金相组织检验方法整理课件.ppt
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1、实验一 金属的显微分析法 实验目的:了解金相显微镜的构造、原理及使用规则;了解金相显微镜的构造、原理及使用规则;掌握金相显微试样制备的基本操作方法。掌握金相显微试样制备的基本操作方法。实验概述:金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相显微分析法:利用金相显微镜在专门制备的试金相显微分析法:利用金相显微镜在专门制备的试样上观察材料的组织和缺陷的方法。样上观察材料的组织和缺陷的方法。1.1.金相显微镜的构造、原理及使用;金相显微镜的构造、原理及使用;2.2.金相显微试样的制备方法。金相显微试样的制备方法。实验概述:金相分析实验使用的主要仪器设备金
2、相分析实验使用的主要仪器设备 金相显微镜(金相显微镜(4XB型型)金相显微镜(金相显微镜(4XC-TV型)型)实验概述:金相分析实验使用的主要仪器设备金相分析实验使用的主要仪器设备 切割机切割机 镶嵌机镶嵌机实验概述:金相分析实验使用的主要仪器设备金相分析实验使用的主要仪器设备抛光机(抛光机(PG-1型)型)抛光机(抛光机(PG-2型)型)实验概述:1.金相显微镜的原理、构造及使用金相显微镜的原理、构造及使用 金相显微镜的光学原理金相显微镜的光学原理实验概述:1.金相显微镜的原理、构造及使用金相显微镜的原理、构造及使用 金相显微镜的构造金相显微镜的构造及功能及功能 光学系统光学系统 照明系统照
3、明系统 调焦装置调焦装置 载物台(样品台)载物台(样品台)孔径光栏和视场光栏孔径光栏和视场光栏 物镜转换器和物镜物镜转换器和物镜 目镜筒及目镜目镜筒及目镜 实验概述:1.金相显微镜的原理、构造及使用金相显微镜的原理、构造及使用 金相显微镜的构造及金相显微镜的构造及功能功能(1)-灯泡灯泡 (2)-聚光镜组聚光镜组(3)-聚光镜组聚光镜组(4)-半透反光镜半透反光镜(5)-辅助透镜辅助透镜 (6)-物镜组物镜组(7)-反光镜反光镜 (8)-孔径光栏孔径光栏(9)-视场光栏视场光栏(10)-辅助透镜辅助透镜(11)-棱镜棱镜(12)-棱镜棱镜(13)-视场视场 (14)-目镜目镜实验概述:1.金相
4、显微镜的原理、构造及使用金相显微镜的原理、构造及使用 金相显微镜的使用及注意事项金相显微镜的使用及注意事项显微镜的操作规程显微镜的操作规程显微镜使用注意事项显微镜使用注意事项 (详见实验指导书)(详见实验指导书)实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到金属内部的显微组织,需要精心地制备金相显微试样。金属内部的显微组织,需要精心地制备金相显微试样。金相试样的制备过程主要步骤有:金相试样的制备过程主要步骤有:磨制抛光浸蚀镶嵌取样实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法
5、本实验金相试样制备过程的步骤如下本实验金相试样制备过程的步骤如下:磨制抛光浸蚀观察砂纸磨抛光液抛光机浸蚀剂吹风机酒精清洗水清洗水清洗吹干显微镜实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 取样取样下图为常规取样下图为常规取样右图为试样镶嵌右图为试样镶嵌实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 磨制磨制方式:方式:手工磨和机械磨手工磨和机械磨工序:工序:粗磨和细磨粗磨和细磨右图右图-试样磨面上磨痕试样磨面上磨痕 变化情况示意图变化情况示意图 实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 磨制方法磨制方法l砂纸砂纸平铺在平铺在玻璃板玻璃板上
6、,一手按住砂纸,另一手握住试样,使试样上,一手按住砂纸,另一手握住试样,使试样磨面朝下并与砂纸接触,在磨面朝下并与砂纸接触,在轻微压力轻微压力作用下作用下向前推行向前推行磨制。磨制。l磨制以磨制以“单程单向单程单向”方式重复进行。方式重复进行。l在调换下一号更细的砂纸时,应将试样上的磨屑和砂粒清除干净,在调换下一号更细的砂纸时,应将试样上的磨屑和砂粒清除干净,并使试样的并使试样的磨制方向调转磨制方向调转90。实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 抛光抛光目的:目的:去除细磨时遗留下的细微磨痕,去除细磨时遗留
