工程材料液态成型实验指导书
《材料成形原理》实验指导书(总)-2008
《材料成形原理》（上）实验指导书实验一振动条件下结晶与铸件宏观组织的观察一、实验原理在铸件的凝固过程中，对其进行振动，可以通过以下的机制细化铸件的晶粒组织及增加等轴晶数量，首先，对正在凝固中的铸件进行振动，可以强化液态金属的对流，对正在生长着的晶体的冲刷作用，形成液相与固相间的相对运动，导致枝晶的破碎，并游离到铸件的中心位置，从而增加液相中的晶核数量，因而细化晶粒，有利于获得更多的等轴晶；其次，由于振动力的作用，也促进铸件顶部形成的晶体下落，即促近结晶雨的形成，并游离到铸件的中心位置，从而增加液相中的晶核数量，因而细化晶粒；另外，振动还可以引起局部的温度起伏，有利于枝晶的熔断和增殖，从而增加液相中的晶核数量，因而细化晶粒。
通过对静止条件下和振动条件下结晶的铸件凝固宏观组织的观察比较,就能够说明在其它条件相同的情况下,在凝固过程中施加振动对铸件凝固组织形态的影响.二、实验目的1.进一步认识铸件宏观组织中内部等轴晶的形成机理；2.掌握凝固条件对铸件宏观组织的影响规律，并了解控制铸件宏观组织的方法和途径。
三、实验用仪器设备和工具1．井式坩埚炉及控温仪表2．浇注工具3．插入式热电偶5．工频振动试验机HG-50F7．台钎、砂轮、锯子8．预磨机、抛光机9．炉料：ZL102合金10．化学药品：氢氟酸、酒精四、实验方法和步骤1．实验步骤：（1）在电组织式坩埚炉中熔化工业纯试铝，并使之过热至720℃；（2）准备一个圆柱形的树酯砂样杯，将其固定在振动台上（如图所示），振动台的振幅可在0~2mm 内调整；（3）将熔化好的铝液浇入树酯砂样杯中，同时打开振动台的开关进行振动直至凝固结束；同时在静止的条件下用相同的样杯浇注一个试样，使其在静止的条件下凝固；（4）取出凝固的样品投水中使其冷却，然后将圆柱形的样品沿轴线方向从中间锯开；（4）将从锯开半个样品在预磨机上磨平，并抛光；（5）在样品的抛光后表面上涂擦质量分数为5%浓度的氢氟酸，即可观察样品的宏观晶粒组织形态。
液态成型工艺学试验指导书--造型材料-梁
前言型砂（又称造型材料）泛指各种原沙、粘结剂和附加物等原材料，以及按一定比例，均匀配制而成的型砂、芯砂、涂料、胶合剂等，以用于造型和制芯。
在铸件形成过程中，液体合金会和型（芯）砂制成的铸型（包括涂料层）发生热的、机械的、物理化学的相互作用，易导致铸件产生“三砂两孔”（粘砂、夹砂、胀砂、气孔、砂孔）等缺陷。
因此，所配制的型（芯）砂必须具备优良的工作性能和工艺性能。
而这些性能，在很大程度上由组成型（芯）砂的原材料性能，其中尤以砂和粘结剂的性能所决定。
如砂子的化学成分、矿物成分、含泥量、烧结点、耐火度，粘结剂的发气量、溃散性、退让性、吸湿性、保存性等等。
本书主要阐明部分原材料和型（芯）砂的实验技术，以便重点掌握其检测方法和仪器设备的使用规则，提高分析和独立工作的能力。
为了加大实验研究的力度，以深化对实验内容的理解，特选编了一个综合实验，其一般步骤是：调查研究——实验设计——测试、分析及处理数据——实验报告。
实验一原砂性能测定一、概述：铸造用砂（也称原砂）是型砂的骨干材料，一般使用石英制原砂（硅砂）。
其含泥量、颗粒组成、耐火度、烧结点和化学成分为其最基本质量指标，直接影响着型砂性能和铸件的质量。
因此，生产上按照一定的技术要求选用原砂，并把含泥量、颗粒组成（粒度、粒形、分布状态……）列为常规检验项目之一。
二、实验目的：1.了解铸造用砂的基本性能的测定方法及原理。
2.熟悉有关仪器设备的操作方法和注意事项。
3.重点掌握铸造用砂含泥量的测定原理以及颗粒组成的表示方法。
三、实验内容：1.原砂含泥量测定；2.原砂颗粒组成测定；3.原砂颗粒形状与表面状态的显微镜观察。
四、实验仪器、工具和材料：1.仪器设备1）天平（感量0.1g和0.01g）；2）SGH双盘红外线烘干器；3）SXW涡洗式洗砂机以及洗砂杯、虹吸管；4）可调式电炉或烘箱；5）筛砂机；SSD电磁微震筛砂机；SSZ震摆式筛砂机；6）SBS铸造用标准筛；7）MSL双目立体显微镜；2.工具和材料1）刷、牛角勺、吸液管、吸球、漏斗、大小瓷盘等；2）造用砂若干种；3）浓度5％的焦磷酸钠水溶液；4）滤纸（快速）。
(建筑工程施工管理)工程材料及材料成型实验指导书
（建筑工程管理）工程材料及材料成型实验指导书工程材料及材料成型实验指导书青岛大学机械基础实验教学中心实验壹铁碳合金平衡组织观察壹、实验目的1、进壹步掌握不同成分铁碳合金于平衡状态下的显微组织。
2、进壹步掌握Fe-Fe3C相图于铁碳合金组织分析中的作用3、掌握铁碳合金成分和组织变化的关系和规律，能够根据显微组织的特征估算亚共析钢中碳的质量分数。
4、熟悉金相显微镜的结构和使用。
二、实验原理铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金于极其缓慢的冷却条件下所得到的组织，即Fe-Fe3C相图所对应的组织。
实际生产中，要想得到壹种完全的平衡组织是不可能的，退火条件下得到的组织比较接近于平衡组织。
因此我们能够借助退火组织来观察和分析铁碳合金的平衡组织。
