《工程材料及成型工艺基础》实验指导书(实验报告)

实验一金属材料硬度的测定实验一、实验目的1、了解布氏硬度和洛氏硬度的测定方法。

2、掌握布氏、洛氏硬度试验计的基本构造和操作方法。

二、实验内容及步骤1、布氏硬度的测定布氏硬度的测定在HB-3000型布氏硬度机上进行。

(1)实验原理布氏硬度数值通过布氏硬度试验测定。

布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入被测材料或零件表面，经规定保持时间后卸除试验力，通过测量表面压痕直径来计算硬度的一种压痕硬度试验方法。

布氏硬度值是试验力除以压痕球形表面积所得的商。

使用淬火钢球压头时用符号HBS，使用硬质合金球压头时用符号HBW，计算公式如下：HBS（HBW）=0.102式中：F—试验力（N）；D—球体直径（mm）；d—压痕平均直径（mm）。

由上式可以看出，当F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径d的大小有关。

所以在测定布氏硬度时，只要先测得压痕直径d，即可根据d值查有关表格得出HB值，并不需要进行上述计算。

国家标准GB231-1984规定，在进行布氏硬度试验时，首先应选择压头材料，布氏硬度值在450以下（如灰铸铁、有色金属及经退火、正火和调质处理的钢材等）时，应选用钢球作压头；当材料的布氏硬度值在450~650时，则应选用硬质合金球作压头。

其次是根据被测材料种类和试样厚度，按照表1—1所示的布氏硬度试验规范正确地选择压头直径D、试验力F和保持时间t。

布氏硬度习惯上只写出硬度值而不必注明单位，其标注方法是，符号HBS或HBW之前为硬度值，符号后面按以下顺序用数值表示试验条件：球体直径、试验力，试验力保持时间（10~15s不标注）例如：120HBS10/1000/30，表示直径10mm钢球在9.80KN（1000kgf）的试验力作用下，保持30s测得的布氏硬度值为120。

500HBW5/750，表示用直径5mm的硬质合金球在7.35KN（750kgf）试验力作用下，保持10~15s测得的布氏硬度值为500。

工程材料及其成形基础实验指导书实验一 硬度试验一、实验目的1、了解硬度测定的基本原理及应用范围。

2、熟悉布氏、洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。

二、概 述金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。

硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。

由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。

硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。

另外，硬度与其它机械性能(如强度指标b σ及塑性指标ϕ和δ)之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。

硬度的试验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度，压入法又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。

压入法硬度试验的主要特点是：(1) 试验时应力状态最软(即最大切应力远远大于最大正应力)，因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。

(2)金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系； HB b K σ=⋅式中：b σ——材料的抗拉强度值；HB ——布氏硬度值；K ——系数。

退火状态的碳钢36.0~34.0=K合金调质钢 35.0~33.0=K 有色金属合金 53.0~33.0=K(3)硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度值高，这些性能也就好。

在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。

(4)硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。

(5)设备简单，操作迅速方便。

三、布氏硬度(HB)(一)布氏硬度试验的基本原理布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P ，将直径为D 的钢球压入被测金属表面(如图1-1所示)保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压出的凹痕面积F 凹求出平均应力值，以此作为硬度值的计量指标，并用符号HB 表示。

（建筑工程管理）工程材料及材料成型实验指导书工程材料及材料成型实验指导书青岛大学机械基础实验教学中心实验壹铁碳合金平衡组织观察壹、实验目的1、进壹步掌握不同成分铁碳合金于平衡状态下的显微组织。

2、进壹步掌握Fe-Fe3C相图于铁碳合金组织分析中的作用3、掌握铁碳合金成分和组织变化的关系和规律，能够根据显微组织的特征估算亚共析钢中碳的质量分数。

4、熟悉金相显微镜的结构和使用。

二、实验原理铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金于极其缓慢的冷却条件下所得到的组织，即Fe-Fe3C相图所对应的组织。

