金相分析及热处理综合实验指导书
一、实验目的及要求
本实验为综合性实验，要求学生在老师指导下独立完成，包括：原材料检测（金相组织、硬度）→ 热处理（去应力火）→ 终检（金相组织、硬度）的全过程并得出相关实验结果。
1．熟悉金相分析基本方法（金相试样的制备、观察、金相显微镜的使用）； 2．熟悉钢的热处理工艺及操作（退火工艺、热处理炉的使用）；
3．熟练掌握洛氏硬度仪的操作，了解工业生产中常用硬度检测方法。
二、实验设备及材料
1．设备
金相显微镜、热处理炉及控温仪表、洛氏硬度计、砂轮机、预磨机、抛光机、吹风机。 2．试样材料
20、45、T10(任选一种) 。 3．消耗材料
Cr203抛光液、4％硝酸酒精溶液、棉花、水砂纸、金相砂纸、抛光布、水。
三、实验步骤及方法
两人一个试样，做完该试样实验的全过程。
金相试样的制备过程主要步骤有：
1．取样（已完成45号钢φ20×25）
试样通常选取圆柱体或正方体。试样可用手锯（软质）或薄片砂轮/切割机床（硬质）等切取或锤击成块（脆性）。
应注意试样的温度条件，必要时用水冷却，以避免正式试样因过热而改变其组织。 2．镶嵌（不需要）
对不规则的材料，如果试样太小，直接用手磨制困难，可将其镶嵌在低熔点合金或塑料中。
因此本实验金相试样制备过程的步骤如下：
3．磨制
（1）粗磨
用砂轮或锉刀将已截取试样去除飞边、毛刺、尖角等，将试样待观察面制成平面，可先在粗砂轮上磨平，候磨痕均匀一致后，即移至细砂轮上续磨，磨时须用水冷却试样，使金属的组织不因受热而发生变化。
粗磨
（2）细磨
经砂轮磨好、洗净、吹干后的试样，随即依次在由粗到细的各号砂纸上磨制。
方法：
①将砂纸放在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，并使磨面朝下，均匀用力（轻微压力）沿直线向前推行，返回时试样要离开砂纸，如此反复，直至磨面上的磨痕被去掉，新的磨痕均匀一致时为止。注意磨制以“单程单向”方式重复进行。
②从粗砂纸换到细砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并使试样的磨制方向调转90°，与旧磨痕成垂直方向。
4．抛光
目的是去除细磨时留下来的细微磨痕和变形层，以获得光滑的镜面。
方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光。本实验采用机械抛光。先在抛光机上进行粗抛
光（抛光织物为细绒布、抛光液为W2.5 金刚石抛光膏），然后进行精抛光（抛光织物为锦丝绒，抛光液为W1.5 金刚石抛光膏）。抛光到试样上的磨痕完全除去而表面像镜面时为止，即粗糙度为Ra0.04以下。
抛光时应在抛光盘上不断滴注抛光液，抛光液采用Cr2O3细粉末在水中的悬浮液。
5．浸蚀（浸蚀剂为3-5％硝酸酒精溶液）
目的是使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。
方法：化学浸蚀法
将试样磨面浸入浸蚀剂中，或用棉花沾上浸蚀剂擦拭表面。时间要适当，一般磨面发暗时就可停止，如浸蚀不足可重复浸蚀；如浸蚀过度，则需重新抛光后，再来一次。
6．冲洗吹干
浸蚀后的表面先用清水冲洗，再用酒精冲洗。用吹风机吹干试样或用棉球擦干后即可进行观察。
7．显微观察（XJP-200金相显微镜）
要求画出观察到的组织示意图，标明材料牌号、放大倍率、浸蚀剂及所观察到的组织组成物的名称。
8．硬度测试
HR-150A洛氏硬度计或HRD-150电动洛氏硬度计或TH320全洛氏硬度计。
要求记录测试的数据，每个试样在不同部位（可在同一圆周上）测三个点，取其平均值。
9．热处理
SX系列或SG系列或RJM系列热处理炉。
同种牌号试样放同一热处理炉进行热处理，并依据铁碳相图上的临界温度确定好热处理温度及保温时间。退火时，试样用钳子夹好，出炉、入水迅速，并不断在水中搅动，以保证热处理质量。取放试样时炉子要断电。
热处理后的试样用砂纸磨去两端氧化皮。
重复第3~11步操作。
四、实验结果记录
材料的牌号：
五、实验报告要求
1．写出实验目的；
2．写出实验过程；
3．实验结果记录，示意图上应标明组织组成物名称；
4．根据热处理原理，分析热处理前后的组织变化情况，对比热处理前后的硬度值，分析硬度值变化的原因；
5．本次实验的体会。
提示：可围绕“为什么试样经过磨制、抛光、浸蚀后，才能在显微镜下看到其金相组织？”“如何制备高质量的金相试样？”等谈切身感受。
六、注意事项
1．实验前应复习课本中有关内容，认真阅读实验指导书。
2．在观察显微组织时，可先用低倍全面地观察，找出典型组织，再用高倍放大，局部详细观察。移动金相试样时，不得用手指触摸试样表面，以免影响观察。
3．小组之间进行场地交换（其他小组已经调整好的显微镜不要再动），观察试样组织并画出组织示意图。
画组织示意图的方法如下。
（1）先认识了各组织特征后，再画每个试样中典型区域的显微组织示意图，注意不要把杂质、划痕等画在图上。
（2）应画在30~50直径的圆内，在图边注明：材料名称、含碳量、腐蚀剂和放大倍数。并将组织组成物用细线引出标明。
（3
组织示意图画法
4．硬度测试时，试样两端要平行，表面应平整，若有油污或氧化皮，可用砂纸打磨；如测试圆柱形试样的侧面，应放在带有“V”型槽的工作台上操作，以防试样滚动。
5．加载应细心操作，以免损坏压头，若加载阻力太大，应停止加载，立即报告。
6．测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。
7．金刚石压头系贵重物件，质硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其它物件碰撞。
8．本实验加热所用的设备都为电炉，由于炉内电阻丝距离炉膛较近，容易漏电，所以电炉一定要接地。在取、放试样时必须先切断电源。
9．往炉中放、取试样必须使用夹钳，夹钳必须擦干，不得沾有油和水。开关要迅速，炉门打开时间不宜过长。
10．试样在退火液中应不断搅动，以免因冷却不均而出现软点。
附1金相显微分析法
利用金相显微镜来研究金属及其合金组织的方法叫做金相显微分析法。其步骤是：首先制备所用试样的表面，然后选用合适的浸蚀剂浸蚀试样的表面，并用金相显微镜观察和研究试样表面组织。
试样表面比较粗糙时，由于对入射光产生漫反射，无法用显微镜观察其内部组织。因此要对试样表面进行加工——磨光和抛光，从而得到光亮如镜的试样表面。这个表面在显微镜下只能看到白亮的一片而看不到其组织细节，因此必须采用合适的浸蚀剂对试样的表面进行
浸蚀，使试样表面有选择性地溶解掉某些部分（如晶界），从而呈现微小的凹凸不平——在光学显微镜下显示出试样内组织的形貌、组成物的大小和分布。
附2金相显微镜
1.金相显微镜的构造
光学显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。光学显微镜通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附有摄影装置。现以LDW200—4XB 型台式光学显微镜为例加以说明。
LDW200—4XB 型光学显微镜的光学系统如图2—1所示。
由灯泡发出一束光线，经过聚光镜组（1）及反光镜的反射将光线聚集在孔径光栏上，然后经过聚光镜组（2），将光线会聚在物镜后焦面上。最后光线通过物镜，用平行光照明样品，使其表面得到充分均匀的照明。
从物体表面散射出来的成像光线，复经物镜、辅助物镜片（1）、半透反光镜、辅助物镜片（2）、棱镜
与双目棱镜组，造成一个物体的放大实像。目镜将此像再次放大。显微镜里观察到的就是通过物镜和目镜两次放大所得图像。
LDW200—4XB型光学显微镜的外形结构如图2—2所示。现分别介绍各部件的功能与作用。
