工程材料及热加工》实验指导书
南昌大学工程材料及热加工基础实验指导书
工程材料及热加工基础实验指导书学生实验守则1.实验前认真做好预习，明确本次实验的目的，了解实验内容、步骤及注意事项。
2.实验不迟到，无故迟到三次者实验成绩记为不及格。
病假、事假需有医生或班主任证明，无故旷课者，该次成绩记以零分。
3.实验时必须听从辅导教师及实验工作人员的指导，严格遵守设备操作规程，注意人身安全及设备安全，不得随意动用与本次实验无关的设备仪器，不准打闹。
4.损坏设备、仪器根据情节轻重按学校规定须进行全部或部分赔偿。
5.实验完毕，整理好仪器、设备，清理桌面及场地。
6.认真做好实验报告，按时上交。
实验一碳钢及铸铁平衡组织观察一、实验的目的1.观察识别碳钢及白口平衡状态下的显微组织。
2.了解含碳量对钢组织的影响。
3.了解金相显微镜的构造及使用方法。
二、实验基本原理从铁碳合金状态图可知，含碳量小于0.01%的铁碳合金称为工业纯铁，含碳量小于2.11%（大于0.01%）的铁碳合金称为钢；含碳量大于2.11%（小于6.69%）的铁碳合金称为铸铁。
碳钢的显微镜组织因其成份，热处理工艺不同而有很大的差别。
本次实验只研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织，即在极缓慢冷却条件下（按铁碳相图变化）得到的组织，不同的组织对酸的耐蚀性不同,将热处理后的各试样制成金相试样,再将金相用4%的硝酸酒精进行腐蚀,使不同相得到不同腐蚀深度,并用金相显微镜对试样表面进行观察,判定各试样的组织。
三、主要仪器设备及耗材金相显微镜、各种金相试样。
四、实验内容同学分为三人一组，每组使用一台显微镜，仔细观察下列碳钢及铸铁组织，显微镜的放大倍数为450。
五、实验步骤1.插上金相显微镜电源；2.对金相显微镜的光学系统进行调试；3.将金相试样放到显微镜的载物台上；4.对金相显微镜进行粗调；5.对金相显微镜进行细调；6.记录试样的成分，观察试样的金相组织，并绘制示意图。
六、实验报告要求1.简述实验目的和内容。
2.绘出带*号的试样的显微组织示意图，并用箭头和符号指示图中的各种组织，图下指明牌号、处理方法、腐蚀剂、放大倍数及组织名称。
《工程材料及热加工》实验指导书
工程材料及热加工实验指导书湖北文理学院机械与汽车工程学院机械基础教研室实验一碳钢的平衡组织分析及热处理后的组织识别一、实验目的①了解金相试样的制备过程及金相显微镜的使用。
②识别碳钢平衡组织的显微特征并分析成份对组织的影响。
③明确化学成分与组织变化间的关系，加深对Fe－Fe3C相图的理解④识别碳钢热处理后的显微组织特征及其相与组织组成物的分布规律。
二、金相试样的制备。
为了在金相显微镜下确切地、清楚地观察到金属内部的显微组织，金属试样必须进行精心的制备。
试样制备过程包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。
1、取样取样部位及观察面的选择，必须根据被分析材料或零件的失效特点、加工工艺的性质以及研究的目的等因素来确定。
例如，研究铸造合金时，由于它的组织不均匀，应从铸件表面、中心等典型区域分别切取试样，全面地进行金相观察。
研究零件的失效原因时，应在失效的部位取样，并在完好的部位取样，以便作比较性的分析。
对于轧材，如研究材料表层的缺陷和非金属夹杂物的分布时，应在垂直轧制方向上切取横向试样；研究夹杂物的类型、形状、材料的变形程序、晶粒被拉长的程度、带状组织等，应在平行于轧向切取纵向试样。
在研究热处理后的零件时，因为组织较均匀可自由选取断面试样。
对于表面热处理后的零件，要注意观察表面情况，如氧化层、脱碳层、渗碳层等。
取样时，要注意取样方式，应保证不使试样被观察面的金相组织发生变化。
对于软材料可用锯、车等方法；硬材料可用水冷砂轮切片机切取或电火花线切割机切割；硬而脆的材料（如白口铸铁），可用锤击；大件可用氧气切割，等等。
试样尺寸不要太大，一般以高度为10mm～15mm，观察面的边长或直径为15mm～25mm的方形或圆柱形较为合适。
2、镶样一般试样不需镶样。
尺寸过于细小，如细丝、薄片、细管或形状不规则，以及有特殊要求（例如要求观察表层组织）的试样，制备时比较困难，则必须把它镶嵌起来。
镶样方法很多，有低熔点合金的镶嵌、电木粉镶嵌、环氧树脂镶嵌、夹具夹持法等。
金属材料及热处理实验指导书
金属材料及热处理实验指导书周萌 祝金兰 编著沈阳建筑大学交通与机械工程学院机械电子工程实验教学中心2006年2月实验一金属材料的硬度试验一． 实验目的1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2.了解布氏，洛氏硬度实验机的主要结构及操作方法。
二．概述金属的硬度可以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软硬度的数量概念。
