金相技术与材料组织显示分析共44页

金相综合实验报告实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程班级: 材料11（1）指导老师：席生岐高圆小组组长: 仇程希小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐二〇一四年四月三日一、实验目的1.了解碳钢热处理工艺操作；2.学会使用洛氏硬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，掌握热处理后钢的金相组织分析方法；4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响；5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。

二、实验内容1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料；2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度；3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像；4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：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、实验原理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变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。

研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。

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发生了的一系列的变化。

采用不同的热处理工艺，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。

(一)碳钢热处理工艺1.加热温度亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。

淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、高温回火（500-650℃）。

金相实验报告摘要：本实验主要通过金相技术对金属材料进行了微观组织分析，从而探究不同材料的性能差异。

通过制备、打磨、腐蚀和显微观察等步骤，我们成功地获取了金属样品的显微组织图像，并对其组织结构进行了分析和评价。

实验结果表明，金相技术是一种有效的材料分析方法，能够提供有关材料性能的重要信息。

引言：金相技术是一种通过显微观察和组织分析来研究金属材料的方法。

在工程实践中，金相技术广泛应用于金属材料的质量控制、疲劳寿命预测、失效分析等领域。

通过金相实验可以观察到材料的晶粒大小、晶界、相分布等微观结构，从而深入了解材料性能差异的原因。

本实验选取了几种常见金属材料进行分析，旨在探究不同材料的显微组织差异，为材料选择和工程设计提供依据。

实验方法：1. 材料制备：选取不同类型的金属材料，如铜、铁、铝等，并制备成试样。

2. 打磨处理：对试样进行打磨，以获得光滑的表面。

3. 腐蚀处理：将试样放入适当的腐蚀液中，根据不同材料的特性和目的选择合适的腐蚀液和腐蚀时间。

4. 清洗和烘干：将腐蚀后的试样进行清洗和烘干，以去除腐蚀液和表面沉积物。

5. 显微观察：将试样放入金相显微镜中，利用光学放大技术观察试样的显微组织。

实验结果与讨论：通过金相显微镜观察，我们成功地获取了不同金属材料的显微组织图像。

根据观察结果，我们对每种材料的组织结构进行了详细分析和评价。

1. 铜材料：铜材料的显微组织呈现出均匀的晶粒分布，晶界清晰且细小。

这说明铜具有良好的热导性和电导性能，并且具有较高的塑性和延展性。

2. 铁材料：铁材料的显微组织呈现出聚集的莱昂纳德结构和奥氏体组织。

莱昂纳德结构的形成使得铁材料具有较高的硬度和强度，在应用中常用于制造耐磨件。

3. 铝材料：铝材料的显微组织呈现出等轴晶粒结构，晶界清晰但显得较粗。

这表明铝材料具有较好的延展性和可锻性，常用于制造航空器等领域。

结论：通过金相实验的显微观察和组织分析，我们深入了解了不同金属材料的显微组织差异。

实验三：金属材料金相显微组织分析指导老师：曾迎地点：机械馆2331 时间：2019.5.28 1、取样与制作1.1全相试样的选取准则金相检验是研究金属及合金内部组织的重要方法之一，是骓热处理质量好坏的重要手段，要进行金相检验，首先要选择合适的有代表性的金相试样。

常规检验可按相关技术标准规定要求取样，失效件的检验可在损坏的地方与完事的部位分别截取试样以作比较，结合其他检测手段探究其失效的大摇大摆。

金相试样截取部位确定以后，还必须确定检验面的方向，常取横向截面或纵向截面，横向试样即试样磨面为与轧(锻)制方向垂直的截面；纵向试样即试样磨面为与轧(锻)制方向平等的截面。

1.2 金相试样的截取方法金相试样的大小应便于握持及磨制，较理想的形状尺寸是磨面面积小于400mm2，高度15～20mm的圆柱体或长方体。

从被检测的金属材料和零件上截取金相试样可用手锯、砂轮切割机、电火花切割机、剪切、锯、鉋、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。

金相实验室里最常用的是手锯和薄片砂轮切割。

未经热处理的钢材、普通铸铁以及有色金属可用手锯切取，也可用薄片砂轮切割机切取；淬火处理后的钢材，常用切割砂轮机切取。

切割时，要注意冷却，特别是用砂轮切割机时，需要有充分的冷却液进行冷却。

硬而脆的可以用锤击法取样，拣出合适的形状和尺寸的试样，或者进行镶嵌。

无论采用何种方法截取试样，都就避免试样因截割加工不当而引起的显微组织变化，如淬火马氏体组织试样，若切割时冷却不当，过热发生回火形成回火马氏体组织；低碳钢、有色金属中晶粒因受力而拉长、压缩、扭曲；奥氏体类钢在外力作用下晶粒内部滑移线增加出现形变孪晶等。

