工程材料实训报告.docx

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工程材料实训报告

热加工工艺专用周教学计划

本周实习内容主要是铸造、锻压、焊接。

先说铸造吧！

铸造：

1.将液态金属浇注到与零件的形状和尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获

得毛坯或零件的生产方法。

2.用于铸造的金属统称为铸造合金。

铸造方法包括两大类：

砂型铸造（最常用的方法）和特种铸造。

铸造的优点：

l.可以制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、汽缸体、床身、机座等，而且铸件的重量可轻仅几克，重达几百吨（铸件在液态下成型，因而可以制成各种形状复杂的铸件）。

2.适应性强。

工业中常用的金属材料（碳钢、合金钢、铸铁、铜合金、铝合金、镁合金等），都可以用于铸造，其中应用最广的是铸铁；

3.铸造所用的原材料来源广泛，价格低廉，设备投资小，铸件成本较低。

因此，铸造方法是最常用的毛坯生产手段之一，广泛应用于机器制造业中。

铸造生产存在的主要问题：

1.生产过程较复杂，工序多，影响铸件质量的因素较多，所以废品率较高。

特别是手工造型，劳动强度大，生产率低，铸件质量不够稳定；

2.铸件质量问题不仅涉及铸型工艺，还与铸型材料、模具、合金种类、合金熔炼及浇注等因素密切相关，而这些因素在生产过程中较难综合、精确地控制，所以，铸件一般较容易出现成分和组织不太均匀、晶粒较粗、缩孔、缩松、气孔、夹渣、砂眼等缺陷，使铸件的力学性能一般不如锻件高。

合金的铸造性能

铸造合金除具有符合要求的物理、化学和力学性能外，还要考虑它的铸造性能。

合金的铸造性能是指在铸造生产中表现出来的工艺性能，它对获得合格铸件具有极大的影响。

一、

1．流动性及其对铸件质量的影响

金属液充满铸型的能力称为流动性。

合金的流动性好，容易充满铸型，能获得外形完整、轮廓清晰、尺寸精确、薄而复杂的铸件；合金凝固收缩时能得到补缩；此外还有利于非金属合金的流动性

杂质及气体的上浮和排除，使铸件的质量提高。

相反，流动性差的合金，由于充型不好，可使铸件产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣等缺陷。

2温度及铸型条件等。

（1）化学成分位于共晶成分附近的合金，凝固温度低，凝固范围窄，流动性好；离开共晶点越远，凝固范围越宽，其流动性越差。

这是由于枝晶发达，会嘛磕属液的流动。

铸铁中的硅和磷可提高铁水的流动性，而硫则使铁液的流动性降低。

在常用的铸造合金中，铸铁和有色合金的流动性较好，铸钢较差。

（2）浇注温度提高浇注温度可使金属液的粘度下降，同时因过热度大，金属液含热量增加，传给铸型的热量也增多，减慢了金属液的冷却速度，使合金的流动性提高。

所以高温浇注是防止铸件产生浇不足、冷隔和某些气孔、夹渣等铸造缺陷的主要工艺措施。

但过大地提高浇注温度，会使合金的总收缩量增加，吸气增多，氧化严重，晶粒粗大，又会使铸件产生缩孔、缩松、粘砂和气孔等缺陷。

（3）铸型条件含水量过高，导热性好，型腔薄而复杂，浇口截面小，直浇口过低，铸型排气不畅或透气性不好，都要降低合金的流动性。

二、合金的收缩

1．合金的收缩及其影响因素

铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。

收缩能使铸件产生缩孔、缩松、内应力、变形和裂纹等缺陷，严重地影响铸件的质量。

金属从浇注温度冷却到室温，要经历三个互相联系的收缩阶段：

（1）液态收缩从浇铸温度冷却到凝固开始温度（液相线温度）的收缩

（2）凝固收缩从凝固开始温度冷却到凝固终止温度（固相线温度）的收缩

（3）固态收缩从凝固终止温度冷却到室温的收缩。

液态收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常用体收缩率来表示，它们是使铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。

