将课本上的理论知识应用到实践中去的机会,也让我们了解到许多课本上学不到的东西,使我们能更好的掌握知识,并懂得如何将知识运用到实际中去,为下学期的毕业设计打好基础,也为以后的工作做好准备。
《材料综合实验》属综合实践课程,在工科专业教学中具有不可替代的作用。
精心设计和实施《材料综合实验》这类应用性、综合性和设计性较强的实验,可以更有效地培养学生的综合素质和创新能力,使学生具备较强的工作适应能力。
同时,可以提高师生整体的学术水平和教学水平。
在进一步探索、深化、完善综合实验教学体系,提高综合实验教学质量的同时,课程改革必将带动各专业实验体系的综合改革,满足日益发展的人才培养目标对工科实验教学的要求。
本次综合实验分两周进行,第一周完成基础实验部分,第二周完成综合设计实验部分。
第一周的基础实验要求同学掌握实验室现有设备的原理与使用方法,为第二周的综合实验部分打好基础。
其中,周一和周二上午:
金相综合分析;
周二下午和周三:
金属力学性能实验;
周四:
钢的热处理;
周五:
铸造综合设计实验。
第二周要求学生独立完成综合设计实验。
实验室提供不同的金属材料试样,我们根据所学专业内容,制定合理工艺,利用实验设备实施工艺,分析实验数据。
基础实验部分
第一部分金相综合分析实验
实验一金相显微镜的原理与使用
实验目的:
掌握显微镜照相的原理及显微镜照相技术和暗室技术。
了解和掌握常规金相试样的制备方法,能熟练运用显微分析技术解决实际的问题。
实验仪器:
金相显微镜
实验过程:
1、讲解金相显微镜的工作原理及注意事项,并做演示
2、同学们自己动手操作,老师在旁给予指导
实验二观察宏观缺陷与硫印实验
了解钢铁的酸浸实验与硫印实验;
检验钢铁中夹杂物的分布情况、偏析现象及缩孔、气眼、裂纹等低倍缺陷;
检查硫在钢铁中的含量及其分布情况。
实验设备:
放大镜、温度计、加热炉、搪瓷盘、药棉、照相纸、盐酸、硫酸、汽油、烘干机,钢铁式样等。
实验步骤:
1、酸浸实验:
利用钢铁各部分腐蚀性能的不同,用特制的酸溶液,浸蚀钢铁表面,然后用肉眼或低倍放大镜观察期整个磨面。
其具体步骤包括制样,浸蚀,冲洗,观察。
钢铁中的低倍缺陷包括:
疏松,偏析,气泡,发纹,夹杂,翻皮,折叠,白点,轴心晶间裂纹等。
2、硫印实验:
钢铁中硫以MnS和FeS的形式存在,可用稀硫酸浸过的照相纸密贴在式样表面上,发生反应产生H2S与照相纸上的卤化银反应,产生棕色的硫化银沉淀于感光纸上,由沉淀物的分布可以知道硫化物在钢铁中的分布与含量。
3、具体步骤:
制样,硫印,定影,观察。
实验三金相技术综合实验
了解掌握金相试样的制备方法,并且掌握显微照相技术与暗室技术,是同学们在以后的工作或者科研工作中能熟练地运用金相显微分析技术解决实际问题。
实验概述:
试样的制备过程包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。
对于小试样,常用环氧树脂法、镶嵌法(橡胶粉)与夹持法。
1先取一块试样,在砂轮机上粗磨,尽量使它成平面即可。
2将磨好的式样再用砂纸打磨,先用粗砂纸磨,再转90度,用细砂纸磨,最后成一个类似镜面,但仍可看到划痕。
3将试样抛光,抛光其实是用更硬的氧化铬打磨试样,由于氧化铬更细,所以它可以使试样的划痕消失。
在抛光时,注意不能用力压,否则,将不是氧化铬摩擦,而是绒布摩擦。
4在抛光好之后,我们将试样放在4%硝酸酒精中腐蚀10秒左右,然后用纯酒精搽拭,阻止继续腐蚀,以免使晶粒和晶界都腐蚀。