7、下的细微磨痕,以获得光亮而无磨痕的镜面以获得光亮而无磨痕的镜面。方法:方法:机械抛光机械抛光 电解抛光电解抛光 化学抛光化学抛光本实验采用本实验采用机械抛光机械抛光方法。方法。实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法操作:操作:1.将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上,将试样磨面均匀地、平整地压在旋转的抛光盘上,压力不宜过大压力不宜过大,并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。并沿盘的边缘到中心不断作径向往复移动。2.抛光抛光时间不宜过长时间不宜过长,磨面上磨痕全部消除而呈,磨面上磨痕全部消除而呈光亮的镜面光亮的镜面后,即后,即 可停止抛光。可停止抛光。3.抛光后的试
8、样用抛光后的试样用水冲洗水冲洗干净,然后进行侵蚀。干净,然后进行侵蚀。实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 浸蚀浸蚀目的:目的:使试样磨面的显微组织显露出来,便于观察分析。使试样磨面的显微组织显露出来,便于观察分析。光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮,除某些非金属夹杂物、石光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮,除某些非金属夹杂物、石墨、孔洞、裂纹外,无法辨别出各种组织组成物及其形态特征。墨、孔洞、裂纹外,无法辨别出各种组织组成物及其形态特征。方法:方法:化学浸蚀法化学浸蚀法操作:操作:1.将抛光好的试样磨面用化学浸蚀剂进行一定时间浸蚀;将抛光好的试样磨面用化学浸蚀剂进行
9、一定时间浸蚀;2.浸蚀后用酒精清洗浸蚀面,再用吹风机吹干浸蚀面及试样整浸蚀后用酒精清洗浸蚀面,再用吹风机吹干浸蚀面及试样整 体,随后观察。体,随后观察。实验概述:2.2.金相显微试样的制备方法金相显微试样的制备方法 浸蚀浸蚀 浸蚀后试样磨面浸蚀后试样磨面就形成了凸凹不平的就形成了凸凹不平的表面,在显微镜下通表面,在显微镜下通过光线在磨面上各处过光线在磨面上各处的反射情况不同,显的反射情况不同,显现出各种不同的组织现出各种不同的组织结构特征及形态。结构特征及形态。即能够观察到金属的即能够观察到金属的显微组织。显微组织。右图右图-单相组织和单相组织和双相组织的显微组织图双相组织的显微组织图实验一
10、金属的显微分析法 实验设备及材料设备仪器有:设备仪器有:光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。实验材料有:实验材料有:碳钢试样,金相砂纸,抛光液,硝酸酒精溶碳钢试样,金相砂纸,抛光液,硝酸酒精溶液(含液(含4%HNO3),酒精,脱脂棉等。),酒精,脱脂棉等。实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织 一、实验目的一、实验目的o 通过观察,熟悉铁碳合金在平衡状态下的显通过观察,熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织;微组织;o 了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的了解并掌握铁碳合金中的相及
11、组织组成物的本质、形态及分布特征;本质、形态及分布特征;o 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。能之间的关系。实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织二、实验概述二、实验概述p 观察碳钢和白口铸铁的平衡组织观察碳钢和白口铸铁的平衡组织p 分析各种相组分和组织组成物的特征分析各种相组分和组织组成物的特征 p 碳钢:碳钢:亚共析钢、共析钢、过共析钢亚共析钢、共析钢、过共析钢 p 白口铸铁:白口铸铁:亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁 p 相或组织:相或组