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，因而硬度值可以综合地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。
硬度值越高，表明金属抵塑性变形能力越大，材料产生塑性变形能力就越困难。
另外，硬度与其它机械性能（如强度指标σb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或工具的使用性能及寿命具有决定意义。
硬度的实验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度，压入法又可以为布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度等。
压入法硬度实验的主要特点是：（1）试验时应力状态最软（即最大切应力远远大与最大正应力），因而无论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。
（2）金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：σb = K·HB式中：σb ----- 材料的抗拉强度值；HB ----- 布氏硬度值；K ----- 系数。
退火状态的碳钢 K=0.34～0.36合金调质钢 K=0.33～0.35有色金属合金 K=0.33～0.53（3）硬度值对材料的耐磨性，疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度值高，这些性能也就好。
在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。
（4）硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。
（5）设备简单，操作迅速方便。
三、布氏硬度（HB）（一）布氏硬度实验的基本原理布氏硬度实验是施加一定大小的载荷P，将直径为D的钢球压入被测金属表面（如图 1-1所示）保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压出的凹痕面积F四求出平均应力值，以此作为硬度值的计量指标，并用符号HB表示。
工程材料实验报告及指导书
组织：F组织：F（白块）+P（黑块）
1）铁素体（F）是碳溶于α－Fe中的固溶体，有较高的塑性，但硬度低，经3－5％硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈白色大粒状或块状（见图2）。钢中随含碳量的增加，铁素体量减少。铁素体较多时呈块状分布见图3、图4。当含碳量接近共析成分时，往往呈断续网状，分布在珠光体周围（见图5）。
五、实验方法与步骤
1）熟悉并了解碳钢的几种基本热处理（退火、正火、淬火及回火）原理。
2）保温时间
为了使工件各部分的温度均匀，完成组织转变，并使碳化物完全溶解和奥氏体成分均匀一致，必须在淬火加热温度下保温一定时间，通常将工件升温和保温所需时间计算在一起，统称为加热时间。
热处理加热时间必须考虑许多因素，例如钢的化学成分、工件尺寸、形状、装炉量、加热炉类型、炉温和加热介质等。可根据热处理手册中介绍的经验公式估算，也可以由实验来确定。
亚共晶白口铸铁的组织包括：莱氏体、呈黑粗树枝状分布的珠光体和周围白亮圈的二次渗碳体（图9）。二次渗碳体与莱氏体中的渗碳体相连，无法区别。
过共晶白口铸铁的组织由莱氏体和长白条一次渗碳体组成，（图11）。
四、实验设备与材料
金相显微镜、标准试样、金相砂纸等。
五、实验方法与步骤
1）清洁试样表面；
2）观察各种不同成分的合金试样；
3）珠光体（P）是铁素体和渗碳体的共析混合物。
片状珠光体一般是经退火得到的。它是铁素体和渗碳体交替分布的层片状组织（见图6、图7）。经硝酸酒精溶液浸蚀后，在不同放大倍数显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。
在高倍（600倍以上）下观察时，珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈亮白色，而边界呈黑色（见图8）。
最新工程材料及热处理实验指导书
《工程材料及热处理》实验指导书机械与能源工程系实验5 铁碳合金平衡状态的显微组织分析一、实验目的1、认识铁碳合金平衡组织的特征，初步识别各种铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
2、分析和认识碳钢的含碳量与其平衡组织的关系。
3、进一步认识对平衡状态下碳钢的成分、组织、性能间的关系。
