材料表面工程实验指导书范本
实验指导书(表面工程)
表面工程学实验指导书青岛科技大学金属材料及材料成型教研室钢表面淬火硬化处理一、实验目的1了解高频感应表面淬火工艺、操作方法。
2认识45钢经高频感应淬火后的显微组织特征。
3观察45钢经高频感应淬火后的显微组织。
4测试45钢经高频感应淬火后表面与心部的硬度。
二、概述表面淬火技术是用特殊的加热方式将钢铁表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上，随后快速冷却，使其发生马氏体相变，生成表面硬化层。
表面淬火适合含碳量在0.35～1.2%的中高碳钢和铸铁材料，尤其是中碳调质钢和球墨铸铁。
调质后的中碳钢有优良的综合机械性能，在此基础上表面淬火后，表面硬度可超过HRC50，具有优良的耐磨性。
在铸铁材料中，球墨铸铁具有较好的机械性能，表面淬火硬化可提高其表面的耐磨性。
表面淬火与常规淬火的区别是：1快速加热使奥氏体晶粒显著细化，硬度提高。
2快速加热将使Ac3与A cm线上移。
3快速加热使奥氏体成分不均匀。
表面淬火分为火焰表面淬火、高频感应表面淬火、电阻表面淬火、等离子弧表面淬火、激光表面淬火等。
表1是几种典型表面淬火工艺的特点和比较。
表1 各种表面淬火工艺的特点比较三、表面淬火层的组织和性能1 表面淬火层的组织和硬度分布图1是45钢在表面淬火后的组织和硬度分布。
表面淬火层分为：（1）淬硬区（相变区）：加热温度高于Ac3，淬火后的组织全部为马氏体，硬度最高。
（2）过渡区（部分相变区）：加热温度介于Ac3和Ac1之间，淬火组织为马氏体和铁素体。
（3）心部区（无相变区）：加热温度低于Ac1，为原始组织。
2 表面淬火层的性能（1）表面硬度比普通淬火高2～5个洛氏硬度单位(图2)，这种硬度增高现象与快速加热和冷却使奥氏体晶粒细化以及淬火表层有高的残余压应力等有关。
（2） 表面淬火后工件的耐磨性比普通淬火要高（图3）。
主要是由于淬硬层中马氏体晶体极为细小，碳化物弥散度较高，硬度提高，以及表层高的压应力等综合影响的结果。
材料工程实验指导书(2)
实验一沉淀强化铝合金的等时时效前言许多不同的铝合金，他们的强度取决于沉淀硬化。
本实验所提供的样品是一种用于协和式飞机结构件的合金。
这是一种复杂的铝合金，含有Cu，Mg，Ni，Fe，Si 和Ti 元素，最初是由劳斯莱斯在第二次世界大战期间以锻件的形式开发的，主要用于燃气涡轮发动机，当时它被称为RR58。
英国和法国政府选择用它制造协和飞机的决定，导致了对SST应用的要求，也就是明显的抗蠕变性能。
在民用运输飞机中，通常不考虑此属性。
但是当马赫数为2.2和2.5时，飞机表面温度在摩擦加热下分别升高到120℃和150℃；另一方面，由于协和飞机的寿命要求在20000小时到30000小时之间，所以蠕变性能成为关键。
这种合金可以与常见的包括杜拉铝在内的2000多种合金作比较，这2000多种合金的强化原因是形成Cu的析出物CuAl2。
Ni的作用是优先形成NiAl3和复杂的A1CuNi化合物，这两者在高温下均能保持高稳定性；Fe具有与Ni类似的效果；Si的作用是形成Mg2Si，以提高强度；Ti的作用是晶粒细化。
最优的机械性能的组合是通过以下热处理过程获得的：在530℃下进行20小时的固溶处理，再放入冷水中淬火，然后在190℃下进行19小时的沉淀硬化。
根据协和式飞机产品规范CM00I，这种处理应该产生以下性能：* PS = Proof stress** El = Elongation当然，服役温度必须参考沉淀强化温度。
在寿命期限内，服役温度必须低到足以防止过时效。
由于这一限制，飞机似乎不可能以大于2.2马赫的速度飞行。
在本实验中，不可能按照工业热处理的工艺进行，因为那需要一个下午的漫长时间。
但是我们注意到一个规律：随着时效温度的升高，所需的时效时间会相应缩短。
因此，本实验采用在恒定时效时间内确定性能与温度的关系，代替在恒定温度下确定保温时间与性能关系的做法。
图中显示了一些铝合金的典型时效曲线。
注意使用的是对数时间标度。
工程材料实验指导书模板
工程材料实验指导书姓名班级学号选课通知一注意事项:1、本课程共有两次实验, 同一实验每个班选两个时间, 分两组做, 共选四个时间段。
2、时间选定后, 一般不允许改, 如特殊原因需提前来改, 只对班不对个人。
3、无故没做实验不予补做, 特殊原因要有假条, 补做时间, 另行通知。
4、课代表负责提前通知同学, 以免忘做或漏做。
5、一次实验不做, 考试成绩扣10分两次不做不允许考试。
6、迟到5分钟以上者不允许做实验。