5腐蚀好之后,放试样到显微镜下观察,如果还没有显示,就放入腐蚀液中继续腐蚀,直至看到组织为止。
6在显微镜下看到后,我们对其照相,存储。
7我们看了有些重要的金相图,及了解了其组织成分。
如下:
1工业纯铁等轴状铁素体晶体4%硝酸酒精100倍
220钢F+P(平衡状态)4%硝酸酒精250倍
340钢退火F+P4%硝酸酒精250倍
450钢退火F+P4%硝酸酒精250倍
5T8退火片状P4%硝酸酒精250倍
6T12退火P+网状渗碳体4%硝酸酒精400倍
7亚共晶白口铁铸态P+L4%硝酸酒精250倍
8共晶白口铁铸态L4%硝酸酒精250倍
9过共晶白口铁铸态片状铁素体+L4%硝酸酒精100倍
10灰铸铁铸态F+片状石墨4%硝酸酒精100倍
11可锻铸铁团絮状石墨分布在F基体上4%硝酸酒精100倍
12球墨铸铁球状石墨分布在F基体上4%硝酸酒精100倍
实验四钢铁的火花鉴别法及端口分析
用火花检验或断口分析来鉴别钢铁材料的种类及其主要的化学成分。
实验设备和材料:
砂轮机、各种试验用试样
实验说明:
鉴别法
钢铁材料中的碳元素是产生火花的基本元素,而当钢中含有猛、硅、钨、钼、铬等元素时,它们的氧化物将影响火花的线条、颜色、形态。
实验五铁碳合金显微组织观察分析
研究和了解铁碳合金、铸铁组织在平衡及非平衡状态的显微组织,比较得出不同热处理下的组织特点
分析成分对铁碳合金显微组织的影响,从而加深成分、组织、性能之间相互关系的理解。
根据铁碳相图分析各类成分合金的组织形成过程,并通过对铁碳合金平衡与非平衡组织的观察,熟悉其组织和形态特征,比较得出不同热处理对组织的影响。
第二部分金属力学性能实验
实验一金属力学性能实验
1、掌握拉伸试验机和引伸仪等设备仪器的使用方法;
2、掌握钢材的强度指标σb、σs、σ0.2、σk及塑性指标δ、ψ的测试方法;
3、对拉伸试样断口进行初步宏观分析,说明其韧、脆性。
试验用设备及仪器:
万能试验机、电子引伸仪、游标卡尺。
1、试验前准备:
进行静拉伸试验之前,首先对试样进行检查并刻划标距标记,并对试样进行必要数据的测定。
2、试样的夹装:
正确地将准备好的试样装到万能试验机的夹头上。
3、试验的拉伸:
试样装好后,启动万能试验机并正确加载对试样进行拉伸试验。
在拉伸试验时,利用试验机的自动绘图仪可以绘出力—伸长曲线。
拉伸曲线形象地描绘出材料的变形特征及各阶段受力与变形间的关系,可由该图形的状态来判断材料弹性与塑性的好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载能力。
4、测定拉断后试样的相关数据。
5、通过拉伸曲线以及进行相关的计算,测出试样的强度指标σb、σs、σ0.2、σk及塑性指标δ、ψ。
实验二硬度试验
1、掌握布氏、洛氏、维氏、显微硬度的试验方法及应用范围;
2、验证材料的硬度和抗拉强度之间的经验关系式。
布氏和洛氏等各种硬度计。
布氏硬度:
1、将试样置于载物台上,保证所施力与试样表面垂直。
2、选择负荷及负荷保持时间。
3、转动加载手轮,使工作台缓慢上升,使压头与试样接触,压紧。
4、打开电源开关,电源指示绿灯亮,然后启动按扭开关,在加载荷指示红灯亮的同时迅速拧紧时压紧螺母。
直至电动机自动停止运转为止,卸下试样。
5、测量压痕直径,查表或计算试样的HB值。
洛氏硬度:
4、电子显示式洛氏硬度计自动对试样进行加载,保持预定时间后,从显示屏上可以直接读取该试样的洛氏硬度值。
