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成绩：批阅人：批阅日期：材料制备与加工实验金属部分实验报告学号:姓名:班级:2021实验一 奥氏体晶粒度的测定 一、实验目的 1、熟悉奥氏体晶粒的显示和晶粒度的测定方法。
2、测定钢的实际晶粒度。
3、验证加热温度、保温时间对奥氏体晶粒长大的影响规律。
二、实验结果与分析1、测定奥氏体晶粒度的目的：（1）由于奥氏体晶粒的大小直接影响钢冷却后所得到的组织和性能。
因此通过对奥氏体 晶粒度的测定，可以对钢的有关性能做出评估。
（2）本质晶粒的测定。
其实质是测定钢加热及保温时晶粒长大的 ，为确定热处理的加热温度和保温时间提供依据。
以保证获得细小的奥氏体晶粒。
2、奥氏体晶粒大小对组织和性能有什么影响？列举显示奥氏体晶粒的方法。
3、写出奥氏体晶粒显示方法、显微组织并评级 (100×)。
（1）45钢860℃空冷，正火法 晶粒度级别 ；黑块为 ；白网为（2）40Cr 淬火+高温回火 热蚀法 晶粒度级别 ；黑网为 ；基体组织为（3）45钢850℃油淬，一端淬火法 晶粒度级别 ；黑网为 ；基体组织为4、将相关照片放在本部分，并依据国标判定晶粒度级别。
（题目4提交电子版报告）100× 100× 100×实验二碳钢及合金钢热处理组织的观察与分析一、实验目的1、观察分析片状、球状珠光体的形态，了解不同含碳量及不同温度处理时珠光体的形态特征。
2、观察并分析钢的贝氏体组织形态。
3、观察各类型马氏体的组织形态。
了解钢化学成分对马氏体形态与性能的影响。
熟悉回火对淬火钢组织及性能的影响。
二、实验结果与分析1、判断下列照片中的材料标识是否正确（括号中填是或否），如不正确，请填写正确的钢号（备注：均为退火态，4%硝酸酒精溶液浸蚀）。
08钢（）若否，为钢20钢（）若否，为钢45钢（）若否，为钢65钢（）若否，为钢2、依据下图碳钢退火态组织形貌，确定此碳钢的碳含量。
3、贝氏体是钢经奥氏体化后，过冷到中温区转变的产物，就其组织组成而言，仍然是与的混合物，但其金相形态与珠光体不同。
材料制备与加工实验实验指导书目录实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析实验2、焊接工艺与焊缝组织检验实验4、热塑性塑料的挤出造粒和注射成型实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析一、实验目的1．掌握固溶淬火及时效处理的基本操作；2．了解时效温度和时效时间对时效强化效果的影响规律；3．了解固溶淬火工艺(淬火加热温度、保温时间及淬火速度等)对铝合金时效效果的影响；4．掌握金属材料最佳淬火温度的确定方法；5．加深对时效强化及其机制的理解。
二、实验原理从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，它是一种扩散型相变。
发生这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图2-1所示。
如果将C成分的合金自单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线(MN)以下温度(如T3)保温时，β相将从α相固溶体中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种转变可表示为α(C)→α(C1)+β。
其中β为平衡相，它可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为(α+β)双相组织。
将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度(如T1)保温足够时间，β相将全部溶入α相中，然后再急冷到室温将获得单相过饱和的α固溶体。
这种处理称为固溶处理（淬火）。