根据Fe-Fe3C相图，我们把铁碳合金相图分为工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁1、工业纯铁工业纯铁是ωc<0.0218%的铁碳合金，于室温下的组织为铁素体组织，铁素体呈多角形块状，晶界为黑色条状，有时能够见出于晶界处少量分布的三次渗碳体。
2、亚共析钢亚共析碳钢的质量分数为0.0218%<ωc<0.77%，室温下的组织由铁素体和珠光体组成。
经经硝酸酒精溶液浸蚀后于显微镜下观察，铁素体呈白色多边形块状，珠光体于放大倍数较低时呈暗黑色。
随着碳的质量分数的增加，铁素体量逐渐减少，珠光体量逐渐增加，铁素体的形态逐渐由块状变为碎块状或网状。
3、共析钢共析钢是ωc＝0.77%的铁碳合金，室温组织为单壹的珠光体。
显微镜下每个珠光体晶粒中渗碳体和铁素体片层的方向、大小、宽窄均不壹样，这是因为每个珠光体晶粒的位向不同，其截割截面不壹致导致的结果。
4、过共析钢过共析钢质量分数0.77%<ωc<2.11%，室温组织由珠光体和二次渗碳体组成。
经硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体呈暗黑色，二次渗碳体呈白色网状分布于珠光体周围。
用碱性苦味酸纳溶液浸蚀后珠光体呈灰白色，二次渗碳体呈黑色网状。
工程材料及材料成型实验指导书
工程材料及材料成型实验指导书工程材料及材料成型实验指导书一、实验背景在工程领域中，材料是最为重要的基础之一。
材料的性质和成型方式决定了制造出来的产品的性能和质量。
为了深入理解工程材料的性质和成型方式，我们需要了解它们的实验，从而更好地掌握相关知识。
二、实验目的1、了解工程材料的基本性质和特点；2、通过材料成型实验学习材料加工技术，深入了解材料成型的原理；3、掌握常见的材料分析和测试方法；4、提高操作实验技能，加强实验数据处理及实验报告的撰写能力。
三、实验设备1、恒温水浴，用于热胀冷缩实验；2、磨床和车床，用于机械加工实验；3、万能试验机，用于力学性能测试实验；4、光学显微镜，用于金相组织分析实验；5、红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器，用于材料性质分析实验。
四、实验内容1、材料性质实验：包括密度、硬度、熔点、导电性、导热性等基本性质的测试。
2、热胀冷缩实验：观察不同材料在温度变化下的变化情况，了解其线膨胀系数的关系。
3、拉伸实验：在万能试验机上对材料进行拉伸试验，得到其力学性能参数，如强度、伸长率、断面收缩率等。
4、压缩实验：在万能试验机上对材料进行压缩试验，得到其力学性能参数，如压缩强度、比压缩强度等。
5、机械加工实验：使用车床和磨床对金属材料进行机械加工加工并观察加工后材料的组织结构变化。
6、金相组织分析实验：使用光学显微镜对不同材料进行金相分析，了解不同材料的组织构成。
7、材料成型实验：通过模具加工和热处理等方式对材料进行成型实验，了解不同材料成型过程的影响因素。
8、材料性质分析实验：使用红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器对材料进行成分分析和性质分析。
五、实验安全注意事项1、操作前应认真阅读相关实验指导书，了解实验流程、仪器使用方法和注意事项；2、实验室内应做好防护措施，穿戴好规定的实验服装；3、实验过程中要注意仪器设备的安全使用，避免造成损伤；4、化学试剂和有毒物质应按要求妥善储存和处理，严格遵守实验室规章制度。
液态成型综合实验SystematicExperimentonLiquidCasting
液态成型综合实验
（三）原砂的烧结点测定
烧结点指的是原砂颗粒表面或颗粒间的混杂物开始 熔化的温度。
采用测定原砂烧结点的办法能更直观地说明原砂做为耐火材料的表现如何。 有时而且可用来推测原砂砂中SiO2含量高低和杂质多少。
液态成型综合实验
五、实验实施步骤
测定原砂的粒度 观察原砂的粒形粒貌 原砂的烧结点测定
液态成型综合实验
三、实验条件及要求
/mm
2.铸造用砂颗粒组成的表示方法 列表法
图解法
平均细度法
液态成型综合实验
3.设备工作原理
液态成型综合实验
（二）原砂的粒形粒貌观察
1.砂的颗粒形状
圆形砂：颗粒呈圆形或接近圆形，没有突出的棱角 多角形：颗粒呈多角形，且多为钝角 尖角形：颗粒呈尖角形，且多为锐角
2.砂粒的粒貌
砂粒表面常覆有一层泥、粘土、含水氧化铁和氧化铝等的薄膜
实验一、原砂性能测试
实验内容 实验目的及要求 实验条件及要求 实验相关知识点 实验实施步骤 思考问题
液态成型综合实验
一、实验内容
测定原砂的粒度及其分布； 观察原砂的粒形粒貌； 测定原砂的烧结点；
液态成型综合实验
二、实验目的及要求
掌握原砂粒度的测定方法； 掌握原砂粒度的表示方法，掌握AFS细度的 计算方法； 了解原砂的粒形粒貌； 掌握原砂烧结点的测定方法。
液态成型综合实验
2.吸蓝量原理及测定方法
粘土矿物具有吸附色素的能力，其中以次甲基蓝的吸 附量较大，故可根据染色法测定原理测定粘土的吸蓝量。
每100g蒙脱石类粘土矿物大约能吸附次亚甲基蓝44g左右。 高岭土类粘土一般为每100g吸附次亚甲基蓝5g。
材料成型原理实验指导书
兰州理工大学材料科学与工程学院《材料成型原理》实验指导书（铸造、焊接、金压）2006．3．15实验一铸造合金流动性的测定一、概述液态合金充填铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态合金的充型能力。