12、织:铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体 p 区分:铁素体与渗碳体、各种渗碳体区分:铁素体与渗碳体、各种渗碳体p 估算:亚共析钢中碳的质量分数估算:亚共析钢中碳的质量分数二、实验概述二、实验概述1.各种各种碳钢的显微碳钢的显微组织组织工业纯铁显微组织工业纯铁显微组织亚共析钢钢的显微组亚共析钢钢的显微组织织二、实验概述二、实验概述共析钢的显微组织共析钢的显微组织1.各种各种碳钢的显微碳钢的显微组织组织过共析钢钢的显微组织过共析钢钢的显微组织二、实验概述二、实验概述2.放大倍数对组织形态的影响放大倍数对组织形态的影响高倍率下的珠光体高倍率下的珠光体中倍率下的珠光体中倍率下的
13、珠光体二、实验概述二、实验概述3.铁素体和渗碳体显微镜下的区别铁素体和渗碳体显微镜下的区别亚共析钢中的铁素体亚共析钢中的铁素体 过共析钢中的二次渗碳体过共析钢中的二次渗碳体二、实验概述二、实验概述4.不同化学浸蚀剂对组织的影响不同化学浸蚀剂对组织的影响 T12T12钢的显微组织钢的显微组织碱性苦味酸钠溶液侵蚀的组织碱性苦味酸钠溶液侵蚀的组织 4%4%硝酸酒精溶液侵蚀的组织硝酸酒精溶液侵蚀的组织 4%4%硝酸酒精溶液侵蚀的组织硝酸酒精溶液侵蚀的组织二、实验概述二、实验概述5.各种各种白口铸铁的显微白口铸铁的显微组织组织亚共晶白口铸铁显微组织亚共晶白口铸铁显微组织共晶白口铸铁显微组织共晶白口铸铁显
14、微组织二、实验概述二、实验概述过共晶白口铸铁显微组织过共晶白口铸铁显微组织5.各种各种白口铸铁的显微白口铸铁的显微组织组织实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸铁在平衡状态下的显微组织显微组织三、实验仪器及材料三、实验仪器及材料主要仪器有主要仪器有:光学金相显微镜光学金相显微镜所用材料有所用材料有:2020钢、钢、6565钢、钢、T8T8钢、钢、T12T12钢、亚共晶白口铸钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的显微铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的显微组织样品组织样品 各种碳钢和白口铸铁的金相图片。各种碳钢和白口铸铁的金相图片。实验二实验二 碳钢和铸铁在平衡状态下的碳钢和铸
15、铁在平衡状态下的显微组织显微组织四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤o 观察各种观察各种显微组织显微组织样品,研究每个样品的样品,研究每个样品的组织特征组织特征,并,并结合铁碳相图分析其组织形成过程。结合铁碳相图分析其组织形成过程。o 用铅笔绘出用铅笔绘出指定指定6 6个样品个样品的显微组织示意图,并用箭头的显微组织示意图,并用箭头和代表符号标明各组织组成物。和代表符号标明各组织组成物。注意要点是:注意要点是:1.1.绘图时要抓住各种组织组成物形态的特征,用示意的绘图时要抓住各种组织组成物形态的特征,用示意的 方法去画,而不必像照相似的描绘其切实的影象。方法去画,而不必像照相似的描绘其切实的影
16、象。2.2.绘制绘制组织示意图组织示意图一律用一律用铅笔铅笔,黑白颜色应与真实组织,黑白颜色应与真实组织 相对应,不能以黑代白或以白代黑。相对应,不能以黑代白或以白代黑。3.3.绘制组织图绘制组织图必须在必须在实验室内完成实验室内完成。o 分析一个未知试样。指出它是何种钢,是什么组织,估分析一个未知试样。指出它是何种钢,是什么组织,估算出大致的碳质量含量。算出大致的碳质量含量。实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 实验目的:熟悉钢的几种基本热处理操作;熟悉钢的几种基本热处理操作;研究加热温度、冷却速度及回火温度等主研究加热温度、冷却速度及回火温度等主
17、要因素对碳钢热处理后性能的影响;要因素对碳钢热处理后性能的影响;观察碳钢热处理后的显微组织;观察碳钢热处理后的显微组织;了解材料硬度的测定方法,学会正确使用了解材料硬度的测定方法,学会正确使用硬度计。硬度计。实验概述:钢的热处理:通过钢在固态范围内的加热、保温和冷钢的热处理:通过钢在固态范围内的加热、保温和冷却操作,来改变其内部组织,从而获得所需要的物理、却操作,来改变其内部组织,从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的过程。化学、机械和工艺性能的过程。普通热处理有:退火、正火、淬火、回火。普通热处理有:退火、正火、淬火、回火。热处理基本工艺要素:加热温度、保温时间和冷却方热处理基本工艺要
