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金属相图实验报告

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篇一：实验3 金属相图实验报告dyl 物理化学实验备课材料 实验3 热电偶温度计的校正及金属相图 一、基本介绍 一个多相体系的状态可用热力学函数来表达，也可用几何图形来描述。表示相平衡体系状态与影响相平衡强度因素关系的几何图形叫平衡状态图，简称相固，也叫状态图。由于常见的影响相平衡的强度因素是温度、压力和浓度，所以也可以说，相图是描述多相体系的状态与温度、压力和组成关系的几何图形。 相平衡的研究对生产和科学研究具有重大意义。钢铁和合金冶炼生产条件的控制、硅酸盐(水泥、耐火材料等)生产的配料比、盐湖中无机盐的提取等，都需要相干衡的知识。又如对物质进行提纯(如制备半导体材料)、配制各种不同低熔点的金屑台金等，都要考虑到有关相干衡问题。化工生产中产品的分离和提纯是非常重要的，其中溶解和结晶、冷凝和熔融、气化和升华等都属相交过程。 总之．由于相变过程和相干衡问题到处存在，研究和革捏相变过程的规体，用以解释有关的自然现象和指导生产甚为重要。 二、实验目的 1、用热电偶—电位差计测定bi—sn体系的步冷曲线,绘制相图; 2、掌握热电势法测定金属相图的方法； 3、掌握热电偶温度计的使用,学习双元相图的绘制。。 三、实验原理 绘制固液二相平衡曲线的方法，常用的有溶解度法和热分析法。溶解度法是指在确定的温度下，直接测定固液二相平衡时溶液的浓度，然后依据澜得的温度和相应的溶解度数据绘制成相固。此法适用于常温下易澜定组成的体系，如水盐体系等。热分析法是指在常温下不便直接澜定固液乎衡时溶液组成的体系(如合金和有机化合物的体系)．通常利用相变时的热效应来测定组成已确定之体系的温度，然后依据选定的一系列不同组成的二组分体系所测定的温度，绘制相图。此法简单易行，应用顾广。 用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态。因此．体系的冷却速度必须足够慢．才能得到较好的结果。体系温度的测量，可用水银温度计，也可选用合适的热电偶。由于水银温度计的测量范围有限，而且其易破损，所以目前大都采用热电偶来进行测温。用热电偶测温其优点是灵敏度高、重现性好、量度宽。而且由于它是将非电信号转换为电信号，故将它与电子电热差计配合使用，可自动记录温度—时间曲线。原则上也可用升温过程中的实验数据作温度-时间关系曲线，但由于升温过程中温度很难控制，不易做到均匀加热，由此产生的误差大于冷却过程，所以通常都绘制冷却曲线。 本实验用热电偶作为感温元件，自动平衡电位差计测量各样晶冷却过程中的热电势，作出电位—时间曲线(步冷曲线)，再由热电偶的工作曲线找出相变温度，从而作出bi-sn体系的相图.实验装置简图 四、实验仪器及试剂 坩埚电炉（含控温仪）；自动平衡电位差计；冷却保温装臵；样品管；杜瓦瓶；镍铬—镍铝 （或其他材料）热电偶。 五、实验步骤 1、准备工作 1) 在杜瓦瓶中装入室温水,连接并检查线路。 2) 热电偶调零：在测温热电偶为室温温度时开启记录仪开关，调量程为20mv，走纸温度为0，调节零悬纽使记录笔位于记录纸左边零线处。这是位臵所指温度热电势为0，代表温度为室温。 2、测量温度 1) 加热试样：臵样品坩埚于管式电炉中，臵电热偶温度计于坩埚中细玻璃管内，并插入底部。调调压器使加热电压为120mv，加热至坩埚中试样熔化停止加热。(判断：加热时若坩埚中间细玻璃管能动则说明试样已熔化)。 六、数据记录 0%bi 20%bi 40%bi 60%bi 80%bi 100%bi 300 269c0 250239c0 t/c200206c197c 183c0000 150140c0 100

time/s七、实验注意事项 根据前面的实验原理可以知道，要获得准确真实的相图，必须保证样品组成和测量温度的准确性，为此在实验过程中需注意以下几点： 1、样品的组成是直接称重配成的，要保证样品的纯度，一般化学纯可以满足实验要求。为防止样品在高温下的挥发氧化，在配制样品时加入了少量的石墨粉，尽管如此，长期使用的样品难免发生氧化变质，可以将样品废弃，重新配制。 2、加热熔化样品时的最高温度比样品熔点高出50℃左右为宜，以保证样品完全熔融。待样品熔融后，可轻轻摇晃样品管，使体系的浓度保持均匀。

