工程材料实验指导书
工程材料及其成型技术
实验指导书
材料科学与工程教研室
辽宁工业大学
2017年8月
目录
实验一铁碳合金平衡组织观察 (1)
实验二碳钢的热处理及硬度测定 (7)
实验三常用钢、铸铁和有色合金显微组织观察 (11)
实验一铁碳合金平衡组织观察
一、实验目的
1、通过观察和分析，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。
2、了解铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布规律。
3、分析并掌握平衡状态下铁碳合金的成分与组织、性能之间的关系。
二、实验设备及样品
1、金相显微镜（XJP—3C型）若干台；
2、投影仪一台。
3、典型铁碳合金平衡组织试样若干块。
三、实验内容及原理
钢和铸铁是工业上应用最广泛的金属材料，它们的性能与组织有密切的联系。
熟悉并掌握铁碳合金的平衡组织，对于合理使用钢铁材料具有十分重要的意义。
1、纯铁、碳钢和白口铸铁的平衡组织
平衡组织一般是指合金在极为缓慢冷却的条件下（退火状态）所得到的组织。
铁碳合金在平衡状态下的显微组织可根据Fe－FeC相图来分析。从相图可知，所有碳钢和白口铸铁在室温时的显微组织均由铁素体（F）相和渗碳体（FeC）相所组成。
但是，由于碳含量的不同，结晶条件的差别，铁素体和渗碳体相的相对数量、形态、分布和混合情况不一样，因而呈现各种不同特征的组织组成物。碳钢和白口铸铁在室温下的显微组织见表—1。
表--1 典型铁碳平衡组织金相试样的材料、工艺及组织
, ,铁碳合金平衡组织随含碳量的不同可分为七类：
（1）、工业纯铁含碳量≤0．0218 的铁碳合金为工业纯铁,其平衡状态的显微组织为大量铁素体和极少量的三次渗碳体。铁素体呈不规则白色块状，三次渗碳体呈角块状或条状分布在铁素体晶界上。
（2）、亚共析钢含碳量在0．0218～0．77之间的铁碳合金为亚共析钢，其室温平衡组织为铁素体和珠光体。显微镜下铁素体呈白色块状，珠光体呈黑色块状。随含碳量的变化，铁素体与珠光体的相对量也发生变化，碳含量为Wc0.65%的亚共析钢,其平衡组织中的F常呈白色网状包围在P周围。
（3）共析钢碳含量为0.77的铁碳合金是共析钢，其室温平衡组织全部为珠光体。珠光体是由铁素体片与渗碳体片相互交替排列形成的片层状组织，在电镜下其片层组织形貌清晰可见。在光学显微镜下，高倍观察时可见其片层形貌，低倍下观察，由于显微镜的分辨率低，珠光体呈黑色块状。
（4）过共析钢碳含量在0.77～2.11之间的铁碳合金为过共析钢，其室温平衡组织为二次渗碳体和珠光体，二次渗碳体呈白色网状分布在珠光体周围。
（5）亚共晶白口铸铁碳含量在2.11～4.3之间的铁碳合金为亚共晶白口铸铁,其室温平衡组织是P+Fe3CⅡ+Ld′。粗大黑色的P呈树枝状分布，白色的Fe3CⅡ围绕在粗大
的P 周围，显微镜下无法与Ld ′基体分清，Ld ′则是由条状或粒状P 和Fe 3C 基体组成。
（6）共晶白口铸铁 碳含量为4.3的铁碳合金是共晶白口铸铁，室温平衡组织全部为Ld ′。Ld ′是P 和Fe 3C 的机械混合物，即由黑色条状或粒状P 和白色Fe 3C 基体组成。 （7）过共晶白口铸铁 碳含量为4.3～6.69的铁碳合金是过共晶白口铸铁，室温平衡组织为莱氏体（Ld ′）+ 一次渗碳体（Fe 3C Ⅰ）。FeC 呈白色条带状分布在Ld ′基体上。
2、 两种组成相的显微特征
（1）铁素体（F ） F 是碳溶于 α－Fe 的间隙固溶体。铁素体为体心立方晶格，具有磁性及良好的塑性，硬度较底，一般为80～120HB ，经3%～5%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下观察呈白色晶粒。随着钢中碳含量的增加，铁素体量减少。铁素体量较多时呈块状分布。当钢中碳含量接近共析成分时，铁素体往往成断续的网状，分布于珠光体的周围。