照明系统在底座内装有一低压卤钨灯泡，由变压器提供6伏的使用电压，灯泡前有聚光镜，孔径光栏及反光镜等安装在底座上，视场光栏及另一聚光镜安装在支架上。通过一系列透镜作用及配合组成了照明系统，使试样表面获得充分、均匀的照明。
载物台（样品台）位于显微镜的最上部，用于放置金相样品，纵向手轮和横向手轮可使载物台在水平面上作一定范围内的十字定向移动。
孔径光栏和视场光栏通过这两个孔径可变的光栏的调节，可以调节最后映像的质量。调整孔径光栏能够控制入射光束的粗细，以保证物像达到清晰的程度。视场光栏的作用是控制视场范围，使目镜中视场明亮而无阴影。
物镜转换器呈球面形，上面有三个螺钉，可安装不同放大倍数的物镜，旋动转换器可使物镜镜头进入光路，并与不同的目镜搭配使用，可获得各种放大倍数。
目镜筒目镜筒呈45○倾斜安装在附有棱镜的半球形座上，还可将目镜转向90○呈水平状态配合照相装置进行金相射影。
表2-1列出LDW200—4XB型光学显微镜物镜和目镜不同情况下放大倍数。
表2—1 LDW200—4XB型光学显微镜的放大倍数
2.光学显微镜的使用方法
光学显微镜是一种精密的光学仪器，必须细心谨慎使用。初次操作显微镜之前，应首先熟悉其构造特点及主要部件的相互位置和作用，然后按照显微镜的使用规程进行操作。
在使用LDW200—4XB型光学显微镜时，应按下列步骤进行：
（1）根据放大倍数选用所需的物镜和目镜，分别安装在物镜和目镜筒内，并使转换器转至固定位置（由定位器定位）。
（2）转动载物台，使物镜位于载物台中心孔的中央，然后把金相试样的观察面朝下倒置在载物台上。
（3）将显微镜的电源插头插在变压器上，通过低压（6～8v）变压器接通电源。
（4）转动粗调手轮，使载物台渐渐上升以调节焦距，当视场亮度增强时再改用微调手轮进行调节，直至物象调整到最清晰程度为止。
（5）适当调节孔径光栏和视场光栏，以获得最佳质量的物象。
（6）如果使用油浸系物镜，则可再物镜的前透镜上滴一点松柏油，也可以将松柏油直接滴再试样的表面上。油镜头用完后应立即用棉花沾取二甲苯溶液擦净，再用镜头纸擦干。
3.光学显微镜注意事项
在使用光学显微镜时，应注意以下事项：
（1）金相试样要干净，不得残留有酒精和浸蚀液，以免腐蚀显微镜的镜头，更不能用手指去触摸镜头。若镜头中落有灰尘时，可以用镜头纸擦拭。
（2）操作时必须特别细心，不得有粗暴和剧烈的动作，光学系统不允许自行拆卸。
（3）在更换物镜或调焦时，要防止物镜受碰撞损坏。
（4）在旋转粗调或微调手轮时，动作要缓慢，当碰到某种障碍时应立即停下来，进行检查，不得用力强行转动，否则将会损坏机件。
附3铁碳合金的平衡组织
铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在极为缓慢的冷却条件下（比如退火状态）所得到的组织。可以根据Fe—Fe3C相图来分析其在平衡状态下的显微组织。
铁碳合金主要包括碳钢和白口铸铁，其室温组成相由铁素体和渗碳体这两个基本相所组成。由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件及分布状况均有所不同，因
而呈现不同的组织形态。
不同成分的铁碳合金在室温下的显微组织见表1。
表1 各种铁碳合金在室温下的显微组织
铁碳合金在金相显微镜下具有下面四种基本组织：
铁素体（F）铁素体是碳溶解于α-Fe中的间隙固溶体。工业纯铁用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈白色块状分布；当含碳量接近共析成分时，铁素体则呈现断续的网状分布于珠光体周围。
渗碳体（Fe3C）渗碳体是铁与碳形成的金属间化合物，其含碳量为 6.69%，质硬而脆，耐蚀性强，经4%硝酸酒精浸蚀后，渗碳体任呈亮白色，而铁素体浸蚀后呈灰白色，由此可区别铁素体和渗碳体。渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体直接由液体中结晶出，呈粗大的片状；二次渗碳体由奥氏体中析出，常呈网状分布于奥氏体的晶面；三次渗碳体由铁素体中析出，呈不连续片状分布于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。
珠光体(P) 珠光体是铁素体和渗碳体呈层片状交替排列的机械混合物。经4％硝酸酒精浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。当放大倍数较低时，珠光体中的渗碳体看到的只是一条黑线，甚至珠光体片层因不能分辨而呈黑色。
莱氏体(Ld′) 莱氏体在室温时是珠光体和渗碳体所组成的机械混合物。其组织特征是在亮白色渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状珠光体。
根据含碳量及组织特点的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。其中钢又可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢三种，亚共析钢随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少而珠光体的数量则相应的增加；铸铁又可分为亚共晶白口铁、共晶白口铁和过共晶白口铁三种。各类铁碳合金的平衡组织如3至9所示。
3 工业纯铁（400X）
4 45钢（400X）
5 T8钢（400X）
6 T12钢（400X）
7 亚共晶白口铸铁（400X） 8共晶白口铸铁（400X）
9过共晶白口铸铁（400X）
附4 铁碳合金的非平衡组织
碳钢在不平衡状态即快冷条件下的显微组织不能用铁碳合金相图来分析，应由过冷奥氏体等温转变曲线图—C曲线确定。共析碳钢的C曲线见图10所示。
不同冷却条件，过冷奥氏体在不同的温度范围发生不同类型的转变，其转变产物的组织形态各不相同。共析碳钢过冷奥氏体在不同温度转变的组织特征及性能见表2。
表2 共析钢（T8）过冷奥氏体在不同温度转变的组织和性能
热处理后的组织
退火组织
碳钢经退火后获得上述的平衡组织，共析钢和过共析钢经球化退火后，获得由铁素体和球状渗碳体组成的球状珠光体组织。
正火组织
碳钢经正火后的组织比退火细，相同成分的亚共析钢，正火后珠光体含量比
退火后的多。
淬火组织
经淬火或等温淬火后获得不平衡组织。碳钢淬火后的组织为马氏体和残余奥氏体，低碳钢淬火后组织为板条马氏体和少量的残余奥氏体，随含碳量的增加，残余奥氏体量增多，淬火马氏体是碳在α—Fe中的过饱和固溶体，其形态取决于马氏体中的含碳量，低碳马氏体呈板条状，强而韧，高碳马氏体呈针叶状，硬而
脆，而中碳钢淬火后得到板条马氏体和针叶状马氏体的混合组织。
等温淬火组织
碳钢等温淬火后获得贝氏体组织，在贝氏体转变温度范围内，等温温度较高时，获得上贝氏体，呈羽毛状，它由过饱和的铁素体片和分布片间的断续细小的碳化物组成的混合物，塑性、韧性较差，应用较少。而等温温度较低时，获得下贝氏体，呈黑色的针叶状，它是由过饱和的铁素体和其上分布的细小的渗碳体粒子组成的混合物，下贝氏体强而韧，等温淬火的温度根据钢的成分而定。
附5 钢和铸铁的平衡组织与非平衡组织样品表
金相切片试验操作指导书 （ISO45001-2018/ISO9001-2015）1.0试验目的 1.1检查孔内镀层厚度及镀层的均匀度； 1.2检查孔内壁的粗糙度及钻孔的质量； 1.3检查多层板内层有无铜环。 2.0试验器材 2.1冲床2.2正置式金相切片显微测试仪2.3研磨机 2.4180W/800W/1500W/2000W研磨砂纸2.5氨水 2.630%双氧水2.7水晶胶（包括固化剂和催化剂） 2.8永久性塑料胶模2.910ml量杯2.10胶头滴管 3.0试验步骤 目镜 物镜 左右旋钮 开关 上下旋钮