实际生产中，要想得到壹种完全的平衡组织是不可能的，退火条件下得到的组织比较接近于平衡组织。

因此我们能够借助退火组织来观察和分析铁碳合金的平衡组织。

根据Fe-Fe3C相图，我们把铁碳合金相图分为工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁1、工业纯铁工业纯铁是ωc<0.0218%的铁碳合金，于室温下的组织为铁素体组织，铁素体呈多角形块状，晶界为黑色条状，有时能够见出于晶界处少量分布的三次渗碳体。

2、亚共析钢亚共析碳钢的质量分数为0.0218%<ωc<0.77%，室温下的组织由铁素体和珠光体组成。

经经硝酸酒精溶液浸蚀后于显微镜下观察，铁素体呈白色多边形块状，珠光体于放大倍数较低时呈暗黑色。

随着碳的质量分数的增加，铁素体量逐渐减少，珠光体量逐渐增加，铁素体的形态逐渐由块状变为碎块状或网状。

3、共析钢共析钢是ωc＝0.77%的铁碳合金，室温组织为单壹的珠光体。

显微镜下每个珠光体晶粒中渗碳体和铁素体片层的方向、大小、宽窄均不壹样，这是因为每个珠光体晶粒的位向不同，其截割截面不壹致导致的结果。

4、过共析钢过共析钢质量分数0.77%<ωc<2.11%，室温组织由珠光体和二次渗碳体组成。

经硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体呈暗黑色，二次渗碳体呈白色网状分布于珠光体周围。

用碱性苦味酸纳溶液浸蚀后珠光体呈灰白色，二次渗碳体呈黑色网状。

工程材料及材料成型实验指导书工程材料及材料成型实验指导书一、实验背景在工程领域中，材料是最为重要的基础之一。

材料的性质和成型方式决定了制造出来的产品的性能和质量。

为了深入理解工程材料的性质和成型方式，我们需要了解它们的实验，从而更好地掌握相关知识。

二、实验目的1、了解工程材料的基本性质和特点；2、通过材料成型实验学习材料加工技术，深入了解材料成型的原理；3、掌握常见的材料分析和测试方法；4、提高操作实验技能，加强实验数据处理及实验报告的撰写能力。

三、实验设备1、恒温水浴，用于热胀冷缩实验；2、磨床和车床，用于机械加工实验；3、万能试验机，用于力学性能测试实验；4、光学显微镜，用于金相组织分析实验；5、红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器，用于材料性质分析实验。

四、实验内容1、材料性质实验：包括密度、硬度、熔点、导电性、导热性等基本性质的测试。

2、热胀冷缩实验：观察不同材料在温度变化下的变化情况，了解其线膨胀系数的关系。

3、拉伸实验：在万能试验机上对材料进行拉伸试验，得到其力学性能参数，如强度、伸长率、断面收缩率等。

4、压缩实验：在万能试验机上对材料进行压缩试验，得到其力学性能参数，如压缩强度、比压缩强度等。

5、机械加工实验：使用车床和磨床对金属材料进行机械加工加工并观察加工后材料的组织结构变化。

6、金相组织分析实验：使用光学显微镜对不同材料进行金相分析，了解不同材料的组织构成。

7、材料成型实验：通过模具加工和热处理等方式对材料进行成型实验，了解不同材料成型过程的影响因素。

8、材料性质分析实验：使用红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器对材料进行成分分析和性质分析。

五、实验安全注意事项1、操作前应认真阅读相关实验指导书，了解实验流程、仪器使用方法和注意事项；2、实验室内应做好防护措施，穿戴好规定的实验服装；3、实验过程中要注意仪器设备的安全使用，避免造成损伤；4、化学试剂和有毒物质应按要求妥善储存和处理，严格遵守实验室规章制度。

《工程材料及成型工艺》实验指导书二零一零年九月实验须知1. 实验前应仔细阅读实验指导书和有关教材，认真做好预习。

教师发现无充分准备者，可停止其进行实验。

2. 学生应准时进入实验室，在教师讲解实验内容之前不得擅自操作实验仪器等。

各项实验内容应有始有终独立完成。

3. 实验过程保持严肃、安静、整洁、遵守操作规程、注意安全、例行节约。

若发现故障，应立即报告教师酌情处理，不要擅自拆修。

4. 实验用的一切物品（如试样、图片、试剂和工具等）不准带出实验室。

5. 实验完毕将仪器物品收拾整齐，恢复原状并作好室内外卫生工作。

6. 每次实验后须完成书面实验报告，于下次实验前交给老师，实验报告成绩作为课程考核总评成绩的一部分。

7. 实验报告统一用报告纸撰写，字迹清楚。

8. 进入实验室应遵守实验室的一切规章制度。

实验一 硬度计的结构原理及使用方法一、实验目的1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计及维氏硬度计的基本原理及其结构；2、熟悉并掌握洛氏硬度计的使用方法； 二、实验原理概述金属材料的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。

硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。

由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同；因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性，微量塑变抗力，形变强化能力以及大量形变抗力。

由于硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其它机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。

硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。

(一)、布氏硬度1、基本原理及结构根据 GB231-84规定，布氏硬度试验法是用直径为D 的淬火钢球（或硬质合金球），以相应的试验力F 压入被测材料的表面，保持规定的时间后，卸掉试验力，用读数显微镜测出材料表面的压痕直径d 。

计算压痕单位面积上所受的力，即为被测金属的布氏硬度值HBS （或HBW ）。

工程材料成形技术基础实验指导书包军杜丽娟主编邢忠文主审哈尔滨工业大学金工教研室前言本实验教材是配合《工程材料成形技术基础》课程教学基本要求而编写，在编写过程中，结合目前教学改革的基本指导思想和原则，根据机械类专业的实际需要，对传统的实验内容进行了修改，删除陈旧的、过时的和现代制造中已较少使用的操作方法和工艺，引进和增加现代材料成形技术、成形工艺自动化、非金属材料成形等内容。

本教材由哈尔滨工业大学金工教研室包军、杜丽娟主编，邢忠文教授主审。

由于作者水平和经验所限，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者批评指正。

编者2003.9目录实验一压铸成形实验 (4)实验二注塑成形实验 (6)实验一压铸成形实验一．实验目的1．掌握压力铸造的原理，了解压力铸造的特点及应用。

2．了解压铸机的结构，掌握压铸机的工作过程。

二．实验原理1．压力铸造的原理、特点及应用压力铸造简称压铸，是通过压铸机将熔融金属以高速压入金属铸型，并使金属在压力下快速凝固的铸造方法。

常用压力为5～150MPa，充型速度为0.5～50m/s, 充型时间为0.01～0.2S。

压力铸造的特点：压铸的生产效率极高、最高可达每小时压铸500件，铸件精度和表面质量均比其他铸造方法高，铸件力学性能高，可铸出形状复杂的薄壁件，便于铸出镶嵌件。

但是压铸工艺也存在不足：压铸设备投资高，压铸模制造复杂、周期长、费用高，一般不宜用于小批量生产。

普通压铸法压铸的铸件易产生气孔，不能进行热处理。

压铸某些内凹件、高熔点合金铸件还比较困难。

目前压铸工艺主要用于大批量生产的低熔点有色金属铸件，其中铝合金占总量的30%～60%。

其次为锌合金及铜合金。

汽车、拖拉机制造业应用压铸件最多，在仪表、电器和农业、国防、计算机、医疗等机器制造业也广泛应用。

压铸生产的零件主要有发动机气缸体、气缸盖、变速箱体、发动机罩、仪表和照像机壳体、支架、管接头及齿轮等。

2．压铸机及压铸工艺过程压铸机可分为热压室式和冷压室式两大类。

（建筑工程管理）材料工程基础实验指导书材料工程基础实验指导书王连琪郑洁徐兴文材料科学和工程学院《材料成形工艺》介绍了铸造、锻压、焊接专业等方面的知识，为配合教材达到教学和实际相结合的目的，使学生能理性认识材料成形的方法，拟定了铸造、锻压、焊接实验。

壹铸造性能实验实验1铸造合金流动性的测定1.1实验目的：1）测定铸造合金成分对该合金流动性的影响。

2）测定浇注温度对该合金流动性的影响。

1.2实验的基本原理流动性是铸造合金的重要性能之壹，它对铸件质量有较大的影响；如补缩、冷隔、浇不足等。

为了获得优质铸件就必须对流动性加以研究。

铸造合金流动性的定义为液态金属本身充满铸型的能力，它和合金的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。