图2-1 固溶处理与时效处理的工艺过程示意图然而过饱和的α相固溶体在室温下是亚稳定的，它在室温或较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶。
但脱溶相往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚集区。
这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为时效硬(强)化或沉淀硬(强)化。
合金在脱溶过程中，其力学性能、物理性能和化学性能等均随之发生变化，这种现象称为时效。
室温下产生的时效称为自然时效，高于室温的时效称为人工时效。
若将过饱和固溶体在足够高的温度下进行时效，最终将沉淀析出平衡脱溶相。
但在平衡相出现之前，根据合金成分不同会出现若干个亚稳脱溶相或称为过渡相。
一、实验目的1. 熟悉材料加工的基本概念和原理；2. 掌握材料加工过程中的主要工艺方法；3. 了解材料加工过程中质量控制的要点；4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理材料加工是将原材料通过物理、化学或物理化学的方法，转变为具有特定性能的产品的过程。
实验主要涉及金属材料的加工，包括铸造、锻造、轧制、焊接、热处理等工艺。
三、实验仪器与设备1. 铸造实验设备：熔炼炉、铸造模具、冷却水槽等；2. 锻造实验设备：锻造炉、锻造锤、模具等；3. 轧制实验设备：轧机、轧辊、模具等；4. 焊接实验设备：焊接电源、焊条、焊机等；5. 热处理实验设备：加热炉、冷却设备等；6. 实验数据记录表格、计算器等。
四、实验内容及步骤1. 铸造实验（1）熔炼：将金属原料放入熔炼炉中，加热至熔化状态；（2）浇注：将熔融金属倒入预先准备好的模具中；（3）冷却：将模具放入冷却水槽中，冷却至室温；（4）取出铸件，检查外观质量。
2. 锻造实验（1）加热：将金属原料放入锻造炉中，加热至锻造温度；（2）锻造：将加热后的金属原料放入模具中，利用锻造锤进行锻造；（3）冷却：将锻造后的金属原料放入冷却水槽中，冷却至室温；（4）取出锻件，检查外观质量。
3. 轧制实验（1）加热：将金属原料放入加热炉中，加热至轧制温度；（2）轧制：将加热后的金属原料放入轧机中，利用轧辊进行轧制；（3）冷却：将轧制后的金属原料放入冷却水槽中，冷却至室温；（4）取出轧件，检查外观质量。
4. 焊接实验（1）准备：将金属板材放置在焊接平台上，调整焊接电源参数；（2）焊接：使用焊条进行焊接，确保焊接质量；（3）冷却：将焊接后的金属板材放入冷却水槽中，冷却至室温；（4）取出焊件，检查外观质量。
5. 热处理实验（1）加热：将金属原料放入加热炉中，加热至热处理温度；（2）保温：在加热炉中保温一定时间；（3）冷却：将金属原料从加热炉中取出，进行冷却；（4）取出热处理后的金属，检查组织结构和性能。
一、实验目的1. 了解酱菜的基本加工原理和工艺流程。
2. 掌握酱菜的原辅料选择和预处理方法。
3. 熟悉酱菜发酵过程中的关键因素及控制要点。
4. 通过实验，提高对酱菜加工技术的实践操作能力。
二、实验原理酱菜加工主要是通过发酵、腌制等手段，使蔬菜中的营养成分得到保存，同时赋予其独特的风味。
在发酵过程中，微生物的作用至关重要，它们能分解蔬菜中的糖类、蛋白质等，产生有机酸、醇类等风味物质。
三、实验材料与仪器材料：- 蔬菜（如黄瓜、白菜、豆角等）- 盐- 酱油- 醋- 香辛料（如花椒、八角、桂皮等）- 食品级水仪器：- 砧板- 刀具- 烧杯- 电子秤- 温度计- 烘箱- 酱菜坛四、实验步骤1. 原料选择与预处理- 选择新鲜、无病虫害的蔬菜，洗净，去除老叶、烂叶等。
- 将蔬菜切成条、片或块，根据不同的酱菜品种，调整切法。
2. 腌制- 将预处理好的蔬菜放入烧杯中，按比例加入食盐，搅拌均匀。
- 腌制时间为2-3小时，期间需翻动几次，使蔬菜均匀腌制。
3. 发酵- 将腌制好的蔬菜连同盐水一起倒入酱菜坛中，加入适量的酱油、醋和香辛料。
- 盖好坛盖，置于阴凉通风处发酵，发酵时间根据不同品种的酱菜而定，一般为10-30天。
