金属材料表面工程方向实验指导书

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1、金属材料表面工程方向实验指导书烟台大学环境与材料工程学院30目录实验一　金相样品的制备与显微组织的显露4实验二　盐雾腐蚀实验7实验三　碳钢的热处理工艺实验9实验四　重量法测定金属的腐蚀速度13实验五　碳钢热处理后显微组织观察15实验六　碳钢的热处理与硬度关系17实验七　用线性极化法测量金属的腐蚀速度19实验八　铝的阳极氧化与着色21实验九　45钢金相组织中晶粒度的测量及定量金相22实验十　金属材料复合电沉积实验25实验十一阳极钝化曲线测量及分析27实验十二　化学沉积镍磷合金的镀层及厚度测量3030实验一　金相样品的制备与显微

2、组织的显露一、实验目的1、掌握金相样品的制备过程；2、熟悉显微组织的显露方法；3、学习利用金相显微镜进行显微组织分析。二、实验原理利用金相显微镜来研究金属和合金组织的方法叫显微分析法。它可以解决金属组织方面的很多问题，如金属夹杂物、金属与合金的组织，晶粒的大小和形状、偏析、裂纹以及热处理操作是否合理等。金相样品是用来在显微镜下进行分析、研究的试样，所以对金相样品的观察面光洁度要求很高，要求达到镜面一样的光亮，无一点划痕。金相样品的制备过程包括取样、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

3、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、取样根据研究的目的，要取具有代表性的部位，如检查轧制材料应截取纵横两个截面的样品；对于一般热处理的零件，由于金相组织比较均匀，试样的截取可在任意截面进行。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度过于升高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。30形状不规则或太小的

4、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合手握的试样。2、磨制试样截取后，将试样的磨面在砂轮上（或用锉刀）制成平面。在砂轮上磨制时，应握紧试样，使试样受力均匀，压力不要太大，并随时用水冷却，以防受热引起金属组织变化。磨平的试样用水洗净，在预磨机上顺序用用150、240、360水磨砂纸磨制，将水砂纸贴在预磨机的转盘上，磨制时对样品的压力不可过大，并及时加水冷却。每换一号砂纸时将试样用水洗净，以防粗砂粒被带到下一道砂纸上。将预磨机上处理过的试样用水洗净吹干后，随即依次在由粗到细的400

5、、600、800、1000号金相砂纸上磨制，磨制时砂纸应平铺于玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，使磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下把试样向前推磨，用力要均匀，务求平稳，否则会使磨痕过深，并且造成试样磨面的变形。试样退回时不能与砂纸接触。这样“单程单向”地反复进行，直至磨面上旧的磨痕被去掉，新的磨痕均匀一致时为止。在更换下一号更细砂纸时，应将试样上磨屑和砂粒清除干净，试样转动90o（也就是与上一号砂纸的磨痕方向相垂直），将上一号砂纸的磨痕全部磨掉后，再更换更细一号砂纸。3、抛光抛光的目的在于去除磨面上的细磨痕和变形层

6、，以获得光滑的镜面。常用的抛光方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中以机械抛光应用最广，本实验仅介绍机械抛光。机械抛光是在抛光机上进行的，一般用P--2型抛光机来完成。试样经砂纸磨制后要用水冲洗干净，防止砂粒或金属屑带入抛光盘中，本实验的抛光操作分为粗抛光和细抛光两道工序。首先进行粗抛光，在抛光盘上放置呢子，在呢子上撒抛光剂（2%的Al2O3水悬浊液）。抛光机由电机带动抛光盘转动，试样磨面均匀平整地压在旋转的抛光盘上，随着抛光盘旋转要不停地滴加Al2O3抛光剂，试样被抛光直到原来砂纸的磨痕全部被抛掉为止。粗抛光完成后进

7、行细抛光，在抛光盘上放置绒布，抛光剂为肥皂水，细抛光过程同粗抛光，直到试样表面像镜面一样光亮为止。注意事项：抛光时要不断地向抛光盘上撒抛光剂，头一定要抬起来，身子站直，手要握稳试样，防止抛光过程中试样飞出发生意外。4、腐蚀30抛光好的试样磨面是光滑镜面，在显微镜下只能看到夹杂物、石墨、孔洞、裂纹等。要观察金属的组织，必须经过适当的腐蚀，使显微组织能正确的显示出来。目前最常用的腐蚀方法是化学浸蚀法，本试验采用化学浸蚀法。化学浸蚀法是将抛光好的试样磨面在化学浸蚀剂（常用酸、碱、盐的酒精或水溶液，本实验用3%硝酸酒精溶液作浸蚀剂）

8、中浸润或擦拭一定时间。由于金属材料中各相的化学成分和结构不同，故具有不同的电极电位，在浸蚀剂中就构成了许多微电池，电极电位低的相为阳极而被溶解，电极电位高的相为阴极而保持不变。故在浸蚀后就形成了凹凸不平的表面，在显微镜下，由于光线在各处的反射情况不同，就能观察到金属的组织特征。浸蚀顺序如下