它受合金性质、铸型性质、浇注条件和铸件结构四方面因素的影响。
流动性是指液态合金本身充填铸型的能力。
流动性好的合金，出于其充型能力强，因而容易充满型腔，有利于获得形状完整、轮廓清晰的铸件。
流动性差的合金，充型能力就差，容易使铸件产生浇不足、冷隔等铸造缺陷。
因此，流动性是铸造合金重要的铸造性能之一。
二、测试方法流动性测试是将液态合金浇入专门设计的流动性试样沟道（型腔）中，以其停止流动时获得的长度作为流动性指标：也可以用试样尖端或织薄部分被充填的程度作为流动性指标。
后者旨在研究液态合金充填型腔细薄部分及棱兔的能力。
由于流动性的测定是在特定的铸型条件、浇注条件和试样沟道中进行的，所以，测定时必须稳定上述条件，才一能保证测试结果有较好的再现性和精确度。
铸造合金种类繁多（铸铁、铸钢、有色合金、高温合金等等），各种合金的物理及热物理性质千差万别；所研究问题的侧重点又不尽相同。
因此，流动性试样的类型很多，其中，绝大多数采用重力浇注方法，个别采用真空吸铸；沟道大多做成直棒形或弯曲成一定形状（如螺旋线形）。
试样铸型大多为砂型和金属型，偶尔采用石墨型。
下面介绍几种常用或结构特殊的流动性试样。
1、螺旋线形螺旋线形应用最为广泛，目前已被建议为标准方法。
螺旋线形流动性试样见图:5-4。
螺旋线形试样以采用阿基米德螺旋线和渐开线为多见。
按内浇口位置又可分为内流式与外流式，内流式结构简单，造型万使，坦由子流道袖辜运新增人，局韶祖力损失随流程的增大而增大，再加上沿捏沮力损失，将使液态合金的流动条件的变化较大。
外流式的结构较复杂，但局部蛆力损失渐趋减少。
沿程阻力损失逐渐增大，结果，流动“件“变化较小，测定结果的精确度较高。
由于铸型和浇注条件在每次测试由很难保持一致，特别是浇注时压头（浇注速度、流量等）的波动对测试结果的影响很大。
成型原理实验指导书
实验一 铸造合金流动性的测定一、实验目的1.了解浇注温度对铸造合金流动性的影响；2.了解铸造合金流动性与铸造缺陷的关系；3.掌握使用螺旋试样法测定铸造合金流动性的方法。
二、实验设备、工具及材料图1-1 螺旋形流动性试样坩埚电阻炉，20号石墨坩埚，测温热电偶；浇注工具，螺旋形试样模具，造型工具，钢卷尺；粘土湿型砂，铸造铝硅合金(ZL102，ZL105)。
三、实验原理液态合金本身的流动能力称为“流动性”，是合金的铸造性能之一。
它与合金的成分、温度、杂质含量及物理性质有关。
合金的流动性对铸型的充填过程及排出其中的气体和杂质，以及补缩、防裂有很大影响。
合金的流动性好，则充型能力强，气体和杂质易于上浮，使合金净化，有利于得到没有气孔和夹杂，且形状完整、轮廓清晰的铸件。
良好的流动性能使铸件在凝固期间产生的收缩得到合金液的补充，并可使铸件在凝固末期因收缩受阻而出现的热裂得到液态合金的弥合。
液态合金的流动性是用浇注“流动性试样”的方法衡量的。
实际中，是将试样的结构和铸型性质固定不变，在相同的浇注条件下(例如，在液相线以上相同的过热温度或在同一浇注温度)，浇注各种合金的流动性试样，以试样的长度或试样某处的厚薄程度表示该合金流动性的好坏。
对于同一种合金，也可用流动性试样研究各种铸造因素对其充型能力的影响。
例如，采用某种结构的流动性试样，可以改变型砂水分、浇注温度、直浇道高度等因素之一，以判断该因素的变动对充型能力的影响。
因此，各种测定流动性的方法都可用于合金充型能力的测定。
流动性试样的类型很多，如螺旋形、球形、U 形、楔形试样以及真空试样等等。
在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样(见图1-1)。
其优点是：灵敏度高，对比形象，结构紧凑。
缺点是：沟槽断面尺寸较大，液态合金的表面张力的影响表现不出来；沟槽弯曲，沿程阻力损失较大；沟槽较长，受型砂的水分、紧实度、透气性等因素的影响较显著；不易精确控制，故测量精度受到一定影响。
工程材料及成形技术基础实验指导书
工程材料及成形技术基础实验指导书机械与材料工程学院目录实验一金属材料的硬度实验 (1)实验二铁碳合金平衡状态显微组织分析 (6)实验三钢的热处理 (9)附表1： (12)附表2：布氏、洛氏、维氏硬度与强度换算对照表 (16)实验一 金属材料的硬度实验一、实验目的1、了解硬度测定的基本原理及应用范围；2、测定钢试样的布氏、洛氏硬度值。
二、概述金属的硬度是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力，硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念，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，因而硬度值综合的反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变、抗力塑变强化以及大量形变抗力。
金属表面硬度值越高，抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其他机械性能（如强度指标b σ及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件和工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
