工程材料综合实验(基础实验+钢热处理)实验报告.doc

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+Fe3CⅡ 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； 图1 工业纯铁﹛ω（C）≤0.0218% (×400)﹜ 图2 工业纯铁﹛ω（C）≤0.0218% (×400)﹜ 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）﹜ 图5共析钢﹛调质处理 ω（C）=0.8% （×400）﹜图6 过共析钢﹛0.8%≤ω（C）≤2.06%（×400﹜ 图7亚共晶白口铸铁﹛2.06%≤ω（C）≤4.3%（×400）﹜