3、在样品降温过程中，必须使体系处于或接近于相平衡状态，因此要求降温速率缓慢、均匀。降温速率取决于体系与环境间的温差、体系的热容量和热传导速率等因素。当固体析出时，产生的凝固热使步冷曲线出现“拐点”，若产生的凝固热能够抵消散失热量的大部分，则“拐点”明显；反之，则不明显。但降温速率太慢，实验时间延长。在本实验条件下，通过调整适当的风量以每分钟3～5 ℃的速率降温，可在较短时间内完成一个样品的测试。 4、样品在降温至“平阶”温度时，会出现十分明显的过冷现象，应该待温度回升出现“平阶”后，温度再下降时，才能结束记录。另外，为了使热电偶指示温度能真实地反映被测样品的温度，本实验所设计的热电偶套管的底部正好处于样品的中部，所用热电偶的热容量小，具有较好的导热性。 5、在测定一样品时，可将另一待测样品放入加热炉内预热，以便节约时间，体系有两个转折点，必须待第二个转折点测完后方可停止实验，否则须重新测定。 手动实验注意事项： 1、测量过程中只进行一次热电偶调零； 2、在试剂加热后的冷凝过程中注意不要使玻璃管触壁。 3、步冷曲线的斜率，即温度变化的速率决定于体系与环境的温度，体系的热容和热导率，相变情况等因素．若冷却体系的热容、散热情况等基本相同，体系温度降低的速率控制，可在降温过程中需给电炉加以一定的电压(约20v左右)，来减缓冷却速度，以使转折明显。 4、用电炉加热时，注意调节电压，不宜过高。待金属全部熔融后，切断电源停止升温，以防止超温过剧而使金属发生氧化。适当搅拌可避免过冷现象出现，但搅拌时须是平动，忌上下搅动，否则测温点会不断变更而致温度变化不规律。 5、热电偶的一端，即热端，须插到套管底部，以保证测温点的一致性；其另一端，即冷端．应保持在0℃。由于有些用作冷阱的杜瓦瓶绝热性能并不良好，所以在其内部的冰颗粒要小，每隔一定时间搅拌一次，使冷阱内上下温度一致，特别在室温较高时尤要注意。 电脑实验参数设定注意事项： 1、1号与6号样品的记录截止温度为200℃，其余样品为100℃。 2、记录时间间隔为5秒。 3、记录文件的编号与样品号一致，即1号样品的记录文件命名为“01”，2号样品的记录文件命名为“02”，依次类推。

4、加热温度不能过高，以免金属被氧化。 5、在origin软件处理好数据，获得图形后，可直接按“crtl＋j”拷贝当前图形，再打开word，将图形粘贴在word文档中。6、如果在origin软件中打开剪贴板失败，无法拷贝，可“file”栏中点击“export page”将图形另存为“. wmf”格式的文件，存在桌面上，再在word中点击“插入”、“图片”、“来自文件”，选择桌面上的文件名，插入到word中。 八、思考题解答