（2）渗碳体（3Fe C ） 3Fe C 是铁与碳形成的复杂结构的间隙化合物。它的碳质量分数为6.69%,抗浸蚀能力较强,经3%～5%硝酸酒精溶液侵蚀后呈百亮色（如用碱性苦味酸钠溶液浸蚀后，3Fe C 则成黑色）。一次渗碳体（3Fe
C ）是直接从液体中析
出的，呈长白条状，分布在莱氏体之间。二次渗碳体（3Fe C Ⅱ）是由奥氏体中析出的，数量较少。（3Fe C Ⅱ）沿奥氏体晶界析出，在奥氏体转变成珠光体后，它呈网状分布在珠光体的边界上。另外，经不同的热处理后，渗碳体可以呈片状、粒状或断续网状。渗碳体的硬度很高，可达800HB 以上，它是一种硬而脆的相，强度和塑性都很差。三次渗碳体（3Fe C Ⅲ）是由铁素体中析出的，数量极少，往往予以忽略。珠光体中的共析渗碳体呈片状，它使珠光体的强度较高。莱氏体中的共晶渗碳体作为莱氏体的基体，使莱氏体的硬度高、脆性大、塑性极差。
（3）亚共析钢的碳含量和性能的估算
亚共析钢的室温平衡组织为F+P 。随着碳含量的增加，F 的含量逐渐减少，P 的含量逐渐增加。亚共析钢的碳含量可由其室温平衡组织来估算。若将F 中的碳含量忽略不计，
则钢中的碳全部在P中，因此由钢中P的质量分数可估算出钢中碳的质量分数，即Wc=0.77×Wp%
由于P和F的密度相近,钢中P和F的质量分数可以近似用在显微镜中观察到的P和F的面积分数来代替.例：观察到显微镜组织中有60%的面积为珠光体，40%的是铁素体时，则此钢的含碳量为Wc=0.77×60%=0.46%
四、实验方法
1,由表-1中所列金相试样的材料和工艺，研究每一个试样的显微组织特征，并联系铁碳相图分析其组织形成过程。
2，绘出所观察样品的显微组织示意图。画图时要抓住各种组织组成物形态的特征（用铅笔画图）。
3，分析一个未知碳含量的铁碳合金试样：指出它是何种钢？是什么组织？用杠杆定律估算出大致的碳含量，求出它的大致硬度。
五、实验报告要求
1、实验目的。
2、实验设备、仪器、材料。
3、试样的显微组织示意图。用箭头和代表符号标明各组织组成物，并注明试样的碳含量，浸蚀度和放大倍数。
4、思考题
图1 工业纯铁200×图2 亚共析钢（20）200×
图3 亚共析钢（45）200×图4 共析钢500×
图5 过共析钢500×图6 亚共晶白口铁100×
图7 共晶白口铁500×图8 过共晶白口铁100×
预习报告
一、实验目的：
二、实验设备仪器及材料：
三、简略解释下列7种平衡组织：
1、工业纯铁
2、亚共析钢
3、共析钢
4、过共析钢
5、亚共晶白口铁
6、共晶白口铁
7、过共晶白口铁
班级：姓名：学号：指导教师
实验二碳钢的热处理及硬度测定
一、实验目的
1、掌握碳钢的常规热处理（退火、正火、淬火及回火）操作方法。
2、熟悉洛氏硬度计操作方法。
3、了解碳钢的不同热处理工艺对钢的组织及性能（硬度）的影响。
二、实验设备仪器及用品
1、箱式电阻加热炉，坩埚电阻加热炉及其控温仪表。
2、洛氏硬度计。
3、淬火水槽、油槽及淬火介质。
4、原始状态的45钢或T12钢标准试样。
三、实验原理及方法
碳钢的热处理就是在固态下对碳素钢进行不同温度的加热、不同时间的保温和不同速度的冷却，改变其内部显微组织，从而使钢获得我们所需要的力学性能和工艺性能。碳钢的常规热处理工艺主要有退火、正火、淬火和回火四种。
在热处理操作中，加热温度、保温时间和冷却方式是最主要的三个基本工艺参数，选择合理的热处理工艺参数是获得所需性能的基本保证。
1、加热温度
铁碳合金相图是确定钢的热处理加热温度的主要依据。对于亚共析钢系列的退火、正火和淬火操作，其加热温度一般应超过Ac3线以上，以获得完全而均匀的奥氏体相，而过共析纲则要求加热到Ac1——Acm线之间，以获得细小的奥氏体和少量渗碳体。若将过共析钢加热到Acm线以上进行退火时，就有可能得到网状二次渗碳体和珠光体组织，
这种组织的硬度较高，不利于切削加工，也不利于随后的淬火操作，易于出现淬火裂纹。加热到Acm线以上淬火时，不仅使获得的马氏体组织粗大，而且会获得过多的残余奥氏体，导致硬度和耐磨性下降，脆性增加，甚至会出现淬火裂纹。
