《材料成形实用工艺》实验指导书

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1、实用文案《材料成形工艺》实验指导书王洪涛主编机械与材料工程学院材料成型及控制教研室2013年10月标准文档实用文案实验一焊接接头的金相组织观察分析一、实验目的1.初步学会焊接接头金相分析的方法2.观察低碳钢熔化焊焊接接头的金相组织特征。3.分析焊接接头组织变化对机械性能的影响4.初步分析影响焊接接头金相组织的因素和改进措施二、实验仪器、设备和材料1.实验设备：金相磨样机、金相切割机、金相抛光机、金相显微镜、显微硬度仪等；2.实验材料：手工电弧焊试样、金相砂纸、抛光布、抛光剂、浸蚀液等；三、实验原理：熔化焊是将焊件接头

2、处金属加热到熔化状态，靠熔化金属冷却结晶形成一体而完成焊接的方法。由于是局部加热，接头上各点温度分布不均匀，焊缝金属加热到熔点以上，紧邻焊缝的母材加热到接近熔化的高温，有部分熔化，再向外受热温度逐渐降低，愈远离焊缝，温度愈低。一般将焊缝两侧受焊接热影响而发生组织与性能变化的区域，称为热影响区，焊缝和热影响区之间极小过渡区，称为熔合区。因此，焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分构成，如图1-1所示。焊接质量主要取决于接头的质量，特别是热影响区的大小。所以，了解焊接接头的金相组织变化情况及其对金属机械性能的影响，对尽量

3、减少热影响区，制订合理工艺方案，提高接头质量及其重要。图1-1焊接接头示意图标准文档实用文案图1-2焊接接头金相组织四、实验步骤1、熔焊接头宏观试样的制备：a、取样：垂直于焊缝截取、砂轮切割机、线切割机等。b、磨制：粗磨—在砂轮机上进行、修整平面、不需的边角等。细磨—金相砂纸、手工磨等。c、抛光：手工抛。在抛光机上进行。d、浸蚀：A3钢熔焊接头、4%硝酸酒精溶液。2、试样显微组织观察：a、母材区组织b、热影响区组织c、焊缝区组织五、实验结果及思考1、绘制熔焊接头的宏观形貌示意图（横截面）。2、绘制熔焊接头各区的金相组

4、织图3、分析各区组织变化情况和原因标准文档实用文案实验二材料表面超音速火焰喷涂涂层制备一、实验目的1.理解材料表面超音速火焰喷涂涂层基本制备方法及原理；2.掌握超音速火焰喷涂的工艺过程及参数设置；3.掌握涂层制备设备的操作规程及方法步骤。二、实验原理超音速火焰喷涂（HighVelocityOxygenFuel，简称HVOF）是利用丙烷、丙稀等碳氢系燃气与高压氧气在燃烧室内或在特殊的喷嘴中燃烧产生的高温高速燃烧焰流，将粉末轴向送入该焰流，然后将粉末加热到熔化或者半熔化状态，雾化成小液滴，在高压高速焰流中加速到音速以上，

5、喷射到经过处理的基体表面上，形成结合强度高、组织致密、性能优越的涂层的技术，如图1所示。图1热喷涂过程三、实验仪器及材料1.CH-2000型超音速火焰（HVOF）喷涂系统（1）简介CH－2000型超音速火焰喷涂系统通过高压燃料气体与氧气燃烧产生超音速火焰而实现喷涂。适用于喷涂金属陶瓷、金属及合金涂层，涂层致密、结合性能优越。如用来制备耐磨损性能优越的硬质合金涂层（如WC-Co系和Cr3C2-NiCr系涂层）；也可以制备耐腐蚀和耐高温氧化性能优越的高温合金涂层（如MCrAlY等）；用该系统制备的镍基自熔合金涂层，在喷态

6、下显微硬度超过喷焊层的硬度。可用于石油机械、水轮机组、风机机组、钢铁、电厂锅炉等实现磨损腐蚀零部件修复和强化。标准文档实用文案（2）系统构成本系统由CH-2000型喷枪（如图2、图3），CH-2000型控制柜和送粉器，冷却系统构成。本系统通过氧气和燃气燃烧产生超音速火焰（如图4所示）。可使用的燃气包括丙烷或丙烯或乙烯。送粉气可以使用氮气或氩气。典型火焰的速度超过2000m/s。喷涂粒子的速度可达300～650m/s。图2CH-2000型超音速火焰喷枪图图3CH-2000型超音速火焰喷枪内部结构图标准文档实用文案图4马

7、赫锥－典型的超音速火焰特征（3）系统的特点1)系统采用PLC控制，可靠性高；2)本系统使用的气体（包括氧气、燃气、送粉气）压力与流量，均可分别单独控制；3)以单独设置的点火系统直接用燃气点火，可靠方便；4)通过气体参数的预调，用单个按钮可以实现在控制柜面板上对喷涂火焰开关操作，并可配线控盒实现遥控，操作简单可靠；5)对冷却水与送粉气的压力实行实时监控，设置有报警与自保护系统，保证了系统运行的安全可靠性；6)喷枪重3.5kg，可以手持进行喷涂，也可以配备合适的机夹装置进行机械化喷涂；2．超音速火焰喷涂耐磨涂层用材料（1

8、）WC－Co系耐磨粉末，主要应用于温度为550℃以下的磨粒磨损和冲蚀磨损。（2）Cr3C2－NiCr系耐磨粉末，多用于530～900℃的磨损工况。四、实验步骤1.系统运行前的准备在进行喷涂作业前，务必打开通风和排风设备，保持喷涂空间具有良好的通风状态，然后按以下步骤进行准备工作。（1）接通电源（2）接通氧气源。将氧气压力调到0.60MPa，即6