7、认真阅读实验指导书, 了解实验内容, 做好预习报告。
上实验课时必须带实验指导书及实验报告。
二、上课地点:工程材料第一次实验—————工程训练中心303教室工程材料第二次实验——工程训练中心南夹层105教室实验须知工程材料第二次实验是热处理实验, 必须先做预习报告, 每个班已分两大两组, 每个大组再分四个小组, 3-5人一小组, 每个小组选一个实验题目( 在实验指导书第10页上) 完成实验参数及表格的设计, 未完成预习报告, 不允许做实验, 按旷课处理。
爱护仪器设备保持室内卫生实验一测定碳钢的机械性能实验目的1、了解材料强度, 硬度, 塑料和冲击韧性值的测量方法及有关设备的使用方法。
2、了解材料成分对机械性能的影响。
实验设备1、拉伸试验机2、冲击试验机3、洛氏硬度机实验说明( 一) 金属材料1、强度与塑性的测定钢的强度和塑性指标是经过拉伸试验来测定的, 拉伸试验所用的试样的尺寸和形状都是标准的, 用以消除尺寸, 形状对拉伸数据的影响, 本实验所用的试样如图1所示。
图1 金属圆形拉伸试样将试样装在试验机上拉伸。
在拉伸载荷的作用下试样将先产生弹性变形, 当载荷增加到一定值时试样发生屈服, 产生塑性变形, 并将发生冷作硬化, 使载荷继续增加。
当载荷增加到某一值( F b) 后, 便不再增加, 而试样继续变形伸长, 并在某一局部产生集中变形, 出现缩颈最后在缩颈处断裂。
用屈服时的载荷Fs除以原始载面积A0就得到材料的屈服强度:σs = FsAo MPa用断裂前的最大载荷F b除以原始截面积A0就得到材料的抗拉强度:σb = Fb Ao MPa缩颈处截面积的相对收缩量就是断面收缩率:Ψ=A0-A1A0×100%试样两标距间的相对伸长量就是材料的延伸率:δ=L 1-L 0L 0×100% 式中A 0为试样原始截面积, A 1用拉断后试样缩颈处截面积: L 0为试样原始标距, L 1为拉断后试样的标距。
材料工程基础实验指导书
材料工程基础实验指导书1. 实验目的本实验旨在通过实际操作加深学生对材料工程基础知识的理解，培养学生的实验技能和分析问题的能力。
具体目标包括：•熟悉常用材料工程实验仪器的使用方法；•掌握材料的取样、制备和测试方法；•学会对实验数据进行处理、分析和结果判断。
2. 实验仪器和材料•金相显微镜•电子显微镜•扫描电子显微镜•金属材料样品•试样切割机•研磨机•电解腐蚀仪3. 实验步骤3.1 样品制备1.使用试样切割机根据需要制备样品，并在样品上进行标记。
2.使用研磨机对样品进行粗磨，直到表面光洁。
3.使用细研磨纸进行细磨，直到样品表面无瑕疵。
4.清洗样品，确保表面无污染物。
5.在电解腐蚀仪中对样品进行电解腐蚀处理，以去除样品表面的氧化物和污染物。
3.2 金相显微镜观察1.将样品放置在金相显微镜上，并调整焦距和光源亮度，使样品清晰可见。
2.使用目镜和物镜对样品进行观察，并记录所观察到的结构特征。
3.3 电子显微镜观察1.将样品放置在电子显微镜上，并调整电子束亮度和对比度，使样品清晰可见。
2.使用电子显微镜观察样品，并记录所观察到的微观结构特征。
3.4 扫描电子显微镜观察1.将样品放置在扫描电子显微镜上，并调整电子束亮度和扫描速度，使样品清晰可见。
2.使用扫描电子显微镜观察样品，并记录所观察到的表面形貌特征。
4. 数据处理与分析在实验过程中，需记录实验数据并进行处理与分析。
数据处理主要包括：•实验数据的整理与分类；•对观察到的结构特征和形貌特征进行描述；•运用相关理论知识对观察结果进行解释和分析。
5. 实验结果实验结果应包括实验数据记录、结构特征描述和形貌特征描述。
针对实验结果，可进一步进行数据图表绘制、实验结果分析和相关结论总结。
6. 实验注意事项1.在操作实验仪器时要遵循相应的操作规范，严格遵守安全操作规程。
2.在样品制备过程中，应保持样品的完整性和纯净性，确保实验结果的准确性和可靠性。
3.在观察样品时，应注意调整仪器参数，保证样品清晰可见。
建筑材料实验作业指导书
建筑材料实验作业指导书1. 实验目的本实验旨在帮助学生了解不同建筑材料的性能和特点，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
2. 实验材料和设备•水泥•沙子•石子•液体试剂•实验台•砂浆搅拌器•试验模具•强度测试设备3. 实验步骤步骤一：配制混凝土试样1.准备水泥、沙子、石子等试验材料。
2.按照一定的配比将水泥、沙子和石子混合均匀。
3.逐渐加入适量的水，并搅拌至混凝土砂浆的合适浇注性能。
步骤二：浇注混凝土试样1.准备好试验模具，将混凝土砂浆逐渐浇入模具中。
