工程材料实验报告(完整版)

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工程材料实验报告

专业：

机械设计制造及其自动化10--11

姓名：

郑

杰，学号：

10041127

姓名：

周邵巍，学号：

10041128

姓名：

李欣欣，学号：

10041129

姓名：

谢

强，学号：

10041118

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3工程材料综合实验●金相显微镜的构造及使用●金相显微试样的制备●铁碳合金平衡组织观察●碳钢热处理操作、组织观察和硬度测定一、实验目的

运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论系统认识，并提高分析问题解决问题的能力。

通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的

设备仪器：

1、分别研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；

2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分组织与性能之间的相互关系；

3、了解碳钢的热处理操作；

4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；

5、观察热处理后钢的组织及其变化；

6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。

二、

实验设备及材料

11、、显微镜、浴磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等；

22、、金像砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；

33、、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20#、中碳钢45#、高碳钢T10）

三、

实验内容

三个尺寸形状基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢、高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。

1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温和冷却时间）。

样品加热温度保温时间冷却方式20#880℃20min空冷45#880℃高温回火600℃20min高温回火30min水冷T101100℃20min水冷2、做实验前完成。选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。

样品20#45#T10硬度HRB50HRC20HRC633、热处理前后的金相组织观察、硬度测试。

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44、分析碳钢成分——组织——性能之间的关系。

样品成分组织性能20#马氏体F+P

冲压性与焊接性良好45#马氏体F+P

经热处理后可获得良好的综合机械性能T10马氏体+奥氏体P+Fe3CII

硬度高，韧性适中5、

四、

实验步骤：

1、观察平衡组织并测量硬度：

（1）

制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）；（2）

观察并绘制显微组织；（3）

测试硬度。

2、进行热处理。

3、观察热处理后的组织并测硬度（1）

制备金相试样（磨制、抛光和腐蚀）；（2）

观察并绘制显微组织。

五、

实验报告

1、每种材料在热处理前后显微组织和性能（硬度）的异同；

样品显微组织性能（硬度）

20#热处理前F+P

HRB72热处理后回火M+A’HRB5045#热处理前F+P

HRC7.5

热处理后回火SHRC20T10热处理前P+Fe3CⅡ

HRC6.5

热处理后回火M

+A’HRC632、总结出碳钢成分—组织—性能—应用之间的关系。

样品成分组织性能应用20#W(C)=0.20%F+P冲压性与焊接性良好冲压件及焊接件，经过热处理(如渗碳)也可以制造轴，销等零件。

45#W(C)=0.45%F+P经热处理后可获得良好的综合机械性能齿轮，轴类，套筒等T10W(C)=1.0%P+Fe3CⅡ

优质钢，硬度高，韧性适中钻头，刨刀，丝锥，手锯条等刃具及冷作模具等。

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533、Fe—CFe3C合金平衡相图

44、铁碳合金平衡组织观察

图图1工业纯铁

图图2工业纯铁铁素体

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6

图图3亚共析钢

图图420钢

正火处理（加热至900后空冷）

铁素体

珠光体

珠

光

体

铁

素

体

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7

图图5共析钢调质处理

图图6

过共析钢珠

光

体

铁素体

珠

光

体

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8

图图7

亚共晶白口铸铁

图图8

共晶白口铸铁珠光体

Fe3CⅡ

珠光体

Fe3CⅡ

Le’

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9

图图9过共晶白口铸铁

图图1020#钢（加热到880℃+空冷）

Fe3CⅠ

Le’

低温莱氏体

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图图11

45#钢（调质处理）

图图1245#钢（未处理）

珠光体

铁素体

铁素体

索氏体

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图图013T10钢（加热1100℃+淬火）

一、20#钢实验处理（李欣欣）

铁素体

珠光体