二、实验原理碳钢和铸铁是工业上最重要、最基本、应用最广的金属材料，通常把钢和铸铁统称为铁碳合金，他们的性能与组织有着密切的关系，因此熟悉并掌握它们的组织，对于合理使用钢铁材料具有十分重要的实际指导意义，也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。
由相图可知，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、分布的混合情况均不一样，因而呈现各种不同特征的组织组成物。
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，其平衡组织中各种相组分或组织组分的形态特征和性能如下所述。
铁素体：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。
经3%～5%的硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下为白亮色多边形晶粒。
在亚共析钢中，铁素体呈块状分布；当含碳量接近于共析成分时，铁素体则呈断续的网状分布于珠光体周围。
铁素体具有良好的塑性及磁性，硬度较低，一般为80HBS～120HBS。
渗碳体：抗浸蚀能力较强，经3%～5%酒精溶液浸蚀后，在显微镜下观察同样呈白亮色。
一次渗碳体呈长白条状分布在莱氏体之间；二次渗碳体呈网状分布于珠光体的边界上；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。
另外，经不同的热处理后，渗碳体可以呈片状、粒状或断续网状。
渗碳体的硬度很高，可达800HV以上，但其强度、塑性都很差，是一种硬而脆的相。
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。
工程材料及热加工实验指导书-《工程材料及热加工》4学时
工程材料与热加工实验指导书九江学院机械与材料工程学院金属材料教研室实验一铁碳合金平衡组织的显微分析一、实验目的1、观察和分析铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织，2、结合课堂内容了解含碳量对铁碳合金中的相及组织组成物的本质、状态和相对量的影响。
3、熟悉金相显微镜的基本原理、构造及使用。
二、概述：铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础。
所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如实际生产中的退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。
根据课堂讲授的Fe-Fe3C相图中可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）的这两个基本相组成。
但由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对量、析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。
各种不同成分的铁碳合金在室温下（接近平衡状态得到的试样的显微组织见表2-1）。
用浸蚀显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组成物。
①铁素体（F）——用3～4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈块状分布，当含碳量接近于共析成分时，铁素体则呈断续的网状分布于珠光体周围。
②渗碳体（Fe3C）——是Fe与C的化合物，含量为6.69%，质硬而脆，耐腐蚀。
经3--4%硝酸酒精溶液浸蚀后，Fe3C呈亮白色；若用苦味酸钠浸蚀，则Fe3C被染成暗黑色或综红色。
按成分和形成条件的不同，Fe3C可呈现不同的形态。
一次Fe3C（或Fe3Cr）是直接从液体中析出的，故在白口铸铁中呈粗大的条件片状；二次Fe3C（或Fe3CⅡ）是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏体晶界分布；三次Fe3C是由铁素体中析出，通常呈不边疆薄片状存在于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。
③珠光体（P）——是F与Fe3C的机械混合物，在一般退火处理情况下（近于平衡状态）是由铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层片状组织。
工程材料与热成型实验指导书
机械电子工程专业专业基础课实验指导书(上册第一版)机械工程系模具教研室主编机械工程系工程训练中心2017年 10 月实验安全须知一、使用仪器设备必须每次按记录簿的所列内容认真填写。
