《机械工程材料》实验指导书.doc

《机械工程材料》实验指导书 主编：孙维连 班级： 姓名： 学号：  实验一 铁碳合金平衡组织分析 一、实验目的 1)观察和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织。 2)分析和研究碳的质量分数，在相形成过程中的影响，研究组织组成物的本质和特征。 3)学会使用金相显微镜。 二、概述 碳素钢和铸铁材料，其显微组织与性能有密切的关系。 “ 1．碳素钢和白口铸铁的平衡组织 所谓平衡组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下所得 均由铁素体和渗碳体两相组成。 由于碳的质 布情况均不同，呈现各种不同的组织形态。 铁碳合金在室温下的显微组织，见表1—1。 1-1铁碳合金在室温下的显微组织 材 料 wc(％) 显微组织 工 业 纯 铁 0.0218 F(见图5-6b) 亚共析钢 O．0218～0.77 F+P(见图5-8b) 碳 钢 共析钢 O.77 P(见图5-7b) 过共析钢 O．77～2.11 P+Fe3CI(见图5-9b) 亚共晶白口铸铁 2.11～4.3 P+Fe3CII＋L／d (见图5-11b) 白口铸铁 共晶白口铸铁 4.3 L／d(见图5-10b) 过共晶自口铸铁 4.3～6.69 Fe3Cl+ L／d ( (见图5-12b) 2．各种相组成物和组织组成物特征 ． (1)铁素体(F) 是碳固溶于(—Fe中的固溶体。铁素体是体心立方晶格，有磁性，塑性(教材图5—6b)。随(即珠光体P)，铁素体呈块状分布(见5—8b)40钢显微组织。当碳的质量分数接近共析成分时，铁素体呈断续的网状分布在珠光体 (2)渗碳体(Fe3C) 是碳与铁形成的化合物，其碳的质量分数为6.69％4％的硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，见图5—9b。 渗碳体有多种形态：一次渗碳体Fe3CI。是直接从液相中析出来的，呈宽直白条状；二次渗 Fe3CII。是由奥氏体(A)中析出的，常呈网状分布在珠光体的边界上。此外，还有球粒状，小 (3)珠光体(P) 是铁素体和渗碳体的机械混合物，即铁素体片与渗碳体片相互交替排列 在400倍时，为宽白条的铁素体和细黑条1—1 400 ×下的珠光体。 在高放大倍数时，为平行相间的宽条铁素体和窄条渗碳体均为白色，边界为黑色，见图 2000×下的珠光体。 图1—1 400×下的珠光体1—2 2000×下的珠光体 (4)莱氏体() 在室温时是珠光体和渗碳体的机械混合物。渗碳体中包括共晶渗碳体 色的渗碳体的基体上分布着许多黑色点状或条状的珠光体(见图5—10b，共晶白口铸铁的显微 )。 莱氏体硬度高，性脆。一般存在于碳的质量分数大于2.11％的白口铸铁中，高合金钢的铸 在亚共晶白口铸铁中，莱氏体基体上分布着黑色树枝状和豆粒状的珠光体。其周围常有一 中的渗5—11b。 在过共晶白口铸铁中，莱氏体基体上，分布着宽直白条的一次渗碳体，见图5—12b。 三、实验内容及报告 1)学会金相显微镜的使用。通过金相显微镜，观察平衡组织试样，研究组织特征。 2)在36mm圆内绘制观察到的金相组织图，需用细实线标明组织构成物，注明浸蚀 1—2。 1-2铁碳合金平衡组织试样 号 材 料 热 处 理 浸 蚀 剂 1 工业纯铁 4％硝酸酒精溶液 2 45 退火 3 T8 4 T12 5 亚共晶白口铸铁 铸态 6 共晶白口铸铁 7 过共晶白口铸铁 四、注意事项 1)金相显微镜是精密光学仪器，操作要认真。 2)绘图使用铅笔。不要将试样中杂质及划痕画出。 3)不要触试样表面，如有模糊不清试样，请老师重新。 碳素钢的热处理 一、验目的 1)了解碳素钢的基本热处理(退火、正火、淬火及回火)的工艺方法和主要设备。 2)研究碳的质量分数，加热温度，冷却速度，回火温度对钢性能的影响。 3)熟悉硬度计的使用。 二、热处理工艺 碳素钢热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。加热温度、保温时间和冷却速度，是达 1．加热温度 (1)退火 亚共析钢加热至Ac3+(0℃～0