5、记录好硬度值后转动手轮将材料卸下。
实验三冲击试验
1、测定材料的冲击韧性ak,进而正确认识一次冲击指标的意义;
2、分析断口形貌,确定材料韧脆性。
旋转对称弯曲疲劳试验机。
1、检查、调整试验机的零点。
2、试样安放在机座上,刻槽背面对准摆锤的刀口。
3、架好摆锤,指针拨到最大计数处。
4、释放摆锤进行冲击,并制动摆锤,读出Ak数值。
5、计算Ak值。
6、观察断口形状,并分析其韧性脆性。
实验四疲劳试验
描绘疲劳曲线,并求疲劳极限σ-1。
冲击试验机。
1、将试样正确安装于试验机的夹头上。
2、启动试验机对试样进行加载。
3、记录试样在一定载荷下疲劳时的转数(由记数直接读出)。
4、用相同的试样在不同的载荷下再进行5次试验。
5、用所得的6组数据绘制疲劳曲线。
实验五磨损试验
利用磨损试验机对材料进行磨损试验,评定试样的耐磨性。
磨损试验机。
1、将试样分别固定在上、下试样轴上,并通过弹簧给两试样加上
载荷。
2、开动双速电动机,使上下试样轴以不同转速进行旋转。
3、用测微计测量试样试验前后的直径变化。
第三部分钢的热处理实验
实验一碳钢的热处理实验
一、实验目的
1、了解碳钢的基本热处理(退火、正火、淬火及回火)工艺方法。
2、研究冷却条件与钢性能的关系。
3、分析淬火及回火温度对钢性能的影响。
二、实验设备及材料
1、箱式电炉及控温仪表;
2、洛氏硬度计;
3、冷却剂:
水,油(使用温度约20℃);
4、试样:
45钢。
三、实验内容及步骤
1、淬火及正火部分的内容及具体步骤
加热前先将全部退火态试样测定硬度。
试样表面用砂纸(或砂轮)磨平去掉氧化皮,再进行硬度测试。
为便于比较,一律用洛氏硬度测定,但退火状态的试样要用淬火钢球压头,载荷为100kg,即HRB。
其余热处理后的硬度测试均用金刚石压头,载荷为150kg,即HRC。
2、回火部分的内容及具体步骤
对水淬后的试样进行回火。
由于实验所用试样较小,故回火保温时间可为30分钟,回火后在空气中冷却。
A、各小组将已经正常水淬并测定过硬度的45钢试样分别放入指定温度的炉内加热,低温回火保温30分钟,高温回火保温20分钟,然后取出空冷。
B、用砂纸磨光表面,分别在洛氏硬度机上测定硬度值。
实验二结构钢的淬透性测定
一、实验目的:
1、学会用末端淬火法测定钢的淬透性曲线。
2、比较45钢和40Cr钢的淬透性能。
箱式电阻炉;
末端淬火设备;
砂轮机;
洛氏硬度计;
标准试样(45钢或40钢,40Cr钢);
游标卡尺。
三、实验步骤
钢的淬透性通常用端淬法进行试验,实验的具体步骤是先把试样放入预先加热到规定温度(亚共析钢,Ac3+30~50℃,过共析钢Ac1+30~50℃)的电炉中加热,到温,保温30分钟。
然后用钳子钳住试样顶头(φ=30)处,很快地(时间不超过5秒)将试样放在端淬设备架子上,立即打开水龙头对试样一端(φ=25)进行喷水冷却。
喷水过程必须仔细控制水柱的稳定性,喷水时间不得少于10分钟,然后将试样投入水中冷却(为了固定冷却条件,规定:
喷口直径12.5mm,喷口离试样距离12.5mm,喷水柱的自由高度为65±
10mm,冷却水温不超过25℃)。
然后等试样凉了以后,拿到硬度计上打硬度。
实验三离子氮化
1、学习离子氮化的原理和处理方法。
2、测定钢经离子氮化后氮化层的硬
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