【正文】 （圖44）。 圖42中倍（400倍左右）觀察時(shí)，白亮色滲碳體被黑色邊界所“吞食”而成為細(xì)黑條。（1） 片狀珠光體 一般經(jīng)退火得到，是鐵素體和滲碳體交替分布的層片狀組織，疏密程度不同。經(jīng)3~5%硝酸酒精溶液浸蝕后呈白亮色；若用苦味酸鈉溶液熱浸蝕，則被染成黑褐色，而鐵素體仍為白色，由此可區(qū)別開鐵素體和滲碳體。隨這鋼中含碳量的增加，鐵素體量減少。合金在極緩慢冷卻條件（如退火狀態(tài)）下得到的組織為平衡組織。（2） 實(shí)驗(yàn)中會(huì)影響材料沖擊韌度值的因素有哪些？本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的沖擊韌度值是否精確？為什么？實(shí)驗(yàn)四 鐵碳合金平衡組織分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?． 觀察和識(shí)別鐵碳合金（碳鋼和白口鐵）在平衡狀態(tài)下的顯微組織。（5）當(dāng)試樣被沖斷而擺捶尚在擺動(dòng)時(shí)，不能將手柄撥回至“預(yù)備”位置，以防插銷的頭部與擺捶發(fā)生摩擦或插銷有可能插入擺捶的槽內(nèi)而被沖斷。（2）未經(jīng)許可不準(zhǔn)隨便搬動(dòng)擺捶和控制手柄。（5）按沖擊試驗(yàn)機(jī)的操作順序?qū)_擊試樣沖斷。（2），并記下測(cè)量數(shù)據(jù)。習(xí)慣上前者簡稱為梅式試樣，后者為夏式試樣。但當(dāng)擺捶回?cái)[，撥針反轉(zhuǎn)時(shí)，指針停止不動(dòng)。圖3－1試驗(yàn)時(shí)先把手柄5撥至“預(yù)備”位置，然后將擺錘7稍加抬起并固定后，把試樣放在支座鉗口1上，再把擺錘抬到試驗(yàn)高度，使插銷插入擺軸6的支槽內(nèi)，待一切準(zhǔn)備完畢后，將手柄由“預(yù)備”位置撥至“沖擊”位置，這時(shí)擺錘就以擺軸為旋轉(zhuǎn)中心而自由下落。退火狀態(tài)碳鋼的韌性隨著含碳量的增加而下降。它是將一定尺寸和形狀的金屬試樣放在試驗(yàn)機(jī)的支座上，再將一定重量的擺錘升高到一定高度，使其具有一定位能，然后讓擺錘自由下落將試樣沖斷。實(shí)驗(yàn)三 沖擊試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 了解沖擊試驗(yàn)機(jī)的主要構(gòu)造及操作方法。（4）移動(dòng)試樣，并在另一位置繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，兩相鄰壓痕中心距離或任一壓痕中心距試樣邊緣距離一般不得小于3mm。工作臺(tái)表面、試樣的支承面和壓頭表面均應(yīng)清潔。（1）清理試樣表面。（4）移動(dòng)試樣后重做一次試驗(yàn)，使試樣表面又留下一個(gè)壓痕。被測(cè)表面應(yīng)是無氧化皮及外來污物的光潔表面，以保證能準(zhǔn)確測(cè)量壓痕直徑。停留數(shù)秒鐘后再扳動(dòng)手柄2，使轉(zhuǎn)盤順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)至原來被鎖住的位置。圖23為H10型洛氏硬度計(jì)。停留一定時(shí)間后，電動(dòng)機(jī)自動(dòng)反轉(zhuǎn)，曲柄連桿帶動(dòng)遙桿上升而卸除載荷。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 布氏硬度試驗(yàn)布氏硬度試驗(yàn)主要設(shè)備有布氏硬度計(jì)和讀數(shù)顯微鏡。洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)，可用不同壓頭和不同的主載荷組成不同的洛氏硬度標(biāo)尺。但壓痕較大，不宜測(cè)試成品或薄片金屬的硬度。當(dāng)壓頭為淬火鋼球時(shí)，硬度符號(hào)為HBS，適用于布氏硬度值低于450的金屬材料；當(dāng)壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，硬度符號(hào)為HBW，適用于布氏硬度值為450~650的金屬材料。它們的試驗(yàn)原理都是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測(cè)金屬材料的表面，根據(jù)壓頭被壓入的程度來測(cè)定其硬度值。此外，在工業(yè)生產(chǎn)中，被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)二 硬度試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）。