土木工程材料实验

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1、1.103土木工程材料实验（1-2-3）J.T.Germaine博士麻省理工学院2004春季实验任务10热处理钢材的性能（PROPERTIESOFHEATTREATEDSTEEL）实验目的：你将在本课程中学到：(1)表面硬度（thesurfacehardness）的测量(2)夏比韧性（Charpytoughness）的测量(3)如何对钢材进行热处理(4)高碳钢的热处理效应（Effectsofheattreatmentofhighcarbonsteel）实验安排：•会议A：15分钟小组会议观察奥氏体化（austenitizing，译者注：奥氏体

2、是c溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体．具有面心立方晶体结构，用字母A或者γ表示。奥氏体化是热处理的一种方式。）•会议B：15分钟次小组（随机安排）准备试件•会议C：45分钟小组会议测量硬度和韧度•会议C：45分钟次小组会议测量拉伸性能•数据：每个实验后立即公布阅读材料：•阅读这个材料（handout），明白在实验室将要做些什么•阅读ASTME18－金属材料洛式硬度和洛式表面硬度标准测试方法（译者注：此为美国材料实验协会技术规范）•阅读ASTME23－金属材料夏比V型缺口冲击标准测试方法（译者注：此为美国材料实验协会技术规范）实验概述：在这个实

3、验里，我们将研究热处理（heattreatment）后钢材性能（thepropertiesofsteel）是如何改变的。我们将在第二和第三实验室测出拉伸应力应变强度曲线（thetensilestressstrainstrengthcurve）、钢材硬度（thehardnessofthesteel）、还有韧度（thetoughness）。我们将测试4130型号钢，这种钢是一种高碳合金钢（ahighcarbonalloysteel），通常被称作为工具钢（toolsteel）。原始试件是冷弯制成的（coldformed）。我们将通过加热其至1585

4、℉（奥氏体化温度，theaustenitizingtemperature）并马上油浴快速降温（淬火，quenching）来加大其硬度。这个‘淬火状态’（‘asquenched’state）包括导致一种硬脆行为（ahardandbrittlebehavior）的非常高的内应力。我们还将取一些已经淬火过的试件，进一步热处理（回火，temper），以减少内应力和脆性（theinternalstressesandthebrittleness）。一组试件将回火至450℉，另一组回火至850℉，再一组回火至1200℉。你将在附图（theattachedf

5、igure）里看到回火是如何改变机械行为（themechanicalbehavior）的。为努力提高你的实验室投入，你将对试件热处理部分负责。热处理需要几天的试件来操作，因此你将在压实实验室（theconsolidationlab）准备试件。奥氏体化是第一步，在小组会议里，你将看到从1585℉降温的油浸淬火。试件将在350℉的条件下储存，直至其回火。炉子将按照下列表格设置三个回火温度。温度Temperature星期Day日期Dateth850℉周三Thursday29th1200℉周五Friday30rd450℉周一Monday3th850℉

6、周二Tuesday4每个小组分组（次小组）将根据下列表格分别测试三种情况下的试件：次小组SubGroupA1A2B1B2淬火Quenchedyesyesyes450℉yesyes850℉yesyes1200℉yesyes不处理Untreatedyesyesyes为了你的小组测量硬度和韧度（hardnessandtoughness），对你的试件及时进行回火（temperyourspecimens）是你的责任。回火（Tempering）需要你把试件放到炉子（theoven）里，加热至少两个小时，然后把它们从中取出来。九点到下午四点这段时间（bet

7、weenthehoursof9and4），这些要在机械车间（themachineshop）内完成。在这段实验的第一部分，你需要把时间表面清理干净。硬度和韧度测试将于4:30的小组会议结束的时候（theendoftheGroupmeetingat4:30），在机械工程本科实验室（themechanicalengineeringundergraduatelab）内完成。拉伸测试（thetensiletesting）将在通常的次小组时间段（theusualSubGrouptimeslots）内完成。拉伸测试（TensionTests）实验过程：准备

8、：•建立数据采集系统（thedataacquisitionsystem），并把信道数（thechannelnumbers）、传感器（thetransducers）、