三、布氏硬度实验基本原理1、实验原理布氏硬度实验是在布氏试验机上进行。
将直径为D 的硬化钢球在一定的载荷P 下压入金属表面（图1-1），并根据所得压痕d 的大小来断定硬度。
布氏硬度值是根据作用于钢球上的载荷对所得压痕表面积之比来确定，即BA P=HB （Kgf/mm 2） （1） 式中：P ——载荷（Kg ）B A —— 压痕的球面体（球缺） HB ——布氏硬度值由几何学可知球缺的面积等于：Dh A B π= （2）式中：D ——钢球直径h ——压痕深度(a) 原理图 (b) h 和d 的关系图1-1布氏硬度测定原理用压痕的直径和表示B A 可得：222d D D h --=（3） 如果把所得的B A 值代入公式（1）中，则有：][2][2HB 2222d D D D Pd D D D P Dh P --=--==πππKgf/mm 2 （4） 式（4）中只有d 是变量，因此只需测出压痕直径，根据已知D 和P 值即可计算出金属表面的布氏硬度HB 的值。
【工程材料成形技术基础】实验指导书
工程材料成形技术基础实验指导书包军杜丽娟主编邢忠文主审哈尔滨工业大学金工教研室前言本实验教材是配合《工程材料成形技术基础》课程教学基本要求而编写，在编写过程中，结合目前教学改革的基本指导思想和原则，根据机械类专业的实际需要，对传统的实验内容进行了修改，删除陈旧的、过时的和现代制造中已较少使用的操作方法和工艺，引进和增加现代材料成形技术、成形工艺自动化、非金属材料成形等内容。
本教材由哈尔滨工业大学金工教研室包军、杜丽娟主编，邢忠文教授主审。
由于作者水平和经验所限，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者批评指正。
编者2003.9目录实验一压铸成形实验 (4)实验二注塑成形实验 (6)实验一压铸成形实验一．实验目的1．掌握压力铸造的原理，了解压力铸造的特点及应用。
2．了解压铸机的结构，掌握压铸机的工作过程。
二．实验原理1．压力铸造的原理、特点及应用压力铸造简称压铸，是通过压铸机将熔融金属以高速压入金属铸型，并使金属在压力下快速凝固的铸造方法。
常用压力为5～150MPa，充型速度为0.5～50m/s, 充型时间为0.01～0.2S。
压力铸造的特点：压铸的生产效率极高、最高可达每小时压铸500件，铸件精度和表面质量均比其他铸造方法高，铸件力学性能高，可铸出形状复杂的薄壁件，便于铸出镶嵌件。
但是压铸工艺也存在不足：压铸设备投资高，压铸模制造复杂、周期长、费用高，一般不宜用于小批量生产。
普通压铸法压铸的铸件易产生气孔，不能进行热处理。
压铸某些内凹件、高熔点合金铸件还比较困难。
目前压铸工艺主要用于大批量生产的低熔点有色金属铸件，其中铝合金占总量的30%～60%。
其次为锌合金及铜合金。
汽车、拖拉机制造业应用压铸件最多，在仪表、电器和农业、国防、计算机、医疗等机器制造业也广泛应用。
压铸生产的零件主要有发动机气缸体、气缸盖、变速箱体、发动机罩、仪表和照像机壳体、支架、管接头及齿轮等。
2．压铸机及压铸工艺过程压铸机可分为热压室式和冷压室式两大类。
【工程材料成形技术基础】大作业指导书
《工程材料成形技术基础》大作业指导书一、大作业内容结合课堂讲述的内容，进行液态成形、塑性成形和连接成形的工艺设计，六道大题任选其一。
要求与书中例题一样，有分析过程、有标准图形、有工艺设计过程或结论，字数不少于2页A4纸，标准封面。
不得相互抄袭，老师批改时一旦发现抄袭、雷同等现象，成绩为零。
二、大作业题目题目一：如图所示，支撑座，各表面无特殊质量要求，材料为灰口铸铁HT150，分析确定其砂型铸造各种可能的工艺方案及优缺点，并确定各种生产批量情况下最合理的工艺方案（需绘制出铸造工艺图）。
题目二：如图所示，拖拉机轮毂，其中Φ90和Φ100两个内孔装有轴承，表面粗糙度Ra要求为3.2μm，并且对孔的尺寸精度要求也较高；法兰上的孔直径为Φ20；材料为灰口铸铁HT200；分析确定其砂型铸造各种可能的工艺方案及优缺点，并确定单件小批量生产情况下最合理的工艺方案（需绘制出铸造工艺图）。
题目三：如图所示，焊接梁，材料为20钢，现有钢板最大长度为2500mm，设计要求：确定腹板、上、下翼板、筋板的焊缝位置；选择焊接方法；画出各条焊缝的接头形式；确定各条焊缝的焊接次序。
题目四：如图所示，锅炉汽包，生产数量5个，材料为16Mn钢，板材规格50×2200×6000钢板制造。
设计要求：确定焊缝布置，确定焊接方法及材料，确定接头形式；确定工艺路线。
题目五：图示为齿轮零件图，材料为45钢，密度为7.85g/cm3，制定其自由锻工艺规程，其中的锻造工序要用图表示出来。
表1至表2供制定工艺规程参考使用。
注：教材77页的公式2.10、2.11、2.12、2.13和2.14中的长度单位为分米。
表1 凸肩齿轮和凸肩法兰盘类锻件的余量与公差mm表2 自由锻锤锻造能力范围题目六：图示为镗排本体零件图，材料为45钢，密度为7.85g/cm3，制定其自由锻工艺规程，其中的锻造工序要用图表示出来。
表1至表4供制定工艺规程参考使用。
材料成形综合实验指导书模板
