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实验一平衡态铁碳合金成分、组织、性能之间关系的分析1.1典型铁碳合金的平衡组织观察与分析一、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、实验原理简介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室温下铁碳合金基本组织特征1铁素体F 铁素体是碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体。
经35的硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下呈现白亮色多边形晶粒。
在亚共析钢中铁素体呈块状分布当合金的含碳量接近于共析成分时铁素体则呈断续的网状分布于珠光体晶界上。
2渗碳体Fe3C 渗碳体是铁与碳形成的一种化合物。
经35的硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下为白亮色若用苦味酸钠溶液浸蚀则渗碳体呈暗黑色而铁素体仍为白亮色由此可以区别铁素体和渗碳体。
由于铁碳合金的成分和形成条件不同渗碳体可以呈现不同的形状一次渗碳体是由液相中直接结晶出来呈板条状游离分布二次渗碳体是从奥氏体中析出的呈网状分布在珠光体晶界上三次渗碳体是从铁素体中析出呈窄条状分布在铁素体晶界上。
3珠光体P 珠光体是铁素体和渗碳体的两相复合物。
在平衡状态下它是由铁素体和渗碳体相间排列的层片状组织。
经35的硝酸酒精溶液浸蚀后铁素体和渗碳体皆为白亮色而两相交界呈暗黑色线条。
在不同的放大倍数下观察时组织特征有所区别。
如在高倍600倍以上下观察时珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈白亮色而两相交界为暗黑色在中倍400倍左右下观察时白亮色的渗碳体被暗黑色交界所“吞食”而呈现为细黑条这时看到的珠光体是宽白条铁素体和暗黑细条渗碳体的相间复合物在低倍200倍以下下观察时无论是宽白条的铁素体还是暗黑细条的渗碳体都很难分辨这时珠光体呈现暗黑色块状组织。
4变态莱氏体Ld 变态莱氏体是珠光体和渗碳体组成的复合物。
铝合金焊接性能及焊接接头性能摘要：在高铁、地铁列车的制造中，铝合金材料是列车车体的主要材料之一，然而由于铝合金材料在焊接性能、焊接接头性能方面仍存在一定的不足，经常会出现气孔、裂纹等缺陷，因此高铁、地铁列车铝合金车体的焊接施工质量仍然很难保证。
本文对铝合金的焊接性能以及焊接接头性能进行了分析。
关键词：铝合金；焊接性能；焊接接头前言铝合金材料具有较强的化学活泼性及导热性，氧化膜密度则相对较低，这些特性使得铝合金在焊接过程中很容易出现问题，而要想对这些焊接问题进行有效处理，保证铝合金焊接质量，则需要明确铝合金焊接性能及其焊接接头性能，并在焊接过程中进行针对性地处理。
1铝合金焊接性能及焊接接头性能分析1.1高温强度低由于金属材料焊接通常都是在高温条件下进行，因此材料熔点对于焊接质量有着直接地影响，铝合金材料的熔点会因合金中纯铝含量不同而存在一定的差异，但通常都在600℃左右，这一熔点与铜等其他材料相对较高，但在进行高温焊接时，其强度与塑性却会迅速降低，这意味着焊接过程中铝合金材料很难支撑住液体金属，而焊缝也会因此而出现塌陷、烧穿等问题。
1.2膨胀系数高铝合金材料的膨胀系数普遍较高，大多都能达到铜、钢的两倍或以上，而收缩性最高则在75%左右，这意味着在焊接过程中，高温的影响很容易使铝材料因热胀冷缩而出现变形，并发生结晶裂纹、液化裂纹等现象。
另外，铝合金的导热性虽然比较高，但在高温影响下其内外部温度仍然会出现差异，温差的变化会使其内外部出现不同的膨胀，并产生较大的内应力，这同样是铝合金焊接容易出现热裂纹的主要原因。
同样，焊接完成后，随着焊接接头处温度的不断降低，如果收缩量较大且冷却速度较快，那么其收缩变速率就会随之提高，并使铝合金焊接接头处出现应力-应变状态，而这同样是焊接处产生裂纹的主要原因之一。
1.3氧化能力强铝材料的氧亲和力非常强，长期暴露在空气中很容易形成氧化铝薄膜，这种薄膜虽然厚度较低，且具有较高的密度与结实度，但熔点却高达2050℃，如果在未经处理的情况下直接进行焊接，铝材料就很难与其他金属材料有效结合起来，焊接接头出也会因氧化铝残渣的存在而出现气孔。
设计型综合实验实验论文年月日固溶处理对铸铝合金性能的影响李星西安工业大学北方信息工程学院摘要：铸造铝硅合金是一种重要的合金材料，具有质量轻、强度高、耐磨耐蚀性好等优点，广泛应用于航空航天及汽车领域，但其组织中常出现的粗大共晶硅组织对合金的力学性能具有严重的不利影响，因此需要对该组织进行变质及固溶处理。