1、对于不同成分的混合物的步冷曲线,其水平段有什么不同 答:纯物质的步冷曲线在其熔点出现水平段,混合物在共熔温度出现水平段。

2、解释一个经典的步冷曲线的每一部分的含义 答:对于简单的低共熔混合物,当将体系缓慢而均匀的冷却时如果体系内不发生相的变化,则温度将随时间而线性的改变,当其中一种物质的晶体开始析出时,由于相变潜热的出现,步冷曲线出现转折点,直到另一种晶体开始析出,此时两种物质同时析出,二者同时放出凝固热,步冷曲线上出现水平线段。 3、对于含有粗略相等的两组分混合物，步冷曲线上的每一个拐点将很难确定而低共熔温度却可以准确测定。相反，对于一个组分含量很少的样品，第一点将可以确定，而第二个拐点则难以准确测定。为什么？ 答:当固体析出时，放出凝固热，因而使步冷曲线发生折变，折变是否明显决定于放出的凝固热能抵消散失热量多少，若放出的凝固热能抵消散失热量的大部分，折变就明显，否则就不明显。对于含有粗略相等的两组分混合物，当有一种组分析出时，其凝固热难以抵消另一种组分及其自身的散失热量，所以第一个拐点很难确定，但由于其两组分含量相当，两种晶体同时析出时，受前一种析出的晶体放出的凝固热的影响较小，因此低共熔温度可以准确测定；反之，对于一个组分含量很少的样品，第一个拐点将可以确定，而第二个拐点则难以确定测定。 4、试从相律阐明各步冷曲线的形状。 答：对定压下的二组分体系，根据相律可知， 当出现“拐点”时， 则，则。因此，，表明温度可变；当出现“平阶”时，，根据相律可知，=0，表明温度和各相组成均不变。对于纯物质，当出现“平阶”时，对单组分体系，没有“拐点”存在。 九、实验总结 1、步冷曲线的平台长度的测量误差是本实验误差的主要采源。 2、用自动平衡记录仪绘制出的步冷曲线，测量精确度高，手续简便。 3、步冷曲线发生折变时，是否明显决定于放出的凝固热能抵消散失热量多少，若放出的凝固热能抵消散失热量的大部分，折变就明显，否则就不明显。

4、纯物质的步冷曲线在其熔点出现水平段,混合物在共熔温度出现水平段。 十、电脑预备实验数据结果

1. 由步冷曲线得相变温度和最低共熔温度。 2. bi－sn相图280 260 240 220 t/c200 180 160 140 120 o bi% 十一、进一步讨论

1、本实验成败的关键是步冷曲线上折变和水平线段是否明显。步冷曲线上温度变化的速率取决于体系与环境间的温差、体系的热容量、体系的热传导率等因素，若体系析出固体放出的热量抵消散失热量的大部分，转折变化明显，否则就不明显。故控制好样品的降温速度很重要，一般控制在6℃/min ～8℃/min，在冬季室温较低时，就需要给体系降温过程加以一定的电压（约20v左右）来减缓降温速率。 2、本实验所用体系一般为sn-bi、cd-bi、pb-zn等低熔点金属体系，但它们的蒸气对人体健康有危害，因而要在样品上方覆盖石墨粉或石蜡油，防止样品的挥发和氧化。石蜡油的沸点较低

（大约为300℃），故电炉加热样品时注意不宜升温过高，特别是样品近熔化时所加电压不宜过大，以防止石蜡油的挥发和炭化。

3、本实验属二组分体系相图，它是相平衡的重要内容之一。相图突出的特点是直观性和整体性，通过相图可以得知在压力恒定时的某温度下，体系所处的状态，平衡共存的各相组成如何，各个相的量之间有什么关系，以及当外界条件发生变化时，相变化进行的方向和限度。因此，金属相图的绘制对于了解金属的成分、结构和性质之间的关系具有十分重要的意义。 4、本实验所绘制的二组分体系属于液相完全互溶，而固相完全不互溶的简单低共熔体系，它是二组分凝聚体系中最简单的一种，是研究其它类型相图的基篇二：合金相图实验报告

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金相实验报告

金相实验报告

金相实验报告篇一：金相实验报告广州大学机械与电气工程学院课程报告报告题目: 金相实验报告专业班级:机械111姓名:邓永明学号: 1107XX14组别：第六组指导老师:胡一丹完成日期: XX.10.18一. 热处理工艺分析1. 正火（1）工艺内容：正火(英文名称：normalizing)，又称常化，是将工件加热至Ac3(A是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。