2.用手或工具轻轻敲击模具，排除气泡和空隙。
3.平整试样顶部，并确保试样表面平整。
步骤三：养护混凝土试样1.将试样包裹在湿润的布料中，防止试样过早失水。
2.放置在恒定温度下，通常是25℃左右，进行试样的养护。
3.养护时间根据需要进行调整，一般为7-28天。
步骤四：测试混凝土强度1.在试样养护后，使用强度测试设备进行试样的力学性能测试。
2.逐渐施加力，记录下试样破坏时的载荷数值。
3.根据测试结果，计算出混凝土试样的抗压强度。
4. 实验注意事项•每位实验者应严格按照实验操作步骤进行操作，确保实验过程的准确性。
•在配制混凝土砂浆时，应按照规定的配比进行，避免过量或不足的添加试验材料。
•在试样养护过程中，应保持试样充足的湿度，避免试样过早干燥和失水。
•在测试混凝土强度时，应保证测试设备的准确性和稳定性，避免误差和干扰。
5. 数据分析和结果讨论根据实验结果和测试数据，学生应进行数据分析和结果讨论，总结不同配比和材料对混凝土抗压强度的影响。
此外，还可以对实验过程中遇到的问题和改进方法进行讨论和总结。
6. 实验报告要求学生应按照要求撰写实验报告，包括实验目的、实验原理、实验步骤、数据分析和结果讨论等内容。
实验报告的格式应符合学校和学院的要求，并按照科学论文的写作规范进行撰写。
7. 实验安全注意事项•在实验操作过程中，应注意个人安全，避免发生意外事故。
•操作实验设备时，应遵循操作规范，减少操作风险。
实验指导书-微弧氧化铝合金制备氧化铝涂层
实验微弧氧化镁合金制备陶瓷涂层一、实验目的微弧氧化是材料表面工程领域中应用非常广泛的一项技术，通过实验使学生加深对课堂教学内容的理解，培养学生思考问题解决问题和提高实际动手能力。
要求学生熟悉和掌握微弧氧化方法、工艺流程及设备的工作原理，使学生熟悉和掌握微弧氧化的方法及设备的使用。
二、实验内容正确对氧化前的金属基材进行处理，熟悉微弧氧化的操作与运行，观察微弧氧化过程，分析参数对氧化过程及氧化层的影响。
三、实验要点1、氧化前要对金属基材进行清洗。
一般在100℃以上烘干1小时左右；2、调试程序时学生远离仪器，以免受伤；3、微弧氧化过程中及完毕后要严格按照操作流程进行，并小心弧光辐射。
四、实验装置1、交流微弧氧化装置一套2、冷却系统（水冷机）一套3、氧化试件若干五、实验步骤1、微弧氧化工艺流程2、实验流程选择实验材料：试验选用AZ31镁合金板；确定氧化参数：基体表面清洗：用丙酮或酒精清洗基体表面油污；然后使用砂纸（380/500/800/1000）进行表面打磨，以除去材料表面的氧化膜，然后在分别在丙酮溶液和去离子水中分别超声清洗 10 min ，自然干燥；进样：调试程序：微弧氧化；后处理：一般包括水洗和封闭处理等； 工件表面处理 表面水洗 表面去油 微弧氧化 喷后处理纯水洗封闭六、实验原理1、等离子喷涂设备的工作原理微弧氧化技术，是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。
（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，微弧氧化技术的突出特点是：最高可达3000HV，可与硬质合金相媲美，大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；（2）良好的耐磨损性能；（3）良好的耐热性及抗腐蚀性。
表面工程技术实验指导
先进修复及再制造技术综合实验报告班级：学号：姓名：指导老师：20 年月日实验一等离子喷涂工艺试验一、实验目的1.熟悉表面预处理设备及等离子喷涂设备组成；2.掌握等离子喷涂技术的基本原理；3.通过实际的操作过程，熟悉表面预处理及等离子喷涂工艺过程。
二、实验内容1.观察并熟悉喷砂工艺过程，掌握工艺参数的控制；2.观察并熟悉等离子喷涂工艺过程，掌握工艺参数的控制。
三、实验仪器、设备及材料1.喷砂设备一套；2.GP-80型等离子喷涂设备一套（a.等离子喷涂控制柜一台；b.送粉装置一台；c.电源一台；d.水冷装置一台；d.PQ-1S外圆喷枪一只；e.氩气、氢气各一只）；3.涂层测厚仪一台或千分尺一只；4. 喷涂粉NiCrAl、Al2O3若干。
四、实验原理等离子体是物质存在的第四种状态。
等离子喷涂通过等离子喷枪来实现，喷枪的喷嘴（阳极）和电极（阴极）分别接电源的正、负极，喷嘴和电极之间通入工作气体，借助高频火花引燃电弧。
电弧将气体加热并使之电离，产生等离子弧，气体热膨胀由喷嘴喷出高速等离子射流。