3.1切片的制作 3.1.1将待测板放置在冲床上调整好位置，冲出一定尺寸的含有待测孔的试样； 3.1.2将样品用双面胶粘在永久性胶膜底面（离孔近的一面粘在底面） 3.1.3用纸杯装胶膜可以容纳的水晶胶，添加固化剂搅拌均匀后再添加催化剂。添加固化剂和催化剂与水晶胶的比例是1/40，调好后加入待测的切片胶膜中； 3.1.4静置约20分钟后水晶胶凝固为透明固体，待其完全冷却后从胶膜中拿出，用180CW研磨砂纸研磨，将两面研磨平整后用400CW研磨砂纸将切片待测孔磨出孔口并无限接近孔中心位置后换1500CW/2000CW砂纸将粗糙的研磨面研磨平整、光滑后，在抛光布上放适量抛光粉加水搅拌成黏糊状后，仔细将切片两面抛光； 3.2显微测试仪的使用 3.2.1测试——把连接电脑和测试仪的线插好，打开开关，选择适当的倍率。打开电脑上的测试软件，调整测试仪上的上、下、左、右旋钮直到能在电脑测试程序中清晰地看到切片测试孔的铜箔。点击“测量操作”，选择与显微测试仪物镜一致的倍率，点击“点到点”或“直线”图标进行测量。若要重新测量，可点击“重置”图标来删除。 3.2.2校正——把校正用的标尺放在测试仪台上，调整测试仪至最清晰。点击“倍率校正”，将鼠标移至标尺上一刻度线的一端点击左键，拖动鼠标到该刻度线的另一端单击左键，生成与刻度线对齐的重合线，移动鼠标到另一刻度线的一段与刻度线对齐重合，单击左键。弹出数值输入窗口，输入测量单位数，每小格是0.01mm即0.1个单位。再选择对应的倍率对应的倍率物镜，确定即可。校正后要测量一次，保证偏差在±0.003之间，若超出应重新校正。
金相检测作业指导书 1.目的 为使金相检测的操作有所依循，保证实验的准确性和稳定性。 2.范围 凡本公司需做金相检验的检测作业，均适用。 3.作业内容 3.1.检验标准 检验项目和标准根据客户要求定。 3.2.操作程序 金相试样的制备：取样－粗磨－细磨－抛光－腐蚀－显微观察评级 3.2.1取样 取样要具有代表性，试样尺寸尽量12-20mm范围内，截取过程中应防止组织发生变化（要求截取试样过程中试样受热、受外力作用都能尽量小）。 通常用于切割试样的有砂轮切割机、线切割、锯床等。 a)原材料检测试样：试样的金相检测面要平行于轧制方向； b)感应热处理后检测试样：在刃板的边缘处和刃板中心处分别取样； c)整体特处理后检测试样：在距刃板边缘超过厚度1.5倍的位置上取样， 厚度（＜30mm）的刃板，截面作为金相观察面； 厚度（30mm—50mm）的刃板，厚度方向的2/3处锯断为2个试样； 厚度（＞50mm）的刃板，厚度方向的等分为3个试样； 3.2.2粗磨 粗磨一般在专用的砂布上进行，目的是将取样所形成的粗糙表面、不规则外形的试样修整成形，为以后的磨制和抛光作好准备。在砂布上进行磨制，磨至试样磨面看不到锯痕为止。粗磨后，将试样和双手清洗干净，以防粗沙粒带入砂纸。 3.2.3细磨 细磨一般在金相砂纸上对粗磨好的试样进一步磨制，为抛光作好准备。细磨一般要由粗到细依次经过240＃400＃800＃金相砂纸。每更换一道砂纸，试样转动90°角，以观察上道砂纸划痕是否全部磨掉。细磨后，将试样和双手冲洗干净。 3.2.4抛光 抛光的目的是除去试样磨面上磨痕，使其呈光亮无痕的镜面。抛光在涂有金刚石研磨膏的专用抛光机上进行，并在抛光机上沿半径方向往复移动或转动，以防产生抛光道痕或拖尾。抛光好的试样冲洗干净，并迅速用吹风机吹干。 3.2.5试样的腐蚀 为进行显微组织检验，须对抛光好的金属试样进行腐蚀，以显示其真实，清晰的组织结构。 3.2.5.1腐蚀试剂 4%硝酸酒精溶液 3.2.5.2腐蚀金相显微组织： 一般过程：冲洗抛光试样－酒精擦洗－吹干－腐蚀－冲洗－酒精擦洗－吹干。 腐蚀方法有揩擦法和浸入法两种： a)揩擦法：揩擦法是用药棉球沾上腐蚀剂揩擦抛光面，直至抛光镜面变成灰暗色，冲洗吹干。 b)浸入法：浸入法是将试样浸入腐蚀剂中，再轻微移动试样，促使气泡逸出，镜面变成
金相实验报告 篇一：金相实验报告 广州大学机械与电气工程学院 课程报告 报告题目: 金相实验报告 专业班级:机械111 姓名:邓永明 学号: 1107XX14 组别：第六组 指导老师:胡一丹 完成日期: XX.10.18 一. 热处理工艺分析 1. 正火 （1）工艺内容：正火(英文名称：normalizing)，又称常化，是将工件加热至Ac3(A 是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是 从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全 奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃，保温一段时间后，从 炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处
理工艺。 其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。根本目的是去 除材料的内应力、降低材料的硬度为接下来的加工做准备。 （2）工艺特点：正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似，但冷却速 度稍大，组织较细。有些临界冷却速度很小的钢，在空气中冷 却就可以使奥氏体转变为马氏体，这种处理不属于正火性质， 而称为空冷淬火。与此相反，一些用临界冷却速度较大的钢制 作的大截面工件，即使在水中淬火也不能得到马氏体，淬火的 效果接近正火。钢正火后的硬度比退火高。正火时不必像退火 那样使工件随炉冷却，占用炉子时间短，生产效率高，所以在 生产中一般尽可能用正火代替退火。对于含碳量低于0.25%的 低碳钢，正火后达到的硬度适中，比退火更便于切削加
工，一 般均采用正火为切削加工作准备。对含碳量为0.25～0.5%的中 碳钢，正火后也可以满足切削加工的要求。对于用这类钢制作 的轻载荷零件，正火还可以作为最终热处理。高碳工具钢和轴 承钢正火是为了消除组织中的网状碳 化物，为球化退火作组织 准备。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍 快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所 提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生 产中尽可能采用正火来代替退火。对于形状复杂的重要锻件， 在正火后还需进行高温回火（550-650℃）高温回火的目的在于 消除正火冷却时产生的应力，提高韧性和塑性。 正火后的组织：亚共析钢为F+S，共析钢为S，过共析钢为S+
机械工程材料实验指导书 西安交通大学 材料科学与工程学院 《机械工程材料》课程组 顾美转编
目录 金相显微分析基础知识 （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述 2—12（二）金相样品的制备方法概述 13—19实验一金相显微镜的使用与金相样品 的制备 20—28实验二碳钢和铸铁的平衡组织和非平衡 组织的观察与分析 29—39 2004．1