實(shí)驗(yàn)前后要量測(cè)試樣的哪些尺寸，事先畫好數(shù)據(jù)記錄表格。 3．試樣安裝必須正確，防止偏斜和夾入過短。 6．量測(cè)低碳鋼斷裂試樣。 5．實(shí)驗(yàn)測(cè)試。3．試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)備工作選擇測(cè)力度盤，配置相應(yīng)的砝碼，將試驗(yàn)機(jī)的測(cè)力指針調(diào)到零位。2．試樣劃線。3．低碳鋼、鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)（或比例）試樣各一根，[內(nèi)容與步驟]1．量測(cè)試樣直徑。[實(shí)驗(yàn)要求]1．測(cè)試方法：遵守國家技術(shù)規(guī)定，測(cè)試?yán)煨阅苤笜?biāo)的訓(xùn)練。試樣頭部的形狀及尺寸，可按材料和試驗(yàn)機(jī)的夾具等條件自行設(shè)計(jì)。對(duì)于板狀長、短比例試樣，也應(yīng)滿足（）。 如不符合國家規(guī)定，斷裂在標(biāo)距端線上或標(biāo)距端線外，或二個(gè)、二個(gè)以上的頸縮等情況，實(shí)驗(yàn)無效。移位換算方法如下：在試樣的長段上，,從斷口”O(jiān)”處截面取基本等于短段的格數(shù),得到B點(diǎn)(即令OB=OA)。每格間距：長試樣為10㎜；短試樣為5㎜。抗力強(qiáng)度的計(jì)算式為： σb= kgf/mm （1．5）（四）塑性指標(biāo)的測(cè)定塑性，是指斷裂前材料發(fā)生塑性變形能力。為了保證所測(cè)性能的準(zhǔn)確性，一般規(guī)定拉伸速度為：（1）屈服前，應(yīng)力增加的速度為1公斤力／毫米m㎡／秒。式中L為上、下夾頭間試件長度，n為夾頭位移的放大倍數(shù)，應(yīng)不小于50倍。 圖17（1）圖解法。如具的上、下屈服的拉伸圖，應(yīng)取下屈服點(diǎn)c點(diǎn)為屈服載荷Ps。本實(shí)驗(yàn)，需遵照國家標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定兩個(gè)指標(biāo)：屈服極限σs、強(qiáng)度極限σb和兩個(gè)塑性指標(biāo)：伸長率δ和面縮率ψ。沿試樣長度產(chǎn)生均勻塑性變形，此時(shí)？，且有趨向于零的連續(xù)變化，表明試樣的抗力其塑性變化為非線性增加。bd——屈服階段。 二、拉伸試驗(yàn)中四個(gè)主要指標(biāo)的測(cè)定（一）拉伸試驗(yàn)圖一般材料試驗(yàn)機(jī)都具有載荷位移記錄裝置，可以裝試樣的抗力和變形的關(guān)系P—△L曲線記錄下來。實(shí)驗(yàn)測(cè)試的質(zhì)量，除了試驗(yàn)機(jī)本身達(dá)到規(guī)定的精度外，更重要的是決定于實(shí)驗(yàn)者的操作技能。 應(yīng)該注意，這機(jī)構(gòu)所記錄的變形，并非試樣標(biāo)距內(nèi)的真實(shí)變形，而是試驗(yàn)機(jī)上、下兩夾頭間的位移，其精度較差。記錄筆在筒紙上繪出了代表位移的線段。 力值的記錄：在測(cè)力系統(tǒng)的齒桿上裝有筆架，記錄筆隨齒桿的移動(dòng)而在記錄筒上描繪。這種機(jī)構(gòu)的精度、靈敏度都比擺錘式測(cè)力、示值機(jī)構(gòu)的高，為該機(jī)構(gòu)的工作原理圖。當(dāng)試驗(yàn)加載時(shí)，主動(dòng)針帶著從動(dòng)針隨載荷增加而沿刻度值增大方向旋轉(zhuǎn)。摩擦力對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)程（加載）、回程（卸載）都有影響，而在進(jìn)回程中引起的是雙倍誤差。又根據(jù)國家對(duì)試驗(yàn)機(jī)示值精度的規(guī)定：以每級(jí)測(cè)量范圍10%開始，但不小于該機(jī)最大載荷的4%，誤差應(yīng)在177。因此，更換擺桿L也可以得到不同的測(cè)力范圍。（2） 當(dāng)ψ視為常量（指針指在同一角度時(shí)），而Q視為變量，則Pw與Q成正比關(guān)系，因此，更換砝碼重量Q可以得到不同的測(cè)力范圍。因此，指針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度φ與試驗(yàn)機(jī)的作用力Pw也成線性關(guān)系。因此，它們的測(cè)力、示值原理相同。它是試驗(yàn)機(jī)的心臟部門。如果試件裝入下層空間的夾頭中，就向其施加了拉力；若放入上層空間的墊塊上，就向試件施加壓力。這力源必須是穩(wěn)定的、可控的，而且重合于軸線的軸向力。 