送粉气将粉末从喷嘴内（内送粉）或外(外送粉)送入等离子射流中，被加热到熔融或半熔融状态，并被等离子射流加速，以一定速度喷射到经预处理的基体表面形成涂层。
图1-1是等离子喷涂原理图。
1－工件；2－喷涂层；3－前枪体；4－冷却水出口；5－等离子气进口；6－绝缘套；7－冷却水进口；8－钨电极；9－后枪体；10－送粉口图1-1 等离子喷涂原理图五、实验步骤1.表面预处理：将工件表面去油除漆，采用喷砂进行预处理，保持一定的粗糙度；2．预热：将工件预热至80-120℃，有助于表面分子活化能增加，提高分子的扩散能力，保证涂层与基体表面的有效结合；3.喷涂过程：1）喷打底层：在经过预处理的试样表面喷涂0.1-0.15mm厚的NiCrAl粉；2）喷表面层：将送粉器中的打底粉倒出并将送粉器清洗干净，倒入面层喷涂粉，按照试验要求喷涂0.15-0.40mm厚的面层；4.将喷涂后的试样进行涂层表面观察、厚度测试，记录结果。
工程材料实验指导书
⼯程材料实验指导书实验⼀⾦属材料的洛⽒硬度测试⼀、实验⽬的1．了解不同种类硬度测定的基本原理及应⽤范围；2．了解布⽒、洛⽒硬度实验的操作⽅法及设备特点；3．学会使⽤硬度计。
⼆、实验原理⾦属材料的硬度可以认为是⾦属材料表⾯局部区域在接触应⼒作⽤下抵抗塑性变形或破裂的能⼒。
由于在⾦属表⾯以下不同深处材料所承受的应⼒和所发⽣的变形程度不同，因⽽硬度值可以综合反映压痕附近局部体积内⾦属的弹性、微量塑变抗⼒、塑变强化能⼒以及⼤量形变抗⼒，是表征材料性能的⼀个综合参量。
硬度值越⾼，表明⾦属抵抗塑性变形能⼒越⼤，材料产⽣塑性变形就越困难。
硬度测量能够定量地给出⾦属材料软硬程度的相对数量概念。
硬度的实验⽅法有⼗多种，基本可分为压⼊法和刻划法两⼤类。
在机械⼯业中⼴泛采⽤压⼊法来测定硬度。
压⼊法⼜可分为布⽒硬度、洛⽒硬度等，它们只是⼀些不同的实验⽅法⽽已，没有什么必然的内在关系。
压⼊法硬度实验有以下⼏⽅⾯的优点，导致它在⽣产和科研中的⼴泛应⽤：1、硬度实验设备简单，操作迅速⽅便；2、实验对象可以是各类⼯程材料和各种尺⼨的零件，⽆须加⼯专门的试样，⽽且实验时⼀般不会破坏成品零件；3、作为⼀种综合的性能参量，硬度与其他机械性能指标之间有着⼀定的内在联系，从⼀定程度上，可⽤硬度实验结果估算相关性能⽽免做复杂的实验。
如：⾦属的硬度与强度指标之间存在着如下近似关系：бb=K*HB式中：б b —材料的抗拉强度；K—系数，取值见表⼀；HB—布⽒硬度。
表⼀系数K取值表材料及状态退⽕碳钢合⾦调质钢有⾊⾦属合⾦K 0.34~0.36 0.33~0.35 0.33~0.534、材料的硬度还与⼯艺性能之间有联系，可以作为评定材料⼯艺性能的参考；5、硬度能敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，可⽤来检验原材料和控制冷热加⼯质量。
（⼀）布⽒硬度：布⽒硬度实验是对试样施加⼀定⼤⼩的载荷P，将直径为D的钢球压⼊试样表⾯（如图1所⽰）保持⼀定时间，然后卸除载荷，根据钢球在试样表⾯上所压出的凹痕⾯积F凹求出平均应⼒值，以此作为硬度值的计量指标，⽤符号HB表⽰。
工程材料实验指导书
工程材料实验指导书工程材料实验指导书是一本旨在帮助学生了解工程材料实验过程和实验方法的书籍。
通过实验指导书，学生可以了解不同种类工程材料的特性和性质，例如强度、硬度、耐腐蚀等，学习不同的实验方法和操作技巧，提高实验操作水平和理论认知水平。
同时，实验指导书也是一本教师教学的重要辅助材料，可以为教师提供科学的实验方案和详细的实验步骤，帮助教师更好地指导学生完成实验任务。
工程材料实验指导书应该包括以下内容：一、实验介绍实验介绍主要介绍实验目的、原理、要求、方法和注意事项等，让学生对实验有一个整体的了解。
在实验介绍中，应该明确实验的主要目的和意义，让学生们知道实验的重要性和应用价值。
二、实验内容实验内容是实验指导书的核心部分，应该详细介绍实验步骤和操作方法。
实验内容应该按照实验步骤的顺序进行阐述，每一步都要详细说明，包括所需材料、设备和操作方法等。
在讲解实验内容时，应该注重培养学生的实验技能，包括实验操作技巧、观察和记录实验现象等。
三、实验结果和分析在实验结果和分析部分，应该介绍实验数据的处理方法和分析结果。
通过对实验数据的分析，学生可以了解到实验结果的意义和影响因素，进一步加深对实验原理和方法的理解。
四、实验总结实验总结的主要作用是回顾实验过程和成果，让学生对实验过程有一个全面的了解。
在实验总结中，应该重点强调实验过程中遇到的困难和解决方法，以及实验中需要注意的地方和给自己的建议和意见。
总体来说，工程材料实验指导书是一个重要的辅助教材，它有助于帮助学生理解实验内容和方法，提高他们的实验技能和分析能力。