稀土被认为是金属的“维他命”，对铸造铝硅合金具有良好的变质作用。
铝合金通过控制加入Si，Cu的含量，使合金的综合性能都比较好。
含硅和铜的铝合金的强化机制主要是固溶强化和沉淀强化，一般在人工时效状态下使用。
主要探讨了变质及固溶处理对铸造铝合金微观组织的影响，比较了固溶处理前（变质二）和固溶处理后的组织性能变化。
本文以含硅和铜的铝合金为研究对象，以固溶处理为方法，采用组织观察(光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜)和金相组织分析相结合的方法对含硅铜的铝合金的强化性能进行了研究，主要研究内容和结果如下:(1)研究了固溶处理对合金微观组织的影响。
通过对合金进行金相分析和透射电镜观察发现，热处理后合金中粗大的树枝状的共晶硅形貌发生很大改变，共晶硅熔断并且被球化;强化相在固溶处理过程中溶解。
这些形态的改变带来了包括合金的抗拉强度、硬度和耐磨等性能都得到很大的提高。
当固溶温度为480℃，固溶时间为4.5小时时，第二相固溶基本完成，而且合金中枝状的共晶硅被溶断并且被很好的球化。
关键词铸铝合金固溶处理变质金相组织目录摘要第一章绪论 (4)1.1铝合金分类及性能 (4)1.1.1铸造铝合金 (4)1.1.2变形铝合金 (6)1. 2铸造铝硅合金的变质处理 (6)1.2.1变质剂的发展 (7)1.3铸造铝硅合金的热处理 (8)1.3.1固溶处理 (8)1.3.2时效处理 (8)1.4本课题的研究意义 (9)第二章试验方案 (9)2. 1 Al-Si-Cu合金的制备 (9)2.1.1实验原料和熔炼设备 (9)2.1.2熔炼过程及加入的材料 (10)2.1.3 固溶处理 (12)第三章固溶处理前后合金组织与性能的分析 (13)3.1 Al-Si-Cu合金的金相分析 (13)3.1.1未经固溶处理（即变质二）的Al-Si-Cu合金的金相分析: (13)3.1.2固溶处理之后的金相组织图 (16)第四章结论 (17)参考文献第一章绪论1.1铝合金分类及性能1.1.1铸造铝合金铝在地壳中的含量仅次于氧和硅居于第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素，其空间点阵为面心立方结构且没有同素异构转变，在化学元素周期表中为第IIIA主族元素，纯铝的密度较低为2.699g/cm'，其熔点为660.24'C，通常向纯铝中加入如Mg, Si, Zn, Cu等元素能得到性能更优的铝合金。
1.1常用金属材料及性能1.1.1常用金属材料常用金属材料主要指钢、铸铁、有色金属等，它们具有良好的性能，是工业领域的主要材料。
1．钢含碳量小于2%的铁碳合金都称为钢。
钢的品种很多,性能各异，钢的分类钢碳素钢合金钢碳素结构钢碳素工具钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢普通碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素工具钢高级优质碳素工具钢钢按照化学成分, 可分为碳素钢和合金钢。
(1)碳素钢碳素钢是指含碳量小于2.11%，含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。
碳素钢按碳含量的不同,分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢：含碳量在0.25%以下。
中碳钢：含碳量在0.25~0.60%之间。
高碳钢：含碳量在0.60以上。
按用途又可将碳钢分为结构钢和工具钢。
结构钢：主要用于制造机械零件和工程构件。
这类钢一般属于低碳钢和中碳钢。
工具钢：主要用于制造各种刀具、量具和模具等。
这类钢一般属于高碳钢。
（2）合金钢合金钢是在碳素钢的基础上,在炼钢过程中有意向钢中加人某种或某几种元素(称合金元素)而形成的钢。
按用途分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。
合金结构钢：用来制造承受载荷较重的或截面尺寸较大的重要机械零件。
合金工具钢：用于制作刀具、模具、量具等。
特殊性能钢：具有特殊的物理或化学性能,用于制作有特殊性能要求的零件,如不锈钢就属于特殊性能钢。
2．铸铁铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。
工业上常用的铸铁含碳量为2.5%~4%。
由于铸铁含有较多的碳和杂质,其力学性能一般说来比钢差，不能锻造。
最常用的铸铁品种是灰铸铁。