圖11 萬能材料試驗(yàn)機(jī)是由機(jī)架、加載系統(tǒng)、測(cè)力示值系統(tǒng)、載荷位移記錄系統(tǒng)以及夾具、附具等五個(gè)基本部分所組成。如果按照所模擬的工作環(huán)境來分，有高溫、常溫、低溫、腐蝕等；如果按照所模擬的載荷情況來分，有靜載、動(dòng)載、沖擊、交變等；也可以按照試驗(yàn)機(jī)的功能來分，有拉伸、壓縮、彎曲、硬度等。因此，需要將各種零件、構(gòu)件以及不同的工作情況，在實(shí)驗(yàn)室作出再現(xiàn)。其中指導(dǎo)書部分介紹了實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等；報(bào)告書部分主要有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、處理，分析及思考題等。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和報(bào)告書兩部分。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　編　者　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目 錄實(shí)驗(yàn)一　拉伸實(shí)驗(yàn)………………………………………………………1實(shí)驗(yàn)二　硬度實(shí)驗(yàn)………………………………………………………11實(shí)驗(yàn)三　沖擊實(shí)驗(yàn)………………………………………………………17實(shí)驗(yàn)四　鐵碳合金平衡組織分析………………………………………20實(shí)驗(yàn)五　熱處理實(shí)驗(yàn)……………………………………………………24實(shí)驗(yàn)六　碳鋼熱處理后的顯微組織觀察………………………………27實(shí)驗(yàn)七　不同金屬的焊接性能…………………………………………31實(shí)驗(yàn)八　車刀幾何角度測(cè)量……………………………………………34實(shí)驗(yàn)九　專用夾具拆裝及組合夾具組裝實(shí)驗(yàn)…………………………38實(shí)驗(yàn)十　數(shù)控線切割加工演示實(shí)驗(yàn)……………………………………41附錄　金相顯微鏡的使用及金相試樣的制備…………………………42實(shí)驗(yàn)一 拉伸實(shí)驗(yàn)一． 萬能材料試驗(yàn)機(jī)介紹材料試驗(yàn)的目的，是模仿工程實(shí)際中的零件、構(gòu)件的真實(shí)情況，在實(shí)驗(yàn)室研究他們的性能。 試驗(yàn)機(jī)品種繁多。圖1—1所示的是材料力學(xué)中通常使用的試驗(yàn)機(jī)。（一） 加載系統(tǒng) 加載系統(tǒng)的功能是，提供適合于靜載荷的力源。當(dāng)高壓油泵向油缸送油時(shí),逐漸頂起油缸中的活塞,聯(lián)同傳力架將工作臺(tái)升起。（二） 測(cè)力、示值系統(tǒng) 測(cè)力、示值系統(tǒng)的功能，是要隨時(shí)反映出作用于試件上載荷的數(shù)值。機(jī)械式試驗(yàn)機(jī)，是由測(cè)力杠桿傳遞Ps力；而液壓式的，是由測(cè)力油缸的活塞傳遞Ps力。由于工作油缸與測(cè)力油缸相連通，它們的油壓強(qiáng)度相等，于是測(cè)力油缸的活塞對(duì)連桿作用的拉力Ps與Pw成線性關(guān)系，又Ps使擺桿聯(lián)同法碼揚(yáng)起α擺角的同時(shí)，撥桿推動(dòng)齒桿位移x，從而帶動(dòng)齒動(dòng)使指針轉(zhuǎn)動(dòng)。由（）式可得結(jié)論：（1） 試驗(yàn)機(jī)的載荷Pw與指針的轉(zhuǎn)角ψ成線性關(guān)系，因此，測(cè)力度盤可以以圓等分刻度。（3） 當(dāng)ψ視為常量，而L視為變量時(shí)，則Pw與L成正比關(guān)系。當(dāng)擺桿揚(yáng)起α角較大（相應(yīng)指針的轉(zhuǎn)角ψ也大）時(shí)，由于摩擦力引起的非線性誤差顯著增加，指針臨近度盤的滿度區(qū)域，示值的精度較差。實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)正確選擇度盤的測(cè)力范圍，一般使需要測(cè)量的載荷，最好全落在度盤的10%～80%范圍內(nèi)。它具有二根示值指針：一根是主動(dòng)針，另一根是從動(dòng)針。4 游鉈自動(dòng)平衡式測(cè)力、示值系統(tǒng) 圖14 國產(chǎn)WJ—10型萬能試驗(yàn)機(jī)和NJ型扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)，都采用游鉈自動(dòng)平衡式的測(cè)力機(jī)構(gòu)。