金相显微分析基础知识 金相分析在材料研究领域占有十分重要的地位,是研究材料内部组织的主要手段之一。金相显微分析法就是利用金相显微镜来观察为之分析而专门制备的金相样品，通过放大几十倍到上千倍来研究材料组织的方法。现代金相显微分析的主要仪器为：光学显微镜和电子显微镜两大类。这里仅介绍常用的光学金相显微镜及金相样品制备的一些基础知识． （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述一．金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带有多种功能及摄影装置。目前，已把显微镜与计算机及相关的分析系统相连，能更方便、更快捷地进行金相分析研究工作。 1．光学系统： 其主要构件是物镜和目镜，它们主要起放大作用。并获得清晰的图象。 物镜的优劣直接影响成象的质量。而目镜是将物镜放大的象再次放大。2．照明系统： 主要包括光源和照明器以及其它主要附件 （1）光源的种类： 包括白炽灯（钨丝灯）、卤钨灯、碳弧灯、氙灯和水银灯等。常用的 是白炽灯和氙灯，一般白炽灯适应于作为中、小型显微镜上的光源 使用，电压为6—12伏，功率15—30瓦。而氙灯通过瞬间脉冲高压 点燃，一般正常工作电压为18伏，功率为150瓦，适用于特殊功能 的观察和摄影之用。一般大型金相显微镜常同时配有两种照明光源， 以适应普通观察和特殊情况的观察与摄影之用。 （2）光源的照明方式： 主要有临界照明和科勒照明。散光照明和平行光照明适应于特殊情 况使用。 1）临界照明：光源的象聚焦在样品表面上，虽然可得到很高的亮度，但对光源本身亮度的均匀性要求很高。目前很少使用。
1目的 为使金相检测的操作有所依循,保证实验的准确性和稳定性。 2范围 凡本公司需做金相检验的检测作业,均适用。 3作业内容 检验标准 检验项目和标准根据客户要求定。 操作程序 3.2.1金相试样的制备 取样－粗磨－细磨－抛光 3.2.1.1取样 取样要具有代表性，截取过程中应防止组织发生变化。 3.2.1.2粗磨 粗磨一般在专用的砂轮和砂布上进行，目的是将取样所形成的粗糙表面、不规则外形的试样修整成形，为以后的磨制和抛光作好准备。在砂轮上磨制后，为使试样的检验面进一步磨平，在0号或00号砂布上再进行磨制，磨至试样磨面看不到砂轮磨痕为止。粗磨后，将试样和双手清洗干净，以防粗沙粒带入砂纸。 3.2.1.3 细磨 细磨一般在金相砂纸上对粗磨好的试样进一步磨制，为抛光作好准备。细磨一般要由粗到细依次经过800＃1000＃1200＃金相砂纸。每更换一道砂纸转动90○角，以观察上道砂纸划痕是否全部磨掉。细磨后，将试样和双手冲洗干净。 3.2.1.4抛光 抛光的目的是除去试样磨面上磨痕，使其呈光亮无痕的镜面。抛光在涂有金刚石研磨膏的专用抛光机上进行，并在抛光机上沿半径方向往复移动或转动，以防产生抛光道痕或拖尾。抛光好的试样冲洗干净，并迅速用吹风机吹干。 3.2.2金相组织的浸蚀 3.2.2.1溶液的配制 2—5%硝酸酒精溶液：2—5mL硝酸 95-98mL无水乙醇 3.2.2.2金相组织的显示 一般过程：冲洗抛光试样－酒精擦洗－吹干－浸蚀－冲洗－酒精擦洗－吹干。方
法有揩擦法和浸入法两种。 a)揩擦法 揩擦法是用药棉球沾上浸蚀剂揩擦抛光面，直至抛光镜面变成灰暗色，冲洗吹干。 b)浸入法 浸入法是将试样浸入浸蚀剂中，再轻微移动试样，促使气泡逸出，镜面变成灰暗色，取出冲洗吹干 3.2.3金相试样的观察判定 3.2.3.1铸铁的金相检验 a)灰铸铁(执行标准 GB/T7216-87) 用未浸蚀的试样检验石墨形状和石墨长度。如在同一试样中有不同形状石墨，应观察估计每种形状石墨的百分数，并在报告中依次说明。检验石墨长度，应选择有代表性的视场取其中最长的三条以上石墨的平均值测定，被测视场不少于三个。用2－5％硝酸酒精溶液浸蚀3－5秒后观察基体组织，珠光体含量、碳化物数量、磷共晶数量，以大多数视场对照图片。 b)球墨铸铁(执行标准 GB9441-88) 试样浸蚀前，观察球墨铸铁的球化级别和石墨大小。检验球化级别至少观察5 个视场，取其中3个较差的视场与级别图对照评定。检验石墨大小，以大多数视场对照级别图。抛光好的试样用2－5％硝酸酒精溶液浸蚀3－5秒，观察基体组织。检验珠光体、铁素体分散分布的含量时，以大多数视场对照级别图。检验渗碳体含量时，以含量最多的视场对照评级。 3.2.3.2铸钢的金相检验 铸钢的金相检验项目根据客户要求定。 3.2.4金相显微镜 3.2. 4.1金相显微镜的操作规程 a)检查电源和显微镜主机是否连接，确认显微镜灯泡电压已经打至最小，方可打开主机电源。 b)将日光校正滤色片推入光路。 c)将试样放在载物台垫片上，打开灯泡电压调节旋钮至三分之一左右，先使用小倍数的物镜找到物体后再使用大倍数的物镜观察，转换物镜时推动物镜转盘，不可直接推物镜。
金属材料及热处理实验报告 学院：高等工程师学院 专业班级：冶金E111 姓名：杨泽荣 学号： 41102010 2014年6月7日
45号钢300℃回火后的组织观察及洛氏硬度测定 目录 一、实验目的 (1) 二、实验原理 (1) 1.加热温度的选择 (1) 2.保温时间的确定 (2) 3.冷却方法 (3) 三、实验材料与设备 (4) 1.实验材料 (4) 2.实验设备 (4) 四、实验步骤 (4) 1.试样的热处理 (4) 1.1淬火 (4) 1.2回火 (5) 2.试样硬度测定 (5) 3.显微组织观察与拍照记录 (5) 3.1样品的制备 (5) 3.2显微组织的观察与记录 (6) 五、实验结果与分析 (6) 1.样品硬度与显微组织分析 (6) 2.淬火温度、淬火介质对钢组织和性能的影响 (6) 2.1淬火温度的影响 (6) 2.2淬火介质的影响 (7) 3回火温度对钢组织与性能的影响 (7) 3.1回火温度对45钢组织的影响 (7) 3.2回火温度对45 钢硬度和强度的影响 (7) 4合金元素对钢的淬透性、回火稳定性的影响 (8) 4.1合金元素对钢的淬透性的影响 (8) 4.2合金元素对钢的回火稳定性的影响 (9) 5碳含量对钢的淬硬性的影响 (9) 六、结论 (9) 参考文献 (9)
一、实验目的 1.掌握碳钢的常用热处理（淬火及回火）工艺及其应用。 2.研究加热条件、保温时间、冷却条件与钢性能的关系。 3.分析淬火及回火温度对钢性能的影响。 4.观察钢经热处理后的组织，熟悉碳钢经不同热处理后的显微组织及形态特征。 5.了解金相照相的摄影方法，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。 二、实验原理 钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。一般热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。 进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。正确选择这三者的规范，是热处理成功的基本保证。 1.加热温度的选择 1)退火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3+(20—30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至Ac1 +(20—30)℃（球化退火），目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善高碳钢的切削性能。 2)正火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3 +(30—50)℃；过共析钢加热至Accm +(30—50)℃，即加热到奥氏体单相区。退火和正火的加热温度范围选择见图2.1。 3)淬火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3+(30—50)℃；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30—50)℃，见图2.2。 钢的成分，原始组织及加热速度等皆影响到临界点的位置。在各种热处理手册或材料手册中，都可以查到各种钢的热处理温度。热处理时不能任意提高加热温度，因为加热温度过高时，晶粒容易长大，氧化、脱碳和变形等都会变得比较严重。各种常用钢的工艺规范见表2.1。 4)回火温度的选择钢淬火后都要回火，回火温度决定于最终所要求的组织和性能（常常是根据硬度的要求）。按加热温度高低回火可分为三类：
