金相实验
螺栓材料检测
专业：材料成型级控制工程
班级： k1233-1
姓名: 龙旭岑金星学号：20129330135 20129330103
一实验前准备：
样品名称：六角螺栓零件
2.材质：
强度( 500 N/mm2 以下或 60000 psi 以下 )的螺栓使用一般软钢材,一般使用 SAE 1008 或是 JIS SWRM 8( 或 SWRCH 8 ).
较低强度( 600 N/mm2 或74000 psi )的螺栓使用一般软钢材, 但限定含
碳量等级, 一般使用 SAE 1010 - 1015或是JIS SWRM 10 - 15( 或 SWRCH 10 –15 ).
较高强度( 800 N/mm2 或125000 psi )的螺栓中碳钢, 低碳硼钢加淬火及
回火, 一般使用 SAE 1035 - 1040或是SWRCH 35K – 40K.
高强度( 900 N/mm2以上或150000 psi以上)的螺栓使用中碳合金钢或是低碳硼钢, 在应用上, 公制Class 10.9 级使用低碳硼钢者, 其印记需在级数印
记下加上底线成为 10.9 , 英制8.2级其印记也和一般Grade 8螺栓使用印记不同, 以便于识别, 使用低碳硼钢制作之高强度螺栓不可用于高温状态下使用. 设计强度超过Class 12.9 或是ASTM A574 超高强度螺栓限用中碳合金钢加淬
火及回火.
根据上述，猜测我们所选择的螺栓主材是Q235
3.样品宏观照片：
4.加工工艺流程：
退火--酸洗--成型--辗牙--热处理--表面处理
5．热处理
（一）退火（珠光体型钢）
1、预热处理：正火
高温回火（马氏体型钢）
（1）、正火目的是细化晶粒，减少组织中的带状程度，并调整好硬度，便于机械加工，正火后，钢材具有等轴状细晶粒。
2、淬火：将钢体加热到850℃左右进行淬火，淬火介质可根据钢件尺寸大小和该钢的淬透性加以选择，一般可选择水或油甚至空气淬火。
处于淬火状态的钢，塑性低，内应力大。
3、回火：
（1）、为使钢材具有高塑性、韧性和适当的强度，钢材在400-500℃左右进行高温回火，对回火脆性敏感性较大的钢，回火后必须迅速冷却，抑制回火脆性的发生。
（2）、若要求零件具有特别高的强度，则在200℃左右回火，得到中碳回火马氏体组织。
（二）、弹簧钢：
1、淬火：于830-870℃进行油淬火。
2、回火：于420-520℃左右进行回火，获得回火屈氏体组织。
（三）、渗碳钢：
1、渗碳：化学热处理的一种，指在一定温度下，在含有某种化学元素的活性介质中，向钢件表面渗入C元素。
分预热（850℃）渗碳（890℃）扩散（840℃）过程
2、淬火：碳素和低合金渗碳钢，一般采用直接淬火或一次淬火。
3、回火：低温回火以消除内应力，并提高渗碳层的强度及韧性。
综上采用热处理温度：正火850，淬火840，回火500。
调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
但表面硬度较低，不耐磨。
可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。
6.加工工序技术要求：
1、硬度：材质为1018、1022线材退火后硬度为HV120-170，材质为中碳线材退火后硬度为HV120-180。
2、外观：表面不得有氧化膜及脱碳现象。
低碳和中碳（合金）钢淬成马氏体后，随回火温度的升高，其一般规律是强度下降，而塑性、韧性上升。
但由于低、中碳钢中含碳量不同，回火温度对其影响程度不同。
所以为了获得良好的综合机械性能，可分别采取以下途径：
（1）、选取低碳（合金）钢，淬火后进行低温250℃以下回火，以获得低碳马氏体。
为了提高这类钢的表面耐磨性，只有提高各面层的含碳量，即进行表面渗碳，一般称为渗碳结构钢。
（2）、采取含碳较高的中碳钢，淬火后进行高温（500-650℃）回火（即所谓调质处理），使其能在高塑性情况下，保持足够的强度，一般称这类钢为调质钢。
如果希望获得高强度，而宁肯降低塑性及韧性，对含碳量较低的含金调质可采取低温回火，则得到所谓“超高强度钢”。
（3）、含碳量介于中碳和高碳之间的钢种（如60，70钢）以及一些高碳钢（如80，90钢），如果用于制造弹簧，为了保证高的弹性极限、屈服极限和疲劳极限，则采用淬火后中温回火。
（4）、脱碳：指黑色金属材料（钢）表面碳的损耗。
热处理后会有脱碳现象，轻微脱碳是允许的，脱碳层深度影响表面硬度。