4. 后处理- 发酵结束后，取出酱菜，用清水冲洗干净，去除多余的盐分。
- 将清洗干净的酱菜放入烘箱中，以50-60℃的温度烘干，至水分含量在15%左右。
- 取出烘干后的酱菜，晾凉后即可食用。
五、实验结果与分析1. 在实验过程中，根据不同的蔬菜品种和发酵条件，酱菜的风味和口感有所不同。
例如，黄瓜酱菜口感脆嫩，而豆角酱菜则更加醇厚。
2. 在发酵过程中，微生物的作用对酱菜的风味和品质有很大影响。
适当的发酵时间、温度和湿度能促进微生物的生长和代谢，产生丰富的风味物质。
3. 实验结果表明，通过调整原辅料比例和发酵条件，可以生产出不同风味和口感的酱菜。
六、实验结论通过本次实验，我们掌握了酱菜的基本加工原理和工艺流程，了解了原辅料选择、预处理、发酵和后处理等关键步骤。
来料加工实验报告实验名称：来料加工实验报告实验目的：1. 理解来料加工的概念和流程；2. 掌握来料加工的相关工艺和操作方法；3. 通过实践探究来料加工对产品质量和生产效率的影响。
实验材料：1. 工件（可选用金属材料、塑料材料等）；2. 主轴机床（如铣床、车床等）；3. 切削刀具；4. 精密测量工具（如千分尺、游标卡尺等）；5. 工作台、工装夹具等辅助工具。
实验步骤：1. 准备工件以及相应的切削刀具和主轴机床。
2. 检查主轴机床的操作情况，并进行必要的调整和维护。
3. 将工件夹持在主轴机床上，并确保夹持牢固。
4. 根据要求设置切削刀具的工艺参数，如切削速度、进给速度等。
5. 开始进行切削操作，按照预定的轨迹和尺寸进行切削。
6. 完成切削后，用精密测量工具对工件进行尺寸检验。
若有超差，则需要进行修正。
7. 对切削件进行必要的后续处理，如打磨、抛光等。
8. 最后，整理工作场地，清洁主轴机床。
实验结果与分析：通过以上实验步骤，我们完成了来料加工的过程，并得到了加工后的切削件。
在操作过程中，我们发现切削刀具的选用、切削参数的设置以及机床的稳定性都对加工质量和效率有着重要的影响。
在切削刀具的选用方面，不同材料和形状的工件需要选用合适的刀具。
刀具的材料和硬度要与工件相匹配，以保证切削过程中的切削力和磨损程度。
此外，刀具的尺寸和形状也需要满足加工尺寸和工艺要求。
在切削参数的设置方面，切削速度、进给速度和切削深度等参数需要根据工件材料和加工要求进行调整。
过高或过低的切削速度都会影响加工表面的质量和切削力的分布。
进给速度的增加可以提高加工效率，但也会增加刀具磨损和工件表面粗糙度。
机床的稳定性对加工质量和效率也有着重要影响。
合理的固定和夹持工件可以减小加工误差和振动，提高加工精度。
同时，机床的保养和维护也能延长机床的使用寿命，减少故障和停机时间。
实验结论：通过本次来料加工实验，我们深入了解了来料加工的概念和流程，掌握了相关的工艺和操作方法。
第1篇一、实验目的1. 了解木料的物理特性，如密度、硬度、吸水性等。
2. 掌握木料实验的基本方法和步骤。
3. 分析不同木料的性能差异，为实际应用提供参考。
二、实验原理木料作为一种常见的天然材料，广泛应用于家具、建筑、装饰等领域。
本实验通过对木料进行一系列物理性能测试，了解其基本特性，为后续的应用提供依据。
三、实验材料1. 实验木料：选取不同种类、不同规格的木料，如松木、橡木、桦木等。
2. 实验工具：天平、游标卡尺、吸水纸、电子秤、量筒、恒温恒湿箱等。
四、实验方法1. 密度测定：将木料样品放入量筒中，测量其体积，然后称量木料样品的质量，根据密度公式计算木料的密度。
2. 硬度测定：使用游标卡尺测量木料样品的厚度，然后使用硬度计对木料样品进行硬度测试。
3. 吸水性测定：将木料样品放入恒温恒湿箱中，保持一定时间后取出，测量其吸水率。
4. 湿胀干缩测定：将木料样品放入恒温恒湿箱中，保持一定时间后取出，测量其湿胀率；然后将木料样品放入干燥箱中，保持一定时间后取出，测量其干缩率。
五、实验步骤1. 准备实验材料，包括不同种类、不同规格的木料样品。
2. 测量木料样品的尺寸，记录数据。