同时，它也是教师教学的有效工具，可以提供科学的实验方案和详细的实验步骤，让教师更好地进行教学。
因此，工程材料实验指导书的编写应当注重实用性和科学性，切实为学生和教师服务。
材料表面处理作业指导书
材料表面处理作业指导书文件编号：编制：日期：审核：日期：批准：日期：颁布日期：2012.10.15 实施日期：2012.10.30ABV 材料表面处理-发黑作业指导书Q/KV-WD-09 REV A材料表面处理-发黑1.0主题内容与适用范围本规范规定了日常发黑操作程序及要点。
本规范适用于钢、铁、铸铁件的常温表面发黑处理。
2.0准备2.1 检查待发黑工件的质量2.1.1 工件表面不得有裂纹、磕伤、漆膜和金属镀层。
2.1.2 表面不得有严重锈蚀难以去掉的厚氧化皮。
2.1.3 工件有装饰性要求时，表面粗糙度应达到2.1.42.1.5 配制后除锈酸液，一般用10%～15%盐酸水溶液。
2.1.6 配制好发黑液，通常用常温发黑原液与水稀释1：7，若发黑件为铸铁稀释比为1：12～11。
2.1.7 排除脱水封闭油底层水分。
3.0发黑操作3.1 去油先用刷子清除工件表面杂质，再按下列方法之一进行处理：方法A：将工件浸泡在90～100℃，5～8g/LNa2Co3水溶液中15～20分钟（配备专用除油箱或槽）。
方法B：用汽油、酒精或丙酮对工件进行清洗。
方法C：烘烤去油，一般烘烤温度为200℃以下，时间为30～60分钟，在不影响零件性能情况下，烘烤温度允许控制在400℃以下。
除油务必完全、彻底。
3.2 水洗流水漂洗一分钟，若烘烤去油不需此程序。
3.3 酸洗除锈可用10%～15%工业盐酸酸洗5～10分钟，务必将锈除尽。
3.4 水洗流水漂洗一分钟。
3.5 发黑将经过上述处理的工件浸没于配制好的常温发黑液中，上下搅动几次，约2～3分钟即可。
3.6 水洗流水漂洗一分钟。
3.7 上油将工件浸入脱水封闭油，晃动脱水2分钟后取出即可。
4.0检验4.1 外观：呈黑色或黑蓝色，无花斑、锈迹。
4.2 3%CuSo4滴上发黑膜，30秒内不显铜色。
2012.10.15发布第1页共2页2012.10.30实施ABV 材料表面处理-发黑作业指导书Q/KV-WD-09 REV A5.0注意事项5.1 发黑膜随存放时间的延长膜层牢固度增加，发黑件一般应在48小时以后再使用。
金属材料表面工程方向实验指导书
金属材料表面工程方向实验指导书实验指导书烟台大学环境与资料工程学院目录实验一金相样品的制备与显微组织的显露 (3)实验二盐雾腐蚀实验 (6)实验三碳钢的热处置工艺实验 (8)实验四重量法测定金属的腐蚀速度 (12)实验五碳钢热处置后显微组织观察 (14)实验六碳钢的热处置与硬度关系 (16)实验七用线性极化法测量金属的腐蚀速度 (18)实验八铝的阳极氧化与着色 (20)实验九45钢金相组织中晶粒度的测量及定量金相 (21)实验十金属资料复合电堆积实验 (24)实验十一阳极钝化曲线测量及剖析 (26)实验十二化学堆积镍磷合金的镀层及厚度测量 (29)实验一金相样品的制备与显微组织的显露一、实验目的1、掌握金相样品的制备进程；2、熟习显微组织的显露方法；3、学习应用金相显微镜停止显微组织剖析。
二、实验原理应用金相显微镜来研讨金属和合金组织的方法叫显微剖析法。
它可以处置金属组织方面的很多效果，如金属夹杂物、金属与合金的组织，晶粒的大小和外形、偏析、裂纹以及热处置操作能否合理等。
金相样品是用来在显微镜下停止剖析、研讨的试样，所以对金相样品的观察面光亮度要求很高，要求到达镜面一样的光亮，无一点划痕。
金相样品的制备进程包括取样、磨制、抛光、腐蚀等步骤。
三、实验设备及用品1、M-2型金相预磨机2、P-2B型金相试样抛光机3、XJP-100型金相显微镜4、45钢试样5、水砂纸、金相砂纸、玻璃板6、抛光粉、呢子、绒布、医用脱脂棉、滤纸7、无水酒精、硝酸8、烧杯、镊子、吹风机四、实验内容及方法1、取样依据研讨的目的，要取具有代表性的部位，如反省轧制资料应截取纵横两个截面的样品；关于普通热处置的零件，由于金相组织比拟平均，试样的截取可在恣意截面停止。
试样的尺寸通常采用￠12～15mm，高12～15mm的圆柱体或边长12～15mm的方形试样。
在截取试样时不宜使试样温渡过于降低，以免惹起金属组织的变化，影响剖析结果。
外形不规那么或太小的试样，为了便于制备，应将样品用试样夹夹住或用低熔点金属、电木粉或环氧树脂镶嵌成尺寸适宜手握的试样。
材料表面工程实验指导书