根据化学成分和石墨形态的不同，铸铁有普通灰铸铁、孕育铸铁、合金铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等很多品种，每一品种又根据力学性能列出若干牌号，以供不同条件下使用。
3．有色金属工程上，将除钢铁以外的金属或合金，称为非铁金属或有色金属。
如铜、铝、钼、镁、钛等。
有色金属具有某些特殊的物理、化学和力学性能。
如铜具有良好的导电、导热、抗蚀、抗磁等性能；钼、镁、钛等合金密度小，强度高，具有优异的耐腐蚀性能。
新人教版高一化学必修一第三章第二节金属材料讲义知识点一 铁合金1．合金(1)定义：由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。
①硬度：合金的硬度一般大于成分金属。
②熔点：合金的熔点多数低于成分金属。
2．铁合金⎧生铁铁碳合金⎨⎩钢合金钢，常见的是不锈钢知识点二 铝和铝合金1．铝与氧化铝的化学性质(1)Al 与 O 2 的反应：4Al ＋3O 2===2Al 2O 3。
(2)Al 与盐酸的反应 (实验 3－4)2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑。
Al 2O 3 与盐酸的反应(1)已知物质的质量 m ：n ＝M(2)已知标准状况下气体体积 V ：n ＝V(3)已知物质的粒子数 N ：n ＝N⎨⎩Ti NiAl 2O 3＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2O(3)Al 与 NaOH 溶液的反应 (实验 3－5)2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑。
Al 2O 3 与 NaOH 溶液的反应Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O 。
2．两性氧化物像 Al 2O 3 这类既能与酸反应，生成盐和水，又能与碱反应，生成盐和水的氧化物，叫两性氧化物。
3．铝合金向铝中加入少量合金元素，如 Cu 、Mg 、Si 、Mn 、Zn 及稀土元素等，可制成铝合金，例如硬铝。
知识点三 新型合金⎧⎪储氢合金⎧La －Fe 合金新型合金⎨ 钛合金⎪⎩耐热合金形状记忆合金知识点四 物质的量在化学方程式计算中的应用1．物质的量与各物理量之间的关系mV mNA(4)已知溶液中的物质的量浓度c：n＝cV 2．物质的量在化学方程式计算中的应用化学方程式化学计量数之比扩大NA倍之后物质的量之比结论2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2∶2∶2∶12NA∶2NA∶2NA∶NA2__mol∶2__mol∶2__mol∶1__mol化学方程式中各物质的化学计量数之比＝各物质的粒子数之比＝各物质的物质的量之比微判断(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物。
是非题 1.1 金属材料的工艺性能是指：为保证构件能正常工作所用的金属材料应具备的性能。
（X ） 1.2 金属材料工艺性能包括力学性能、物理性能和化学性能等。
（X ）1.3 金属材料受外力作用屈服变形时，内部晶格发生滑移，滑移线大致与受力方向平行。
（X ） 1.4 材料强度越高，其塑性就越好。
（X ） 1.5 金属的强度是指金属抵抗断裂的能力。
（O ） 1.6 一般来说，钢材硬度越高，其强度也就越高。
（O ）1.7 洛氏硬度方法的特点是压痕很小，可用来测定焊缝、熔合线和热影响区的硬度。
（X ） 1.8 冲击韧性AK 越高的材料，抗拉强度值b 也越高。
（X ） 1.9冲击韧性高的材料一般都有较好的塑性。
（O ）1.10 韧性高的材料，其冲击韧性必然也高。
（X ）1.11 一般说来，塑性指标较高的材料制成的元件比脆性材料制成的元件有更大的安全性。
（O ）1.12 承压类特种设备的冲击试验的试样缺口规定采用V 型缺口而不用U 型缺口，是因为前者容易加工，且试验值稳定。
（X ） 一般说来，焊接接头咬边缺陷引起的应力集中，比气孔缺陷严重得多。
（O ）材料屈强比越高，对应力集中就越敏感。
（O ）材料的断裂韧度值KIC 不仅取决于材料的成分、内部组织和结构，也与裂纹的大小、形状和外加应力有关。
如果环境条件不利或使用条件不当，塑性材料也可能变为脆性材料。
（ 只要容器和管道的使用温度高一200C,就不会发生低温脆断。
（ 发生热脆的钢材，其金相组织没有明显变化。
（低合金钢比碳钢的热脆倾向大。
（一般说来，钢材的强度越高，对氢脆越敏感。
（O ）由于承压类设备的筒体与封头连接焊缝结构不连续，该部分会出现较大的峰值应力。
