材料工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(存儲(chǔ)版)
【正文】 HB)索氏體(S)600～650在800～1000倍以上的顯微鏡才能分清片層狀，在低倍下片層模糊不清25～35屈氏體(T)550～600用光學(xué)顯微鏡觀察時(shí)呈黑色團(tuán)狀織，只有在電子顯微鏡(5000～15000)下才能看出片層組織35～40貝氏體型相變上貝氏體(B)350～550在金相顯微鏡下呈暗灰色的羽毛狀特征40～48下貝氏體(B)230～350在金相顯微鏡下呈黑色針葉狀特征48～58馬氏體型相變馬氏體(M)＜230在正常淬火溫度下呈細(xì)針狀馬氏體(隱晶馬氏體)，過(guò)熱淬火時(shí)則呈粗大片狀馬氏體62～65[1]鋼的退火和正火組織屬于亞共析成分的碳鋼(如45鋼等)一般采用完全退火，經(jīng)退火后可得到接近于平衡狀態(tài)的組織，其組織特征已在鐵碳合金平衡組織觀察中加以分析和觀察。二是與滲碳體呈層狀相間排列，這就是珠光體中的鐵素體(圖35所示)。 圖3—1 單相固溶體組織示意圖2）共晶型組織特征 (1)共晶體特征：二元合金的共晶體是兩相的均勻混合物，其中一個(gè)相是連續(xù)相，另一個(gè)相則孤立地分布于連續(xù)相中，按孤立相的形態(tài)，共晶組織有層片狀，短棒狀和針狀(圖3—2) (a)層片狀 (b)短棒狀 (c)針狀圖3—2 共晶組織形態(tài)示意圖(2)亞共晶和過(guò)共晶組織特征：亞共晶和過(guò)共晶組織是由初生晶和共晶體組成，初生晶粗大，而且具有樹(shù)枝狀形態(tài)或直邊多邊形，如三角形、四邊形、長(zhǎng)直條狀，……。具體選用時(shí)，可查閱有關(guān)手冊(cè)。如帆布、絲綢、呢絨等，再澆以?huà)伖夥?Cr2O3或Al2O3)的懸濁液，即可進(jìn)行拋光，拋光過(guò)程中，將試樣均勻平整地壓在拋光盤(pán)上，壓力不宜過(guò)大，并沿盤(pán)中心到邊沿不斷作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。換砂紙時(shí)，應(yīng)將試樣和手上的砂粒除凈，同時(shí)將試樣旋轉(zhuǎn)約90176。方法有熱壓法和澆注法。檢查高速鋼鍛造后的碳化物級(jí)別，必須取半徑的1/2處。 金相試樣觀察原理顯示金屬組織的基本原理是：由于金屬內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)有著一定的排列規(guī)則，晶粒內(nèi)和晶界之間、不同位向的晶粒之間、不同的相之間的物理或化學(xué)性質(zhì)不同，經(jīng)一定物理或化學(xué)作用后，對(duì)光線的反射能力不同或干涉色不同，因而在顯微鏡下觀察時(shí)，明暗度不同或顏色不同。其作用是提高物像質(zhì)量。 圖1—7 顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)圖 圖1—8 顯微鏡結(jié)構(gòu) 金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)及主要零部件金相顯微鏡由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三部分組成（圖18），主要部件作用如下：1）物鏡物鏡是決定物像質(zhì)量的主要部件。這種照明方式，光線基本上是垂直地射入試樣表面。使用顯微鏡時(shí)縮小孔徑光欄，可減輕球差，提高像的清晰度。1） 顯微鏡的放大倍數(shù) 顯微鏡的放大倍數(shù)等于物鏡與目鏡放大倍數(shù)的乘積：f物，f目——物鏡和目鏡的焦距；l——顯微鏡的光鏡筒長(zhǎng)度放大倍數(shù)的選擇決定于組織的粗細(xì)和觀察的目的。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本次實(shí)驗(yàn)為綜合實(shí)驗(yàn)，要求綜合運(yùn)用金相顯微鏡和各種金相制樣設(shè)備學(xué)會(huì)各種不同試樣的金相制樣要點(diǎn)，并能分析合金尤其是鐵碳合金的典型組織。 實(shí)驗(yàn)分三階段進(jìn)行，首先熟悉金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)、操作方法和維護(hù)要求，再進(jìn)行具體試樣的金相試樣制備，第三步觀察分析常見(jiàn)二元合金和鐵碳合金的組織。放大倍數(shù)大，則組織清晰，但視域小，不能觀察全貌，代表性受局限，放大倍數(shù)低，則效果完全相反，如圖12所示。色差：不同波長(zhǎng)的色光經(jīng)透鏡后，不能聚焦于一點(diǎn)，使像不清晰的現(xiàn)象叫色差（圖1—4）。因此，只要試樣表面平滑，其像就是明亮的，故叫明場(chǎng)照明。因?yàn)橄竦男Ｕ闆r不同，有不同類(lèi)型的物鏡。增大孔徑光欄，可提高分辨率，但球差也增大，像的清晰度下降、襯度下降，所以不能過(guò)大，也不能過(guò)小。制樣時(shí)首先把金屬表面磨平，再選用適當(dāng)?shù)母g劑進(jìn)行腐蝕，在晶界、相界等原子排列較紊亂的地方會(huì)容易被腐蝕，使晶粒或各相得以顯示出來(lái)?？傊?，檢查內(nèi)容各不相同，取樣部位和方向就靈活多樣。目前一般用電木粉鑲嵌，采用專(zhuān)門(mén)的金相鑲嵌機(jī)。角度。拋光時(shí)間一般是3～5分鐘，當(dāng)磨痕消失而呈現(xiàn)光亮的鏡面時(shí)，即可停止拋光，并將試樣清洗干凈。應(yīng)用最廣泛的是3～5%硝酸酒精溶液和苦味酸酒精溶液。共晶體分布于初生晶之間。[2]滲碳體：滲碳體的分布和形態(tài)有：工業(yè)純鐵中的Fe3CⅢ（圖34）沿鐵素體晶界分布，呈細(xì)條狀；過(guò)共析鋼中的Fe3CⅡ(圖37)沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀分布；珠光體中的共析Fe3C (圖35)與鐵素體呈片層狀相間分布；過(guò)共晶白口鐵中的Fe3CⅠ(圖310)游離的滲碳體，呈直條狀；萊氏體中的滲碳體(圖38)是作為基體，其中分布有孤立的珠光體。