实验一低碳钢电镀镍处理及镀镍层的质量检查实验项目性质：普通实验所属课程名称：材料表面工程实验计划学时：2学时一、实验目的：（1）通过本实验掌握常用电镀方法；（2）通过本实验还要了解镀液中含铁杂质对镀层质量的影响；（3）掌握检验镍镀层的常规方法——外观法和测孔隙率法。
二、实验原理：（1）镀镍广泛用于机械零件，各种仪表与日用品等外部防护及装饰性镀层。
镀镍层在空气中安定，磨光后可保持光泽外观。
镍的硬度高。
故镍镀层常用于需要硬度和耐磨性的场合，也用于塑料成形模具等的电镀。
镀镍电解液的类型有多种，我们是采用：240g/L NiSO4•7H2O；30g/L H3BO3和22g/L NaCl组成的简单溶液，以工件作为阴极，以纯镍板作阳极进行电镀的，电镀的阴极反应为：Ni2+ + 2e- =Ni因为镀镍电解液属于弱酸性溶液（PH<6），因些，还存在氢离子还原为氢气的负反应。
2H+ + 2e- =H2电镀采用可溶性的镍阳极，它的阳极反应为金属镍的电化学溶解即：Ni -2e- = Ni2+由于金属镍有强烈的钝化倾向，因此伴随着如下负反应发生2H2O -4e- = 4H+ + O2因此我们在溶液中加入NaCl作为阳极活化剂。
镍阳极纯化的好坏，还与阳极材料有关。
一般铸造阳极溶解较好，但溶解不均匀，产生的泥渣较多。
轧制阳极溶解比较均匀，但是需在930~1200℃下退火处理来改善其溶解性能，镍阳极最好用阳极袋装住较好。
（2）另外，在电镀时对镀层组织有影响的因素很多，如：电镀液的本性和成分，电镀液中个别组分的浓度，电极电流密度、温度、搅拌因素等。
此外，在许多情况下当镀液中含有其它金属盐杂质时对镀层的质量有显著的影响。
例如电解液PH值与镀液温度之间不相适应时，会导致在阴极上生成粗糙、有皱纹或易脱落的镍沉积物。
由于其他原因，例如电解液中含有铅、铜、锌、铁与有机化合物等杂质，在阴极上也会生成不能令人满意的镍镀层。
铅、铜与锌等杂质会改变镍镀层的外观，使颜色发暗，并有条纹。
《现代材料表面工程技术》实验指导书2
现代材料表面工程技术实验指导书金文中编洛阳理工学院2013年09月目录实验一手工电弧堆焊实验 (3)实验二磁控溅射实验 (4)实验一手工电弧堆焊实验一、实验目的1．了解手弧焊的基本理论，熟练掌握手工电弧焊的基本操作及焊接规范参数调整的方法；2．掌握堆焊焊接技术及焊接中常见的焊接缺陷及原因。
二、实验设备与工具1．电焊机1台2．焊板、砂纸、焊条（酸性）若干3．锤1、钢丝刷各1把4．钢板尺1只三、实验内容1．焊条类型的选择及焊接规范的正确预置；2．各种焊接位置的操作及焊接规范对焊接成型的影响。
四、实验原理堆焊：是用焊接的方法，即利用火焰、电弧、等离子弧等热源将堆焊材料熔化，靠自身重力在工件表面堆焊成耐磨、耐蚀、耐热涂层的工艺方法。
具有修复与表面强化两大功能。
原理：电弧堆焊是将焊条与工件分别接在电源上，通过气体电弧放电产生的热量将焊条周期性的熔化成滴，并使焊条金属、药皮与工件表面局部融化，形成熔池，冷却后形成堆焊层的工艺方法。
五、实验步骤1、将电焊机接好：2、选定焊条类型及直径。
3、预调焊接电流值。
4、采用短路或划擦方法引燃电弧，进行堆焊，堆焊过程中要求在5秒钟内完成引弧，并建立稳定电弧，并能够将一根完整的焊条不断弧烧完。
5、根据实验时记录的实验数据完成实验报告。
六、实验结果及分析1．画出手工电弧堆焊的工艺流程图。
2．分析手工电弧堆焊的设备组成及工作原理。
3．简述手工电弧焊常见缺陷的种类及其预防措施。
4．分析焊接电流等工艺参数变化对堆焊质量的影响。
实验二磁控溅射实验一、实验目的与要求1）了解磁控溅射镀膜机结构特点；2）进一步理解真空磁控溅射镀膜的物理过程；3）初步掌握真空磁控溅射镀膜操作过程；4）能够分析各工艺参数对磁控溅射镀膜过程的影响。
二、实验设备与工具1）真空磁控溅射镀膜机一台；2）工作气体源（氮气、氩气等）；3）用于基片清洗的丙酮、NaOH溶液，及超声波清洗装置；4）玻璃基片、铝靶、钛靶。
三、实验原理溅射镀膜是利用气体放电产生的正离子在电场的作用下高速轰击阴极靶材，使靶材中的原子（或分子）逸出而沉积在被镀工件的表面，形成所需要的薄膜的过程。
表面工程学实验指导书
实验微弧（阳极）氧化一、实验目的1．了解微弧阳极氧化国内外发展现状及该工艺的优点2．掌握铝合金微弧氧化工艺实验室所用设备3．掌握操作方法4．研究微弧氧化的机理5．掌握微弧阳极氧化膜层的性质6．分析影响膜层性质的因素二、概述1．微弧阳极氧化国内外发展现状及该工艺的优点微弧阳极氧化(MAO,microarc oxidation)又称等离子体氧化或阳极火花沉淀，是一种在有色金属表面生长陶瓷层的新技术。