固态收缩只引起铸件外部尺寸的变化，通常用线收缩率来表示，它是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的主要原因。

铸件的收缩与合金的种类、化学成分、浇注温度和铸型条件等有关。

（1）化学成分不同的铸造合金有不同的收缩率。

在常用合金中，铸钢收缩最大，灰铸铁最小。

碳素钢随，c的增加，凝固收缩要增加，固态收缩略有减少。

灰铸铁由于大部分的碳是以石墨状态存在，因石墨比热容大，在结晶过程中，析出石墨所产生的体积膨胀，抵消了一部分收缩。

硅是促进石墨化的元素，所以碳硅含量越多，收缩就越小。

硫能阻碍石墨的

析出，使铸件的收缩率增大，若适当提高含锰量，可减小硫对石墨化的阻碍作用，使收缩率减小。

但含锰量过高，也有阻碍石墨化的作用，又使铸铁的收缩率有所增加。

（2）浇注温度浇注温度越高，过热度越大，液态收缩增加。

（3）铸型结构与铸型条件合金在铸型中并不是自由收缩，而是受阻收缩。

其阻力来自两个方面：

①铸件各部分冷速不同，相互制约而对收缩产生阻力；②铸型和型芯对收缩的机械阻力。

显然，铸件的实际线收缩率比合金的自由线收缩率小。

因此，在设计模型时，应根据合金的材质，铸件的形状、尺寸等，选用适当的收缩率。

2．缩孔和缩松

（1）缩孔和缩松的形成液态金属在铸型内凝固时，如果收缩得不到补充，在铸件最后凝固的部位将形成孔洞，这种孔洞称为缩孔。

缩孔可分为集中缩孔和分散缩孔两类。

集中缩孔是容积较大的孔洞，通常所说的缩孔是指集中缩孔。

分散缩孔通常称为缩松。

1）缩孔缩孔通常

隐藏在铸件上部或最后凝

固的部位，有时经机械加

工可暴露出来。

在某些情

况下，缩孔产生在铸件的

上表面，呈明显凹坑，这

种缩孔又称为"明缩孔"。

缩孔的外形特征是：

形状

不规则，但多近于倒圆锥

形，其内表面粗糙

缩孔的形成过程如图10-2所示。

金属液填满铸型（图10-za）后，由于铸型吸热，靠近型腔表面的金属液很快就降低到凝固温度，结成一层外壳（图10-zb）;温度继续下降，凝固层加厚，内部的剩余液体由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积缩减，液面下降，在铸件内出现了空隙（图10-2。

）；温度继续下降，外壳继续加厚，液面不断下降，待内部完全凝固，则在铸件上表面形成了缩孔（图10-zd）；已经产生缩孔的铸件自凝固终止温度冷却到室温，因固态收缩使外廓尺寸略有缩小（图10-ze）。

纯金属或共晶成分的合金，易于形成集中缩孔。

2）缩松根据铸件凝固

的情况，缩松可能分散在铸件

的某一个区域内，也可能分布

在铸件壁的中心轴线上。

前者

是分散性缩松，后者是轴线缩松。

缩松的形成可由图10-3所示的圆柱形铸件来说明。

铸件首先从外层开始凝固，但凝固的前沿凹凸不平（图10-3a）；在圆周方向散热条件相近，凝固的前沿几乎同时到达中心，形成一个同时凝固区，并分隔成许多小液体区（图10-3b）；最后这些数量极多的小液体区凝固收缩时，得不到补缩而形成缩松（图10-3c）。

（缩松在铸件中是难以完全避免的，对于一般铸件通常不作缺陷看待，如果要求铸件有高的气密性，防止在压力下渗漏，或要求特殊的物理、化学性能时，就要防止或减少缩松缺陷）。