合金的流动性和合金的充型能力是俩个概念。

合金的充型能力是液态合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。

由于影响液态金属充型能力的因素很多，很难对各种合金在不同铸造条件下的充型能力进行比较。

所以，常常用固定条件下所测得的合金流动性来表示合金的充型能力。

1.3实验合金和试样1）纯铝和铸铝102。

2）试样—取壹箱壹件螺旋形试样如图1.1通过实验研究成分对流动性的影响。

取纯Al和ZL102合金在相同温度下浇注螺旋形试样，进行比较。

在实验时，要求铸型相同（透气性、紧实度等）和过热温度相同条件下进行比较。

研究温度对合金流动性的影响，纯Al和ZL102合金分别在不同温度下浇注螺旋形式样，比较螺旋式样的长度。

1.4实验设备和材料1）熔化设备：坩埚电阻炉俩台或感应电炉石墨坩埚俩个2）合金材料：工业纯Al铸铝1023）铸型：三副模板、三副砂箱、造型型砂及制型工具4）热电偶（镍铬-镍硅）俩支及毫伏表5）去气剂：氯化锌图1.1螺旋形流动性试样机构示意图1—浇口杯2—低坝3—直浇道4—螺旋5—高坝6—溢流道7—全压井1.5实验前准备1）熟悉螺旋形试样的结构特点及各部分作用，对铸型的要求。

2）复习合金成分和浇注温度对铸造合金流动性的影响。

《工程材料与成型技术基础》实验报告评语：姓名：学号：班级：指导教师：成绩：日期：实验一碳钢金相样品制备与铁碳合金在平衡状态下的组织观察实验时间：一、实验目的1．通过实验能识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织。

2．掌握碳含量对铁碳合金平衡组织形貌及相组成比例的影响。

二、实验原理利用金相显微镜观察金属的内部组织和缺陷的方法称为显微分析（或金相分析）。

合金在极其缓慢的冷却条件（如退火状态）下所得到的组织称为平衡组织。

铁碳合金平衡组织的观察与分析，要依据Fe-Fe3C相图来进行。

（1）工业纯铁工业纯铁的碳质量分数小于0.0218%，组织为单相铁素体。

铁素体呈白亮多边形晶粒，晶界呈暗色的网络，并在晶界的局部区域分布有微量亮白窄条状三次渗碳体（Fe3CⅢ）。

（2）亚共析钢亚共析钢的碳质量分数为0.0218%～0.77%，组织为铁素体（白亮多边形块状）加珠光体（暗色层状）。

（3）共析钢共析钢的碳质量分数为0.77%，其室温组织为单一的珠光体。

其中白亮铁素体和暗色渗碳体以层状相间。

（4）过共析钢过共析钢的碳质量分数为0.77%～2.11%，在室温下的平衡组织为珠光体加二次渗碳体。

其中，二次渗碳体呈白亮网状分布在暗色珠光体的晶界上。

（5）亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁的碳质量分数为2.11%～4.3%，室温下的平衡组织为珠光体、二次渗碳体加变态莱氏体。

其中变态莱氏体为基体，在变态莱氏体基体上分布着暗色块状或椭圆状的珠光体，在珠光体晶体边缘有一薄层白亮二次渗碳体。

（6）共晶白口铸铁共晶白口铸铁的碳质量分数为4.3%，其室温下的显微组织为变态莱氏体，其中渗碳体为白亮基体，珠光体以暗色细条状和点状嵌镶分布在白亮渗碳体基体上。

（7）过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁的碳质量分数为4.3%～6.69%，其室温下的显微组织为变态莱氏体加一次渗碳体。

一次渗碳体呈白亮板条状嵌镶分布在变态莱氏体的基体上。

三、实验仪器、材料1.金相显微镜2.金相试样四、实验内容及步骤内容：1.通过观察分析，画出表中所列每种铁碳合金显微组织示意图，并用引线和符号标出各种组织的名称，在组织示意图下方填写合金名称、合金碳含量、显微组织名称、观察倍数、浸蚀剂等各个项目内容。