这就要求在截取试样过程中试样受热、受外力作用尽量小。

1.3 夹持与镶样当选取好的试样过小或过薄(金属碎片、钢丝、钢带、钢针、小钢球等)不易握持，或要对表面处理、表面缺陷等边缘组织试样进行检验，因此要保护试样边缘，或者试样要在自动磨光和自动抛光机上进行自动研磨、抛光时，要对试样进行夹持或镶嵌，所选用的夹持与镶嵌方法均不得改变原始组织。

西安交通大学实验报告课程：金相技术与材料组织显示分析实验日期：年月日专业班级：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：晶粒度样品的显示方法与晶粒度测定实验目的：1.学习奥氏体晶粒度的显示方法2.熟悉奥氏体晶粒度的测定方法实验设备：XJP—6A金相显微镜一台，T12钢试样，浸蚀剂实验概述：晶粒度是影响材料性能的重要指标，是评定材料内在质量的主要依据之一。

对工程中的钢铁材料，在热处理加热和保温过程中获得奥氏体，其晶粒的大小影响着随后的冷却组织粗细。

1.起始晶粒度是指钢铁完成奥氏体化后的晶粒度。

2.实际晶粒度是指供应状态的材料和实际中使用零部件所具有某种热处理条件下的奥氏体晶粒度。

3.本质晶粒度是指将钢加热到一定的温度下并保温足够的时间后具有的晶粒度。

实验内容：1.按实验指导书中表5-1中的配方配制好腐蚀剂。

2.把样品轻度抛光，冲洗后用苦味酸腐蚀30s左右，再用镊子取出样品冲洗。

3.上述第二步骤重复两到三次，再到金相显微镜下进行观察，拍照。

T12（780℃淬火）试样腐蚀后的组织示意图：T12（780℃淬火）腐蚀剂：2%苦味酸经比较法，样品的晶粒度级别为4级简述晶粒度样品的制备方法：1.配置腐蚀剂，即2%苦味酸和4%硝酸溶液。

2.将已制备好的金相样品进行细磨、抛光处理，使其观察表面光亮，无划痕。

3.将抛光后的样品清洗后，观察面向上置在苦味酸中进行腐蚀。

腐蚀时间约为30s左右。

4.观察样品腐蚀情况，当表面局部颜色变黑时取出样品在清水中清洗干净。

5.重复上述抛光腐蚀操作两到三次，之后拿到金相显微镜下进行观察。

简述晶粒度的测定方法及在本次实验中的应用：晶粒度的测定方法有比较法、截点法、面积法，最常用的是比较法。

比较法：比较法是通过与标准评级图对比来评定的级别，方法是将制备好的金相试样在100倍的显微镜下，全面观察，选择有代表性的视场与标准评级图比较，当他们之间的大小相同或接近时，即样品上的级别就是标准评级图的级别。

深入解剖金相学和材料显微组织定量分析技术（一）金相技术作为材料研究和检验手段，要追溯到索拜（Sorby）1860 年开始运用光学显微镜研究金属内部组织并于1864 年在历史上最早发表金属显微组织的论文。

此后，光学显微镜逐渐成为研究和检验金属材料组织的有效手段。

正因如此，金相学被认为是金属学的先导，是金属学赖以形成与发展的基础，亦曾被用作早期金属学的代名词；金属材料与热处理专业在过去相当一段时期内则被简称为“金相专业”。

同样，光学显微镜技术对于无机非金属材料学和其它材料分支学科的重要作用亦类同于其对于金属学；国际上亦有建议采用材相学(materialography)取代金相学之称，以反映其研究对象已从金属材料拓展到无机非金属材料和高分子材料、复合材料这一现实。

目前，金相技术仍是材料科学与工程领域最广泛应用的、易行有效的研究和检验方法，金相检验则是各国和ISO国际材料检验标准中的重要物理检验项目类别。

但随着材料研究与检验方法的不断丰富，为与其它实验手段区分，目前金相学习惯上已只取其狭义，主要指借助光学（金相）显微镜、放大镜和体视显微镜等对材料显微组织、低倍组织和断口组织等进行分析研究和表征的材料学科分支，既包含材料三维显微组织的成像（imaging）及其定性、定量表征，亦包含必要的样品制备、准备和取样方法。

其观测研究的材料组织结构的代表性尺度范围为10-9-10-2m 数量级，主要反映和表征构成材料的相和组织组成物、晶粒（亦包括可能存在的亚晶）、非金属夹杂物乃至某些晶体缺陷（例如位错）的数量、形貌、大小、分布、取向、空间排布状态等。