3. 按照实验方法，分别进行密度、硬度、吸水性、湿胀干缩测定。
4. 对实验数据进行整理和分析。
5. 撰写实验报告。
六、实验结果与分析1. 密度测定结果：不同种类、不同规格的木料密度存在差异，如松木密度约为0.5g/cm³，橡木密度约为0.8g/cm³。
2. 硬度测定结果：不同种类、不同规格的木料硬度存在差异，如松木硬度约为2.5，橡木硬度约为5。
3. 吸水性测定结果：不同种类、不同规格的木料吸水性存在差异，如松木吸水率约为10%，橡木吸水率约为5%。
4. 湿胀干缩测定结果：不同种类、不同规格的木料湿胀干缩率存在差异，如松木湿胀率为2%，干缩率为1%；橡木湿胀率为1%，干缩率为0.5%。
通过实验结果分析，我们可以得出以下结论：1. 木料的密度、硬度、吸水性、湿胀干缩等物理性能与其种类、规格等因素有关。
一．实验目的要求1. 理解单螺杆挤出机、移动螺杆式注射机、拉力试验机的基本工作原理，学习挤出机单螺杆挤出机、移动螺杆式注射机、拉力试验机的操作方法。
2. 了解聚烯烃挤出、流变、及注射成型、拉伸的基本程序和参数设置原理。
二．实验原理挤出造粒原理：在塑料制品的生产过程中，自聚合反应至成行加工前，一般都要经过一个配料混炼环节，以达到改善其使用性能或降低成本等目的。
一般用螺杆挤出机进行混炼，其组成部件有(1)传动部分(2)加料部分(3)机筒(4)螺杆(5)机头和模口(6)排气装置。
流变性能测试原理：由于流体具有粘性．它必然受到自管体与流动方向相反的作用力．根据粘滞阻力与推动力相平衡等流体力学原理进行推导，可得到毛细管管壁处的剪切应力和剪切速率与压力、熔体流率的关系。
(33-I)(33-2)(33-3)式中R 毛细管半径，cm；L 毛细管长度,cm;毛细管两端的压差,pa；Q 熔体流率，；熔体表观粘度，Pa。
在温度和毛细管长径比L／D一定的条件下。
测定不同压力下聚合物熔体通过毛细的流动速率Q．由式(33—1)和式(33—2)计算出相应的和，将对应的和在双对数坐标上绘制—流动的曲线图．即可求得非牛顿指数n和熔体表观粘度。
改变温度和毛细管径比．可得到代表粘度对温度依赖件的粘流活化能以及离模膨胀比B等表征流变特性的物理参数。
注射过程原理：注射成型是高分子材料成型加工中一种重要的方法，应用分广泛，几乎所有的热塑性塑料及多种热固件塑料都可用此法成型。
热塑性塑料的注射成型又称注塑，是将粒状或粉状塑料加入到注射机的料筒。
经加热熔化后呈流动状态，然后在注射机的柱塞或移动螺杆快速而又连续的压力下。
从料筒前端的喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。
充满模腔的熔体在受压的情况下，经冷却固化后，开模得到与模具型腔相应的制品。
分为以下几个工序：(1)合模与锁紧、(2)注射充模、（3）保压、(4)制品的冷却和预塑化、（5)脱模。
实验一材料成形技术材料成形制造工艺多利用模型使原材料形成零件或毛坯。
材料成形加工过程中，原材料的形状、尺寸、组织状态，甚至结合状态都会改变。
由于成形精度一般不高，材料成形制造工艺常用来制造毛坯。
也可以用来制造形状复杂但精度要求不太高的零件。
材料成形工艺的生产效率较高。
常用的成形工艺有铸造、锻压、粉末冶金等。
1、不同类型成型技术a. 铸造成型：卡特挖机CAT ：1、铸造成型：其原理是铸造是将所需的金属熔化成液体，浇注到铸型中，待其冷却凝固后获得铸件(毛坯)的。
因此，铸造也可以称为液态成形。
铸造是毛坯或机器零件成形的重要方法之一。
2、铸造成形优缺点：优点：(1)适应性广泛，铸件材质、大小、形状几乎不受限制；不宜塑性加工或焊接成形的材料，铸造成形尤具优势。
(2) 可形成形状复杂的零件；(3)生产成本较低。
铸造用原材料来源广泛，价格低廉。
铸件与最终零件的形状相似，尺寸相近，加工余量小。
由于铸造具有如此突出的优点，所以才会经久不衰，且不断发展，直到现在仍然在制造业中得到广泛应用。
缺点：涉及生产工序较多，过程难以精确控制，废品率较高；铸件组织疏松，晶粒粗大，铸件某些力学性能较低；铸件表面粗糙，尺寸精度不高。