使用人必须遵守我校实验室管理规章制度的有关规定。
使用记录要认真、准确、及时、如实地填写，书写时工整规范。
二、实验(实训)室人员及参加实验(实训)课的人员应按照相关要求正确着装并穿戴必要的劳动保护用品，未按要求着装者严禁入内。
三、使用人必须严格遵守仪器操作规程，在指导教师的指导进行操作仪器设备，严禁擅自拆卸或改装仪器设备。
发生故障、事故要立即报告，不得隐瞒，否则一切后果由当事人承担。
四、使用人如违反规定而损坏仪器设备或降低使用性能时，需在登记表中做出明确记录并由当事人、指导教师及实验室管理员签字确认；同时根据情节轻重给予批评或处分，情节严重者按照相关规定予以经济或者行政处罚。
五、实验(实训)室所有化学试剂、放射性物品等耗材必须妥善存放和保管。
使用时，随领随用，废弃的要放回指定位置，并妥善处理。
六、实验(实训)结束后必须妥善关停设备及其附属装置，整理整顿实验(实训)现场，杜绝火灾等安全隐患。
机械工程系目录第1篇工程材料与热加工课程实验 (1)碳钢与铸铁显微组织分析与热处理综合实验 (2)第1篇工程材料与热加工课程实验实验内容1、碳钢与铸铁显微组织分析与热处理综合实验碳钢与铸铁显微组织分析与热处理综合实验1.1实验目的1、熟练掌握碳纲在平衡状态下的显微组织；2、掌握不同含碳量对铁碳合金的平衡组织的影响，加深理解成分、组织和性能之间的相互关系；3、了解碳钢的热处理工艺规程，并能掌握简单的热处理工艺；4、分析碳钢在热处理时：1) 含碳量对淬火硬度的影响；2) 了解金属材料的硬度测试方法。
1.2实验内容1、观察并分析碳纲在平衡状态下的显微组织；2、观察并分析不同含碳量对铁碳合金的平衡组织的影响；3、制备金相试样；4、对比研究20号钢、T12钢热处理后硬度的变化规律，分析含碳量对钢淬火硬度的影响。
工程材料及热处理实验指导书
工程材料及热处理实验指导书工程材料及热处理实验指导书一、实验目的通过本次实验，了解工程材料的基本性质和热处理过程，培养学生的实验技能和分析能力，提高学生的动手能力和实验操作水平。
二、实验器材和试剂1. 金相显微镜、金相试样切割机、金相研磨机、金相腐蚀液。
2. 热处理炉、真空炉。
3. 不同种类的工程材料板材。
4. 高纯度高温度热处理试剂。
三、实验过程1. 制备试样根据实验要求，将所需的工程材料切割成适当大小的薄片，进行打磨、抛光等处理，确保表面平整且无明显瑕疵。
2. 金相显微镜检测取出制备好的试样，放入金相显微镜中进行观察。
通过观察，研究不同的材料的微观组织结构并对比其差异。
3. 热处理实验将制备好的试样放置在预热好的热处理炉中，进行加热处理。
根据不同的材料，选择不同的处理温度、时间，进行淬火、退火等不同形式的热处理实验。
经过热处理后，将处理后的试样放入金相显微镜中进行观察和分析。
4. 分析结果通过观察所处理的样品，分析材料的性质和组织结构的变化，得出热处理对工程材料性质和结构的影响结论。
四、实验注意事项1. 实验室必须保持干燥、通风良好，保证操作安全。
2. 实验过程中需佩戴工作手套、口罩、护目镜等防护用具，以免造成身体损伤。
3. 热处理实验需要安全可靠的炉具，保证实验过程中的安全稳定。
4. 实验应从简单到复杂逐步进行，避免热处理的过程中出现失误。
5. 实验结束后，有关器材和试剂必须清洗归还，保持实验室的整洁，防止设备的磨损和损坏。
五、实验总结工程材料及热处理实验揭示了材料的性质和组织结构对于材料性质和变化的影响。
通过实验，我们可以更好地理解不同工程材料的组织结构和性能特点，了解热处理的基本过程和影响，理解热处理对材料性能和结构变化的本质原因，为我们在材料设计和工程开发的过程中提供了有力的支持。
新《工程材料与热处理》实验指导书
《工程材料与热处理》实验指导书曾豪华编广东技术师范学院机电学院目录实验一: 硬度计和金相显微镜的使用： (3)实验二：碳钢和白口铁的显微组织观察 (10)实验三：碳钢的淬火和回火热处理 (16)实验四：铸铁的显微组织观察 (27)实验五：有色金属和合金钢的显微组织观察…………………………………31.课程类型：学科专业基础课课程代码：09402318 课程总学时：48实验课程性质：基础实验课程实验学时： 8综合性、设计性实验项目数：个学时适用专业：机电、CAD、汽车开课时间：二年级二学期开课单位：金相热处理实验室撰写人：曾豪华审定人：实验一：硬度计和金相显微镜的介绍及使用一、实验目的与要求：1.了解HBRVU187.5型布洛维光学硬度计的工作原理和使用方法；2.了解和熟悉机械式HR—150A型洛氏硬度计的工作原理和使用方法；3.了解和熟悉新MDJ—200金相显微镜互动系统的工作原理和使用方法。
二、实验类型：观察型、验证型。
三、实验原理及说明：1.HBRVU187.5型布洛维光学硬度计的简介和使用说明：本仪器具有多种试验力和压头，用于测定金属材料或试件的布氏、洛氏、维氏硬度。