根據(jù)先后兩次平衡重要條件，可得Ps與x的線性關(guān)系為： =（三） 載荷位移記錄系統(tǒng) 萬能材料試驗(yàn)機(jī)的載荷位移記錄系統(tǒng)。 位移的記錄：試驗(yàn)機(jī)上、下夾頭之間有相對(duì)位移時(shí)，繩線通過繩輪帶動(dòng)記錄筒轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖15 力和位移同時(shí)記錄：當(dāng)夾頭強(qiáng)迫試件伸長的同時(shí)，試樣不斷產(chǎn)生抗力，這時(shí)記錄筆和記錄筒一起動(dòng)作，二者的合成運(yùn)動(dòng)，描繪了力和變形的曲線。 了解試驗(yàn)機(jī)的主要功能，其目的是為了更好地掌握和使用試驗(yàn)機(jī)。對(duì)于在實(shí)驗(yàn)中將使用的試驗(yàn)機(jī)，希認(rèn)真閱讀和掌握。其特征是載荷與伸長成線性關(guān)系，即材料服從虎克定律。dB——強(qiáng)化階段。這時(shí)變形局限于頸縮附近，直到斷裂。（2）圖示法：在P—△L曲線上找出屈服平臺(tái)的恒定載荷，或第一次下降的最載荷，即為所求屈服點(diǎn)載荷Ps。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：試樣在拉伸過程中，%。n，從D點(diǎn)作彈性直線段的平行線，交曲線于B點(diǎn)，點(diǎn)B的縱坐標(biāo)值。條件屈服極限的計(jì)算式為 = kgf/mm 3．試驗(yàn)條件加載速度對(duì)屈服極限有影響，一般加載速度增高時(shí)，σs也增高。由測(cè)力度盤或拉伸曲線上讀出最大載荷值PMax。1．伸長率的測(cè)定 先用試樣的標(biāo)距長度L0內(nèi)，用劃線器刻劃等間距的標(biāo)點(diǎn)或圓周細(xì)線10格。 移位法：如斷口到鄰近的標(biāo)距端點(diǎn)（線）的距離小于或等于L0／3時(shí)，需位移換算。 截面收縮率的計(jì)算式：ψ = 100% 圖193．量測(cè)精度和結(jié)果處理 按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所量測(cè)的量具都應(yīng)達(dá)到三位有效數(shù)字的精度，計(jì)算結(jié)果應(yīng)以三位有效數(shù)字表達(dá)。GB228—76中規(guī)定，對(duì)于鋼試樣一般采用d0=10㎜長、短比例試樣。L=L0+100㎜，最小R=3㎜。 3．測(cè)定低碳鋼的幾個(gè)主要拉伸機(jī)械性能的指標(biāo)，屈服極限σs，強(qiáng)度極限σb，伸長率δ，和斷面收縮率ψ，以及鑄鐵的抗拉強(qiáng)度極限σb。[設(shè)備和試樣]1．材料試驗(yàn)機(jī)一臺(tái)2．游標(biāo)尺、千分尺各一把。㎜。鑄鐵試樣不必劃線。然后卸載，使測(cè)力指針接近回零，將試驗(yàn)機(jī)處于待令工作狀態(tài)。取下記錄曲線圖，實(shí)驗(yàn)完畢，將試驗(yàn)機(jī)各機(jī)構(gòu)恢復(fù)原位。 2．開始加載要緩慢，特別是油壓試驗(yàn)機(jī)，防止油門開得過大，引起載荷沖擊突加，容易造成事故。2．掌握量測(cè)試樣的方法和規(guī)定，注意量具和有效數(shù)字的應(yīng)用。[實(shí)驗(yàn)報(bào)告] 材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告（供參考） 實(shí)驗(yàn)二 日期：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)設(shè)備：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海ㄒ唬┰嚇映叽缬涗? 材 料原 始 尺 寸 截面面積A0標(biāo)距L0（㎜）直 徑 d0（㎜）截 面Ⅰ截 面Ⅱ截 面Ⅲ12平均12平均12平均低碳鋼鑄 鐵材料斷后尺寸標(biāo) 距L1（㎜）斷裂處直徑d1（㎜）斷裂處截面面積低碳鋼12平均（二）實(shí)驗(yàn)記錄 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄材料屈服載荷Ps(kgf)最大載荷Pb(kgf)低碳鋼鑄鐵 實(shí)驗(yàn)圖象記錄圖形低碳鋼鑄 鐵P—△L曲線斷口形狀（三）計(jì)算結(jié)果 低碳鋼： 屈服極限： σs== kgf/mm= MP 強(qiáng)度極限： σb= kgf/mm=