在电场的作用下，浸在液体里的金属表面出现火花放电现象，火花对氧化膜有破坏作用，但有可以生成氧化膜。
２０世纪７０年代，美国和德国分别用直流或脉冲电源研究铝镁钛等金属表面火花放电沉淀积膜，取名为阳极火花沉淀和火花放电阳极氧化。
俄罗斯科学院无机化学化学研究所１９７７年采用交流模式研究，称之为微弧氧化。
由于该技术先进而且应用前景十分广阔，进入９０年代，美、德、俄等国加快了研究步伐，微弧氧化技术正成为国际材料科学的研究热点之一。
我国从９０年代开始关注此技术，有些单位研究正在开展。
优点：可用于复杂件的表面处理，无环境污染，电解液寿命长等。
２．阳极氧化工艺设备１．电源(包括指示仪表和开关)２．阴极３．阳极４．电解质溶液５．微弧氧化槽还包括：蒸馏水设备，冷却系统等３．操作方法①选择合适的铝合金材料，进行表面清洗处理，作为阳极②制备足够的蒸馏水③配置一定成分的电解质溶液④连接好阴极、阳极⑤开电源进行微弧阳极氧化处理４．阳极氧化机理铝合金样品放入电解质溶液中，通电后金属表面立即生成很薄一层Al2O3绝缘层，当电压超过某一临界值时，这层绝缘层的某些薄弱环节被击穿，发生微弧放电现象，浸在溶液里的样品表面可以看到无数个游动的(电弧),电弧十分细小，密度很大，因为击穿总是在氧化膜的薄弱环节发生，因此最终生成的氧化膜是均匀的，每个电弧的存在的时间很短，但电弧放电区瞬间温度很高，一般认为可以达到几千摄氏度，压力为数百个大气压，在电弧的高温高压作用下，生成Al2O3，但在样品表面化学氧化，电化学氧化，微弧氧化同时发生，陶瓷层Al2O3的形成过程非常复杂。
材料工程基础实验指导书
：班级：学号：实验一 金相试样制备与组织观察综合实验实验学时：6h 实验性质：综合性一、实验目的1 了解金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜，提高物像的质量；了解显微镜的维护方法。
2 学习金相试样的制备方法；了解金相试样质量对金相分析的影响。
3 掌握二元铸态合金的固溶体，共晶(包括亚共晶和过共晶)和包晶组织的特征，能识别这些组织；掌握Fe —C 合金平衡和非平衡组织的特征。
二、 实验内容本次实验为综合实验，要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制样要点，并能分析合金尤其是铁碳合金的典型组织。
实验分三阶段进行，首先熟悉金相显微镜的结构、操作方法和维护要求，再进行具体试样的金相试样制备，第三步观察分析常见二元合金和铁碳合金的组织。
实验中各阶段每位同学独立完成。
通过预习了解显微镜结构、维护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特征，写出实验步骤，然后到实验室通过自己的操作体会各个过程。
三、 实验仪器、设备及材料3.1实验仪器、设备砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜3.2 实验材料试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样〔用于组织观察〕；制备试样材料选用碳钢。
制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸四 实验原理4.1 金相显微镜结构与使用4.1.1成像原理简单地说，成像原理就是将物像两级放大。
如图1—1所示。
物AB 经物镜放大成一倒立的实像A ′B ′，再经目镜放大成虚像A ″B ″。
1〕 显微镜的放大倍数显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积：目物目物f f M M M 2501=•= f 物，f 目——物镜和目镜的焦距；l ——显微镜的光镜筒长度放大倍数的选择决定于组织的粗细和观察的目的。
放大倍数大，则组织清晰，但视域小，不能观察全貌，代表性受局限，放大倍数低，则效果完全相反，如图1-2所示。
在金相分析时，根据需要，往往高、低倍变换使用。
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材料表面工程实验
指导书
实验一低碳钢电镀镍处理及镀镍层的质量检查
实验项目性质：普通实验
所属课程名称：材料表面工程
实验计划学时：2学时
一、实验目的：
（1）经过本实验掌握常见电镀方法；
（2）经过本实验还要了解镀液中含铁杂质对镀层质量的影响；
（3）掌握检验镍镀层的常规方法——外观法和测孔隙率法。
二、实验原理：
