2011. 工程材料学实验

工程材料学实验材料学院实验教学中心实验内容和步骤一．实验前必须仔细预习实验的有关内容。二．听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造、使用方法等内容，熟悉金相显微镜的构造及其操作规程。三．由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作过程，学生每人一块试样，进行试样制备全过程的操作，直至制成合格的金相试样，并在显微镜下观察推断其成份。四．在金相显微镜下观察7种标准样品的显微组织特征，并用铅笔画出其组织示意图。实验目的熟悉金相显微镜的使用。熟悉金相样品的制备过程。观察和分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织。研究铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征的变化规律。第一部分金相试样的制备为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。金相试样的制备过程大致有：磨制抛光浸蚀镶嵌取样本实验金相试样制备过程的具体步骤如下:磨制抛光浸蚀观察砂纸磨抛光液抛光机浸蚀剂吹风机水清洗水清洗水清洗吹干显微镜金相显微试样的制备方法一.取样和镶嵌下图分别为切割机和镶嵌机二.磨制•方式：机械磨•工序：粗磨（用锉刀或砂轮修整、磨平）和细磨（使用金相预磨机）右图为试样磨面上的磨痕变化情况示意图。下图为我们所用到的M-2型预磨机。磨制方法在预磨机的各磨光盘上，依次装上粗细不等的水砂纸（400＃，600＃，800＃，1200＃），水冷完成磨制。在预磨机上，一手握住试样，使试样磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力下磨制，保持磨面水平并固定不动。磨制以“单程单向”方式重复进行，手握试样时尽量保持不动，以免磨痕凌乱造成磨痕难以在后续加工中被消除。在调换到下一号更细的砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并使试样的磨制方向调转90°。三.抛光•目的：去除细磨时遗留下的细微磨痕，以获得光亮而无磨痕的镜面。•方法：机械抛光、电解抛光、化学抛光。•本实验采用机械抛光方法。下图为我们所用到的P-1型抛光机。•抛光的操作：1.将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上，压力不宜过大，否则容易导致样品飞出伤人。并沿盘的边缘向中心不断作小范围移动。2.抛光时不断往抛光盘上滴入水和抛光液。抛光液我们采用金刚砂或Cr2O3等细粉末在水中的悬浮液。抛光织物是绒布。3.抛光时间不宜过长，抛光时间一般为3～5分钟。磨面上磨痕全部消除而呈光亮的镜面后，即可停止抛光。4.抛光后的试样用水冲洗干净，然后准备进行浸蚀。四.浸蚀•目的：使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。（因为光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮，除某些非金属夹杂物、石墨、孔洞、裂纹外，无法辨别出各种组织组成物及其形态特征。）•方法：1.将抛光好的试样磨面用3～5％硝酸酒精溶液进行一定时间（6~10秒）浸蚀；到试样表面变成灰暗色时，立即用水将试样的每个面都冲洗干净。2.试样冲洗完→滤纸印干试样的浸蚀面上积水→再用吹风机吹干浸蚀面及试样整体，至此试样制备完成。第二部分金相显微镜的使用金相显微镜的光学原理我们所用到的金相显微镜金相显微镜（4XCE型）：可直接用肉眼通过目镜进行观察，也可通过CCD摄像头将图像传到电脑或者电视的显示屏上。金相显微镜的原理、构造及使用金相显微镜的构造及功能•光学系统•照明系统•调焦装置(粗调和微调)•载物台（样品台）•孔径光栏和视场光栏•物镜转换器和物镜•目镜筒及目镜金相显微镜的构造及功能(1)-灯泡(2)-聚光镜组Ⅰ(3)-聚光镜组Ⅱ(4)-半透反光镜(5)-辅助透镜(6)-物镜组(7)-反光镜(8)-孔径光栏(9)-视场光栏(10)-辅助透镜Ⅱ(11)-棱镜Ⅰ(12)-棱镜Ⅱ(13)-视场(14)-目镜金相显微镜的使用1.根据要求的放大倍数，选择物镜和目镜的倍数，将所选物镜和目镜安装于显微镜上；2.打开显微镜底座侧面的开关，照明灯泡即亮；3.拧动镜架上的粗调手轮，将物镜抬高，把试样置于样品台上，对准物镜，检查调节滤光片、光圈、反射镜的位置，使样品台上有一明亮的小圆光点；4.拧动镜架上的粗调手轮，使物镜接近试样表面（切勿触及！！）5.从目镜观察，同时拧粗调手轮，使物镜由紧挨着样品表面开始慢慢向上，（切不可拧反方向，使物镜压到样品表面上，造成物镜破碎）。调到亮度最大附近就出现模糊现象，然后拧动镜架上的微调手轮，即可得清晰的物象。显微镜使用注意事项操作应细心，动作要慢，以免损坏机件。严禁自行拆卸显微镜器件。镜头和试样表面不能用手直接触摸，以免造成污染。第三部分金相试样的显微观察浸蚀后试样磨面形成了凸凹不平的表面，在显微镜下通过光线在磨面上各处的反射情况不同，显现出各种不同的组织结构特征及形态。即能够观察到金属的显微组织。右图----单相组织和双相组织的显微组织图一、金相显微观察主要内容观察7种金相标准样品，即工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁。研究每个样品的组织特征，并结合铁碳相图分析其组织形成过程。用铅笔绘出这7个标样的显微组织示意图，并用箭头和代表符号标明各组织组成物，且在下方注明试样的材料、侵蚀剂及放大倍数。注意要点是：1.绘图时要抓住各种组织组成物形态的特征，用示意的方法去画，而不必像照相似的描绘其切实的影象。2.绘制组织示意图一律用铅笔，黑白颜色应与真实组织相对应。制备一个未知成份试样后在金相显微镜下观察，并说出它是何种钢，是什么组织，估算出大致的碳质量含量。二、7种金相标准样品组织特征概述1.各种碳钢的显微组织工业纯铁显微组织亚共析钢的显微组织共析钢的显微组织过共析钢的显微组织2.放大倍数对组织形态的影响高倍率下的珠光体中倍率下的珠光体3.铁素体和渗碳体显微镜下的区别亚共析钢中的铁素体过共析钢中的二次渗碳体过共析钢中的二次渗碳体的形貌特征T12钢的显微组织碱性苦味酸钠溶液侵蚀的组织4%硝酸酒精溶液侵蚀的组织4.各种白口铸铁的显微组织+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++亚共晶白口铸铁显微组织共晶白口铸铁显微组织过共晶白口铸铁显微组织类型ωc(%)显微组织浸蚀剂工业纯铁0.0218铁素体3－5％硝酸酒精溶液亚共析钢0.0218-0.77铁素体+珠光体3－5％硝酸酒精溶液共析钢0.77珠光体3－5％硝酸酒精溶液过共析钢0.77-2.11珠光体+二次渗碳体3－5％硝酸酒精溶液亚共晶白口铁2.11-4.3珠光体+二次渗碳体＋变态莱氏体3－5％硝酸酒精溶液共晶白口铁4.3变态莱氏体3－5％硝酸酒精溶液过共晶白口铁4.3-6.69变态莱氏体+一次渗碳体3－5％硝酸酒精溶液各位班长和同学注意：1.实验报告上交时间：自实验日期算起，1周时间内。2.由班长收齐，按照学号顺序排列，在首份报告上写明：应交人数、实交人数和未交名单。3.整理好后投入“邹辉”信箱，地址在材料学院实验中心（即焊接楼）1楼的楼梯入口处。4.投入信箱后即刻给我发手机短信（手机[phone]）.请按照此事宜上交实验报告，否则影响成绩，后果自负。