18、素:加热温度、保温时间和冷却方式。式。正确合理选择这三者的工艺规范,是热处理质量的基正确合理选择这三者的工艺规范,是热处理质量的基本保证。本保证。实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 热处理设备热处理设备 实验室用设备实验室用设备箱式电阻炉箱式电阻炉 坩埚炉坩埚炉 管式电阻炉管式电阻炉实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 热处理生产用设备热处理生产用设备 高温电阻炉高温电阻炉 台车式电阻炉台车式电阻炉 外热井式硝盐炉外热井式硝盐炉网带式淬火炉网带式淬火炉 网带式回火炉网带式回火炉 铝管退火炉铝管退火炉 箱式气体渗碳炉自动生产线箱式气体渗碳炉自动
19、生产线感应加热感应加热 感应淬火机床感应淬火机床RJ2系列井式回火电阻炉系列井式回火电阻炉 RQ3系列气体渗碳炉系列气体渗碳炉 RX3系列箱式电阻炉系列箱式电阻炉实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 实验概述:钢的热处理工艺曲线钢的热处理工艺曲线 相关参数:相关参数:o 加热温度加热温度o 保温时间保温时间1.冷却方式冷却方式实验三 钢的热处理及其对组织和性能的影响 退火和正火工艺退火和正火工艺 淬火方法淬火方法 冷却方式冷却方式 共析钢的等温转变和连续冷却转变共析钢的等温转变和连续冷却转变 亚共析钢连续冷却转变亚共析钢连续冷却转变 过共析钢连续冷却转变过共析钢连续冷却转变实验概述:加热温
20、度的选择加热温度的选择图图3-1 退火和正火的加热退火和正火的加热 图图3-2 淬火的加热淬火的加热 温度范围温度范围 温度范围温度范围 实验概述:加热温度的选择加热温度的选择回火的加热温度回火的加热温度 低温回火:加热温度为低温回火:加热温度为150250。中温回火:加热温度为中温回火:加热温度为350500。高温回火:加热温度为高温回火:加热温度为500650。回火加热温度对机械性能的影响回火加热温度对机械性能的影响 回火加热温度对硬度的影响回火加热温度对硬度的影响实验概述:保温时间的选择保温时间的选择 保温的意义:为了使工件内外各部分温度均达到指定温度,保温的意义:为了使工件内外各部分温
21、度均达到指定温度,并完成组织转变,使碳化物溶解奥氏体成分均匀化,必须并完成组织转变,使碳化物溶解奥氏体成分均匀化,必须在热处理加热温度下保温一定的时间。在热处理加热温度下保温一定的时间。加热时间:工件升温所需时间和保温所需时间的总合。加热时间:工件升温所需时间和保温所需时间的总合。热处理加热时间的影响因素:工件的尺寸和形状、使用的热处理加热时间的影响因素:工件的尺寸和形状、使用的加热设备和装炉量、装炉时炉子的温度、钢的成分和原始加热设备和装炉量、装炉时炉子的温度、钢的成分和原始组织、热处理的要求和目的等。组织、热处理的要求和目的等。在空气介质中加热升温达到指定温度后的保温时间,在空气介质中加热
22、升温达到指定温度后的保温时间,碳钢:按工件厚度碳钢:按工件厚度(或直径或直径)每毫米一分钟每毫米一分钟 到一分半钟估到一分半钟估算;算;合金钢:按每毫米两分钟估算。合金钢:按每毫米两分钟估算。在盐浴炉中加热,保温时间则可缩短在盐浴炉中加热,保温时间则可缩短12倍。倍。(参见表参见表3-1)实验概述:冷却方法的选择冷却方法的选择 热处理时冷却方法(冷却速度)影响着钢的组热处理时冷却方法(冷却速度)影响着钢的组织和性能。只有选择适当的冷却方法,才能获得所织和性能。只有选择适当的冷却方法,才能获得所要求的组织和性能。要求的组织和性能。退火冷却:一般采用随炉冷却。退火冷却:一般采用随炉冷却。正火冷却:
23、采用空气冷却,大件可用风冷却。正火冷却:采用空气冷却,大件可用风冷却。淬火冷却:根据工件状况选择淬火介质。淬火冷却:根据工件状况选择淬火介质。淬火介质不同淬火介质不同 冷却能力不同冷却能力不同 工件获得冷速不同工件获得冷速不同合理选择冷却介质是保证淬火质量的关键合理选择冷却介质是保证淬火质量的关键碳钢:通常用室温的水作淬火介质碳钢:通常用室温的水作淬火介质合金钢:合金钢:实验概述:碳钢热处理后的组织,可以是接近平衡状态的组织,碳钢热处理后的组织,可以是接近平衡状态的组织,也可以是不平衡组织。组织不同性能将各异。也可以是不平衡组织。组织不同性能将各异。研究分析其组织,用铁碳相图和碳钢的曲线。研究
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