材料成型及控制工程专业综合实验指导书实验一焊条电弧焊工艺1、实验目的与任务( 1) 比较不同类型焊条的焊接工艺性及对焊缝成形的影响。
( 2) 观察分析低碳钢熔化焊接头金相组织变化情况。
( 3) 分析焊接接头组织变化对机械性能的影响。
2、实验原理焊条电弧焊采用的焊条药皮类型有酸性、碱性、纤维素型和金红石型等。
不同药皮的焊条在焊接时表现出不同的工艺性。
比如, 酸性药皮中含有较多的稳弧物质和脱渣物质, 易于引弧, 电弧稳定, 飞溅小, 脱渣能力强, 焊缝成形美观。
但焊缝中氢的含量不易控制, 焊缝金属的冲击韧性一般。
碱性药皮焊条稳弧物质较少, 不易引弧, 电弧不稳, 易于断弧, 飞溅较大, 脱渣能力差, 焊缝成形也稍差。
但焊缝金属中氢含量低, 属低氢型焊缝, 冲击韧性高。
低碳钢电弧焊焊接接头包括焊缝金属、熔合区( 熔合线) 和热影响区三个主要区域。
其中, 焊缝金属为液态熔池结晶而成, 位于接头断面的中心, 其显微组织是典型的柱状晶。
熔合区为半熔化的母材结晶和冷却而成, 位于焊缝金属两侧, 与之紧密相连, 焊缝金属的柱状晶”镶嵌”于此。
热影响区是母材受到焊接热输入影响产生了组织形态变化的固态区, 紧邻熔合区, 向着远离焊缝中心的方向分别是过热区、正火区、部分相变区和再结晶区。
过热区是母材在焊接时温度处于奥氏体区的高温区, 奥氏体严重长大, 冷却后得到的组织为粗大的铁素体+珠光体等轴晶, 其间夹杂着针状的魏氏组织; 正火区是母材在焊接时温度处于奥氏体均匀化的温度区间, 在空冷条件下发生相变, 相当于进行了一次正火热处理, 为均匀细小的铁素体+珠光体等轴晶; 部分相变区是母材在焊接时温度处于奥氏体-铁素体两相区的温度区间, 一部分铁素体发生了奥氏体相变, 冷却后得到组织不均匀的铁素体+珠光体组织; 再结晶区是母材在焊接时温度处于再结晶温度区, 轧制的带状组织发生了回复和再结晶, 成为均匀细小的等轴晶。
由于接头各部分组织形态的不同, 其力学性能也存在差异, 从焊缝中心向两侧测量其硬度, 硬度曲线将出现一个峰值, 峰值位置位于正火区, 说明该区域的力学性能指标较高。
材料成型技术实验指导书
《材料成形技术基础》《工程材料成形技术》课程编号： 02211320、02211720课程名称：材料成形技术基础、工程材料成形技术实验一 金属液充型能力及流动性测定实验一、实验目的1、 了解合金的化学成分和浇注温度对金属液充型能力和流动性的影响。
2、 熟悉采用螺旋型试样测定铸造金属液的流动性和评定其充型能力的方法二、实验的主要内容利用电阻坩埚炉熔化合金；使用螺旋型试样模样造型；完成浇注；冷凝后得到试样。
通过测量试样长度得到试样不同条件下的流动性和充型能力。
三、实验设备和工具电阻坩埚炉（5KW ）、螺旋型试样模样（见图一）、热电偶测温仪、型砂、砂箱、造型工具、浇注工具等。
四、实验原理充型能力是金属液充满铸型型腔、获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。
充型能力主要取决于液态金属的流动性，同时又受相关工艺因素的影响。
金属液的流动性是金属液本身的流动能力，用在规定铸造工艺条件下流动性试样的长度来衡量。
流动性与金属的成分、杂质含量及物理性能等有关。
影响金属液充型能力的工艺因素主要有浇注温度、充型压力等。
提高浇注温度或充型压力，均有利于提高充型能力。
五、实验方法和步骤1、合金的熔化、保温方案一：将某一成分的铝硅合金在坩埚炉中，加热熔化并过热到一定的温度保温。
方案二：将同一成分的铝硅合金（适量）分别置于两个坩埚炉中，加热熔化并过热到不同的温度保温。
2、造型方案一：采用同一个螺旋型试样模样分别制作两个直浇道高度不同的砂型。
方案二：采用同一个螺旋型试样模样分别制作两个直浇道高度相同的砂型。
3、浇注方案一：将熔化并保温的铝硅合金液分别浇注到两个直浇道高度不同的砂型中。
方案二：将两个坩埚炉中加热熔化并保温的铝硅合金液分别浇注到两个直浇道高度相同 的砂型中。
4、开型、落砂 待试样凝固后即可开型并落砂。
实验指导书5、测定流动性分别测出不同试样螺旋型部分的长度（50mm、凸点数）6、填写实验记录，并整理好工具、砂箱，清扫造型场地。
《材料成型理论》实验指导书 (2)
《材料成型理论》模块实验指导书模块编号：M064017模块名称：材料成型理论实验学时：8学时实验一液态成型工艺一、实验目的1、了解液态成型工艺过程2、掌握液态成型的加工方法3、熟悉合金流动性的概念，掌握合金流动性的测定方法4、了解影响合金流动性及充型能力的因素二、实验原理液态成型工艺有铸造、液态模锻等多种方法。
其中历史最悠久，应用最广泛的是铸造。
它是将液态金属浇注到铸型内凝固成型的工艺方法。
铸造特点：1.不受零件大小、形状、材料的限制。
2.原材料来源广，生产成本低。
3.生产过程较复杂，易出现废品，不适单件小批量生产。
获得合金铸件的重要指标：液态合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰的复杂铸件的能力。
若充型能力不足，将使铸件产生浇不足或冷隔等缺陷。
影响充型能力的因素一）、合金的流动性合金的流动性是合金铸造过程中的一种工艺性能。
流动性越好充型能力越强则越有利获得轮廓清晰薄壁的铸件（对薄壁、大型复杂尤为重要），否则易出现浇不足、冷隔等缺陷。