其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。

根本目的是去除材料的内应力、降低材料的硬度为接下来的加工做准备。

（2）工艺特点：正火主要用于钢铁工件。

一般钢铁正火与退火相似，但冷却速度稍大，组织较细。

有些临界冷却速度很小的钢，在空气中冷却就可以使奥氏体转变为马氏体，这种处理不属于正火性质，而称为空冷淬火。

与此相反，一些用临界冷却速度较大的钢制作的大截面工件，即使在水中淬火也不能得到马氏体，淬火的效果接近正火。

钢正火后的硬度比退火高。

正火时不必像退火那样使工件随炉冷却，占用炉子时间短，生产效率高，所以在生产中一般尽可能用正火代替退火。

对于含碳量低于0.25%的低碳钢，正火后达到的硬度适中，比退火更便于切削加工，一般均采用正火为切削加工作准备。

对含碳量为0.25～0.5%的中碳钢，正火后也可以满足切削加工的要求。

对于用这类钢制作的轻载荷零件，正火还可以作为最终热处理。

高碳工具钢和轴承钢正火是为了消除组织中的网状碳化物，为球化退火作组织准备。

正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。

另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。

对于形状复杂的重要锻件，在正火后还需进行高温回火（550-650℃）高温回火的目的在于消除正火冷却时产生的应力，提高韧性和塑性。

二元合金实验报告

二元合金实验报告

实验五二元合金相图一、目的要求1.用热分析法测绘Pb-Sn二元金属相图。

2.了解热分析法的测量技术。

二、基本原理相图是多相(二相或二相相以上)体系处于相平衡状态时体系的某物理性质(如温度)对体系的某一自变量(如组成)作图所得的图形，图中能反映出相平衡情况(相的数目及性质等)，故称为相图。

二元或多元体系的相图常以组成为自变量，其物理性质则大多取温度。

由于相图能反映出多相平衡体系在不同自变量条什下的相平衡情况，因此，研究多相体系的性质，以及多相体系相平衡情况的演变(例如冶金工业冶炼钢铁或其他合金的过程，石油工业分离产品的过程等)，都要用到相图。

图4.1是一种类型的二元简单低共熔物相图。

图中A、B表示二个组分的名称，纵轴是物理量温度T，横轴是组分B的百分含量B％。

在acb线的上方，体系只有一个相(液相)存在；在ecf线以下，体系有两个相(两个固相——晶体A、晶体B)存在；在ace所包为的面积中，一个固相(晶体A)和一个液相(A在B中的饱和熔化物)共存；在bcf所包围的面积中，也是一个固相(晶体B)和一个液相(B在A中的饱和熔化物)共存；图中c点是ace与bef 两个相区的交点，有三相（晶体A、晶体B、饱和熔化物）共存。

测绘相图就是要将相图中这些分隔相区的线画出来。

常用的实验方法是热分析法。

热分析法所观察的物理性质是被研究体系的温度。

将体系加热熔融成一均匀液相，然后让体系缓慢冷却，并每隔一定时间(例如半分钟或一分钟)读体系温度一次，以所得历次温度值对时间作图，得一曲线，通常称为步冷曲线或冷却曲线，图4.2是二元金属体系的一种常见类型的步冷曲线。

冷却过程中，若体系发生相变，就伴随着一定热效应，团此步冷曲线的斜率将发生变化而出现转折点，所以这些转折点温度就相当于被测体系在相图中分隔线上的点。

若图4.2是图4.1中组成为P 的体系的步冷曲线，则点2、3就分别相当于相图中的点G 、H 。

因此，取一系列组成不同的体系，作出它们的步冷曲线，找出各转折点，即能画出二元体系的最简单的相图(对复杂的相图，还必须有其他方法配合，才能画出)。

金相实验报告——Pb-Sn二元相图测定及其组织分析

金相实验报告——Pb-Sn二元相图测定及其组织分析

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：Pb-Sn二元相图测定及其组织分析
实验目的：
1．掌握用热分析法测定材料的临界点的方法；
2．学习根据临界点建立二元合金相图；
3. 自制二元合金金相样品，并分析组织；
实验概述：
相图中临界点测定方法有很多种，有热分析法、热膨胀法、电阻测定法、显微分析法、磁性测定法等等。