（1）镀镍广泛用于机械零件，各种仪表与日用品等外部防护及装饰性镀层。
镀镍层在空气中安定，磨光后可保持光泽外观。
镍的硬度高。
故镍镀层常见于需要硬度和耐磨性的场合，也用于塑料成形模具等的电镀。
镀镍电解液的类型有多种，我们是采用：240g/L NiSO4•7H2O；30g/L H3BO3和22g/L NaCl组成的简单溶液，以工件作为阴极，以纯镍板作阳极进行电镀的，电镀的阴极反应为：
Ni2+ + 2e- =Ni
因为镀镍电解液属于弱酸性溶液（PH<6），因些，还存在氢离子还原为氢气的负反应。
2H+ + 2e- =H2
电镀采用可溶性的镍阳极，它的阳极反应为金属镍的电化学溶解即：Ni -2e- = Ni2+
由于金属镍有强烈的钝化倾向，因此伴随着如下负反应发生
2H2O -4e- = 4H+ + O2
因此我们在溶液中加入NaCl作为阳极活化剂。
镍阳极纯化的好坏，还与阳极材料有关。
一般铸造阳极溶解较好，但溶解不均匀，产生的泥渣较多。
轧制阳极溶解比较均匀，可是需在930~1200℃下退火处理来改进其溶解性能，镍阳极最好用阳极袋装住较好。
（2）另外，在电镀时对镀层组织有影响的因素很多，如：电镀液的本性和成分，电镀液中个别组分的浓度，电极电流密度、温度、搅拌因素等。
另外，在许多情况下当镀液中含有其它金属盐杂质时对镀层的质量有显著的影响。
例如电解液PH值与镀液温度之间不相适应时，会导致在阴极上生成粗糙、有皱纹或易脱落的镍沉积物。
由于其它原因，例如电解液中含有铅、铜、锌、铁与有机化合物等杂质，在阴极上也会生成不能令人满意的镍镀层。
铅、铜与锌等杂质会改变镍镀层的外观，使颜色发暗，并有条纹。
在镀液中含有有机杂质就会在阴极个别部分产生强烈闪光，镀层变脆而且易于脱落。
在溶液中含铁杂质是镀镍层产生龟裂或变脆的原因。
铁与镍两者的电位相当接近，在阴极上两种金属的离子同时放电，再生成可变的合金。
铁在电沉积物各层中的含量是不同的，这就会使镍镀层产生应力及龟裂。
本实验的任务是确定在镀镍用电解液中含铁杂质对镀层质量的影响。
镀层质量的检测主要有：
1）外观检查法：
将实验所做的样品放在显微镜下或放大镜下进行放大评定其质量。
镀层的质量大致可分为以下五个级别：1、镀镍层外观呈乳白色无裂缝；2、
暗色的镀层；3、表面个别部分烧焦；4、将阴极弯曲时镀层脱落；5、镀层发亮，有光泽，将阴极弯曲90度时镀层不产生龟裂等。
2）孔隙率的测定：
从镀层表面直至基体金属的大小孔道均称为孔隙。
它的多少直接影响镀层防护能力（主要针对阴极性镀层）。
作为其它特殊性能要求的镀层，孔隙率测量也很重要。
孔隙率的大小是衡量检测镀层质量的重要指标。
测量镀层孔隙率的方法有涂膏法、贴滤纸法、浸渍法等。
本实验进行镀层孔隙率的测试要求选择贴滤纸法进行孔隙率测定。
试剂成分：铁氰化钾 10g/L
氯化纳 20g/L
蒸馏水余量
检验程序：
①受检试样表面要用有机试剂或氧化镁膏仔细除油污，用蒸馏水冲洗干净，然后用滤纸吸干或放在清洁的空气中晾干。
②将浸透上述试剂检验液的滤纸贴在受检试样品表面上，滤纸底下不得残留空气气泡，待滤纸贴至5~10分钟后，揭下滤纸用蒸馏水冲洗，置于洁净的玻璃板上晾干；
③为了显示直到镍层的孔隙，可将带有孔隙的斑点的滤纸，放在清洁的玻璃板上。
④孔隙率的计算：
在带有孔隙的斑点的滤纸下放一张白色滤纸，在白天或灯光下，直接用肉眼观察镀镍层的孔隙率有色斑点。
定量测量方法是：将一平方厘米大
小的透明无色玻璃（或有机玻璃），放在印有孔隙痕迹的检验滤纸上，分别计算在一平方厘米方格内的各种颜色的斑点数目，再将所得点数相加。
或者用直尺量出检验滤纸与镀层表面接触的面积数出该面积内有色斑点的数目再除滤纸与镀层表面接触的面积——得出一平方厘米内的孔隙的平均数目即为该镀层的孔隙率。
孔隙率=测出的总点数/测点所划出的面积=n/s（个/厘米2）
三、仪器及药品：
每组同学需要下例仪器及药品：
1、低碳钢阴极40×25（2块）；
2、玻璃槽（或烧杯500ml）；
3、镍阳极（1件）；
4、闸刀开关；
5、滑线电组。
6、直流电源；
7、毫伏表；
8、直流电压表；
9、恒温水浴槽；10、直尺；11、滤纸；12、面板夹具等；13镀镍溶液；14、绝缘导线若干等。
四、实验步骤及结果：
实验用装置按图1线路接好，将2块已划出面积的低碳钢阴极编好号，然后用砂纸擦去金属表面的锈等脏物。
再放入1：10的8080金属洗涤液中进行除油清洗。
用水洗净试样或阴极后，在室温下浸入10%硫酸溶液中侵蚀10~15分钟；然后在水龙头下用自来水仔细冲洗，再用滤纸吸去样品表面上的水分把试样浸入3%硫酸纳溶液中备用。