工作环境较差，工人劳动强度大。
3、主要工艺特点：铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料 (各种铸铁件、有色合金铸件等) 的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。
与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：(1)铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。
铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0.5毫米到1 米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。
(2)铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。
(3)铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。
复合材料的混合加工、成型实验一、实验目的和要求1.了解转矩流变仪的结构与测定聚合物流变性能的原理。
2.熟悉转矩流变仪法测定聚合物流变性能的方法，包括混合、挤出加工（造粒）过程。
3.掌握颗粒/聚合物复合材料的密炼、成型工艺过程。
4.掌握复合材料力学性能测试过程。
二、实验仪器与原料XSS-300转矩流变仪；平板硫化仪；造粒机；万能仪；低密度聚乙烯（LDPE）、（LDPE：熔点132-135o C；LDPE：熔点小于112o C；分解温度：大于380o C）；无机粉体（颗粒）：氢氧化铝等；三、实验内容1. 转矩流变仪混合加工实验（1）实验原理高分子材料的成型过程，如塑料的压制、压延、挤出、注塑等工艺，化纤纺丝，橡胶加工等过程，都是利用高分子材料熔体的塑化特性进行的。
熔体受力作用，表现有流动和变形，而且这种流动和变形行为强烈地依赖材料结构和外界条件，高分子材料的这种性质称为流变行为（即流变性）。
测定高分子材料熔体流变性质的仪器很多，转矩流变仪是其中的一种。
它由微机控制、混合装置（挤出机、混合器）等组成。
测量时，被测试物料放入混合装置中，动力系统对混合装置外部进行加热并驱使混合装置的混合元件（螺杆、转子）转动，微处理机按照测试条件给予给定值，保证转矩流变仪在实验控制条件下工作。
物料受混合元件的混炼、剪切作用以及摩擦热、外部加热作用，发生一系列的物理、化学变化。
在不同的变化状态下，测试出物料对转动元件产生的阻力转矩、物料热量、压力等参数。
微处理机再将物料的时间、转矩、熔体温度、熔体压力、转速等测量数据进行处理，得出图形式的实验结果。
利用转矩流变仪可以测量高分子材料在凝胶、熔融、交联、固化、发泡、分解等作用状态下的塑化曲线，如转矩－时间曲线、温度－时间曲线以及转矩－转速曲线，以此了解成型加工过程中的流变行为及其规律。
还可以对不同塑料的挤出成型过程进行研究，探索原材料与成型工艺、设备间的影响关系。
所以，测量塑料熔体的塑化曲线，对于成型工艺的合理选择，正确操作，优化控制，获得优质、高效、低耗的制品以及制造成型工艺装备提供必要的设计参数等，都具有重要的意义。
实验14橡胶制品的成型加工一、实验目的1．掌握橡胶制品配方设计基本知识。
熟悉橡胶加工全过程和橡胶制品模型硫化工艺；2．了解橡胶加工的主要机械设备如开炼机、平板硫化机等基本结构，掌握这些设备的操作方法；3．掌握橡胶物理机械性能测试试样制备工艺及性能测试方法。
二、实验原理橡胶制品的基本工艺过程包括配合，生胶塑炼，胶料混炼，成型，硫化五个基本过程，如图14-1所示。
图14-1橡胶制品生产工艺过程1．生胶的塑炼生胶是线型的高分子化合物，在常温下大多数处于高弹态。
然而生胶的高弹性却给成型加工带来极大的困难，一方面各种配合剂无法在生胶中分散均匀，另一方面，由于可塑性小，不能获得所需的各种形状。