常见铸造合金中灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。
影响合金流动性的主要因素：1.化学成分：共晶合金流动性好，恒温下逐层凝固使结晶面光滑，合金的T溶低，过热度高。
2.浇注条件：浇注温度：T浇越高，合金粘度越低，过热度越高，合金保持液态的时间越长，充型能力提高。
但T浇过高，铸件晶粒易出现缩孔、气孔、粘砂之类的缺陷。
对薄壁复杂铸件或流动性较差的合金可适当提高浇注温度。
3.浇注压力：增大浇注压力显然可改善合金的充型能力。
二）、铸型充填条件1．铸型导热能力：相同条件下，金属型和砂型铸造同一零件时，金属型浇不足。
金属型导热能力强，容易降低合金的温度，导致其充型能力差。
而砂型的导热能力较弱，充型能力较强。
2. 铸型的阻力：相同条件下，砂型与金属型铸造（铸型加热到200℃）金属铸型气体不能排除反压力增大，将导致金属液填充铸型的能力下降。
三、实验材料实验材料为熔点分别为50℃的共晶蜡料（成分为25%的石蜡和75%的硬脂酸）和60℃的亚共晶蜡料（成分为75%的石蜡和25%的硬脂酸）。
工程材料液态成型实验报告
实验报告工程材料液态成型实验报告一、实验目的和要求1.了解铸造工艺的基本过程。
2.通过具体的熔炼浇注工艺，了解基本概念，工艺特点，以用在日常生活中的具体应用3.了解一种金属材料(A356铝合金)的熔炼基本工序。
二、实验原理铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固,液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。
铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。
铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造, ②特种铸造.根据熔制合金的实际重量W，计算各元素的需要量AA＝×Q三、仪器设备实验所用设备包括：加热熔炼炉, 熔炼用金属, 坩埚, 熔炼工具,模具四、实验内容及实验数据记录1．了解铸造的基本设备并熟悉其基本操作答：（1）压块机：将铸造用的物料压块。
（2）混砂机：混制型砂或芯砂。
（3）落砂机：利用振动和冲击使铸型中的型砂和铸件分离。
（4）造型机：制造砂型。
填砂，将松散的型砂填入砂箱。
（5）抛丸机：利用抛丸器抛出的高速弹丸清理或强化铸件表面（6）造芯机：铸造型芯。
（7）浇注机：为将液态金属引入铸型型腔而在铸型内开设的信道。
2、配料熔炼A356铝合金20Kg，A356化学成分: Si 6.5～7.5％,Mg0.20～0.40％;铝为余量，计算各元素Al，Mg，Si的需要量。
答：硅需要量：20x7.5%=1.5kg镁需要量：20x0.40%=0.08kg铝需要量：20-1.5-0.08=18.42kg3. 了解A356合金的熔炼过程答：首先预热铝锭，然后升温至800℃，保温使铝锭完全熔化。
当铝锭完全熔化后开始加入合金元素，最先加入的是Si，由于Si比较难熔化，故需保温约30min左右。
至Si完全熔化后，降温至740℃时，加入Cu粉并保温约15min至完全熔化。
再降温至730℃时加入Mn，700℃时加入Mg，均保温约15min。
金属液态成型工艺实验指导书.doc
实验型砂性能试验一、实验目的：1、了解铸造用粘土湿型砂的基木性能，增加对粘土湿型砂及其基木要求的感性认识，2、熟悉和掌握粘土湿型砂主要性能的测定原理和测试方法。
3、熟悉和了解湿型砂性能测试的仪器、装置及其使用方法。
二、实验内容：1、紧实率的测定2、透气率的测定3、湿压强度的测定4、破碎指数的测定三、实验用仪器、设备：1、型砂混合料的制备：试验用辗轮式混砂机2、标准工艺试样的制备：锤击式制样机3、透气率的测定：透气性测定仪（直读式或水柱式）4、湿压强度的测定；液压或数显式万能强度试验机5、破碎指数的测定：破碎指数测定仪四、试验方法：1.标准工艺试样的制作工艺试样的配方见下表将砂子、粘土放入试验用的碾轮式混砂机中，干混2分钟，然后加水湿混8分钟，将混好的混合料盛于带盖的容器中或扎紧的塑料袋内，放置10分钟后进行试验。
但应该注意的是，配好的混合料到进行试验之间相隔的时间不超过1小时。
型砂试样规格标准工艺试样是在锤击式冲样器上制作的。
重锤重6. 35±0. 1公斤，重锤下落高度0. 0508米，冲击3次，作用于试样上的功为6. 35X0. 05.8X3=1公斤诛。
（1）园柱形试样的制作称取试样砂150~190克（一般根据经验，以便控制冲制好的试样的高度），倒入试样筒中。
抬起冲头，将试样筒连同底座一起放在冲头下。
让冲头下落3次，冲成试样。
利用仪器上的标准刻线，检查试样高度，并通过调整试料重量以保证制好的试样高度符合要求。
2. 紧实率的测定使型砂通过3毫米筛孔的筛子，落入试样筒屮， 刮平试样筒顶面，用冲样器冲击三次，测量紧实距 离（B ）,按下式计算紧实率。
A-R紧实率二一 xlOO%A3. 透气率的测定（1）标准方法通过试样的气体量与气体的压力、试样的截面积、气体通过的吋间成正比, 与试样的高度成反比，可用下式表达为:FP T VH V =—— K =—— H FP T式屮V ——通过试样的空气体积，该法利用的是2000厘米彳的室温空气;H ——试样高度，5厘米；F ——试样截而积，19.6厘米\P ——试样前面气体的压力，（厘米水柱或克/厘米J ；T ——空气通过试样的时间，（分人K ——系数，即所求的透气率。