2 回火温度
碳钢的回火温度取决于合金所要求的组织和性能。低温回火的目的是为了使钢降低淬火应力，减小钢的脆性并保持钢的高硬度。低温回火一般获得回火马氏体组织，硬度为57～60HRC。
中温回火的目的是使钢获得高的弹性极限，同时具有高的韧性。中温回火一般获得回火屈氏体，硬度为40～48HRC。
高温回火的目的是为了使钢获得具有一定强度、硬度，同时又有良好的冲击韧性的回火索氏体组织，硬度为20～35HRC。
3、保温时间
为了使钢件内部各部分温度均匀一致，并完成组织转变，就必须在某一加热温度下保温一段时间。广义的保温时间，是工件升温时间（工件入炉后表面达到炉内指示温度的时间）、透热时间（工件新部与表面温度趋于一致的时间）和保温时间的总和。因此，保温时间与钢的成分、原始组织、加热设备、加热介质、工件体积、装炉量及装炉方式和工艺本身的要求等许多因素匀有关系。通常，根据经验公式计算保温时间。一般，在空气介质中，升到规定温度后的保温时间，碳素钢按工件有效厚度每毫米一分至一分半钟，合金钢按每毫米二分钟估算；在盐浴炉中，保温时间可缩短1～2倍。回火保温时间与回火温度有关。通常低温冷却方式
4、冷却方式
碳钢热处理的冷却方式是十分重要的，冷却速度适当，才能获得所需求的组织和性能。碳钢的退火一般采用随炉冷却。为提高生产效率，可炉冷至600～550℃时出炉空冷。
正火多采用在空气中自然冷却的方式进行，大件常进行吹风冷却。
碳钢的淬火冷却是采用快冷的方式进行。但是一方面，冷却速度要大于淬火临界冷却速度，以保证获得马氏体组织，而另一方面，应在超过临界冷却速度的前提下，冷却速
度应当尽量缓慢，以减少内应力，避免变形和开裂。理想的淬火冷却介质，应该在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（550～650℃）快冷，以超过临界冷却速度；而在马氏体转变温度范围（200-300℃）慢冷，以减少内应力。生产上常用的淬火介质都有其局限性，其冷却能力难以满足上述要求。因此，热处理生产上实际所用的淬火方法除了单液淬火外，还有双液淬火、分级淬火、等温淬火等多种方式。
5、几种常用热处理工艺
退火：将钢加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却，以获得接近平衡状态的组织的热处理方法，称为退火。目的是为了降低钢的硬度；提高钢的塑性和韧性；改善钢的组织缺陷；消除内应力。
正火：将钢加热到A C3以上30～50℃，保温后出炉在空气中冷却，以获得较细的珠光体组织。其目的是提高低碳钢的切削性能；细化晶粒和均匀组织；消除网状碳化物。
淬火：将钢加热到相变温度（A C1或A Cm）以上，经保温后，再以大于该钢临界冷却速度的冷速快冷（对于碳素钢应该水冷），以获得高硬度的马氏体组织。
回火：将已经淬火后的钢件再加热到A C1线以下某一温度进行足够时间保温，然后再冷却到室温的热处理工艺。回火分为高温回火（600℃左右）、中温回火（400℃左右）、低温回火（200℃左右）三种，其目的是改善组织，获得良好的综合力学性能；获得高的弹性极限；获得高的硬度和耐磨性；消除淬火残余应力。随着回火温度的升高，钢件的硬度将均匀有规律的下降，而钢件的冲击韧性却随回火温度的升高而均匀提高。
图1 用C曲线说明冷速对组织的影响图2 硬度与韧性随回火温度变化曲线
四、实验内容及步骤
1、实验人员按实验工艺表-1所列工艺条件分成若干小组，每组领取2～3件试样。
2、对所领取的试样进行不同工艺的热处理操作。
3、用砂纸磨去热处理后试样两个端面的氧化皮，然后用洛氏硬度计测定硬度。每个试样
测三点，取平均值。要求将本人和其他同学所测得的数据一同填入热处理实验数据表。
4、对实验结果及硬度数据进行对比分析。
表—1 碳素钢热处理工艺及实验数据表
五、实验报告要求
1、实验目的
2、实验设备、仪器及材料
3、实验原理及方法
4、实验数据及结果（列出实验数据表中的全套硬度数据和和估计的显微组织，）
