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工程材料综合实验
处
理
报
告
单位:过程装备与控制工程10-1班
实验者: 侯鹏飞 学胡兴文 学李东升 学【实验名称】
工程材料综合实验
【实验目的】
运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备,通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果,达到进一步深化课堂内容,加强对《工程材料》课程理论的系统认识,并提高分析问题和解决问题的能力。
通过做这个实验,使学生们可以充分了解以下知识,并学会操作一些必要的仪器和设备:
1、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。
【实验材料及设备】
1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等;
2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等;
3、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)
【实验内容】
三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢,均为退火状态,不慎混在一起,请用硬度法和金相法区分开。
1、设计实验方案:三种碳钢的热处理工艺(加热温度、保温时间、冷却方式)。做实验前完成。
样 品
加热温度
保温时间
冷却方式
20#
880
25min
空冷
45#
淬火880
高温回火 600
淬火25min
高温回火25min
水冷
T10
900
30min
水冷
2、选定硬度测试参数,一般用洛氏硬度。
样 品
20#
45#
T10
硬 度
HRB50
HRC20
HR63
3、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。
4、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。
样 品
成分
组织
性能
20#
马氏体
F+P
冲压性与焊接性良好
45#
马氏体
F+P
经热处理后可获得良好的综合机械性能
T10
马氏体+奥氏体
P+Fe3CII
硬度高,韧性适中
【实验步骤】
1、观察平衡组织并测硬度:
(1)制备金相试样(包括磨制、抛光和腐蚀);
(2)观察并拍摄显微组织;
(3)测试硬度。
2、进行热处理。
3、观察热处理后的组织并测硬度:
(1)制备金相试样(包括磨制、抛光和腐蚀);
(2)观察并拍摄显微组织。
【实验处理】
1、三种材料在退火状态下显微组织和性能(硬度)的异同;
样 品
显微组织
性能(硬度)
20#
白色颗粒为铁素体,黑色块状为珠光体(F+P)
冲压性与焊接性良好
45#
灰黑色区为细片状及粗片状珠光体,沿晶界析出白色条状铁素体。(F+P)
经热处理后可获得良好的综合机械性能
T10
组织为珠光体和二次渗碳体(P+Fe3CII)
硬度高,韧性适中
2、三种材料在退火状态下显微组织和性能(硬度)的异同;
样 品
显微组织
性能(硬度)
20#
白色颗粒为铁素体,黑色块状为珠光体(F+P)
冲压性与焊接性良好
45#
灰黑色区为细片状及粗片状珠光体,沿晶界析出白色条状铁素体。(F+P)
经热处理后可获得良好的综合机械性能
T10
组织为珠光体和二次渗碳体(P+Fe3CII)
硬度高,韧性适中
3、总结出碳钢成分—组织—性能—应用之间的关系;
样 品
成 分
组 织
性 能
应 用
20#
W(C)=0.20%
F+P
冲压性与焊接性良好
冲压件及焊接件,经过热处理(如渗碳)也可以制造轴,销等零件。
45#
W(C)=0.45%
F+P
经热处理后可获得良好的综合机械性能
齿轮,轴类,套筒等
T10
W(C)=1.0%
P+Fe3C
优质钢,硬度高,韧性适中
钻头,刨刀,丝锥,手锯条等刃具及冷作模具等。
4、采集出所观察显微组织示照片,并注明材料名称、含碳量、浸蚀剂和放大倍数,并将组成物名称以箭头引出标明;
珠光体铁素体铁素体
珠光体
铁素体
铁素体
珠光体
珠光体
图1 工业纯铁﹛ω(C)≤0.0218% (×400)﹜ 图2 工业纯铁﹛ω(C)≤0.0218% (×400)﹜
珠光体铁素体
珠光体
铁素体
铁素体
铁素体
珠光体
珠光体
图3 亚共析钢﹛0.0218%≤ω(C)≤0.77%(×400)﹜ 图4 20#钢﹛ω(C)=0.2%,正火处理(加热至900后空冷)(×400)﹜
铁素体
铁素体
莱氏体一次渗碳体
莱氏体
一次渗碳体
珠光体
珠光体
图5共析钢﹛调质处理
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