适用于黑色金属（钢材、铸铁件、软铁件、软钢、淬火钢等）和有色金属（铝合金、铜合金等）的硬度测定，并可测定硬质合金、渗碳层和化学处理层的硬度。
HBRVU187.5型布洛维光学硬度计采用了旋转式试验力变换机构和光学测量指示系统，在机体上装有显微镜测量装置。
使用方便，加试验力测量系统灵敏可靠，示值精度高。
HBRVU187.5型布洛维光学硬度计如下图所示：1.读数投影屏、2.测量显微镜、3.微调旋钮、4.压头、5.试件、6.溜板试验台、7.防尘罩、8.升降旋转轮、9.光源调节手轮、10.缓冲器调节手轮、11.加载试验力手柄、12.变试验力手轮、13.电源插座、14.保险丝座、15.电源开关。
1.HBRVU187.5型布洛维光学硬度计的使用步骤：1) 插上电源，将硬度计右下方的开关旋钮（15）旋至“洛氏”位置，硬度计正面上的读数投影屏（1）灯亮。
《工程材料及热加工》实验指导书
工程材料及热加工实验指导书湖北文理学院机械与汽车工程学院机械基础教研室实验一 硬度实验一、实验目的1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计、里氏硬度计的主要构造及操作方法。
2、初步掌握布氏硬度值、洛氏硬度值、里氏硬度值的测定方法。
3、初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系和热处理能改变材料硬度的概念。
二、实验概述硬度试验设备简单，操作迅速方便，不需要专门制备试样，也不破坏被测试的工件。
因此，在工业生产中，被广泛应用于产品质量的检验。
此外，硬度值与其他力学性能及某些工艺性能（如切削加工性、冷成形性等）都有一定的联系，故在产品设计图样的技术条件中，硬度是一项主要技术指标。
目前，在测定硬度的方法中，最常用的是压入硬度法。
其中以布氏硬度和洛氏硬度应用最广。
它们的试验原理都是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测金属材料的表面，根据压头被压入的程度来测定其硬度值。
1、布氏硬度布氏硬度试验方法是将一直径为D 的淬火钢球或硬质合金球在规定载荷F 的作用下压入被测试金属表面，停留一定时间后卸除载荷，在被测试金属表面上形成一个直径为d 的压痕。
计算出压痕单位面积所承受的平均压力，以此作为被测试金属的布氏硬度值。
但实际试验时都是用读数显微镜测出压痕直径d ，再根据d 值，查对照表得出所测的硬度值。
当压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS ，适用于布氏硬度值低于450的金属材料；当压头为硬质合金球时，硬度符号为HBW ，适用于布氏硬度值为450～650的金属材料。
在进行布氏硬度试验时，应根据被测试金属材料的种类和试样厚度，选用不同大小的球体直径D 、施加载荷F 和载荷保持时间。
布氏硬度试验法因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测试金属的平均硬度，故试验结果较准确。
但因压痕较大，不宜测试成品或薄片金属的硬度。
2、洛氏硬度洛氏硬度试验方法是以一个锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm )161(in 的钢球为压头，在先后两次截荷（初载荷与主载荷）作用下，压入被测试金属表面，然后卸除主截荷，在保留初载荷情况下，测出由主截荷引起的塑性变形的压力深度h ，再由h 值确定洛氏硬度值。
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。
工程材料及热处理实验指导书
《工程材料及热处理》实验指导书机械与电子工程系2011年目录实验1 金属材料的硬度试验 (3)实验2 铁碳合金平衡状态的显微组织分析 (7)实验3 碳钢的热处理 (10)实验1 金属材料的硬度试验一、实验目的1、了解布氏、洛氏和维氏硬度试验机的使用方法和试验原理。
2、初步掌握布氏、洛氏硬度的测定方法和应用范围。
二、实验原理硬度是指金属材料抵抗比它硬的物体压入其表面的能力。
硬度越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大。
它是重要的力学性能指标之一，它与强度、塑性指标之间有着内在的联系。
硬度试验简单易行，又不会损坏零件，因此在生产和科研中应用广泛。
常用的硬度试验方法有：布氏硬度试验——主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。
所用设备为布氏硬度计。
洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后的产品性能检测。
所用设备为洛氏硬度计。
维氏硬度试验——主要用于薄板材或金属表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定。