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 金相、物理试验工安全技术操作规程(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-4044-71 金相、物理试验工安全技术操作规 程(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管 理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作， 使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1．做酸蚀试验时应遵守《化学试验一般操作规程》。试样应轻轻放入酸槽中，避免溅出。 2．做微观检验在配制、使用电解液时必须做到； (1)配制溶液时药物应按顺序加入溶液。硫酸、高氯酸应缓慢滴入溶剂，并应搅拌。 (2)电解液不能用得过久，电解抛光温度不能过高，以防发生爆炸危险。 (3)使用氰盐溶液电解腐蚀时，操作人员工作完毕必须认真洗手漱口。用完的工具均应用5%硅酸亚铁水溶液中和，工作服不准穿出室外。 3．使用光电分光光度计前应先检查按地线，应保证仪器机壳接地可靠。 4．使用硬度计时，试样硬度大于HRc30及脆性材
料，受荷后要防止夹具振脱和碎片飞出损机伤人。 5．试样表面要平整放稳，平面倾斜不能大于5°。 6．严禁在平面物台打圆柱试样，以免损坏钻头或样品挤动伤人。 7．做光谱分析时，用电仪器必须有良好的接地保护。使用高压电的地方，必须悬挂警示牌注意安全。 8．操作摄谱仪或质谱计的工作人员，必须站在橡皮的地毯上。电子弧光及火花发出光容易刺激眼的角膜，工作之前必须挡上颜色玻璃。 9．做磁性试验时，严禁输出短路和过载使用，使用时间不得超过4小时。当AC4／3墙式冲击检流计从支架取下来时，应事先锁好。10．做低温试验时，在冷冻机运转后，应调整滴油量和油压，并且经常注意机器的声音、压力、温度和膨胀的开启量等。 11．制冷系统在使用及停车时，都应挂上明显的开关牌子。停车时曲轴箱内压力应降到0.5kg以下，蒸发器里的水温度不应低于0℃。 12．机器运转时机房内应保持两个人操作(除特殊
实验七碳钢的热处理及硬度测定以及金相分析 实验项目名称：碳钢的热处理及硬度测定、金相分析 实验项目性质：综合实验 所属课程名称：金属材料与热处理 实验计划学时：4 一、实验目的 （1）熟悉碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。 （2）了解含碳量、加热温度、冷却速度等因素与碳钢热处理后性能的关系。 （3）分析淬火及回火温度对钢性能的影响。 （4）学会洛氏硬度计的使用。 （5）学会采用不同的热处理工艺，将会得到不同的组织结构，从而使钢的性能发生变化。 二、实验内容和要求 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，热处理的主要目的是改善钢材性能，提高工件使用寿命。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定 时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织发生了质的变化。采用不同的热处理工艺过程，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。 热处理操作中，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个关键工序，也称热处理三要素。正确选择这三种工艺参数，是热处理成功的基本保证。Fe-FeC 相图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。 1、加热温度 （1）退火加热温度：完全退火加热温度，适用于亚共析钢，AC3+ （30~50C）；
球化退火加热温度，适用于共析钢和过共析钢，Ac i+ (30~50C) (2)正火加热温度：对亚共析钢是AC3+ (30~50C)；过共析钢是Ac cm+ (30~50C),也就是加热到单相奥氏体区。 退火和正火的加热温度范围见图2-1所示。 图2-1退火与正火的加热温度
金相检验操作规程 1.试样 金相试样面积小于400mm2,厚（高）度15-20mm为宜。若试样面积过小，应经镶嵌后再进行磨制。 低倍组织酸侵试样厚度（高）度为20mm左右，酸侵低倍试样检测面应经过车加工或磨加工，表面粗糙度应不大于1.6μm。试样检测面不得由油污及加工伤痕，必要时应预先清除。试样的标识应清晰。 2.高倍检验操作规程 2.1金相试样制备操作规程 2.1.1金相试样的切取 试样切取的方向、部位和数量，应根据有关技术条件的规定。 试样可用手锯、锯床或切割机等切取，必要时也可用气割法切取，但烧割边缘必须与正式试样保持相当距离，以去除热影响区。 取好的试样先在平面磨床或砂轮机上把检测面磨平，磨面上的磨痕应均匀一致。 磨样时应对试样进行冷却，以免金属组织受热发生变化。 2.1.2金相试样的磨制 试样需经粗磨和细磨，粗磨用水磨砂纸，细磨用金相砂纸，应根据需要选择合适的砂纸及磨制道次。磨样时须把前一道的磨痕磨去，方向与前一道的工序相垂直。 磨样时要防止试样磨面温度过高而使组织发生变化。 2.1.3金相试样的抛光 常用的时机械抛光的方法，即把经过细磨的试样在抛光机上进行抛光。抛光织物采取丝绒或绸布，抛光粉采用金刚砂。抛光面光洁度要达到镜面，不允许有夹杂物拖尾、麻点、过热等现象，抛光后将试样清洗干净。 2.1.4金相试样化学侵蚀操作规程 试样侵蚀前抛光面应保持干净，不得有油污或指痕，以免影响所显示组织的清晰度。 试样在盛有侵蚀剂的器皿中侵蚀，侵蚀时试样应轻微摆动，但不可擦伤抛光面。应根据不同的需要选择侵蚀剂，并注意侵蚀适度。侵蚀后试样应保持干燥（在酒精中浸泡、用电吹风吹干），以待观察。 配置侵蚀剂时遵照先加酒精或水、后加酸液的顺序。侵蚀操作时要注意安全，防止酸液或酸雾对人体造成伤害。 2.2金相显微镜操作规程 操作者在使用显微镜前，应仔细阅读显微镜的使用说明书，了解显微镜的功能及使 用方法。初学者操作显微镜应在专人指导下进行。 测试前应保持操作者的手及试样清洁干燥。 接通电源，调节亮度，试样抛光面朝下放置在载物台上。 调焦时遵照先粗调、后微调的顺序，调节时要防止试样碰撞物镜。焦距调整后，按 照操作者的瞳孔间距调节双筒目镜的距离，并对目镜进行微调，使两个眼睛观察到的视 场的清晰程度相同。
实验名称：20号钢热处理组织和硬度综合实验 一．实验目的 （1）了解并掌握20号钢的热处理工艺、。 （2）掌握20号钢正火的步骤、规范以及硬度的变化。 （3）学会观察20号钢正火后的显微组织结构，分析其性能变化的原因。 （4）学会解决实验过程中的问题，探索最佳20号钢热处理工艺。二．简述4种基本热处理工艺（退火、正火、淬火及回火）方法及钢热处理后的显微组织特征 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。 钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。 退火：将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却(冷却速度最慢)，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 正火：将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火：将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶
液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 回火：为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 三．简述洛氏硬度测定的基本原理及应用范围 洛式硬度（HR-）是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59或3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，有HRA,HRB,HRC三种硬度。 HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 HRB：是采用100kg载荷和直径1.59mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 另外： (1)HRC含意是洛式硬度C标尺， (2)HRC和HB在生产中的应用都很广泛
实验一 金属材料显微分析的基本方法 一、实验目的： 了解金相显微镜的构造、原理及使用规则； 掌握金相显微试样制备的基本操作方法。 通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征； 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。 二、实验概述： 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相显微分析法：利用金相显微镜在专门制备的试样上观察 材料的组织和缺陷的方法。 1.金相显微镜的构造、原理及使用； 2.金相显微试样的制备方法。 为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到 金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。 金相试样的制备过程主要步骤有： 本实验金相试样制备过程的步骤如下: 3.观察碳钢和白口铸铁的平衡组织 分析各种相组分和组织组成物的特征 碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢 白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁 相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体 区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体
磨制方法 ●砂纸平铺在玻璃板上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使 试样磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下向前推行磨制。 方式重复进行。
显微组织。 右图为单相组织和 双 相组织的显微组织图 实验概述： 三、实验设备及材料 ?金相分析实验使用的主要仪器设备有： 光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。 ?实验材料有： 低碳钢试样，工业纯铁、20钢、T8钢、亚共晶白口铸铁等显微组织样品，金相砂纸，抛光粉，硝酸酒精溶液（含4%HNO3），酒精，脱脂棉等。 实验一金属的显微分析法 实验内容及步骤 ?实验前必须仔细阅读实验讲义的有关内容； ?听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造、使用方法等内容，熟悉金相显微镜的构造及其操作规程； ?由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作过程，学生每人一块试样，进行试样制备全过程的操作，直至制成合格的金相试样； ?在金相显微镜下观察所制备试样的显微组织特征，并用摄像机拍照存盘。
碳钢的热处理实验报告-(恢复)
金属热处理实验报告 张金垚 41030165 材控102班
热处理实验报告（T8钢300℃回火） 一、实验目的 1、了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。 2、研究含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度对钢热处理后性能的影响。 3、掌握洛氏硬度机的使用方法。观察热处理后钢的组织特征。 二、实验原理 1、钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（ V冷应大于V临），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。 为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。
（1）淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保 证淬火质量的重要环节。淬火 时的具体加热温度主要取决于 钢的含碳量，可根据相 图确定（如图4所示）。对亚 共析钢，其加热温度为＋ 30～50℃，若加热温度不足（低 于），则淬火组织中将出现铁 素体而造成强度及硬度的降 低。对过共析钢，加热温度为 ＋30～50℃，淬火后可得到细 小的马氏体与粒状渗碳体。后 者的存在可提高钢的硬度和耐 磨性。 （2）保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。
表1 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定 加 热 温度(℃) 工件形状 圆柱形方形板形 保温时间 分钟/每毫 米直径 分钟/每毫 米厚度 分钟/每毫 米厚度 700 1.5 2.2 3 800 1.0 1.5 2 900 0.8 1.2 1.6 1000 0.4 0.6 0.8 （3）冷却速度的影响 冷却是淬火的关键工序， 它直接影响到钢淬火后的组 织和性能。冷却时应使冷却速 度大于临界冷却速度，以保证 获得马氏体组织；在这个前提 下又应尽量缓慢冷却，以减少 钢中的内应力，防止变形和开 裂。为此，可根据C曲线图（如
一、目的 （1）观察碳钢经不同热处理后的基本组织。 （2）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。 （3）熟悉碳钢几种典型热处理组织的形态及特征。 二、概述 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C曲线）。 铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。 1、共析钢等温冷却时的显微组织 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表4－1中。 2、共析钢连续冷却时的显微组织 为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图4－1）来分析。例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图4－1中的υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到υ3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至υ4、υ5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变成马氏体，其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（υ4）称为淬火的临界冷却速度。 3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织 亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，如图4－2所示。 当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图4－2中υ1），转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大，即υ3>υ2>υ1时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。 表4－1
