金属材料学实验讲义

《金属材料学实验讲义》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《金属材料学》课程实验指导书西安科技大学材料科学与工程学院22《金属材料学》课程实验说明一、实验目的与任务金属材料学是金属材料工程专业的一门综合性、应用性较强的必修课，本课程的实验教学是配合教师课堂教学内容加深对理论知识的理解，并联系实际对学生进行实验技能训练而开设的，其目的是使学生掌握常见金属材料合金化原理、显微组织及大致性能，从而为以后金属材料研究和正确选材打下基础。二、实验教学的基本要求1.搞清合金化原理。2.加深理解金属材料成分、热处理工艺、组织与性能的关系。3.观察与分析典型的显微组织。三、本课程开设的实验

2、项目实验名称、内容及学时分配表实验项目编号实验内容学时类型教学大纲要求（必开或选开）1常用合金钢的显微组织观察和分析2综合必开2轴承钢原材料金相检验及分析2综合选开3工具钢热处理工艺-组织-性能的系统分析4综合必开4不锈钢晶间腐蚀试验与分析2综合选开5钢的火花鉴别2验证必开6铸铁的显微组织观察和分析2验证必开7有色金属的显微组织观察和分析2验证必开合计16四、实验成绩的考核与评定办法：本门课程实验成绩的考核是根据实验操作和实验报告综合评定的，其中实验操作成绩占50%，实验报告成绩占50%，最后实验成绩占课程成绩的20

3、%。五、大纲说明22实验一、常用合金钢的显微组织观察与分析一、实验目的1.观察和研究各种不同类型合金钢的显微组织特征。2.了解几种合金钢的成分，显微组织对性能的影响。二、实验概述合金钢的显微组织比碳钢复杂，在合金钢中存在基本相有：合金铁素体，合金奥氏体，合金碳化物（包括合金渗碳体及特殊碳化物）及金属化合物等，其中合金铁素体与合金渗碳体及大部分的合金碳化物的组织特征，与碳钢中的铁素体和渗碳体无明显区别，而合金钢中的金属化合物的组织形态则随种类不同而各异，合金奥氏体在晶粒内常常存在滑移线和孪晶的特征。合金钢按用途可分为结

4、构钢，工具钢、特殊性能钢三大类。合金钢的显微组织因其处理方法不同，处于不同状态下则有不同的组织，如退火状态有亚共析钢、共析钢、过共析钢及莱氏体钢，正火状态有珠光体类、贝氏体类、马氏体类及奥氏体类钢，还有些钢在固态下具有铁素体组织，故称之为铁素体钢，如高铬不锈钢。1.调质钢（合金结构钢40Cr）合金调质钢是指调质处理后的合金结构钢，调质处理后具有高强度与良好的塑性及韧性。40表示含碳量0.4%,Cr是加入的合金元素，起着增加淬透性，使调质后的回火索氏体组织得到强化。2．不锈钢不锈钢在大气、海水及化学介质中具有良好的抗腐

5、蚀能力。以1Cr18Ni9Ti为例，其成分为：≤0.12%C，17~19%Cr，8~11%Ni，0.6~0.9%Ti。铬在钢中的主要作用是产生钝化作用，提高电极电位而使钢的抗腐蚀性加强。镍的加入在于扩大γ区及降低MS点，以保证室温下具有奥氏体组织。1Cr18Ni9Ti钢的热处理方法是进行固溶处理（1050~1100℃迅速水淬），使其组织上得到全奥氏体组织（内有孪晶），才具有良好的耐腐蚀性能。但若使用温度较高（450~850℃）时，从奥氏体晶界处又会有碳化铬（Cr23C6）析出，引起晶间腐蚀。为防止晶界腐蚀的产生，钢中

6、的含碳量应降低至于0.06%以下，或是加入少量的钛或铌，经加热到1100~1150℃水冷，获得全奥氏体组织，才具有良好的抗腐蚀性能。其组织呈现出单一奥氏体晶粒，并有明显的孪晶。3．耐磨钢Mn13：含有0.9%C与11.0~14.0%Mn的Mn13耐磨钢目前广泛应用于制造耐磨零件，如拖拉机履带、铁路道岔、碎石机鄂板、掘土机铲斗等。22高锰钢由于有强烈的加工硬化现象，难于切削加工，因此常以铸造形式进行使用。铸造高锰钢的组织为奥氏体与碳化物，由于碳化物沿晶界分布，使钢呈现相当大的脆性，为了得到单相奥氏体组织，需进行水韧处理

7、，即自1000~1050℃水冷。此钢在承受塑性变形时，强化和硬化的倾向很大，因此能很好地抵抗磨损。三、实验材料与设备1．实验材料40Cr：退火和调质状态试样；1Cr18Ni9Ti：固溶处理态试样；ZGMn13固溶处理态试样。2．实验设备金相显微镜。四、实验内容1．合金结构钢显微组织观察与分析2．特殊性能钢显微组织观察与分析编号钢号处理过程显微组织腐蚀剂140Cr铸造屈氏体+莱氏体4%硝酸酒精21Cr18Ni9Ti1100℃固溶处理奥氏体（内有孪晶）王水31Cr18Ni91100℃固溶处理500℃敏化处理有晶界腐蚀未浸

8、蚀4Mn13铸造奥氏体+屈氏体+碳化物盐酸、硝酸及甘油5Mn131050℃水冷奥氏体（有孪晶、滑移线）盐酸、硝酸及甘油五、实验报告1.要求绘出几种合金钢的显微组织示意图，并标明组织组成物。2.简述几种典型合金钢的组织特征，处理方法。3.分析元素的作用以及组织和性能的关系。实验二轴承钢原材料金相检验及分析一、实验目的1．了解影响高铬轴承钢力学性能