（2）缩孔的防止方法

缩孔是因凝固时的收缩得不到金属液补充而引起的。

所以只要合理地控制铸件的凝固，使之实现顺序凝固，并适当的补充金属液，缩孔是

可以防止的。

在铸件可能出现缩孔的厚大部位（热

节）处增设冒口或冷铁等，使铸铁远离冒口处先凝

固，接着是靠近冒口处凝固，最后才是冒口本身凝

固，这样就可以把缩孔转移到冒口之中。

图10一4

为利用冒口和冷铁造成顺序凝固的实例。

图10一

4中左边表示没有冒口时在热节处可能产生缩孔，

右边表示增设冒口和冷铁后，铸件实现了顺序凝固，

防止了缩孔。

但安置冒口浪费金属，耗费工时，使

铸件成本增加，而且会加大铸件内应力，易于产生

变形和裂纹。

因此，此法主要用于铸钢、球墨铸铁、

可锻铸铁及黄铜等凝固收缩大的铸件。

3．铸造内应力

铸件在凝固后继续冷却的过程中产生的固态

收缩受到阻碍时，会产生铸造内应力。

它是铸件产生变形和裂纹等缺陷的主要原因。

铸造内应力可分为热应力和收缩应力两种。

（1）热应力热应力是由于铸件壁厚不均匀，造成各部分冷却速度不同，收缩不一致而产生的。

固态合金在较高温度时，塑性较好，在较小收缩外力的作用下，就发生塑性变形，不会产生内应力。

在较低温度下收缩时，产生弹性变形就会产生内应力。

热应力使铸件薄壁和表面部分受压应力，厚壁和内部区域受拉应力。

合金固态收缩率越高，铸件壁厚差别越大，热应力也越大。

采用顺序凝固，也会使热应力增大。

预防热应力的基本途径是尽量减少铸件各部

分的温差，使其均匀冷却。

为此，设计铸件时，应篇二：

工程材料实验报告（中国石油大学）

工

程

材

料

综合实验报告

班级：

装控班

实验日期：

工程材料综合实验

----碳钢成分-组织-性能实验

●金相显微镜的构造及使用

●金相显微试样的制备

●铁碳合金平衡组织观察

●碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定

一、实验目的

1、别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；

2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系；

3、了解碳钢的热处理操作；

4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；

5、观察热处理后钢的组织及其变化；

6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。

二、实验设备及材料

1、

2、

3、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等；金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢t10）。

三、实验内容概述

1．钢的热处理

热处理是将钢加热到一定温度，经过一定时间的保温，然后以一定速度冷却下来的操作，通过这样的工艺过程钢的组织和性能将发生改变。

通常加热、保温的目的是为了得到成分均匀的细小的奥氏体晶粒，亚共析碳钢的完全退火、正火、淬火的加热温度范围是ac3+30~50℃，过共析钢的球化退火及淬火加热温度是

ac1+30~50℃，过共析钢的正火温度是accm+30~50℃，保温时间根据钢种，工件尺寸大小，炉子加热类型等由经验公式决定。

碳钢的过冷奥氏体在ac1~550℃范围内发生珠光体转变，形成片状铁素体和渗碳体的机械混合物。

依据片层厚薄的不同有粗片状珠光体（p），细片状珠光体--索氏体（s）和极细片状珠光体--屈氏体（t）之分。

硬度随片距的减小（转变温度的降低）而升高。

碳钢的过冷奥氏体在550~350℃之间发生贝氏体转变，生成由平行铁素体条和条间短杆状渗碳体构成的上贝氏体（b上）。

在光学显

微镜下呈黑色羽毛状特征。

过冷奥氏体在350℃~ms之间等温得到黑色针状的下贝氏体（b下），它是由针状铁素体和其上规则分布的细小片状碳化物组成。

过冷奥氏体以超过临界速度的快冷至ms以下温度，将发生马氏体转变，生成碳在α-fe中的过饱和固溶体--马氏体。

常见的有板条马氏体（碳<0.2%）、针（片）状（碳>1.0%）马氏体以及由它们构成的混合组织（碳为0.2%~1.0%）。

随转变温度的降低钢的硬度升高。

普通热处理分为退火、正火、淬火和回火。

钢加热到一定温度保温后缓慢冷却（通常随炉冷却）至500℃以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。