预习报告 一、实验目的 1.根据所学热处理的知识，了解钢的基本热处理工艺制定过程； 2.学习不同热处理工艺对钢的性能的影响； 3.了解洛氏硬度计的主要原理、结构，学会操作方法。 二、实验原理 钢的热处理就是对钢在固态范围内的进行加热、保温和冷却，以及改变其内部组织，从而获得所需要的性能的一种加工工艺。热处理的基本工艺有退火、正火、淬火、回火等。 进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。正确选择这三者，是热处理成功的基本保证。 三、实验过程 1、设计可使材料达到实验性能要求的热处理工艺 2、对所给退火态试样进行硬度测定 3、按所给定工艺进行热处理 4、测定处理后试样的硬度以及检验所订工艺。对测试结果进行分析，必要时修改实验方案，重新实验 四、实验仪器 1、最高加热温度达1000℃的各种实验用箱式电阻炉 2、可供冷却的介质水和油 3、测试硬度的设备有洛氏硬度计 4、捆绑式样的细铁丝，夹持试样的铁钳
1.根据所学热处理的知识，了解钢的基本热处理工艺制定过程； 2.学习不同热处理工艺对钢的性能的影响； 3.了解洛氏硬度计的主要原理、结构，学会操作方法。 二、实验原理 1、加热温度的选择 (1) 退火加热温度 一般亚共析钢加热至A +(20~30)℃(完全退火)。共析钢和过共析钢加热至 c3 +(20~30)℃(球化退火)，目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善高碳钢的切A c1 削性能。 (2) 正火加热温度 + (30~50)℃；过共一般亚共析钢加热至Ac3十(30~50)℃；共析钢加热至A c1 析钢加热至A ccm+ (30~50)℃，即加热到奥氏体单相区。 (3) 淬火加热温度 一般亚共析钢加热至Ac3十(30~50)℃；共析钢和过共析钢加热至A 十 c1 (30~50)℃； (4) 回火温度的选择 钢淬火后都要回火，回火温度决定于最终所要求的组织和性能按加热温度高低回火可分为三类：低温回火中温回火高温回火。 2、保温时间的确定 为了使工件内外各部分温度约达到指定温度、并完成组织转变，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，必须在淬火加热温度下保温一定的时间。通常将工件升温和保温所需时间算在一起，统称为加热时间。 实际工作中多根据经验大致估算加热时间。一般规定，在空气介质中，升到规定温度后的保温时间，对碳钢来说，按工件厚度每毫米需一分钟到一分半钟估算；合金钢按每毫分二钟估算。在盐浴炉中，保温时间则可缩短为空气介质中保温时间的1/2~1/3。 3、冷却方法 热处理时的冷却方式要适当，才能获得所要求的组织和性能。 退火一般采用随炉冷却。 正火采用空气冷却，大件可采用吹风冷却。 淬火冷却方法非常重要，一方面冷却速度要大于临界冷却速度，以保证全部得到马氏体组织；另一方面冷却应尽量缓慢，以减少内应力，避免变形和开裂。为了解决上述矛盾，可以用不同的冷却介质和方法，使淬火工件在奥氏体最不稳定的温度范围内（650℃~550℃）快冷，超过临界冷却速度，而在M （300℃~100℃） s 点以下温度时冷却较慢。
《热处理实验》报告 实验名称金属材料热处理实验 学院高等工程师学院 专业班级材E152 姓名魏学源 学号41518120 2018年6月1日
目录 一、实验目的 (3) 二、实验工艺及原理 (3) 1.金属热处理 (3) 2.热处理方法及目的 (3) 3.热处理后的组织 (4) 4.硬度测量原理 (6) 三、实验仪器与设备 (6) 四、实验步骤及具体操作： (6) 1.试样热处理 (6) 2.硬度测量 (7) 3.显微组织观察 (7) 五、实验结果与分析 (8) 实验一：45号钢860°C保温30min水淬，400°C回火40分钟空冷显微组织分析 (8) 实验二：不同试样不同热处理后组织和性能 (9) 1.热处理工艺对试样影响 (10) 1.1淬火温度对试样影响 (10) 1.2冷却速度对试样的影响 (11) 1.3回火工艺对试样影响 (12) 2.合金元素对试样影响 (15) 2.1合金元素对热处理方法的影响 (15) 2.2合金元素对淬硬性的影响 (17) 六、结论 (17) 七、参考文献 (18)
一、实验目的 （1）熟悉基本热处理（淬火、回火）的工艺方法； （2）了解基本的金相分析方法（磨样、抛光、观察金相显微镜）； （3）练习使用洛氏硬度计； （4）熟悉和了解不同组织所对应的微观形貌； （5）分析热处理钢种（含碳量，合金成分）以及热处理工艺（热处理加热温度，冷却速度）的对比对材料组织、性能的影响。 二、实验工艺及原理 1.金属热处理 金属热处理就是在固相状态下，通过温度的变化，即加热—>保温—>冷却的方式，使原有的组织发生固态相变，从而改变原有的相组成以及组织结构等，从而使我们获得所要求性能的一种工艺操作，从而可以充分发挥金属材料的潜力。常用的热处理手段有：退火，正火，淬火，回火，以及表面处理和形变处理。2.热处理方法及目的 2.1淬火 淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。 淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体
金相检验作业指导书 1 作业任务 概述—金相检验是获得金属材料内部信息的重要手段之一,本作业指导书适用于火电厂有关金相检验技术工作和操作方法的现场指导。规范取样、镶嵌、磨光、抛光、浸蚀、观察、照相、评定等基本过程，以保证金相分析结果的可靠性。 2．编制依据 《火电厂金相检验与评定技术导则》（DL/T884-2004）； 《火力发电厂金属金属监督规程》（DL 438-2000） 《蒸汽锅炉安全技术监察规程》 《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869-2004） 3 .作业准备及条件 3.1人员要求 从事火电厂金相检验与评定的工作人员必须持有中国电机协会颁发的电力行业金相检验技术人员资格证书，并在有效期内。 3.2技术准备 火电厂金相检验一般是通过取样或者非破坏性现场复型方式实施，选择金相检验方法前应根据现场实际情况确定要进行金相检验的工件是否能取样，进而确定使用的材料及设备。 3.3材料准备 检验工具：肉眼或放大镜（〈20倍〉，金相砂纸或水砂纸(粒度号120~800)、抛光磨料（一般使用金刚石粉）、抛光织物、化学浸蚀试剂（根据工件材质配制）、无水酒精、暗盒、胶片、相纸、暗室处理药液。使用复型金相时还必须准备复型材料、甲醇、丙酮等。 3.4 其他常用工具自备。 4.作业方法及工艺要求 4.1接受委托 由检验单位出具检验委托单一式二份，按检测要求取样并将工件粗加工到合适制样的大小，标识清楚后交检验方。检测人员将委托单与工件一一核对无误后签字，回执一份。 4.2主要检验工艺流程（见附录1） 检验前的准备、了解被检材料的钢号、规格、热处理状态、焊接部位及工艺，明确检验目的，对试样进行编号,检验过程的质量控制. 4.2.1.金相分析： 断口分类及各种缺陷形态的识别 1)．纤维断口2)．结晶断口3)．层状断口结晶断口4)．白点断口5)．缩孔残余断口6)．气 泡断口、非金属缩孔残余断口7). 夹杂物及夹渣断口8)．黑胶断口9)．石状断口10．萘 状断口11）.钢中疏松、裂纹以及各种非正常断口。
