關(guān)于工程材料綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

　　一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

　　1、研究鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織；

　　2、分析含碳量對(duì)鐵碳合金顯微組織的影響，加深理解成分、組織與性能之間的相互關(guān)系；

　　3、了解碳鋼的熱處理操作；

　　4、研究加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對(duì)碳鋼性能的影響；

　　5、觀察熱處理后鋼的組織及其變化；

　　6、了解常用硬度計(jì)的原理，初步掌握硬度計(jì)的使用。

　　二，實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

　　1、顯微鏡、預(yù)磨機(jī)、拋光機(jī)、熱處理爐、硬度計(jì)、砂輪機(jī)等；

　　2、金相砂紙、水砂紙、拋光布、研磨膏等；

　　3、三個(gè)形狀尺寸基本相同的碳鋼試樣（低碳鋼20＃、中碳鋼45＃、高碳鋼T10）

　　三，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　三個(gè)形狀尺寸基本相同的試樣分別是低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，

　　均為退火狀態(tài)，不慎混在一起，請(qǐng)用硬度法和金相法區(qū)分開。

　　1、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：三種碳鋼的熱處理工藝（加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻方式）

　　實(shí)驗(yàn)中對(duì)低碳鋼20＃、中碳鋼45＃、高碳鋼T10進(jìn)行如下表熱處理

　　2、選定硬度測(cè)試參數(shù)，一般用洛氏硬度。

　　3、熱處理前后的金相組織觀察、硬度的測(cè)定。

　　4、分析碳鋼成分—組織—性能之間的關(guān)系。

　　四，實(shí)驗(yàn)步驟：

　　1、觀察平衡組織并測(cè)硬度：

　�。�1）制備金相試樣（包括磨制、拋光和腐蝕）；（2）觀察并繪制顯微組織；（3）測(cè)試硬度。

　　2、進(jìn)行熱處理。

　　3、觀察熱處理后的組織并測(cè)硬度：

　　（1）制備金相試樣（包括磨制、拋光和腐蝕）；（2）察并拍攝顯微組織。

　　五，實(shí)驗(yàn)處理：

　　1,觀察和分析鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織

　　平衡組織一般指合金在極為緩慢冷卻的條件下所得到的組織。鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織，可以根據(jù)Fe-Fe3C相圖來分析，從相圖來看，所有碳鋼和白口鑄鐵在室溫下的顯微組織均由鐵素體和滲碳體所組成。但是由于碳含量的不同，結(jié)晶條件的差別，鐵素體和滲碳體的相對(duì)數(shù)量、形態(tài)、分布和混合情況均不一樣，因而呈現(xiàn)各種不同特征的組織組成物。

　　2、鐵碳合金在室溫下的組織

　　3、鐵碳合金的成分--組織--性能關(guān)系

　　組織：在室溫下，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同時(shí)，合金的組織在變化。隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，組織按下列順序變化：F、F+P、P+Fe3CⅡ、P+Fe3CⅡ+Le’、Le’+Fe3CⅠ、Fe3C。性能：硬度主要決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和相對(duì)數(shù)量，而受他們的形態(tài)影響比較小，隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，由于硬度高的Fe3C增多，硬度低的F減少，所以合金的硬度呈直線關(guān)系增大，由全部為F的硬度約為80HRB增大到全部為Fe3C時(shí)約800HRB。

　　強(qiáng)度是一個(gè)對(duì)組織形態(tài)很敏感的性能。隨碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，亞共析鋼中P增加而F高，F(xiàn)的強(qiáng)度值較低，所以亞共析鋼的強(qiáng)度隨碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大。減少，P的強(qiáng)度比較高，其大小與細(xì)密程度有關(guān)，組織越細(xì)密則強(qiáng)度值越當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過共析成分之后，由于強(qiáng)度較低的Fe3CⅡ沿晶界出現(xiàn)，合金強(qiáng)度增高變慢，到W(C)為0.9%時(shí)，F(xiàn)e3CⅡ沿晶界形成完整的網(wǎng)，強(qiáng)度迅速降低，隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，強(qiáng)度繼續(xù)降低。塑性變形全部由F提供，所以隨碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，F(xiàn)量不斷減少時(shí)，合金的塑性連續(xù)下降。

　　4、熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的金相的組織結(jié)構(gòu)來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。其基本的工藝過程有退火、正火、淬火、回火。它的特點(diǎn)是：只改變金屬材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，獲得所需性能，盡量避免改變零件的形狀。同樣的材料經(jīng)過不同的熱處理方法，可以得到不同的內(nèi)部組織，因此，熱處理工藝可以最大限度地發(fā)揮材料的潛力。

　　5、研究加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對(duì)碳鋼性能的影響

　　淬火加熱溫度的選擇：對(duì)于亞共析鋼采用Ac3+30~50°，對(duì)于共析鋼和過共析鋼采用Ac1+20~40°。對(duì)于亞共析鋼如果淬火溫度過高，奧氏體晶粒就會(huì)粗大，淬火后嚴(yán)重影響和降低塑性和韌性，如果淬火溫度過低，奧氏體化就會(huì)不完全，淬火后會(huì)有鐵素體，導(dǎo)致淬火硬度不夠，強(qiáng)度降低。

　　對(duì)于共析鋼和過共析鋼，淬火溫度高了，同樣奧氏體晶粒就會(huì)粗大，同時(shí)碳化物溶入奧氏體過多，淬火后容易變形開裂，同時(shí)嚴(yán)重降低硬度和強(qiáng)度，如果溫度低了，碳化物溶入奧氏體過少，大部分碳化物保留下來，淬火后也容易變形開裂，奧氏體化后奧氏體含碳量過低，導(dǎo)致淬不上火，導(dǎo)致淬火后馬氏體硬度不夠，強(qiáng)度降低。

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