为满足各种加工工艺的要求，使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性的状态的工艺过程称作塑炼。
生胶经塑炼以增加其可塑性，其实质是橡胶分子链断裂，相对分子质量降低，从而橡胶的弹性下降。
在橡胶塑炼时，主要受到机械力、氧、热、电和某些化学增塑剂等因素的作用。
工艺上用以降低橡胶相对分子质量获得可塑性的塑炼方法可分为机械塑炼法和化学塑炼法两大类，其中机械塑炼法应用最为广泛。
橡胶机械塑炼的实质是力化学反应过程，即以机械力作用及在氧或其它自由基受体存在下进行的。
在机械塑炼过程中，机械力作用使大分子链断裂，氧对橡胶分子起化学降解作用，这两个作用同时存在。
本实验选用开炼机对天然橡胶进行机械法塑炼。
天然生胶置于开炼机的两个相向转动的辊筒间隙中，在常温(小于50℃)下反复受机械力作用，使分子链断裂，与此同时断裂后的大分子自由基在空气中的氧化作用下，发生了一系列力学与化学反应，最终达到降解，生胶从原先强韧高弹性变为柔软可塑性，满足混炼的要求。
塑炼的程度和塑炼的效率主要与辊筒的间隙和温度有关，若间隙愈小、温度愈低，力化学作用愈大，塑炼效率愈高。
此外，塑炼的时间，塑炼工艺操作方法及是否加入塑解剂也影响塑炼的效果。
2．橡胶的配合橡胶必须经过交联（硫化）才能改善其物理机械性能和化学性能，使橡胶制品具有实用价值。
实验一金属结晶过程及铸锭组织观察实验项目性质：普通实验实验计划学时：2学时一、实验目的1．观察盐类及金属的结晶过程2．了解并掌握金属及合金铸锭组织的形成，明确金属及合金铸锭组织的控制方法3．观察并描绘不同条件下纯铝的铸锭组织二、实验概述结晶过程包括晶核的形成和长大两个过程。
晶粒的形状及大小，根据冷却条件及其他因素不同而不同。
金属及盐类最常见到的晶体形状是树枝状晶体，又称枝晶。
用生物显微可以直接观察透明盐类（如氯化铵、硝酸银等）的结晶过程。
在玻璃片上滴一滴接近饱和的氯化铵溶液，放在生物显微镜下观察它的结晶过程。
随着溶液的蒸发，溶液逐渐变浓而达到饱和，由于液滴边缘处最薄，因此蒸发得最快，结晶过程将从边缘开始向内扩展。
结晶的第一阶段是在液滴的最外层形成一圈细小的等轴晶粒，这是由于此时液滴外层较薄，蒸了很快，在短时期内产生大量的晶核之故。
结晶的第二阶段是较为粗大的柱状晶，其成长的方向是伸向液滴中心，这是由于此时液滴的蒸发已比较慢，而且液滴的饱和顺序也是由外向里的，最外层的细小等轴晶只有少数的位向有利于向中心生长，因此形成了比较粗大的，带有方向性的柱状晶。
结晶的第三阶段是在液滴的中心部分形成不同位向的等轴晶。
这是由于液滴中心此时也变得较薄，蒸发也较快，同时溶液的补给也不足，在此可以看到明显的树枝晶组织。
从而可以看出，盐液滴由于蒸发而进行的结晶过程及所得的结晶组织与铸锭的结晶过程与组织是很相似的。
金属不透明，因此一般不能用显微镜直接观察液态金属的结晶过程。
但是金属凝固后可以将铸锭沿纵剖面或横剖面切开，经过磨制和浸蚀后就可以分析它的组织和形成过程。
另外，也可以利用化学中的取代（置换）现象来观察金属晶体的生长过程。
例如：硝酸银的水溶液中放入一段细铜丝。
铜将开始溶解，而银则沉淀出来，其反应如下：Cu + 2AgNO3 2Ag↓+Cu(NO3)2如果在生物显微镜下观察，则可以看到银的枝晶生长过程。
需要说明，金属的结晶是在液态金属冷却的过程中进行的，当具有一定的过冷度时，金属就开始结晶。
而所观察的氯化铵和金属银的沉淀枝晶都是在室温下进行的，它们结晶显然不是依靠过冷度。
氯化铵是依靠水分的蒸发使溶液过饱和而结晶的，银则是化学取代（置换）反应中被取代（置换）出来的金属进行沉聚而得到的枝晶。
对纯金属只在铸锭的表面，特别是缩孔处可以清楚地看到枝晶组织，而在铸锭内，只能看到外形不规则的晶粒。
在铸造状态的合金中，由于晶内偏析或结晶顺序的不同，在合金的内部可以用显微镜看到合金结晶的枝晶组织。
