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一铁碳合金平衡组织观察一、实验目的1、进一步掌握不同成分铁碳合金在平衡状态下的显微组织。2、进一步掌握Fe-Fe3C相图在铁碳合金组织分析中的作用3、掌握铁碳合金成分与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与使用。二、实验原理铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在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，要想得到一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。因此我们可以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，在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，有时可以看出在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在显微镜下观察，铁素体呈白色多边形块状，珠光体在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，室温组织为单一的珠光体。显微镜下每个珠光体晶粒中渗碳体与铁素体片层的方向、大小、宽窄都不一样，这是因为每个珠光体晶粒的位向不同，其截割截面不一致导致的结果。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在珠光体周围。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。5、亚共析白口铁亚共晶白口铁碳的质量分数为2.11%<ωc<4.3%，室温组织由珠光体、二次渗碳体和莱氏体组成。经硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体呈暗黑色椭圆型，莱氏体为白色渗碳体基体上分布着暗黑色粒状珠光体，二次渗碳体析出与共晶渗碳体连在一起。6、共晶白口铁共晶白口铁是ωc＝4.3％的铁碳合金，室温组织为单一的莱氏体组织。莱氏体是珠光体与渗碳体组成的机械混合物。经硝酸酒精溶液浸蚀后，显微镜下白色基体为渗碳体，珠光体呈黑色粒状或棒状7、过共晶白口铁过共晶白口铁是质量分数4.3%<ωc<6.69％的碳钢，室温组织由莱氏体和一次渗碳体组成。经硝酸酒精溶液浸蚀后一次渗碳体呈白亮的、粗大的板条分布在莱氏体基体上。三、实验仪器设备及材料四、画出45、T8、T12钢显微组织，并标出各物相材料名称处理状态显微组织浸蚀剂放大倍数材料名称处理状态显微组织浸蚀剂放大倍数材料名称处理状态显微组织浸蚀剂放大倍数五、根据所观察的组织,说明含碳量对铁碳合金组织和性能的影响。五、根据杠杆定律估算未知样品的含碳量和硬度。实验二碳钢的热处理及硬度实验一、实验目的1、了解碳钢热处理的基本方法。2、了解不同热处理方法对碳钢组织与性能的影响。3、了解硬度测量的基本原理和应用范围。4、了解布氏、洛氏硬度试验机的主要结构并掌握其操作方法。二、实验仪器及设备三、实验操作过程1、介绍电炉、硬度计、读数显微镜、砂轮机和预磨机的使用方法及安全注意事项。2、取一组45或T10钢试样(共6块，一块退火试样已提前备好)。3、将试样放入箱式或坩锅电炉中加热至一定温度(45钢为860℃；T10为780)℃，保温时间为10分钟。4、2人一组，分别进行水冷(4块)、油冷(1块)、空冷(1块)操作。5、将水冷试样取出3块分别放入200℃、400℃、600℃的炉中回火，保温时间为30分钟。6、处理后的试样依次用砂轮机、预磨机磨去两端氧化皮,然后测量硬度:炉冷、空冷试样测布氏硬度(各测2点);其它试样测洛氏硬度(各测3～4点)。四、填写表中全部实验数据表一钢号热处理工艺硬度值HRC或HRB换算为HRC加热温度（℃）冷却方法回火温度（℃）123平均45860炉冷空冷油冷水冷水冷200水冷400水冷600750水冷表二钢号热处理工艺硬度值HRC或HRB换算为HB加热温度（℃）冷却方法回火温度（...