西安交通大学实验报告 课程_机械工程材料_实验名称____________________ 系别______________________实验日期年月日 专业班号____________ 组别_________交报告日期年月日 姓名_______学号______________报告退发（订正、重做） 同组者____________________________________教师审批签字 实验名称 一、实验目的 （1）了解碳钢热处理操作。 （2）学会使用洛氏温度计测量材料的硬度性能值。 （3）利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后的钢的金相组织分析。 探讨淬火温度、淬火冷却温度、回火温度T12钢的组织和性能影响。 二、实验内容 （1）40钢试样退火、正火、淬火、热处理。 （2）用洛氏硬度计测定试样热处理实验前后的硬度。 （3）观察样品，获取其纤维组织图像 对照金相图谱，分析讨论本次实验可能获得的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。 三、实验概述 （1）热处理工艺参数的确定
Fe-Fe3C状态图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。热处理工艺参数主要包括加热温度、保温时间和冷却速度。 （2）基本组织的金相特征 碳钢经热退火后可得到（近）平衡组织，淬火之后则得到各种不平衡组织。普通热处理除退火、淬火之外还有正火和回火。这样在研究钢热处理后的组织时，还要熟悉索氏体、托氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索式体等基本组织的金相特征。 （3）金相组织的数码图像 金相组织照片可提供材料内在质量的大量信息及数据，金相分析是材料科研、研发及生产中的重要分析手段。 XJP-6A金相显微镜数字采集系统是在XJP-6光学显微镜基础上，添加光学适配镜，通过图像采集和信息化处理，提供计算机数码图像的系统，可获得真实、精细的影像，以及高品质的金相显微组织照片 四、实验材料及设备 （1）砂纸、玻璃板、抛光机等金相制样设备。 （2）40钢 （3）马福电炉 （4）洛氏硬度计 （5）淬火水槽、油槽 （6）铁丝、钳子 （7）金相显微镜、数码金相显微镜
碳钢热处理实验报告 专业: 班级: 组别: 组员名单： XX大学机电工程系 指导老师： 20XX年X月 碳钢的热处理实验
一．实验目的 （1）了解碳钢热处理工艺操作。 （2）学会使用马氏体测量材料的硬度性能值。 （3）探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对40钢和T12钢的组织和性能的影响。 （4）巩固课堂教学所学相关知识，体会材料的成分—工艺—组织性能之间关系。 二、概述 热处理是一种很重要的热加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构可以发生一系列变化。采用不同的热处理工艺过程，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。 三．实验原理 (1)钢的热处理 1.钢的退火： 钢的退火指将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却的过程。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。 2.钢的正火: 正火，又称常化，是将工件加热至Ac3或Acm以上40~60℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，降低材料的硬度。 3.钢的淬火： 所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（ V冷应大于V临），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。 为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。
Q/GT/GC-025-04 金相检测作业指导 制校对 审核批准 南京浦镇高铁轨道车辆锻压有限公 1 201 产品名称零（部）件名称零（部）件图号文件编号金相检测南京浦镇高铁轨道 作业指导车辆锻压有限公Q/GT/GC-025-04 1总 1.1本工艺适用于金相显微镜检查金相组织的方法 1.2从事金相检验的作业人员必须取得金相资格证书 1.3试验标准根GBT13298-199《金相显微组织 2试样制 2.试样选 试样截取的方向部位数量应根据金属制造的方法、检验目的、技术条件或相关协议的规进行
垂直于锻轧方向的横截面可以研究金属材料从表层到中心的组织、显微组织状态、晶粒度级别 碳化物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层探度、腐蚀层深度、表面化学热处理及钗层厚度等 平行于锻轧方向的纵截面可以研究非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、形后的各种组织形貌、热处理的全面情况 当检查金属的破损原因时，可在破损处取样或在其附近的正常部位取样进行比2.试样尺 ,高1 52 0 m为宜试样尺寸以磨面面积小400m2.试样截 试样采用带锯床或线切割截取，锯切时应用水或冷却液冷却，以防金属组织应受热而发生变化 试样研3 3 . 1磨 切取好的试样，先经砂轮磨平，为下一道砂纸的磨制做好准备磨时须用水冷却试样，使属的组织不因受热而发生变化 3 . 2磨 将砂轮磨平的试样用手工在分别22＃水砂纸M5金相砂纸M2金相砂纸M1金相砂上依次磨制磨制时砂纸须平铺于平的金属或板上每换一次砂纸时试样均须9°角与旧磨成垂直方向向一个方向磨至旧磨痕完全消失新磨痕均匀一致时为止。同时每次须用水将试洗净手亦应同时洗净，以免将粗砂粒带到细砂纸上。磨制试样时，注意不可用力太重，每次时也不可太长（可以使用预磨机进行辅助磨平 3 1处标日签修改文件处标日签修改文件号．产品名称零（部）件名称零（部）件图号文件编 号金相检测南京浦镇高铁轨道 作业指导车辆锻压有限公Q/GT/GC-025-04 3.3抛 经砂纸磨光的试祥，移到抛光机上抛.抛光时用力要轻，须从盘的中心至边缘来 回抛光，不时滴W2金刚石研磨剂。绒布的湿度以将试样从盘上取下观察时表面水膜能2 -3 内全蒸发消失为宜。在抛光的完成阶段可将试样与抛光盘的转动方 向成相反方向抛光。一般抛光到样的磨痕完全除去表面象镜面时为止抛光后用水洗净吹干，使表面不致有水迹或污物残留 试样抛光时，若发现较粗磨痕不易去除。或试样抛光后在显微镜下观寮，发现有凹坑等磨制陷影响试验结果时，试样应重新磨制 、试样浸 为进行显微镜检验，须对抛光好的金属试样4硝酸酒精进行浸蚀，以显示其真实晰组织结构 4 . 1硝酸酒精配制及安全注意事 a .倒注、配制或浸蚀时应使用防护用(眼镜、手套、工作服) ; b.注意观察试剂瓶上注明的注意事项了解化学试剂的毒性及安全预防措施，以正确贮存和理化学试; c 浸蚀剂时采用硝酸和无水乙2配兑，先取适量硝酸，然后慢慢加入无水乙醇