（一）三晶区的形成1、表面细晶区：传统理论认为，当液体金属浇入温度较低的铸型时，与铸型接触的一层液体受到强烈激冷，产生很大过冷，因而在型壁上及液体中大量成核，成长为细晶粒区。
激冷生核，枝晶方式生长，散热方式影响不大，生长无方向性。
近年来的研究丰富了传统理论，认为液体的流动对表面细晶区的形成起了决定性的作用。
浇铸时液体的流动冲刷和液体内外温度梯度较大而产生的强烈对流，模壁脱落及杂质作晶核，使得激冷区大量成核而形成表面细晶区。
2、内部柱状晶区：随着型壁温度上升，液体温度梯度降低，使得细晶区生长受阻。
而此时液体金属冷却减慢，温度梯度变得平缓，结晶前沿的液体有很小的过冷度，不能生成新的晶核，只能在细晶区内靠近液相的某些小晶粒继续长大，而远端液态金属尚处于过热之中，无法另行生核，因些结果主要靠晶粒的继续长大来进行。
由于垂直于型壁方向散热最快，因而晶体沿其相反方向择优生长成柱状晶。
3、中心等轴晶区：随着柱状晶生长，已凝固的铸锭温度升高，中心液体温度下降，合金中容质原子、外来夹杂、柱状由于对流冲断的枝晶等等成为晶核。
而此时随着柱状晶发展，散热已失去了方向性，成为晶核的小晶体可以自由生长，形成中心等轴晶区。
（二）铸锭晶粒组织的控制因素1、冷却速度：冷却速度决定其过冷度，冷却速度越大，液体的过冷度就越大，形核率越高，所得铸锭组织的晶粒度就越细小，三晶区域的大小也受影响。
2、加热温度：提高液体加热温度，增大了浇铸时的过冷度，易于形核；但高的加热温度，夹杂物等形核物质会熔解，又降低了形核率，所以要综合分析。
一般来说，提高浇铸温度，晶粒度会增大；而降低浇铸温度是缩小柱状晶区和扩大等轴晶区并细化晶粒的有效措施。
3、孕育处理：在液态金属中人为加入孕育剂，有利于液态金属内部的形核，从而提高形核率，降低晶粒度，从而获得细小等轴晶的处理方法即叫孕育处理。
关于孕育处理的作用，目前有两种说法：一种观点认为孕育剂主要起促进非自发形核作用；另一种观点认为孕育剂主要是使溶质偏析系数增大，使枝晶易产生更细的颈缩，促进晶体自型壁脱落和晶枝的熔断脱落，从而增加漂移于型腔内部的小晶体数量。
常见的孕育剂有：铝及铝合金：加入Ti、Nb、Zr、TiC、稀土盐等；铜合金：V、B、Fe、Ti、稀土盐等；碳钢及低合金钢：Ti、V、B、碳化物等。
4、增加振动：通过机械、超声、电磁搅拌等振动方式，使得正在凝固的细晶体脱落，正在生长的枝晶局部折断，从而提高了形核率，达到细化晶粒的目的。
三、实验的主要仪器设备和材料氯化铵、硝酸银溶液；载玻片、玻璃棒；生物显微镜或放大镜；铜丝；不同条件下所得铝铸锭试样一套。
四、实验内容（一）观察氯化铵饱和溶液和银晶体的结晶过程观察氯化铵溶液的结晶过程：用玻璃棒引一小滴已配好的氯化铵水溶液到载玻片上，用生物显微镜，对准焦距进行观察（或用放大镜直接观察）其结晶过程。
（注意液滴不应太大，否则蒸发太慢，增加等待结晶的时间。
另外还要注意清洁，不要让外界物质落入液滴而影响结晶过程。
在使用生物显微镜时，应该防止液滴流到试样台或显微的其他部分，尤其不能让液滴碰到物镜。
观察银的结晶过程：将一小滴硝酸银溶液放在载玻片上，将此载玻片放在生物显微镜的试样台上，调好焦距后，将一小段细铜丝放在液滴中，随即观察银的晶体生长过程。
（二）钝铝铸锭组织的形貌观察与描绘观察不同工艺条件下，钝铝铸锭组织的形貌，并画出示意图（钝铝的熔点658℃）序号浇铸温度模材及模温组织1 910~930℃室温钢模2 810~830℃室温钢模3 690~710℃室温钢模4 810~830℃水冷钢模5 810~830℃≥550℃6 810~830℃室温砂模五、实验报告要求1、实验目的2、实验概述3、实验设备、材料4、实验内容5、根据实验与观察，分析讨论冷却速度、浇铸温度对铸锭组织的影响，解释哪些因素控制铸锭组织的三晶区分布，是如何控制的。
实验二金属力学性能分析与真实应力应变曲线实验项目性质：综合性实验实验计划学时：2学时一、实验目的通过拉伸试验确定金属薄板的力学性能，如弹性模量（E）、屈服应力（σs）、抗拉强度（σb）、屈强比（σs/σb），均匀延伸率（δu）、总延伸率（δk）、应变硬化指数（n）、并绘制硬化曲线。