奥氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到先共析钢铁素体（或渗碳体）加伪珠光体。

过冷奥氏体快冷（大于临界冷速）叫淬火，得到马氏体组织。

淬火钢再加热到a1以下会发生回火转变，随回火温度的升高分别得到回火马氏体，回火屈氏体和回火索氏体。

随冷却速度增加，钢的硬度升高。

硬度是指材料对另一更硬物体（钢球或金刚石压头）压入其表面所表现的抵抗力。

硬度的大小对于工件的使用性能及寿命具有决定性意义。

由于测量的方法不同常用的硬度指标有布氏硬度（hb）、洛氏硬度（hr）、维氏硬度（hv）和显微硬度（hv）。

布氏硬度适用于硬度较低的金属，如退火、正火的金属、铸铁及有色金属的硬度测定。

洛氏硬度又有hra、hrb、hrc三种，其中

hrc适合于测定硬度较高的金属如淬火钢的硬度。

维氏硬度测定的硬度值比布氏、洛氏精确，可以测定从极软到极硬的各种材料的硬度，但测定过程比较麻烦。

显微硬度用于测定显微组织中各种微小区域的硬度，实质就是小负荷（≤9.8n）的维氏硬度试验，也用hv表示。

2．试样制备

要在金相显微镜下对金属的组织进行观察和摄影，必须制备平整、光亮、清洁、无划痕、并用适当的方法显示出真实组织的试样

（1）手工磨样

试样在金相砂纸上由粗到细磨制。

磨样时用力均匀，待磨面上旧磨痕消失，新磨痕均匀一致时就更换细一号的砂纸，并且试样转90o再磨。

一般磨制到4号（粒度800）砂纸即可。

（2）抛光

本实验采用化学抛光与机械抛光相结合的方法。

pg－2金相制样抛光机

化学抛光：

靠化学药剂对试样表面不均匀溶解而得到光亮的抛光面，凸起部分溶解速度快，而凹下部分溶解速度慢。

具体操作是用竹筷夹住浸有抛光剂的棉球均匀的擦试磨面，待磨痕基本去掉后，立即用水冲洗。

机械抛光：

在专用的抛光机上进行，抛光织物（如呢料、金丝绒等）固定在抛光盘上，洒以抛光粉悬浮液，试样轻压于旋转的抛光盘上。

靠嵌于抛光织物中的抛光粉的磨削作用和滚压作用，得到平整、光亮无划痕的磨面。

篇三：

工程材料实习报告

《土木工程材料》

实习报告

学院：

土木工程与力学学院

专业：

土木工程

班级：

土木0903班

姓名：

张艳静

学号：

u200910307

指导老师：

魏小胜

实习地点：

中南制管公司

实习时间：

2011-5-7

完成报告时间：

2011-5-22

一、湖北中南水泥制品有限责任公司简介

公司全称：

湖北中南水泥制品有限责任公司

湖北中南水泥制品有限责任公司是由原国

家建材部所属三大重点企业之一的湖北水泥

制品厂改制组建的股份制企业。

公司地处武汉

市南大门，西傍长江，东临107国道，交通方便，位置优越。

公司前身是始建于1952年的中南军政委员会建筑工程部中南水泥制管厂。

全国第一根环形预应力混凝土电杆和部分预应力电车电杆就诞生在该厂，曾获全国科技大会科研成果奖。

公司目前拥有五条设备先进的生产线，一个设备修造厂，一个原材料和产品检测实验室。

其中pccp生产线和多功能芯模振动管道生产线具有国内和国际先进水平。

主要产品有预应力钢筒混凝土管（pccp）；

预应力混凝土输水管；钢筋混凝土排水管；

预应力混凝土电杆四大系列。

广泛应用于城

乡给排水、供电和通讯线路、电车线路等国家重点工程和重点建设项目。

产品畅销全国，深受用户好评。

新公司组建后，更加注重质量，注重服务，讲究信誉。

历年来，荣获原国家建材局技术开发中心评选的《中国建材世纪精品》奖；中国技术监督情报协会颁发的《中国质量过硬服务放心信誉品牌》证书；

中国建材工程建设协会颁发的《中国建材工程建设推荐产品》证书；中国建筑材料企业管理协会授予的《中国建材百家产品信得过企业》称号。

2003年以来，连续三年荣获武汉市质量技术监督局授予的《质量信得过产品》和《武汉市先进企业》称号。

2002年，公司取得iso9001:

2000质量管

理体系认证证书，企业管理和质量保障又

上一个新台阶。

公司在全国同行业中享有盛誉。

现为全国

水泥制品协会常务理事单位；湖北省水泥制品协会副会长单位；湖北省企业家协会常务理事单位；武汉市建材工业协会会长单位；武汉市中小企业协会副会长单位；武汉市武昌区中小企业信用促进会会长单位。

二、认知实习内容

一、预应力钢筒混凝土管的生产工艺预应力钢筒混凝土管（prestressed

concretecylinderpipe，简写pccp）是指

在带有钢筒的高强混凝土管芯上缠绕环

向预应力钢丝，再在其上喷制致密的水泥

砂浆保护层而制成的输水管。

它是由薄钢

板、高强钢丝和混凝土构成的复合管材，它充分而又综合地发挥了钢

材的抗拉、易密封和混凝土的抗压、耐腐蚀，具有高密封性、高强度

和高抗渗的特性。

它是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口，同钢筒焊在一起，承插口有凹槽和胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头，是钢

板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几

种材料组成的复合结构，具有钢材和

混凝土各自的特性。

根据钢筒在管芯

中位置的不同，可分为两种：

内衬式

预应力钢筒混凝土管（pccpl）、埋置

式预应力钢筒混凝土管（pccpe）。

（注：

上图为pccpe的成品展示。

）

预应力钢筒混凝土管生产流程

预应力钢筒混凝土管（pccp）具有公道的复合结构、承受内外压较高、接头密封性好、抗震能力强、施工方便快捷、防腐性能好、维护方便等特性，被工程界所关注，广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等。

与以往管材相比，pccp具有适用范围广，经济寿命长、抗震性能好、安装方便、运行用度低，基本不漏水等优点。

我国开发研制生产pccp起步较晚，20世纪80年代才开始研制。

虽然我国生产使用pccp的历史仅有二十多年，但由于恰逢国民经济快速发展，城市化进程加快的有利时机，经过自主研发，引进技术与设备消化，产品已能完全国产化。

二、电杆主要生产工艺篇四：

土木工程材料实训报告及心得

土木工程材料实训报告及心得

2013.6.29

由于实训时是一个班做一个强度，每个班分成三个大组分别做基本水灰比、砂率以及水灰比±0.05、砂率±1%。

本组为水灰比+0.05、砂率+1%。

按照质量法计算配合比。

c15混凝土配合比报告

一、设计依据及参考文献

《混凝土配合比设计规程》jgj55-2011；

《公路桥涵施工技术规范》jtj041－2000；

《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》jtge30-2005。

二、混凝土配置强度确定

2.1设计强度要求：

c15

2.2混凝土配置强度计算

根据jgj/t55－2000，混凝土配制强度：

fcu.o≥fcu.k+1.645δ

δ为4mpa

fcu.k为15mpa

由fcu.o≥15+1.645×4=21.6（mpa）

三、配合比参数选择

3.1水灰比

水灰比（w/c）

w/c=aa*fce/（fcu.o+aa*ab*fce）

aa为0.46

ab为0.07

fce为1.10*32.5=35.8mpa

由上式可以得出w/c的值为0.7。

由于0.7为水灰比基本值，本组以0.71+0.05=0.76为水灰比。

3.2塌落度

由要求的塌落度范围为30mm~50mm。

3.3砂率

由于基本组砂率为35%，本组以35%+1%=36%为砂率。

3.4用水量选择

根据塌落度以及细集料为特细砂，碎石最大粒径20mm，水量选择在第一组的原始基础205kg上增加10%为225.5kg。

3.5水泥用量

mco=225.5/0.76=297.3kg,取297kg。

3.6用砂量

根据试验选用每m3混凝土拌合物重量（mcp）为2400kg。

mso=（mcp-mco-mwo）*0.35=675.72kg，取676kg。

3.7碎石用量

mgo=mcp-mwo-mco-mso=1202kg。

3.8配合比

根据上面计算得

水泥：

水：

砂:

碎石

297：

226：

676：

1202

1：

0.76：

2.28：

4.05

四、调整后的配合比

由于我们组在搅拌过程中发现新拌混凝土过干，于是先后两次按照水灰比加入原有质量10%的水泥浆，集料不变。

之后塌落度达到要求。

水泥：

水：

砂:

碎石

356：

271：

676：

1202

1：

0.76：

1.9：

3.38

342：

260：

649：

1154

五、强度测试

参照细集料含水率，得出试拌混凝土各原料用量:

水泥：

水：

砂：

碎石

原7.1：

4.14：

17.5：

28.8kg

实8.52：

4.97：

17.5：

28.8kg

经过三天养护，测得6个试件的抗压强度平均值为19.31mpa>15mpa，符合强度设计要求。

故实际配合比为：

水泥：

水：

砂:

碎石

356：

271：

676：

1202

1：

0.76：

1.9：

3.38

342：

260：

649：

1154kg/m3

实训心得

忙碌而紧张的实训结束了。

通过实训，我们要掌握的，就是一种检验施工材料是否合格以及按照要求调整混凝土配合比的方法，深入了解这个过程。

这次的实训我们收获颇丰，受益良多。

首先是试验总体方案安排，由于对于我们要做的试验总体上没有充分的认识，没有事先深入地去了解每一个试验，导致我们对于试验的安排不合理，直接照着指导老师给出的安排做了，但事实证明，这样的试验效率不高。

但由于集料都是实验室的同批次集料，所以集料的试验数据可以共享，但我们必须得自己动手做一次。

我们按照这个安排开始了工程材料实训。

第一天的水泥浆标准稠度试验，试验指导书上有两种方法，也就是两种标准，一种是标准法，一种是调整水量法。

我们并不知道两种方法的试验用具不一致，我们也不知道标准法维卡仪的真正含义。

到后来才知道调整水量法的试具不是针形而是锥形。

不过还好我们是按照标准法的标准来得出的试验结果。

当我们的数据不符合标准法却符合调整水量法时，我们小组成员着实纠结了好半天。

后面的凝结时间试验没什么问题。

但是由于我们对于第二天的试验还没有去了解，导致我们无法做水泥的安定性试验。

第二天的试验由于考试中断了，但是我们还是没有去准备实验材料，第二天的试验也被拖到了第三天。

第三天做的是粗细集料各自的筛分以及各自的表观密度试验。

由于细集料需要在第一天开始烘干，第二天就要用容量瓶装着泡起来，第三天测最后的质量，所以我们的细集料表观密度试验没做，这是对试验的不了解所造成的，后来与别组分享数据。

但是其他小组的试验时出现了气泡，询问指导老师，老师说这是由于集料不够干净，有杂质而产生的。

其他试验正常进行，没出现什么情况。

这几个试验完成后，考虑到时间尚且充足，我们小组便把翌日的试验也做了。

第四天我们得知试验的最终目的发生了变化，指导老师考虑到实验室材料的情况，只得将一个班分成三个大组，共同完成一个课题。

于是下午我们班经过谈论，直接开始了配合比的计算以及试件的制作。

但是最大的问题来了，下过雨之后，室外的集料含水率大增，实验室配合比要用烘干的集料，但是烘干的集料只够做一次，完全不够我们一个班所要做的十八个试件所需。

最终我们第一次的基本配合比失败。

但指导老师说不能够继续调试，只有重新计算配合比来重新做试验。

但我们之前试验课的时候，老师说可以在20分钟内进行适量的加原料进行调试。

于是由于干的