《机制基础》实验指导书2013new

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1、湖北理工学院《机械制造基础》实验指导书机电工程学院2013.01.实验一铁碳合金的平衡组织观察实验前的预习问题1合金与纯金属有何不同？一般而言，机械结构中使用哪一种更多？问题2什么是铁？什么是钢？他们之间的根本区别在哪里？问题3什么是平衡状态？现实中可以实现吗？问题4组织与相有什么不同？铁碳合金中友哪些基本相？有哪几种组织？一、实验目的观察铁碳合金的平衡状态组织。二、实验设备金相显微镜，标准铁碳合金试样。三、实验原理Fe－Fe3C相图(图1)是研究碳钢和铸铁的重要工具，也是分析这些合金在平衡状态

2、或接近平衡状态下显微组织的基础。一般而言，含碳量低于0.022%的铁碳含金称为工业纯铁，合碳量高于0.022%而小于2.11%的铁碳合金称为碳钢，含碳量大于2.11%的铁碳合金称为白口铸铁。虽然这些铁碳合金在室温下的组成相都是铁素体和渗碳体，但由于各相的形态、数量和分布不同，它们的显微组织有很大差异。图1Fe-Fe3C相图退火状态下，含碳量小于0.008%工业纯铁的显微组织是单相铁素体(图2)，大于0.008%时，工业纯铁的组织为铁素体和极少量的三次渗碳体。三次渗碳体由铁素体中析出，沿铁素体晶界

3、呈片状分布。图2退火工业纯铁(含0.01%C)的显微组织400×碳钢(0.022%-2.11%)按含碳量不同可分为共析钢(含碳量0.77%)、亚共析钢(含碳量低于0.77%)和过共析钢(含碳量高于0.77%)。它们的显微组织分别为：珠光体(片状铁素体及珠光体的机械混合物，二者都呈白亮色，相界呈暗灰色)、先共析铁素体(白亮色)和珠光体(暗黑色)、先共析渗碳体(呈网状分布在珠光体周围)和珠光体(暗黑色)，见图3。图4共析钢(含0.77%C)、亚共析钢(含0.4%C)和过共析钢(含1.2%C)的显微组

4、织400×铸铁是铁碳合金，其碳含量在2.11%以上、而在6.67%以下。白口铸铁只含有渗碳体而不含有石墨，断口呈白亮色，因此而得名。白口铸铁按其含碳量不同可分为共晶(含4.30%C)、亚共晶(低于4.30%C)、过共晶(高于4.30%C)三类，其中只有亚共晶白口铸铁有使用价值。它们对应的显微组织分别是莱氏体、先共晶奥氏体和莱氏体、一次渗碳体和莱氏体，见图4。图4共晶白口铸铁(含4.30%C)、亚共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁的显微组织400×金相显微镜是研究金属显微组织的最基本的仪器。现以国产4x

5、型金相显微镜为例说明其结构(图5a)和成像原理(图5b)。图5金相显微镜的结构(a)及其成像原理(b)在图5b中，自灯泡1发出一束光线，经过聚光镜2的会聚及反光镜7的反射，将光线均匀地聚集在孔径光栏8上，随后经聚光镜3再度将光线聚焦在物镜6的后面，最后光线通过物镜而使物体表面得到照明。从物体反射回来的光线又通过物镜和补助透镜5，由半反射镜4反射后，在经过辅助透镜10及棱镜11、12等一系列光学元件构成一个倒立放大的实像。但这一实像还必须经过目镜13的再度放大，这样观察者就能从目镜中看到物体表面被

6、放大的像。四、实验内容观察下表中所列试样的显微组织，画下所观察组织的示意图。试样材料含碳量显微组织腐蚀剂工业纯铁（1#）0.01%铁素体(F)4%硝酸酒精溶液亚共析钢（2、3、4#）0.45%铁素体(F)+珠光体(P)4%硝酸酒精溶液亚析钢（5#）0.77%珠光体(P)4%硝酸酒精溶液过共析钢（6、7#）1.20%珠光体(P)+二次渗碳体(CmII)4%硝酸酒精溶液亚共晶白口铸铁3.00%莱氏体(Le')+珠光体(P)+二次渗碳体(CmII)4%硝酸酒精溶液共晶白口铸铁4.30%莱氏体(Le')

7、4%硝酸酒精溶液过共晶白口铸铁5.00%莱氏体(Le')+一次渗碳体(CmI)4%硝酸酒精溶液五、实验步骤1.教师讲解实验的目的、内容、要求和注意事项，示范金相显微镜的操作；2.学生按组在教师指导下试操作金相显微镜，记录其放大倍数；3.学生按组领取标准金相试样，记录试样的合金成分、状态和各组成相的名称；4.学生按组观察所领取标准金相试样的金相组织，并记录所观察到的显微组织简图；5.实验完毕，按组归还金相试样，收好显微镜，做好实验室的清洁卫生，关好门窗水电。六、实验报告1.写出实验目的、内容、步骤

8、，标明实验仪器。2.画出所观察样品的显微组织示意图，注明合金成分、状态、放大倍数及各组织组成物名称，说明其特征。3.写出实验的收获。实验二常见的热处理工艺和设备实验前的预习问题1何谓热处理？为什么大多数机械零件需要热处理？问题2对机械零件力学性能影响最重要的热处理工艺环节是什么？问题3常见的热处理工艺有哪些？热处理加热温度如何选取？问题4典型的热处理设备有哪几大部分组成？如何实现热处理温度控制？一、实验目的（1）了解普通箱式电阻炉及其在钢铁热处理中的应用；（2）了解热处理对钢铁性能的影响，更深入