工程材料实验文档格式.docx
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磨片的方法与步骤如下:
⑴取样:
试样尺寸通常采用直径为12㎜,高12㎜的圆柱体式样。
⑵镶嵌:
当试样的尺寸太小时,直接用手来磨制很困难,需要使用试样夹或利用样品镶嵌机,把试样镶嵌在低熔点合金和塑料中。
⑶磨制:
分粗磨和细磨两道工序。
粗磨通常在砂轮机上进行;
细磨在一套粗细不同的金相砂纸上由粗到细依次进行的。
每更换一号砂纸时,需将试样的研磨方向与上一道磨痕方向垂直,直到将上一号砂纸所产生的磨痕全部消失为止。
⑷抛光:
细磨后进行抛光,只要是去除细磨时留下来的细微磨痕而获得光亮的镜面。
金相试样的抛光方法一般可分为机械抛光、电解抛光和化学抛光。
本实验中只使用了机械抛光。
机械抛光:
机械抛光可分为粗抛和细抛两个步骤,均在抛光机上进行。
粗抛时转速要高些,细抛或抛软材料时转速要低些,所用抛光材料由抛光布和抛光粉,抛光布蒙在抛光盘上,不同要求应适当选用不同的抛光布。
粗抛时常用帆布、粗呢等,精抛时常用绒布、细呢、丝绸等。
机械抛光的方法及注意事项如下:
A.抛光粉要配制成抛光液使用,比例大约为
水:
粉=20:
1
左右。
B.抛光时应使试样磨面均衡地压在旋转着地抛光盘上,压力不宜过大,并应使试样沿抛光盘的半径方向从中心到边缘来回移动。
C.
抛光过程中要不断注入适量的抛光液,抛光布上的抛光液不宜太多或太少,以试样表面提起后几秒内能干为宜。
D.抛光后期,应使试样在抛光盘上各方向转动,以防止钢中夹杂产生拖尾现象。
E.抛光时间不宜过长,以防抛光表面层金属变形。
(5).化学浸蚀:
经抛光后而没有浸蚀的试样在显微镜下除了能观察到非金属夹杂物(石墨、氧化物、硫化物等)及其本身所具有的孔洞、裂纹等缺陷之外,看不到金属内部的组织,必须经过浸蚀。
利用化学浸蚀剂,通过化学或电化学作用显示金属的组织:
浸蚀方法:
将已抛光好的试样磨面先用轻水冲洗干净,然后用酒精棉清擦一遍,再将试样浸入浸蚀剂中,或用镊子夹着蘸上浸蚀剂的棉球擦其磨面。
浸蚀的时间依不同合金及不同组织而定,一般碳钢和铸铁浸蚀的时间大约在
10~15
秒内即可。
用自来水冲洗干净,吹干,将浸蚀完的试样放在显微镜下,就可以观察到金属内部的显微组织。
化学浸蚀剂种类很多,一般碳钢及铸铁所用浸蚀剂为4%的硝酸酒精。
(6)电子摄像技术
将磨好的金相试样放在显微镜的载物台上,选好放大倍数以后,调整粗调手轮和微调手轮,直接在与显微镜相连的电脑显示屏幕上调清楚焦距,获得清晰的金相图片。
四、试验步骤
1.每人领取试样一块、金相砂纸一套、玻璃板一块;
2.将已粗磨好的显微试样一次在各号砂纸上细磨;
3.细磨过的试样,经指导教师检查合格后进行抛光;
4.用化学试剂浸蚀试样的抛光磨面,并在显微镜下观察其显微组织,熟悉显微镜的操作基本规程;
5.辨认试样的金相组织,确定试样的型号。
五、45钢(空冷)金相组织图
放大倍数(12.5*10)放大倍数(12.5*40)
实验五碳钢热处理后的硬度测试
测量金属的硬度,是热处理生产中最常使用的质量检测方法之一。
本次试验用洛氏硬度试验方法。
1、实验目的:
掌握洛式硬度的试验方法及应用范围。
2、硬度测试的原理:
压头通过杠杆在一定载荷作用下使压头压入试样内部,测量压入深度来表征材料硬度。
三、实验仪器及材料
仪器:
洛氏硬度计
2
材料;
直径为12㎜,高12㎜的圆柱体45钢试样
四、洛氏硬度试验内容
洛氏硬度试验是压入硬度法中的一种,是以压痕深度大小表示材料的硬度值的。
它的压痕较小,可测量较高和较低的硬度,可直接读数,操作方便,生产检验效率高为热处理车间产品检验主要方法之一。
洛氏硬度试验操作方法
①
取平行面,对试样进行处理;
②
手匀,接触;
③
加初载荷980N(由于缩松缩孔的存在,保证结果准确统一),小指针由黑点转至红点;
④
旋转指针表盘使大指针对准表盘0点;
⑤
将操作手柄推向后方;
⑥
当大指针停转后,扳回手轮卸除主负荷,大指针回转一段距离,此时,大指针所指数字即为洛氏硬度值;
⑦
下降丝杆取下试样,试验完毕。
5、实验数据记录
不同方式冷却后的硬度测试(单位;
HRB)
1
2
3
4
5
6
平均值
空冷
36.0
36.4
34.5
37.5
37.0
36.2
油冷
66.2
65.1
67.6
68.4
67.1
66.8
水冷
79.5
81.0
82.0
80.5
原始态
36.5
40.5
36.7
31.5
32.5
33.5
35.0
数据分析;
热处理过程中的加热和冷却速度是非常重要的。
冷却速度则须视不同的热处理方法而各异。
冷却速度从大到小依次为:
水冷、油冷、空冷。
冷却速度不一样,得到的组织不一样,水冷产物是索氏体(25-35HRC)油冷产物是屈氏体+马氏体+残余奥氏体(45-55HRC)空冷产物是马氏体(55-65HRC)。
马氏体的硬度很高,马氏体质量分数越大金属越硬。
所以水冷处理的式样硬度最大,而空冷得到的试样硬度最小。
实验六硬度计的原理及使用
一、实验目的:
1.掌握硬度计的原理、构造。
2.学会洛氏硬度计的使用。
二、洛氏硬度的测量原理
洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。
它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的。
通常压入材料的深度越大,材料越软;
压入的浓度越小,材料越硬。
图14-1表示了洛氏硬度的测量原理。
图中:
0-0:
未加载荷,压头未接触试件时的位置。
1-1:
压头在预载荷P0(98.1N)作用下压入试件深度为h0时的位置。
h0包括预载所相起的弹形变形和塑性变形。
2-2:
加主载荷P1后,压头在总载荷P=P0+P1的作用下压入试件的位置。
3-3:
去除主载荷P1后但仍保留预载荷P0时压头的位置,压头压入试样的深度为h1。
由于P1所产生的弹性变形被消除,所以压头位置提高了h,此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h=h1-h0。
实际代表主载P1造成的塑性变形深度。
h值越大,说明试件越软,h值越小,说明试件越硬。
为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念,人为规定,用一常数K减去压痕深度h的数值来表示硬度的高低。
并规定0.002mm为一个洛氏硬度单位,用符号HR表示,则洛氏硬度值为:
(14-1)
此值为无量纲数。
测量时可直接在表盘上读出。
表盘上有红、黑两种刻度,红色的30和黑色的0相重合。
使用金刚石圆锥压头时,常数K为0.2mm,硬度值由黑色表盘表示,此时
(14-2)
使用钢球(Φ=1.588mm)压头时,常数K为0.26mm,硬度值由红色表盘表示,此时
(14-3)
洛氏硬度计的压头共有5种,其中最常用的有两种:
一种是顶角为120°
的金刚石圆锥压头,用来测试高硬度的材料;
另一种是直径为的淬火钢球,用来测软材料的硬度。
对于特别软的材料,有时还使用直径为、、的钢球作压头,不过这几种比较少用。
为了扩大洛氏硬度的测量范围,可用不同的压头和不同的总载荷配成不同标度的洛氏硬度。
洛氏硬度共有15种标度供选择,它们分别为:
HRA,HRB,HRC,HRD,HRE,HRF,HRG,HRH,HRK,HRL,HRM,HRP,HRR,HRS,HRV。
其中常用的几种标度列表如下:
表14-1各种洛氏硬度值的符号及应用
标度符号
压头
总载荷
N(kg)
表盘上
刻度颜色
常用硬度
值范围
应用举例
HRA
金刚石圆锥
588.6(60)
黑色
70~85
碳化物、硬质合金、表面淬火钢等
HRB
1.588mm钢球
981(100)
红色
25~100
软钢、退火钢、铜合金
HRC
1471.5(150)
20~67
淬火钢、调质钢等
HRD
40~77
薄钢板、中等厚度的表面硬化工件
HRE
3.175mm钢球
70~100
铸铁、铝、镁合金、轴承合金
HRF
40~100
薄板软钢、退火铜合金
HRG
31~94
磷青铜、铍青铜
HRH
铝、锌、铅
三、洛氏硬度计的构造
洛氏硬度计种类很多,构造各不相同,但构造原理及主要部件都相同。
图14-2表示了洛氏硬度计的机构构造原理,其他静力载荷测定法的硬度计的构造原理基本与此相同。
图14-3为硬度计的外形图。
图14-2洛氏硬度计机构示意图图14-3硬度计外形图
1-压头②-载荷法码③--主杠杆④-测量杠杆①--读数百分表②--装压脑处
⑤-表盘⑥-缓冲装置⑦--载物台⑧-升降丝杠③-载物台④--升降丝杠手轮
⑤--加载手轮⑥--卸载手轮
四、使用硬度计应注意的事项
1.硬度计本身会产生两种误差:
一是其零件的变形、移动造成的误差;
二是硬度参数超出规定标准所造成的误差。
对第二种误差,在测量前需用标准块对硬度计进行校准。
对洛氏硬度计校正结果,差值在±
1之内合格。
差值在±
2之内的稳定数值,可以给出修正值。
2范围之外时则必需对硬度计进行校正维修或换其他硬度测试法测定。
洛氏硬度各标度有一事实上的适用范围,要根据规定正确选用。
例如,硬度高于HRB100时,应采用HRC标度进行测试;
硬度低于HRC20时应用HRB标度进行测试。
因为超出其规定的测试范围时,硬度计的精确度及灵敏度较差,硬度值不准确,不宜使用。
其他硬度测试法也都规定有相应的校正标准。
校准硬度计用的标准块不能两面使用,因标准面与背面硬度不一定一致。
一般规定标准块自标定日起一年内有效。
2.在更换压头或砧座时,注意接触部位要擦干净。
换好后,要用一定硬度的钢样测试几次,直到连续两次所得硬度值相同为止。
目的是使压头或砧座与试验机接触部分压紧,接触良好,以免影响试验结果的准确性。
3.硬度计调整后,开始测量硬度时,第一个测试点不用。
因怕试样与砧座接触不好,测得的值不准确。
特第一点测试完,硬度计处于正常运行机制状态后再对试样进行正式测试,记录测得的硬度值。
4.在试件允许的情况下,一般选不同部位至少测试三个硬度值,取平均值,取平均值作为试件的硬度值。
5.对形状复杂的试件要采用相应形状的垫块,固定后方可测试。
对圆试件一般要放在V形槽中测试。
6.加载前要检查加载手柄是否放在卸载位,加载时
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