把熔化的合金自高温缓慢冷却，在冷却过程中每隔相等的时间进行测量，记录一次温度，由此得到某一成分下合金的冷却曲线。

金属或合金无相变发生时，温度随时间均匀的降低，一旦发生了某种转变，水平台阶或者转折点的温度就是相变开始或终了的温度。

利用热分析法测定Pb-Sn合金转变点，是通过一定数量不同合金成分步冷曲线综合得到的。

简述热分析法测定二元相图的方法：
测定一系列不同Pb-Sn合金成分下的由液体缓慢冷却至完全凝固的数据，作步冷曲线，找出转折点或者平台，即对应转变开始或者完成所对应的温度，由此，综合这一系列的温度和其所对应的成分即可作出平衡态下的相图。

实验结果分析：
合金成分是亚共晶状态，在由液态缓慢冷却时，先析出初生α相，由于合金成分离共晶点很近，初生α相的量非常少，故沿晶界非连续分布，到达共晶点温度时，剩余液相按共晶成分恒温析出至完全，最后冷却到室温，组织没有发生变化。

金相图

金相图

航空材料实验报告航空航天类103552 胡磊金属材料的金相制备及微观性能【实验原理】1.金相学：加工金属式样并观察，记录它的微观结构金属→→→镜面→→→金相图：金属在经过粗磨，细磨，抛光三步打磨形成镜面，在用化学试剂腐蚀镜面，最后将金属镜面吹干，放在显微镜下观察金相图，并用相机拍下图片。

2.实验材料1）Q235A是市场上最常见的钢材，一般用作结构。

有型材棒材和板材等。

以前人们统称为A3钢。

Q235A是普通碳素结构钢的一种表达方式，代表了材料的屈服强度是235Pa。

其成份为：c 0.14--0.22 Mn0.30--0.65 si 0.3 s 0.05P0.0452) 45号钢用于制造齿轮，齿条，链轮，轴，键，销，蒸汽透平机的叶轮，压缩机泵的零件。

拉伸强度不小于600Pa；屈服强度不小于355Pa。

其成份为：c 0.42---0,5 Si 0.17---0.37 Mn 0.50---0.80 S<=0.035% P<=0.035% Cr<=0.25Ni<=0.25%3) 30CrMnSi合金钢是合金结构钢，可用来制造高压鼓风机叶片，阀板离合器摩擦片，螺栓，螺帽，轴齿，轮等。

以及温度不高而要求耐磨的零件。

其成份为：C 0.28--0.34 Si 0.90---1.20 Mn0.08---1.10 Cr 0.08---1.10【实验目的】1 初步掌握金属材料的金相试验的制作方法2 使用光学显微镜观察尽享并加深对金相的理解【实验器材和材料】1 光学显微镜2 磨抛机3 数码照相机4 聚酯，固化剂，促进剂，粗中细三种水砂纸，金刚石抛光剂，硝酸，工业酒精，木夹，吸管，玻璃容器，剪刀，吹风机。

5 丙酮清洗剂【实验过程】一．制作金属镶嵌快1. 被测金属块制作：选用不同牌号的金属材料切割成不同形状，切割时不能把表面烧伤，要用水冷却。

（本组选择的是圆形块）2. 金属块表面处理：用锉刀锉平尽可能使被测面光滑平整3. 镶嵌块制作：准备适量的聚酯加促进剂（蓝色）加入固化剂（白色）搅拌均匀静置几分钟4. 将金属块光滑平整的一面朝下方如橡胶模具中，浇入静置后的聚酯，待固化后取出，固化时间大约为5--6小时二．金属镶嵌快的打磨抛光和腐蚀过程1. 镶嵌块的磨抛：用粗，中，细水砂纸和绒布加金刚石抛光剂在磨抛两用机上面进行磨抛，将露出的金属面打磨抛光成镜面后用清水冲洗干净2. 腐蚀液的配置：腐蚀：工业酒精加硝酸（工业酒精/硝酸=100/4 重量比）用夹子夹住镶嵌块，只腐蚀镜面，时间根据材料而定，不同材料腐蚀的时间不一样。