（X ）应力集中的严重程度与缺口大小和根部形状有关，缺口根部曲率半径越大，应力集中系数就越大 （X ）如果承压类设备的筒体不直，则在承压筒壁不仅承受薄膜应力，在不直处还会出现附加弯曲应力（O ）1.24如果承压类设备的筒体不圆，则在承压筒壁不仅承受薄膜应力，在不圆处还会出现附加弯曲应力 (O)1.25 存在于锅炉和压力容器内部的压力是导致产生拉应力的主要原因。
有色金属及其合金分类第一章有色金属及其合金分类1.1有色金属及其分类有色金属在金属的类别中占有绝大部分。
有的资料将有色金属划归为非铁金属，并称化学元素周期表中，除铁外所有金属元素均为非铁金属。
有的资料把金属分为黑色金属和有色金属两大类(实际上黑色亦属有色，只能说是习惯叫法)。
黑色金属有铁、锰、铬三种，除此之外八十余种金属都称为有色金属。
有色金属在国民经济各个部门的应用十分广泛，并具有特殊的重要性，各国都重视和发展有色金属工业。
有资料显示，有色金属产量约占世界钢产量的5%。
由于各国地理位置、矿产分布和生产状况等的不同，对有色金属的分类并不统一。
一般是按有色金属的密度、经济价值、在地壳中的储量及分布情况和被人们发现及使用的年代等分为五大类，即①轻有色金属；②重有色金属；③稀有金属；④贵金属；⑤半金属。
稀有金属又分为稀有轻金属、稀有高熔点金属、稀有分散金属、稀土金属和稀有放射性金属五个类别。
1. 十种常用有色金属十种常用有色金属简称十种有色金属，是指产量大，并应用比较广泛的十种有色金属。
世界各国有色金属产量是指铝、镁、铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞十种有色金属的总产量。
我国一般是指铜、铝、镍、铅、锌、海绵钛、镁、锡、锑、汞为十种常用有色金属。
2004年上半年，我国十种常用有色金属总产量达到669.3万吨，同比增长21.40%。
本手册包括除汞外的上述有色金属，还包括金、银、铂、铱、钨、钼等多种，有色金属。
2. 轻有色金属轻有色金属一般是指密度在4.5g/cm3以下的有色金属，其包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。
这类金属的共同特点是密度小(0.53～4.5g/cm3)，化学活性大，氧、硫、碳和卤素化合物都相当稳定。
这类金属多采用熔盐电解法和金属热还原法提取。
有资料介绍，铝在自然界中约占地壳重量的8%(铁约占5%)，随着炼铝技术的发展和铝的被广泛应用，其产量已超过有色金属总产量的1/3。
本手册仅涉及铝和镁两种轻有色金属。
铝合金基材硬度和阳极氧化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铝合金是一种广泛应用于航空、汽车、建筑等领域的重要材料。
在实际应用中，铝合金的硬度对其性能和使用寿命具有重要影响。
为了提高铝合金的硬度和耐磨性，一种常用的方法是进行阳极氧化处理。
阳极氧化是一种通过在铝表面形成氧化层来增加其硬度和改善其耐蚀性的表面处理技术。
这种氧化层一般由氧化铝所组成，具有较高的硬度和附着力。
通过阳极氧化处理，铝合金的表面可以形成一层坚硬的保护层，从而提高其抗磨损、抗腐蚀和抗氧化性能。
铝合金基材的硬度是影响阳极氧化效果的重要因素之一。
较高的基材硬度可以促进氧化膜的形成，并增加其硬度和厚度。
另外，基材硬度还会影响氧化膜的致密程度和孔隙度，进而影响阳极氧化层的耐蚀性和耐磨性。
然而，铝合金基材的硬度受到多种因素的影响，包括合金成分、热处理工艺、冷变形等。
不同的合金和处理方式会导致不同的硬度值和硬度分布。
因此，在进行阳极氧化处理之前，需要对铝合金基材的硬度进行测试和评估，以选择合适的处理参数和工艺条件。
本文旨在通过对铝合金基材硬度和阳极氧化的研究，探讨其相互关系及对铝合金性能的影响，为铝合金的应用和加工提供科学依据和技术支持。
在下面的章节中，我们将深入讨论铝合金基材硬度的影响因素以及阳极氧化对铝合金基材硬度的影响。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要分为三个部分，分别是引言、正文和结论。
在引言部分，我们将提供一个概述来介绍铝合金基材硬度和阳极氧化的背景和重要性。
我们还将介绍文章的结构，向读者阐明本文的主要内容和安排。
最后，我们将阐明本文的目的，即为了研究和分析铝合金基材硬度和阳极氧化之间的关系。
在正文部分，我们将首先探讨铝合金基材硬度的相关知识。
我们将介绍铝合金基材硬度测试方法、硬度的定义和影响硬度的因素。
然后，我们将转向讨论阳极氧化的过程、方法和应用。
我们将探讨阳极氧化对铝合金基材硬度的影响，并讨论可能的机理和原因。