所用设备为维氏硬度计。
显微硬度试验——主要用于测定金属材料的组织组成物或相的硬度。
所用设备为显微硬度计。
1、布氏硬度试验原理布氏硬度试验是将一直径为D 的淬火钢球或硬质合金球，在规定的试验力P 作用下压入被测金属表面，保持一定时间t 后卸除试验力，并测量出试样表面的压痕直径d ，根据所选择的试验力P 、球体直径D 及所测得的压痕直径d 的数值，求出被测金属的布氏硬度值HBS 或HBW ，布氏硬度的测试原理如图6-1所示。
布氏硬度值的大小就是压痕单位面积上所承受的压力。
单位为kg/mm 2或N/mm 2，但一般不标出。
硬度值越高，表示材料越硬。
在实验测量时，可由测出的压痕直径d 直接查压痕直径与布氏硬度对照表而得到所测的布氏硬度值。
设压痕深度为h 则压痕球面积为2(22d D D D Dh F --==ππ）试样硬度值为：)(222d D D D P F P HB --==π式中 P ——施加的载荷，kg 或N ；D ——压头（钢球）直径，mm ； d ——压痕直径，mm ；F ——压痕面积，mm 2。
《工程材料及热加工》课程实验教学大纲.doc
《工程材料及热加工》课程实验教学大纲课程名称：工程材料及热加工（Engineering Materials and Hot-working）课程编号：0102006适应专业：车辆工程专业实验学时：6学期：4拟订人：曹光明日期：2006.9课程负责人：曹光明所涉计课程：《工程材料及热加工》、《金工实习教程》、《普通物理实验》参考教材：《工程材料》、《机械工程材料》、《金工实习教程》、《普通物理实验》、《工程材料实验指导》考核方式：实验报告和实验操作考试一、实验的性质、任务和基本要求（一）本实验课的性质《工程材料及热加工》是车辆工程专业的一门专业技术基础课程。
该门课程所涉及的工程材料的内部组织结构，看不见，摸不着，非常抽象。
因此，必须开设实验课，让学生通过具体材料组织结构的观察，增强对材料组织结构的感性认识，以及材料的组织结构、性能与热处理工艺的关系的认识，从而加深学生对所学理论知识的理解，培养学生的实际应用能力。
（二）基本要求1、了解金相显微镜的结构，并学会正确使用。
2、了解金相试样的制作过程。
3、掌握金相观察的方法，进一步熟悉常用金属材料的内部组织结构，加深有关的基本概念和基本理论的认识。
4、了解碳钢的基本热处理工艺方法，掌握热处理工艺对钢的性能的影响规律。
（三）实验学时分配表项目编号实验内容实验类型实验学时00701016铁碳合金的平衡组织观察基础验证性2 00701017钢件热处理后的显微组织观察综合性2 00701018常用金属材料的显微组织观察基础验证性2 00701019碳钢的热处理综合性 6 （选做）合计6二、实验教学内容项目编号：00701016实验名称：铁碳合金的平衡组织观察1、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。
(2)分析成分(含碳量)对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的关系。
(3)熟悉金相显微镜的使用。
2、实验内容(1)根据铁碳合金相图分析各类成分合金的组织形成过程，并通过对铁碳合金的平衡组织观察与分析，熟悉碳钢与铸铁的金相组织及其形态特征，以进一步明确成分与组织之间的相互关系。
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工程材料及热加工实验指导书湖北文理学院机械与汽车工程学院机械基础教研室实验一 硬度实验一、实验目的1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计、里氏硬度计的主要构造及操作方法。
2、初步掌握布氏硬度值、洛氏硬度值、里氏硬度值的测定方法。
3、初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系和热处理能改变材料硬度的概念。
二、实验概述硬度试验设备简单，操作迅速方便，不需要专门制备试样，也不破坏被测试的工件。
因此，在工业生产中，被广泛应用于产品质量的检验。
此外，硬度值与其他力学性能及某些工艺性能（如切削加工性、冷成形性等）都有一定的联系，故在产品设计图样的技术条件中，硬度是一项主要技术指标。
目前，在测定硬度的方法中，最常用的是压入硬度法。
其中以布氏硬度和洛氏硬度应用最广。
它们的试验原理都是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测金属材料的表面，根据压头被压入的程度来测定其硬度值。
1、布氏硬度布氏硬度试验方法是将一直径为D 的淬火钢球或硬质合金球在规定载荷F 的作用下压入被测试金属表面，停留一定时间后卸除载荷，在被测试金属表面上形成一个直径为d 的压痕。