脱碳层越深，表面硬度值越小。
7.样品用途：
1、普通外六角--应用比较广泛，特点是紧固力量比较大，缺点是在安装时要有足够的操作空间来，安装时可以使用活扳手或者开口扳手，或者眼镜扳手以上扳手都需要很大的操作空间。
2、圆柱头内六角--是所有螺钉中使用最广泛的，因为他紧固力比较大，使用内六角扳手就可以操作，安装时很方便，几乎使用于各种结构，外观比较美观整齐，缺点是紧固力梢低于外六角，另外反复使用容易损坏内六角造成无法拆卸。
3、盘头内六角--机械上很少使用，机械性能同上，大多用在家具上，主要作用是与木制材料增加接触面并且增加外观的观赏性。
4、无头内六角--某些结构上必须使用，比如需要很大顶紧力的顶丝结构，或者需要隐藏圆柱头的地方
8.使用中常见失效形式：
螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被联接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或联接时常装拆，很可能发生滑扣现象。
二实验过程及分析：
样品处理：
1.磨制
(1) 粗磨：粗磨目的是为了获得一个平整的表面，软材料试样可用锉刀锉平；钢铁材料可用砂轮机磨平。
磨削时应注意试样对砂轮的压力不宜过大，以免在试样表面上形成较深的磨痕而增加细磨的困难，磨削时应不断用水冷却试样，以免受热引起组织变化，试样边缘要进行倒角，以免在细磨和抛光时划破砂纸和抛光绒布或造成试样从抛光机上飞出伤人。
(2) 细磨：细磨分手工磨光和机械磨光两种。
手工磨光是用手拿住试样在金相砂纸上进行。
金相砂纸按粗细分为01、02、03、04、05号等。
细磨时依次从01
磨到05号，钢铁材料一般磨到04号即可，软材料（如铝、镁等合金）可磨到05号砂纸。
1) 细磨时应将砂纸放在光滑平整物体(如玻璃板)上,手指拿住试样,并使磨面朝下,均匀用力由后向前推行磨削。
在回程时，提起试样不与砂纸接触，以保证磨面平整而不产生弧度。
2) 每换一号砂纸时，应将试样转90°再磨，使磨削方向与前道磨痕方向垂直，以便观察前道磨痕是否全部消除。
3) 每更换一次砂纸之前，应把试样、玻璃和手洗净，以免把粗砂粒带到下一号细砂纸上去。
3. 抛光
抛光是在机械抛抛光机上进行。
粗抛光过程中要不断向抛光布上倒入适量的抛光剂。
试样的磨面应平正地压在旋转的抛光盘上，压力不宜过大，并使试样从抛光盘边缘到中心不断地作径向往复移动。
待试样表面磨痕全部被抛掉而呈现光亮镜面时，抛光即可停止，并将试样用水或酒精洗干净后转入浸蚀。
4. 浸蚀
经抛光后的试样若直接放在显微镜下观察，只能看到一片亮光，除非某些金属夹杂物（如MnS及石墨等）外，不能辨别出各种组织及其形态。
因此，必须用浸蚀剂对试样抛光面进行浸蚀，钢铁材料通常用3~5﹪硝酸酒精溶液。
浸蚀方法是将待观察面浸入浸蚀剂中，或用玻璃棒缠少许脱脂棉蘸取浸蚀剂擦拭的方法。
浸蚀时间要适当，当试样抛光亮面呈灰色时就可停止，并立即用清水或酒精清除残酸，用吹风机吹干后，即可在显微镜下进行观察。
若试样浸蚀过度，显微组织模糊不清时，须重新抛光和浸蚀，若浸蚀不足，组织不能完全显露时，可进行补充浸蚀。
5.观察
将试样晾干后用显微镜观察。
1）、根据观察试样所需的放大倍数要求，选取20*40的镜头组合。
2）、调节载物台中心与物镜中心对齐，将制备好的试样放在载物台中心，试样的观察表面应朝下。
3）、将显微镜的灯泡插在低压变压器上(6~8V)，再将变压器插头插在220V的电源插座上，使灯泡发亮。
4）、转动粗调焦手轮，降低载物台，使试样观察表面接近物镜;然后反向转动粗调焦旋钮，升起载物台，使在目镜中可以看到模糊形象;最后转动微调焦手轮，直至影象最清晰为止。
5）、适当调节孔径光阑和视场光阑，选用合适的滤镜片，以获得理想的物像。
6）、前后左右移动载物台，观察试样的不同部位，以便全面分析并找到最具代表性的显微组织。
7）、观察完毕后应及时切断电源，以延长灯泡使用寿命。
8）、实验结束后，应小心卸下物镜和目镜，并检查是否有灰尘等污染，如有污染，应及时用镜头纸轻轻擦试干净，然后放入干燥器内保存，以防止潮湿霉变。
显微镜也应随时盖上防尘罩。
六.分析
最后得到清晰的相后，截图如下
图一
图二
图三
图四
由金相图可知，该料主材为Q235,图中黑色部分为铁素体，黄色发亮的为珠光体。
由图可知，铁素体和珠光体分布均匀热处理效果较好。