二、实验内容1、测定金属的屈服应力（σs）及抗拉强度（σb）；2、计算金属屈强比（σs/σb）；3、金属的真实应力应变曲线及应变硬化指数（n）。
4、采用铸铁和低碳钢两种材料进行拉伸实验并进行对比分析。
三、实验（设计）仪器设备和材料清单：LJ—1000拉力试验机、千分尺、游标卡尺、直尺、标示工具、铸铁、低碳钢等。
四、实验要求学生在老师的指导下分组协同完成实验任务。
五、实验步骤及结果测试实验步骤：1、查找相关书籍，了解金属材料在拉伸时载荷——伸长曲线变化的规律，了解反映金属材料机械性质的相关参数的含义。
2、准备试样，做好标记可以使用图1、图2中所示两种形状试样中的任一种。
应在金属薄板平面上与轧制方向成0°、45°和90°三个方向切取试样。
试样厚度应当均匀，在标距长度内厚度变化不应大于0.01mm时，应不大于公称厚度的1%。
切取样坯和机加工试样时，应防止因加工硬化或热影响而改变材料的性能。
可用维氏金刚石压头或其它工具刻划标距点。
标距点应位于试样的轴线上，并对称于平行长度部分的中心。
图1 1号样图1 2号样参数第1次第2次第3次※t※ b※0L¤u LLk3、测量试样拉伸前的相关参数的实验数据，填入表一。
4、按“回退”按钮，移动平台，调整上下夹头间的距离。
5、将试样放入试验机上下夹头内，并将其夹紧，调整好测力刻度和载荷——伸长曲线记录装置。
夹头的移动速度应在0.5~20mm/min范围内，并应保持加载速度恒定。
按“拉伸”按钮加载，对金属试样进行拉伸，测量并记录拉伸过程中的相关参数的实验数据，填入对应表格。
注意测量并记录产生屈服时的载荷F s或F0.2、和最大载荷F max。
6、从试验机上取出上下夹头，将其松开并拿出试件，测量并记录相关实验数据，填入对应表格。
结果测试：根据测得的实验数据并参考实验绘制的载荷——伸长曲线，进行数据处理，便可确定板材的E 、σs 、σb 、σs /σb 、δu 、δk1、确定板材E 、σs 、σb 、σs /σb 、δu 、δk 1.1 E 由下列式子确定在金属薄板拉伸过程中的弹性变形阶段的某一时刻，读取的F 和ΔL 代入下列式子：σ=0A Fε=L L E=σ/ε式中L 0 —— 试样原始标距长度，mm ；A 0 —— 试样原始横截面积，mm 2。
1.2 σs 、σb 及σs /σb 由下式确定：σs =0A F S或σ0.2=2020/mm ，N A F 。
（MPa ） σb =0maxA F 2/,mm N （MPa ）式中F s ——屈服时的载荷，N ；F 0.2——相对伸长为0.2%时的载荷，N ； F max ——拉伸最大载荷，N ；A 0 ——试样原始横截面积，mm 2。
1.3 δu 及δk 由下式确定：δu =%1000⨯-L L L u δk =%1000⨯-L L L k 式中 0L ——试样原始标距长度，mm ；u L ——试样产生细颈时的标距长度，mm ；k L ——试样断裂时的标距长度，mm 。
2、绘制加工硬化曲线根据实验测得数据，在坐标网格纸上，以ΔL 为横坐标，F 为纵坐标，为一一对应的ΔL 和F 的值进行描点，拟合绘制金属板料拉伸时的F -ΔL 曲线。
比较拟合绘制拉伸F -ΔL 曲线与试验时载荷——伸长曲线记录装置绘制的拉伸曲线异同。
对试验得到的拉伸曲线（图3）进行坐标变换：图3 拉伸F-△L （σ-ε）曲线横坐标变换为对数应变 ∈=lnL L = ln =∆+00L LL ln (1+ε) （1） 纵坐标变换为真实应力)1()1(00εσε+=+==A F A F S （2）式中 ∈——对数应变（真实应变）； ε——相对应变，ε=△L/L 0；△L ——试样标距的伸长，mm ； S ——真实应力，N/mm 2； σ0——名义应力，N/mm 2；绘制方法如下：在拉伸曲线的横坐标取若干个△L ，再找到相应的载荷F 值，亦可取表二中的成对的F 和△L ，根据式（1）和式（2）计算出相应的S 和∈值，即可绘制出加工硬化曲线（产生细颈前的均匀拉伸阶段）。