计算出压痕单位面积所承受的平均压力，以此作为被测试金属的布氏硬度值。
但实际试验时都是用读数显微镜测出压痕直径d ，再根据d 值，查对照表得出所测的硬度值。
当压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS ，适用于布氏硬度值低于450的金属材料；当压头为硬质合金球时，硬度符号为HBW ，适用于布氏硬度值为450～650的金属材料。
在进行布氏硬度试验时，应根据被测试金属材料的种类和试样厚度，选用不同大小的球体直径D 、施加载荷F 和载荷保持时间。
布氏硬度试验法因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测试金属的平均硬度，故试验结果较准确。
但因压痕较大，不宜测试成品或薄片金属的硬度。
2、洛氏硬度洛氏硬度试验方法是以一个锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为 1.588mm )161(in 的钢球为压头，在先后两次截荷（初载荷与主载荷）作用下，压入被测试金属表面，然后卸除主截荷，在保留初载荷情况下，测出由主截荷引起的塑性变形的压力深度h ，再由h 值确定洛氏硬度值。
h 值愈大时，被测试金属的洛氏硬度值愈低；反之，则愈高。
在实际试验时，都是由硬度计的指示器表盘上直接读出所测的硬度值。
洛氏硬度试验时，可用不同压头和不同的主载荷组成不同的洛氏硬度标尺。
最常用的是HRA 、HRB 、HRC 三种，其中HRC 适用于测量硬度值高于230HBS 的较硬金属；HRB 适用于测量硬度值低于230HBS 的较软金属；HRA 适用于测量硬脆的金属材料或浅层表面硬化的金属。
洛氏硬度试验操作迅速简便，且压痕较小，可以测定成品或较薄金属的硬度，故目前生产上应用广泛。
退火状态碳钢的硬度一般是随着含碳量的增加而逐渐增加。
3、里氏硬度 ●工作原理用规定质量的冲击体在弹力作用下，以一定速度冲击试样表面，用冲头在距试样表面1mm 处回弹速度与冲击速度的比值计算硬度值。
计算公式如下：HL＝1000×VB/VA式中：HL——里氏硬度值VB——冲击体回弹速度VA——冲击体冲击速度●适用范围碳钢、铸铁、合金钢●主要用途已安装的机械或永久性组装部件。
模具型腔。
重型工件。
压力容器、汽轮发电机组及其设备的失效分析。
试验空间很狭小的工件。
轴承及其它零件。
要求对测试结果有正规的原始记录。
金属材料仓库的材料区分。
大型工件大范围内多处测量部位的快速检验。
三、实验设备及注意事项1、布氏硬度计布氏硬度试验主要设备有布氏硬度计和读数显微镜。
常见的布氏硬度计有液压式和机械式两大类。
用机械式布氏硬度计试验时，先将试样放在工作台上，按顺时针方向转动手轮，使工作台上升至试样与压头接触，并在手轮打滑后，再开动电动机，经二级蜗轮蜗杆减速器减速后，驱动连杆与摇杆向下运动，此时压头在砝码通过大杠杆、小杠杆及压轴作用下，以一定大小的载荷压入试样。
停留一定时间后，电动机自动反转，曲柄连杆带动摇杆上升而卸除载荷。
在关闭电动机后，反时针方向转动手轮，使工作台下降并取下试样。
最后用读数显微镜测出压痕直径d，根据d的大小查表即可求得布氏硬度值。
2、洛氏硬度实验注意事项（1）清理试样表面。
被测表面应无油脂、氧化皮、裂纹、凹坑、显著的加工痕迹以及其它外来污物。
（2）根据试样材料选择压头及载荷。
根据试样形状选择合适的工作台。
工作台表面、试样的支承面和压头表面均应清洁。
（3）把试样稳固地放在硬度计工作台上，按洛氏硬度计的操作顺序进行试验，试验中心必须保证载荷平衡地垂直施加于试样的测试表面，不得有冲击或震动。
然后由指示器上读得硬度值并作好记录。
（4）移动试样，并在另一位置继续进行试验，两相邻压痕中心距离或任一压痕中心距试样边缘距离一般不得小于3mm，前后共测三点，计算后两次试验得出硬度值的平均值，并作好记录。
3、里氏硬度计使用前的准备和检查（1）在制备试样表面过程中，应尽量避免由于受热、冷加工等对试样表面硬度的影响。
（2）被测表面过于粗糙，则会引起测量误差。
因此，试样的被测表面必须露出金属光泽，并且平整、光滑、不得有油污。
（3）曲面：试样的试验面最好是平面。
当被测表面曲率半径R小于30mm的试样在测试时应使用小支承环或异型支承环。
（4）试样应有足够的厚度四、实验材料五、实验步骤1、布氏硬度试验（1）清理试样表面。
被测表面应是无氧化皮及外来污物的光洁平面，以保证能准确测量压痕直径。
（2）根据试样材料及厚度，按布氏硬度试验规范选择钢球压头的直径、载荷大小及截荷保持时间。
（3）把试样稳固地放在硬度计工作台上，按布氏硬度计的操作顺序进行试验，使试样表面留下一个压痕。
试验时，应使载荷均匀平衡地垂直施加于试样的测试表面，不得有冲击或震动。
（4）移动试样后重做一次试验，使试样表面又留下一个压痕。