当需要对不透明材料的三维显微组织进行无偏定量表征时，基于几何概率学、定量金相学和图像分析技术等发展起来的材料体视学测试技术则成为必不可少的工具。

本文将主要扼要介绍材料显微组织几何形态的定量表征与分析技术及其标准化、显微组织仿真模型、以及金相研究时应注意的材料显微组织的若干特性等内容。

金相分析报告一、引言金相分析是一种常用的金属材料分析方法，通过对材料的金相组织进行观察和分析，可以获取有关材料成分、结构、性能和加工工艺等方面的重要信息。

本报告基于对某一金属材料的金相分析结果，旨在评估该材料的质量和性能，并提供有关优化制备工艺和应用领域的建议。

二、样品信息本次金相分析的样品为一种铝合金材料，生产用途为航空航天领域的零部件，具有高强度和轻质的特点。

样品取自实际应用中的铝合金板材，表面经过精密加工处理，以便于金相观察和分析。

三、金相观察结果通过金相显微镜的观察，可以清晰地看到样品的金相组织。

样品内部的晶粒结构呈现出多晶的特点，晶粒尺寸大小均匀，晶界清晰。

晶粒间存在一定的析出物、溶质和晶界偏析现象，但整体结构均匀致密。

样品表面无明显的拉伸、压痕和气孔等缺陷，金相组织较为均匀一致。

四、成分分析通过光谱分析仪的测试，得到样品的化学组成。

该铝合金材料主要由铝、铜、锌和少量的镁、锰等元素组成。

其中，铝的含量达到80%以上，是该材料的主要成分，铜和锌的比例分别为10%和8%，镁和锰含量较低，分别为1%左右。

这种合金设计的目的是通过铜和锌的添加，提高材料的强度和硬度，同时保持较高的可加工性和耐腐蚀性。

五、性能评估根据金相观察结果和成分分析，可以评估该铝合金材料的性能。

首先，样品的晶粒结构均匀致密，晶粒尺寸大小均匀，这有利于提高材料的机械性能和强度。

其次，铝合金中的铜和锌元素的添加，有效提高了材料的硬度和强度，使其具有更好的抗拉伸性能和耐磨损性；而镁和锰等元素的添加，能够提高材料的可塑性和可加工性。

通过对材料进行深层次的金相分析和性能评估，可以验证该铝合金材料具备良好的综合性能，适用于航空航天领域相关的零部件制造。

六、优化制备工艺建议根据金相分析结果和性能评估，可以提出一些建议以优化该铝合金材料的制备工艺。

首先，可以进一步优化铸造和热处理工艺，以控制晶粒尺寸和晶界结构，提高材料的力学性能。

其次，可以研究不同比例的铜和锌元素对材料性能的影响，并在制备工艺中进行调整，以获得更佳的强度和硬度。

金相图谱内容说明图谱文字说明第一部分金相图谱一.铁碳合金平衡组织图1 名称铁素体( 工业纯铁退火)组织铁素体说明等轴多边形晶粒为铁素体，黑色线条为晶界图2 名称奥氏体(T8钢950℃加热)组织奥氏体说明白色多边形晶粒为奥氏体，黑色线条为晶界。

高温下部分晶粒已合并长大，形成了混合晶粒图3 名称渗碳体(从珠光体中电化学分离出来的滲碳体片)组织渗碳体片说明从珠光体中分离出来的渗碳体片，其形状是不规则的，一侧鸡冠似的形状，某些部位有孔图4 名称亚共析钢组织( 20钢退火)组织铁素体+珠光体说明白色块状为铁素体，因放大倍数低，层状结构未能显示出来，珠光体呈黑色块图5 名称亚共析钢组织( 45钢退火)组织铁素体+珠光体说明白色块状为铁素体，黑色块状为珠光体图6 名称亚共析钢组织( 60钢退火)组织铁素体+珠光体说明白色网状分布的为铁素体，珠光体呈黑色块状图7 名称共析钢组织(T8钢退火)组织层状珠光体说明层状珠光体是铁素体和滲碳体的层状组织,因放大倍数较低,且分辨率小于滲碳体层片厚度,故只能看到白色基体的铁素体和黑色线条的滲碳体图8 名称共析钢电镜组织(T8钢退火)组织层状珠光体说明深灰色基体为铁素体，白色条状为滲碳体图9 名称过共析钢组织(T12钢完全退火)组织层状珠光体+二次滲碳体说明基体为层状珠光体，晶界上的白色网络为二次滲碳体图10 名称亚共晶白口铸铁铸态组织组织珠光体+变态莱氏体+二次滲碳体说明变态莱氏体呈黑白相间的基体，大黑块为珠光体，大黑块珠光体外围的白色滲碳体为二次滲碳体图11 名称共晶白口铸铁铸态组织组织变态莱氏体说明变态莱氏体中白色基体为滲碳体（共晶滲碳体和二次滲碳体），黑色圆状及条状为珠光体图12 名称过共晶口铸铁铸态组织组织一次滲碳体+变态莱氏体说明基体为黑白相间分布的变态莱氏体，白色条状为一次滲碳体二.钢经热处理后组织图13 名称索氏体(T8钢正火)组织索氏体说明索氏体是细珠光体，其层状结构只有在高倍金相显微镜下才可分辩图14 名称索氏体电镜形貌(T8钢正火)组织索氏体说明浅灰色基体为铁素体，白色条状为滲碳体图15 名称托氏体(45钢860℃油淬,试样心部）组织托氏体+马氏体说明托氏体是极细珠光体，在光学金相显微镜下呈黑色团絮状。