過(guò)共析成分的碳素工具鋼(如TT12鋼等)則都采用球化退火，T12鋼經(jīng)球化退火后組織中的二次滲碳體及珠光體中的滲碳體都將變成顆粒狀，圖319中均勻而分散的細(xì)小粒狀組織就是粒狀滲碳體。若將45鋼加熱到正常淬火溫度，然后在油中冷卻，則由于冷卻速度不足(V冷＜VK，得到的組織將是馬氏體和部分屈氏體(或混有少量貝氏體)?；鼗瘃R氏體仍保持針片狀特征，但容易受浸蝕，故顏色要比淬火馬氏體深些，是暗黑色的針狀組織。試樣必須無(wú)水和拋光粉等物；。六 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 顯微鏡室必須保持清潔、干燥，必須換鞋才能進(jìn)入；2. 不能隨意拆卸顯微鏡及其零部件；3. 鏡頭等光學(xué)零部件上的灰塵及污物，不能用嘴吹或手巾擦，只能用專(zhuān)用的毛刷或鏡頭紙擦；4. 在觀察顯微組織時(shí)，可先用低倍全面地進(jìn)行觀察，找出典型組織，然后再用高倍放大，對(duì)部分區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)地觀察。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)寫(xiě)明實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、指導(dǎo)老師等，填寫(xiě)工整，條理清楚，在實(shí)驗(yàn)完成后一周內(nèi)必須交給相關(guān)實(shí)驗(yàn)老師。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本次實(shí)驗(yàn)為綜合實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)同學(xué)們以組為單位，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，本實(shí)驗(yàn)需要綜合運(yùn)用定量金相、熱處理工藝、硬度測(cè)試和金相組織分析等知識(shí)。采用不同的熱處理工藝過(guò)程，將會(huì)使鋼得到不同的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要的性能。 鋼的淬火所謂淬火就是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過(guò)共析鋼)以上30～50℃，保溫后放入各種不同的冷卻介質(zhì)中快速冷卻(V冷應(yīng)大于V臨)，以獲得馬氏體組織。需要指出，不論在退火、正火及淬火時(shí)，均不能任意提高加熱溫度。為了保證淬火效果，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)(如水、油等)和冷卻方法(如雙液淬火、分級(jí)淬火等)?；鼗饻囟龋涸趯?shí)際生產(chǎn)中通常以圖紙上所要求的硬度要求作為選擇回火溫度的依據(jù)。 五 實(shí)驗(yàn)步驟1 本次實(shí)驗(yàn)要求以組為單位，設(shè)計(jì)完整的實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)步驟，組員的工作應(yīng)有明確的分工，保證每人完成一個(gè)試樣的分析和處理，同時(shí)注明能用于實(shí)驗(yàn)的時(shí)間；每人根據(jù)本組實(shí)驗(yàn)要求寫(xiě)出個(gè)人實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告；2 完成相應(yīng)的熱處理操作和硬度測(cè)試及組織分析；3 實(shí)驗(yàn)結(jié)束每位同學(xué)結(jié)合本組其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從熱處理加熱溫度、加熱時(shí)間、冷卻速度及回火溫度分析熱處理工藝與鋼的成分、熱處理后性能和組織三個(gè)方面之間的關(guān)系；分析熱處理各階段的組織變化，拍攝金相組織照片；4 分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性及操作中出現(xiàn)的問(wèn)題。開(kāi)關(guān)爐門(mén)要迅速，爐門(mén)打開(kāi)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。為什么要研究奧氏體晶粒度及其影響因素？3 為什么說(shuō)加熱溫度是影響奧氏體晶粒度的主要因素？4 為什么要采用幾種不同的方法來(lái)測(cè)定奧氏體晶粒的大小？5 鋼熱處理后的馬氏體形態(tài)與性能之間有何關(guān)系？6 鋼的回火組織與性能之間有何關(guān)系，不同成分的鋼如何選用回火溫度？7 鋼淬火時(shí)的異常組織有那些類(lèi)型，熱處理中如何避免？8 金相組織照片獲取有哪些要求，不同組織形態(tài)有何不同？實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵有哪些？ 附件 實(shí)驗(yàn)記錄示范根據(jù)淬火條件不同，分批次進(jìn)行，記錄可列表如表7。8. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)寫(xiě)明實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、指導(dǎo)老師等，填寫(xiě)工整，條理清楚，在實(shí)驗(yàn)完成后一
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