为了使实验结果精确，相邻两压痕的中心距离应不小于压痕直径的4倍；压痕中心距试样边缘的距离不小于压痕直径的2.5倍；压痕直径d的大小应在0.24D～0.6D范围内；压痕深度应小于试样厚度的1/10。
（5）自工作台上取下试样，用读数显微镜在相互垂直方向上测量压痕直径，然后计算其平均值并做好记录。
（6）根据压痕直径d，查对照表求得各试样的布氏硬度值。
2、洛氏硬度试验步骤（1）硬度计试验程序HBRV－187.5型（2）将机身后端电源插头接上电源后，打开机身右侧下方的光源开关，使在投影屏上能看到清晰的影像。
（3）根据试验要求选用压头（120°金刚石圆锥 HRC），并将压头安装在主轴的孔中，安装时应使压头的肩部与主轴端面紧密接触，然后适当拧紧紧固螺钉。
（4）根据试验需要选择试验负荷（150kg HRC），转动机身右侧的变换旋钮，使所需负荷数字对正标记。
（5）将手柄推向后方，然后将试样放在工作台上，转动手轮使试样的试面与压头接触，继续转动手轮，使试样升高，直到投影屏上的基线与左边刻度“100”接近重合。
（6）旋转投影屏下的调整旋钮，使分划板上的刻度100与投影屏横线重合。
（7）拉动手柄，使主负荷缓慢施加在试样上，投影屏上的刻线慢慢回行而停止在一定位置。
（8）将手柄推向后方，使主负荷卸除，此时投影屏上横线对准标尺的数字，即为洛氏硬度值（左边读HRC）。
3、里氏硬度实验（1）装打印纸●用拇指和中指轻轻捏住打印仓盖两端的长条棱状凸起部位，稍稍用力使打印仓盖向上旋起。
向前上方按打印机搬把，使出纸口抬起并处于打开状态。
●向打印仓中装入打印纸，拉起打印纸并对准朝向打印仓一端的出纸口并装入。
（2）启动●将冲击装置插头插入位于仪器上的冲击装置插口。
●按键接通电源，仪器进入测量状态。
（3）加载●向下推动加载套锁住冲击体；对于DC型冲击装置，则可将加载杆吸于试验表面，将DC型冲击装置插入加载杆，直到停止位置为止，此时就完成加截。
●将冲击装置支承环紧压在试样表面上，冲击方向应与试验面垂直。
（4）测量●按动冲击装置上部的释放按钮，进行测试。
此时要求试样、冲击装置、操作者均稳定，并且作用力方向应通过冲击装置轴线。
●试样的每个测量部位一般进行五次试验。
数据分散不应超过平均值的±15HL。
（5）读取测量值（6）打印输出结果（7）按键关机六、实验报告（2）里氏硬度试验结果处理用五个有效试验点的平均值作为一个里氏硬度试验数据。
（3）分析碳钢的含碳量与硬度间关系，并画出其关系曲线图。
（4）分析热处理对硬度的影响（5）比较各种硬度计的原理及适用范围。
实验二碳钢的平衡组织分析及热处理后的组织识别一、实验目的①了解金相试样的制备过程及金相显微镜的使用。
②识别碳钢平衡组织的显微特征并分析成份对组织的影响。
③明确化学成分与组织变化间的关系，加深对Fe－Fe3C相图的理解④识别碳钢热处理后的显微组织特征及其相与组织组成物的分布规律。
二、金相试样的制备。
为了在金相显微镜下确切地、清楚地观察到金属内部的显微组织，金属试样必须进行精心的制备。
试样制备过程包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。
1、取样取样部位及观察面的选择，必须根据被分析材料或零件的失效特点、加工工艺的性质以及研究的目的等因素来确定。
例如，研究铸造合金时，由于它的组织不均匀，应从铸件表面、中心等典型区域分别切取试样，全面地进行金相观察。
研究零件的失效原因时，应在失效的部位取样，并在完好的部位取样，以便作比较性的分析。
对于轧材，如研究材料表层的缺陷和非金属夹杂物的分布时，应在垂直轧制方向上切取横向试样；研究夹杂物的类型、形状、材料的变形程序、晶粒被拉长的程度、带状组织等，应在平行于轧向切取纵向试样。
在研究热处理后的零件时，因为组织较均匀可自由选取断面试样。
对于表面热处理后的零件，要注意观察表面情况，如氧化层、脱碳层、渗碳层等。
取样时，要注意取样方式，应保证不使试样被观察面的金相组织发生变化。
对于软材料可用锯、车等方法；硬材料可用水冷砂轮切片机切取或电火花线切割机切割；硬而脆的材料（如白口铸铁），可用锤击；大件可用氧气切割，等等。
试样尺寸不要太大，一般以高度为10mm～15mm，观察面的边长或直径为15mm～25mm的方形或圆柱形较为合适。
2、镶样一般试样不需镶样。
尺寸过于细小，如细丝、薄片、细管或形状不规则，以及有特殊要求（例如要求观察表层组织）的试样，制备时比较困难，则必须把它镶嵌起来。
镶样方法很多，有低熔点合金的镶嵌、电木粉镶嵌、环氧树脂镶嵌、夹具夹持法等。
目前一般多用电木粉镶嵌，采用专门的镶样机。
用电木粉镶嵌时要加一定的温度和压力，这可使马氏体回火和软金属产生塑性变形。
在这种情况下，可改用夹具夹持法。
可以用环氧树脂加凝固剂来镶嵌试样，其配方如下：环氧树脂100g,磷苯二甲酸二丁脂20g,乙二胺20g。
但必须停留7h～8h后方可使用。