未知显微组织样品的金相分析(cu zn)

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1、未知Cu-Zn合金样品的金相分析【摘要】本实验通过运用所学凝固及相图原理，光学显微镜的使用、定量金相、照相等表征组织的手段等实验技能，对未知显微组织合金样品的显微组织进行观察，结合合金相图对各相及组织组成物的形貌特征进行分析讨论，了解样品的冷却过程，并对样品进行定量分析以确定合金中各成分的含量。【关键词】铜锌合金、浸蚀、人工计点、定量分析【前言】铜锌合金是一种记忆合金，俗称黄铜。锌和铜能形成α、β、γ、δ、ε、η等六个相，工业上常用的有α黄铜、(α＋β)黄铜和β黄铜三类，含锌量一般不超过50％，根据合金成分的不同而具有不同的性能

2、。材料的性能取决于其组织特征，而凝固组织主要受材料成分、冷却速率和冷却方式等控制。金属的制备加工过程几乎都要经过凝固过程，这一过程设计析出相组成、分布以及偏析等。而相图反映了平衡状态下温度、压力和各相组成间的关系，是研究合金的重要理论基础。了解材料转变过程中内部结构、组织、成分是如何变化的，这就要结合凝固和相图的相关知识。本实验涉及凝固显微组织的分析、定量金相的实验技能和处理方法、体视学原理以及表征显微组织的基本方法等材料科学的基础知识，是材料科学的基础性实验，要求实验者具有扎实的实验技能，并且可以熟练运用理论知识解释相关的实验

3、现象。通过本实验，可培养和提高独立分析凝固显微组织的能力及综合运用所学理论和实验技术的能力。【实验内容】制备未知显微组织合金样品，并对其显微组织进行观察，结合合金相图对各相及组织组成物的形貌特征进行分析讨论，了解样品的冷却过程，并运用人工计点法对样品进行定量分析以确定合金中各成分的含量。一、未知显微组织的观察和记录未知显微组织样品：Cu-Zn合金查资料可知：th쳌䁙ꀀ香3,h쳌䁙ꀀ香3zn1、样品的磨光和抛光将样品在预磨机上进行磨光，直至表面无划痕和磨坑，在抛光机上对样品进行抛光，使表面光洁达到显微观察的要

4、求。磨样和抛光时，应注意使样品表面保持适当的湿润度。2、样品的浸蚀对样品进行抛光后，需进行组织显露才能在显微镜下进行观察，查阅金相浸蚀手册[1]选择合适的浸蚀剤对铜锌合金进行浸蚀，通过反复的实验，逐渐减少浸蚀时间，可确定样品浸蚀的合适时间以达到最佳观察效果。浸蚀剤：过硫酸铵水溶液（（NH4）2S2O310g、H2O90ml）浸蚀时间：2秒左右3、样品的观察和记录将样品浸蚀后用酒精擦拭干净，在显微镜下进行观察，分别选用不同的放大倍数观察组织，并对显微组织进行拍照，并通过人工计点法测量第二相的体积分数。显微组织图见下图1：图1显微组

5、织图二、组织分析1、Cu-Zn合金相图Cu-Zn合金相图如图2所示：图2铜锌合金相由铜锌平衡相图可知，相图包括五个包晶反应，一个共析反应和一个有序无序转变，固态下有α、β、γ、δ、ε、η六个相。通常把成分位于α相区的合金称为α黄铜，位于α+β相区的称为α+β黄铜，位于β相区称为β黄铜。α相为锌在铜中的固溶体。锌能大量固溶于铜，450℃时溶解度可达39%，该温度以下随温度下降固溶度略有下降，温度以上随温度升高固溶度亦不断减少，两相黄铜中的α相即以此固溶度的改变自β晶粒析出。含锌量越高，冷却速度越大，α相沿β相呈片状或针状的析出形态

6、越显著。由于α相不易受浸蚀，明场下多成亮白色。β相是以CuZn为基的固溶体，因锌含量较高易受浸蚀而在明场下颜色较深。在两相黄铜中，明场下一般难以显现其铸造晶界和整个晶粒的形状。平衡状态下，锌含量在34%以下的二元黄铜应为单一的α相组织，但实际生产中，由于不平衡冷却，使得31-32%Zn的铸态黄铜仍会出现少量Β相。γ相是以Cu5Zn8为基的固溶体，不易受浸蚀，在未浸蚀的磨片上就能显现蓝灰色的颗粒状或星花状的γ相。由显微组织图可知，组织由亮白色的针状组织和灰黑色组织组成。亮白色组织为α相，灰黑色组织为β相。三、实验分析1、人工计点法

7、测量第二相的体积分数首先使用人工计点法测量出α相的体积分数VV，须采用如下体视学公式：第二相的体积分数Vv=Pp（1）Pp：用规则阵点以计点法测量时落在测量对象上的点数总和除以测试用总点数所得的比值（实验选用的网格交点个数为6*6=36个）；PT：测量用的总点数（PT=36*n）实际测量时确定可承受的最终测量结果的最大相对误差为5%，为保证高的测量效率，采用网格式规则阵点随机叠加在显微组织图像上作为测量点体系，相应的测量结果Vv的相对标准误差[亦即突变系数σ(Vv)/Vv]可用下式估计：−σ

8、（2）∗记录测量次数n以及每次测得的落在测量对象上的点数a，取前10组数据分别求算PP：aPP（쳌）쳌6前十组实验数据如表1：表格1组数123456789101611141791491113146++4+++4+++쳌+4