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开放实验指导书大纲实验名称: 工程材料液态成型引言什么是液态成型金属的液态成型常称为铸造，铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
图-1 铸造示意图一、实验目的1．了解铸造的概念及基本原理；2．了解并掌握铸造的基本工艺及其主要的工艺参数；3．了解并掌握铸造过程中金属从液态到固态转变过程中影响金属性能和铸件质量的一些基本因素；4．了解金属收缩的基本规律，以及常见铸造缺陷缩的形成机理，及其影响因素。
二、实验原理1.铸造的定义铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。
铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一.铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。
铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。
2.铸造的分类铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。
②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。
2.1 普通砂型铸造以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
图-2 砂型铸造示意图2.2 特种铸造但随着科学技术的发展，对铸造提出了更高的要求，要求生产出更加精确、性能更好、成本更低的铸件。
为适应这些要求，铸造工作者发明了许多新的铸造方法，这些方法统称为特种铸造方法，即特种铸造。
图-3熔模铸造示意图图-4压力铸造示意图图-5 消失模铸造示意图图-6 连续铸造示意图图-7 离心铸造示意图特种铸造具有以下优势:①铸件尺寸精确，表面粗糙值低，更接近零件最后尺寸，从而易于实现少切削或无切削加工。
②铸件内部质量好，力学性能高，铸件壁厚可以减薄。
③减低金属消耗和铸件废品率。
④简化铸造工序（除熔模铸造外），便于实现生产过程的机械化、自动化。
⑤改善劳动条件，提高劳动生产率。
3. 铸造过程中液态金属的凝固过程凝固,是极为普遍的物理现象。
物质凡由液态到固态的转变一般都经历凝固过程, 广泛存在于自然界和工程技术领域。
从雪花凝结到火山熔岩固化，从钢铁、有色金属冶金生产中单铸锭及连铸锭的结晶到材料成形领域铸件及焊缝的凝固,高分子塑料、橡胶在模具中的固化，以及高技术领域的超细晶、非晶、微晶材料的快速凝固, 半导体、激光晶体、超导体等功能材料的生长, 均属凝固过程。
液态金属凝固结晶的条件: 金属熔体存在过冷.图-8 金属凝固过程3.1合金的流动性流动性是指熔融金属的流动能力。
合金流动性的好坏，通常以“螺旋形流动性试样”的长度来衡量，将金属液体浇入螺旋形试样铸型中，在相同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇出的试样愈长。
流动性差：铸件易产生浇不到、冷隔、气孔和夹杂等缺陷。
流动性好：易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。
螺旋形流动性试样衡量合金流动性，如图1-2所示。
在常用铸造合金中，灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。
图-9 螺旋试验影响熔融合金充型的条件: 铸型的温度低、热容量大，充型能力下降；铸型的发气量大、排气能力较低时，会使合金的充型能力下降；浇注系统和铸件的结构越复杂，合金在充型时的阻力越大，充型能力下降；提高浇注速度、浇注温度和增加直浇道的高度会使合金的充型能力提高。
3.2 合金的充型能力充型能力考虑铸型及工艺因素影响的熔融金属流动性叫合金的充型能力。
合金的流动性是金属本身的属性，不随外界条件的改变而变化，而合金的充型能力不仅和金属的流动性相关，而且也受外界因素的影响。
充型能力的影响因素: 1）铸型填充条件a）铸型的蓄热能力即铸型从金属液中吸收和储存热量的能力。
铸型的热导率和质量热容越大，对液态合金的激冷作用越强，合金的充型能力就越差。
b）铸型温度提高铸型温度，可以降低铸型和金属液之间的温差，进而减缓了冷却速度，可提高合金液的充型能力。
c）铸型中的气体铸型中气体越多，合金的充型能力就越差。
3.3 铸件的凝固方式铸件的凝固方式（1）逐层凝固方式合金在凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开，这种凝固方式称为逐层凝固。
常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金及某些黄铜都属于逐层凝固的合金。
（2）糊状凝固方式合金在凝固过程中先呈糊状而后凝固，这种凝固方式称为糊状凝固。
