机械基础实验指导书讲述.doc

机械基础实验指导书 房强汉 景 艳 山东交通学院 二〇一四年二月 实 验 要 求 1．实验课是巩固课堂理论教学、培养实际工作能力的重要方面。因此学生在实验前必须认真复习与本次实验有关的教材和预习实验指导书，明确实验目的，了解实验内容、操作步骤及注意事项等。 2．按规定时间准时进入实验室。有特殊情况必须请假，并及时与实验室联系，尽快补做，不能无故缺席。为保证测量结果的正确性和仪器的正常使用，入室必先换拖鞋或穿上鞋套，入室后必须保持安静、清洁、卫生，不得随地吐痰，严禁吸烟。 3．必须听从实验指导教师指挥，严格遵守纪律；不准打闹、大声喧哗，不得随意动用与本次实验无关的设备、试样等，严格遵守操作规程，切实注意人身及设备、仪器安全。 4．实验时应按操作程序正确使用量具、量仪，不得任意拆卸、摆弄。实验所用量具、量仪，在使用中发生故障时，应立即报告指导教师，不得自行处理。损坏仪器、设备根据情节轻重按学校规定须进行全部或部分赔偿。 5．实验时专心、细心。对量仪、量具要轻拿轻放，调整仪器的活动部分动作要缓慢，对锁紧机构锁紧时用力不要过大。 6．实验完毕后，按量具、量仪等保养要求，进行清洗保养，将所有物品归还原位，并整理工作现场。按时完成并上交实验报告，并须经指导教师评阅。 实验一 铁碳合金平衡组织和铸铁组织的观察与分析 一、实验目的 1. 观察和分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织和铸铁的显微组织结构。 2. 了解铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征。 3. 进一步熟悉金相显微镜的使用。 二、实验说明 碳钢和铸铁是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与组织有密切的联系。因此，熟悉并掌握它们的组织结构是对钢铁材料使用者最基本的要求。 1. 碳钢和白口铸铁的平衡组织 平衡组织一般是指合金在极为缓慢冷却的条件下(如退火状态)所得到的组织。铁碳合金在平衡状态下的显微组织可以根据Fe-Fe3C相图来分析。从相图可知，所有碳钢和白口铸铁在室温时的显微组织均由铁素体(F)和渗碳体(Fe3C)组成。但是，由于碳质量分数的不同、结晶条件的差别，铁素体和渗碳体的相对数量、形态、分布和混合情况均不一样，因而呈现各种不同特征的组织组成物。碳钢和白口铸铁在室温下的显微组织见表1-1。 表1-1 各种铁碳合金在室温下的显微组织 合金分类 W(C)/% 显微组织 工业纯铁 0.0218 铁素体 碳钢 亚共析钢 0.0218～0.77 铁素体+珠光体 共析钢 0.77 珠光体 过共析钢 0.77～2.11 珠光体+二次渗碳体 白口铸铁 亚共晶白口铁 2.11～4.3 珠光体+二次渗碳体+莱氏体 共晶白口铁 4.3 莱氏体 过共晶白口铁 4.3～6.69 一次渗碳体+莱氏体 2. 各种相组分或组织组分的特征 碳钢和白口铸铁的金相试样经浸蚀后，其组织中各相组分和组织组分的形状和性能如下： 铁素体：铁素体经w(HNO3)=3%-5%酒精溶液浸蚀后，在显微镜下观察呈白亮色多边形晶粒，如图1-1所示。随着钢中碳质量分数的增加，铁素体质量分数减少，当其质量分数较多时呈块状分布(图1-2)，碳质量分数接近共析成分时，铁素体往往呈断续的网状分布在珠光体的周围。铁素体具有良好的塑性和韧性，但硬度较低，一般为80-120HBS，强度也较低。 图1-1 工业纯铁的显微组织 图1-2 w(C)==0.45%碳钢的显微组织 渗碳体：渗碳体经w(HNO3)=3%-5%酒精溶液浸蚀后，也呈白亮色。一次渗碳体呈长条状分布在莱氏体之间，如图1-3所示；二次渗碳体呈网状分布在珠光体的边界上，如图1-4所示；三次渗碳体分布在铁素体晶界处；珠光体中的渗碳体一般呈片状，如图1-5、1-6所示。 图1-3 过共晶白口铸铁组织中的一次渗碳体 图1-4 过共析钢(wc=1.2%)组织中的二次渗碳体 铁素体和渗碳体经w(HNO3)=3%-5%酒精溶液浸蚀后都呈白亮色，若用苦味酸纳溶液热浸蚀，则渗碳体被染成黑褐色，而铁素体仍为白色。用此方法可以区别铁素体和渗碳体。渗碳体的硬度为800HBW，强度、塑性、韧性都很差，它是一个硬、脆相。 珠光体：珠光体是由铁素体片和渗碳体片相互交替排列形成的层片状组织。它经w(HNO3)=3%-5%酒精溶液浸蚀后，其组织中的铁素体和渗碳体都呈白亮色，而铁素体和渗碳体的相界被浸蚀后呈黑色线条。在600倍以上的显微镜下观察时，珠光体中的片状渗碳体呈白亮色分布在白亮色铁素体的基体上，而其相界是黑色线条，如图1-6所示。 图1-5 中倍下的珠光体 图1-6 高倍下的珠光体 在200倍以下的显微镜下观察时，由