《材料成形原理》实验指导书(一)

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1、《材料成形原理》课程实验指导书冶金综合性能实验（一）—*、实验目的铸铁是应用广泛的一种重要的工程结构材料，了解英材料成形中合金熔炼的工艺过程、合金成分、合金性能、组织和工艺因素对组织的影响以及常出现的缺陷等，是对热加工工艺的基本要求。本实验通过球墨铸铁的配料计算、熔炼与处理过程的观察，炉前检验，热分析，金相组织分析等，从实践上认识影响组织重要的元素硅，铸件壁厚，孕冇处理工艺对球铁的影响，了解屮频感应炉熔炼铸铁工艺过程、学会使用热电偶测温和螺旋形试样测定介金流动性的方法等，以增强学生对材料工程问题的兴趣，培养和提高学生的动手能力、实验

2、设计和分析问题的能力。二、实验内容及方法1、按终硅量分别为2.0~2.2%,2.6〜2.8%,用冲入法球化处理和孕育工艺熔炼铸铁合金，采用不同的浇注系统浇阶梯试块，了解处理工艺及工艺对组织的影响实验过程，此外还根据不同温度和球化时I'可长短浇螺旋试样，了解铸造合金流动性的测定方法；2、学生在教师指导下按给定的成分进行配料计算、造型、熔化、球化及孕育处理，浇三角试块，观察断口特征，浇热分析样杯，测定其冷却曲线，判断球化处理的效果；3、观察铸件的外观，分析缺陷的类型和产生的机理；4、解剖铸件，截取三种浇注系统方法获得的三种厚薄不同的试块

3、來磨制金和试样、用金和显微镜观察其显微组织，对照球墨铸铁金相检验国标（GB9441・88）來评定其球化分级、石墨大小、珠光体数量、渗碳体等，结合理论知识对组织进行分析，包括成分、冷却条件、处理工艺、温度、形状、浇注速度等因素对组织的影响；5、各大组将检验的数据在组内交流，并与其他大组数据互相交换（提供），然后由学生对实验数据分析、撰写实验报告，交给老师进行评分记入成绩。三、实验用材料Q10铸造生铁、45号钢、稀土硅铁镁合金、硅铁（75%Si）和孕育块、硅铁粉等。四、实验仪器设备中频感应电炉、筛砂机、混砂机、快速测温仪（配用快速热电偶

4、测温）、数据采集处理系统（配用热分析样杯测试）、抛丸清理滚筒、试样切割机、砂轮机、金相抛光机、金相显微镜、金相图像分析系统、阶梯式模样及浇注系统、螺旋线型板、电吹风机、秒表和游标卡尺等。五、实验过程㈠材料准备根据实验目的设计合金成分，按130Kg质量的饮水进行配料计算，根据铸件（包括浇注系统）的形状和人小先计算出该物料的垂量和比例；㈡实验步骤1、将称取的铸造牛铁放入中频炉内进行熔化、后加入45号钢等，调整炉内合金成分；2、每个自然班分四个大组，每大组（9〜12人）下分三个组（每班共分12组），每两大组做相同终硅成分的铸铁合金。按要求

5、先混制好造型用湿型砂（型砂水分约5%）,每人组用三种不同的浇注系统方法造阶梯式试样砂型（共三套）和用螺旋线型板造型一套，浇口窝内可放置称好烘干的孕冇块（型内孕育，其质量约占件重的1.5%,采用随流孕育时，硅铁粉约占件重的0.2%）,经检查合箱严密后，箱上放一重物（压铁），各组自行编号，浇注时，如跑火失败则要重做，每人纽负责处理一包铁水浇三个试样,最后用一包铁水浇三个螺旋试样；3、根据设计处理工艺做好对硅铁、球化剂（用量约占包内铁水2%,块度10〜20mm）、孕育块等的称料，将称好的物料分别用纸包并打上标志备用，按进程将其预热和投入包

6、内（球化剂）或放入型内（孕育块），随流孕育则用漏斗式加入器控制硅铁粉与铁水同吋流入铸型内；4、炉温升约1500°C时可投入经预热的硅铁等合金材料以调整炉内铁液各元素合金成分（前两组浇完约用去40Kg铁水，后两组别忘了在铁水里加硅铁增硅分）、进行烫包（球化包约盛18Kg左右铁水）、扒渣等，并继续升炉温。5、当炉内铁水温度升至151（）〜1550°C,抬下预热至暗红色（约650°C）的球化包，在其底部的半圆凹坑内放'宜球化剂，上用草灰或薄铁片覆盖，把未放球化剂一侧包口对准出铁水流的位置，进行出铁水球化处理和浇注前的准备；6、控制倾炉装置

7、，细心将铁水浇入包内一半至三分Z二处，约半分钟即发生激烈球化反应，为防止镁的烧损降低球化效果，应迅速用铁板盖住包口片刻，缓解后迅速移去盖板继续注满到包内的80%左右，此时可观察铁液表面窜出的火苗，初判断球化情况，扒渣后用快速热电偶测温、后用钢瓢盛少许铁水分别浇一三角试块和热分析样杯里（注意提前开启采集开关使设置好的数据采集处理系统投入运行）,接着按大面朝下、止常利大面朝上的顺序浇阶梯试样砂型，各组浇完阶梯试样后、再出一包铁水经球化处理后按定时间隔先后浇三个螺旋试样，最后用炉内剩余铁水（注入包内，不球化处理，温度约1380°C时）再浇

8、一个螺旋试样，以观测温度高低、球化先后和原铁水的流动性情况作一对比，各组耍做好温度时间记录；7、试块经过2个多小时的冷却厉，下午即可打箱取件。把取出的试块放水冷却后，做好标记（用手锯锯口）先观察记录铸件结构的完整性利表而缺陷，再把试样