球墨铸铁、高碳钢、锡青铜和某些黄铜等都是糊状凝固的合金。
（3）中间凝固方式大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方式。
中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有中间凝固方式。
凝固方式的影响因素（1）合金凝固温度范围的影响合金的液相线和固相交叉在一起，或间距很小，则金属趋于逐层凝固；如两条相线之间的距离很大，则趋于糊状凝固；如两条相线间距离较小，则趋于中间凝固方式。
（2）铸件温度梯度的影响增大温度梯度，可以使合金的凝固方式向逐层凝固转化；反之，铸件的凝固方式向糊状凝固转化。
3.4 铸造合金的收缩铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩。
它主要包括以下三个阶段：1.液态收缩金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。
2.凝固收缩熔融金属在凝固阶段的体积收缩。
液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。
3.固态收缩金属在固态时由于温度降低而发生的体积收缩。
固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。
影响合金收缩的因素: 1. 化学成分不同成分的合金其收缩率一般也不相同。
在常用铸造合金中铸刚的收缩最大，灰铸铁最小。
2. 浇注温度合金浇注温度越高，过热度越大，液体收缩越大。
3. 铸件结构与铸型条件铸件冷却收缩时，因其形状、尺寸的不同，各部分的冷却速度不同，导致收缩不一致，且互相阻碍，又加之铸型和型芯对铸件收缩的阻力，故铸件的实际收缩率总是小于其自由收缩率。
这种阻力越大，铸件的实际收缩率就越小。
收缩对铸件质量的影响: 1. 缩孔和缩松（1）缩孔的形成缩孔总是出现在铸件上部或最后凝固的部位，其外形特征是：内表面粗糙，形状不规则，多近于倒圆锥形。
通常缩孔隐藏于铸件的内部，有时经切削加工才能暴露出来。
缩孔形成的主要原因是液态收缩和凝固收缩。
（2）缩松的形成宏观缩松多分布在铸件最后凝固的部位，显微缩松则是存在于在晶粒之间的微小孔洞，形成缩松的主要原因也是液态收缩和凝固收缩所致。
图-10 缩孔形成过程图-11 缩孔形成过程在铸件的凝固以及以后的冷却过程中，随温度的不断降低，收缩不断发生，如果这种收缩受到阻碍，就会在铸件内产生应力，引起变形或开裂，这种缺陷的产生，将严重影响铸件的质量。
（1）铸造应力的产生铸造应力按其产生的原因可分为三种：a）热应力铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。
b）固态相变应力铸件由于固态相变，各部分体积发生不均衡变化而引起的应力。
c）收缩应力铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、箱挡等外力的阻碍而产生的应力。
铸件铸出后存在于铸件不同部位的内应力称为残留应力。
图-12 铸件中应力分布3.5 铸件的常见缺陷砂型铸造铸件缺陷有：冷隔、浇不足、气孔、粘砂、夹砂等。
三、实验设备及材料准备1. 加热炉(熔炼炉)图-13 熔炼炉2. 熔炼用金属图-14 铝锭图-15 镁锭3. 熔炼工具坩埚、工具和锭模图-16 坩埚图-17 模具四、实验过程及步骤1．了解铸造的基本设备并熟悉其基本操作；2．炉前准备由于本试验所用坯料需要加热至液态金属，所需时间较长，故在试验前由指导老师提前加热熔炼至700℃要求学生掌握配料的计算方法:根据熔制合金的实际重量W ，计算各元素的需要量AA ＝100W ×Q 3. 精炼+浇注五、实验报告工程材料液态成型实验报告要求学院： 专业：姓名：学号：实验时间：一、实验目的和要求1.了解铸造工艺的基本过程。
2.通过具体的熔炼浇注工艺，了解基本概念，工艺特点，以用在日常生活中的具体应用。
3.了解一种金属材料(A356)的熔炼基本工序。
二、实验原理铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。
铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。
铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造, ②特种铸造. 根据熔制合金的实际重量W ，计算各元素的需要量AA ＝100W ×Q 三、主要仪器设备实验所用设备包括：加热熔炼炉, 熔炼用金属, 坩埚, 熔炼工具,模具四、实验内容及实验数据记录1．了解铸造的基本设备并熟悉其基本操作；2、配料熔炼A356铝合金20Kg ，A356化学成分: Si 6.5～7.5％,Mg0.20～0.40％;铝为余量。
根据熔制合金的实际重量W ，计算各元素的需要量AA ＝100W×Q3．炉前准备由于本试验所用坯料需要加热至液态金属，所需时间较长，故在试验前由指导老师提前加热熔炼至700℃4. 精炼+浇注五、思考题1.常见的液态成型方法包括砂型铸造, 特种铸造2.铸件中常见的缺陷有哪些？。