5、分析回答问题。
预习报告
一、实验目的：
二、实验设备仪器及材料：
三、实验内容：
四、简略解释下列4种常用热处理工艺：
1、退火
2、正火
3、淬火
4、回火
班级：姓名：学号：指导教师：
实验三常用钢、铸铁和有色金属显微组织观察
一、实验目的
1. 观察分析几种常用碳素钢、合金钢、铸铁及有色金属的显微组织。
2. 了解材料成分、组织和性能之间的关系。
3. 掌握钢、铸铁和有色合金中常见组织的典型特征。
二、实验设备及材料：
1. 台式金相显微镜若干台。
2. 标准金相试样一套。
三、实验内容及原理
（一）常用碳素钢与合金钢的显微组织及特征
常用钢材主要分为碳素钢与合金钢两大类。碳素钢是铁碳合金，而合金钢则是在铁碳合金的基础上又按用途人为加入了一些其他元素。合金钢按合金元素含量的不同可分为三种：合金元素总量ωMe<5%的称为低合金钢；合金元素总量ωMe为5%～10%的称为中合金钢；合金元素总量ωMe>10%的称为高合金钢。
加入合金元素，通常会引起以下三方面的变化：
①铁碳相图的变动：会使相变临界点（A1，A3，A cm）升高或降低，使S点、E点左移。合金钢的平衡组织中各相的相对量会与碳钢不同，但同种类型的组织其形态并没有本质的区别。
②C曲线的右移（除Co外）：即合金钢可以较低冷却速度得到马氏体，热处理的工艺方法有所不同，但相同类型的组织形态基本相同。
③回火稳定性的提高：由于合金元素推迟了回火过程中的组织转变，与碳钢相比，相同类型的组织其回火温度会不同，但形态无显著差别。
所以，一般的低合金钢与碳钢的组织差异不大，本实验涉及常用碳素钢和常用高合金钢的显微组织如下。
一常用钢的显微组织
1.Q235钢
是最常用的普通碳素结构钢，主要应用在钢的结构件如框架、普通容器、建筑钢筋等方面，用量较大。该钢是低碳钢或亚共析钢，一般不做热处理用钢，其显微组织为少量珠光体和大量的铁素体。强度较低。
2.45钢
典型的优质碳素结构钢，属于亚共析钢，主要应用于小型轴类和小型齿轮等机械零件。其退火后的平衡组织是片状珠光体和等轴状铁素体。工业生产上经常在调质状态下应用，因此也是典型的调质钢，其显微组织为回火索氏体，具有良好的综合力学性能。
3.T10钢
典型的优质碳素工具钢，属于高碳钢或过共析钢，主要应用于工具、刃具、模具等方面。其退火状态下的组织是粒状珠光体，具有较低的硬度和加工性能。该钢经淬火和低温回火后具有较高的硬度和耐磨性，其显微组织为黑色的细针状马氏体、残余奥氏体和白色的颗粒状碳化物。
4. 高速钢
高速钢在工业生产中是应用最广泛的一种刀具材料，该钢经热处理后具有很高的热硬性和耐磨性。高速钢最常用的钢号是W18Cr4V，其铸态组织存在大量的共晶莱氏体，硬而脆，不能使用。必须经过反复锻造来打碎莱氏体，再经退火处理，得到退火组织—索氏体和合金碳化物，才能进行机械加工。高速钢经淬火及回火处理后获得优良的热硬性及高的耐磨性，其显微组织为回火马氏体、合金碳化物及少量残余奥氏体。
5. 奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢最常用钢号为1Cr18Ni9，典型成分为ωCr17%～19%、ωNi8%～11%和
极低的含碳量。Cr的加入可提高基体的电极电位，Cr、Ni的配合可使钢在室温下具有奥氏体组织。碳的存在，会使组织中出现碳化物（Cr23C6），减少奥氏体中Cr的含量，消弱耐蚀性。通过固溶处理，即将港加热到1000～1100℃，会使Cr23C6全部溶入奥氏体中，再经快速冷却，抑制碳化物析出，就可以在室温下获得单相奥氏体组织，该钢具有极佳的耐腐蚀性能和耐热性，因此，常用于石油化工生产行业的生产设备和容器以及日常的建筑装饰行业。
6、高碳高铬钢
常用的高碳高铬钢为Cr12MoV钢，该钢经淬火回火后具有良好的硬度、耐磨性和尺寸稳定性，变形量较小，因此主要用制造冷作模具和刃具。热处理后的显微组织是马氏体、残余奥氏体+粒状碳化物。
二铸铁的显微组织
含碳量ωC>2.11%的铁碳合金称为铸铁。铸铁的性能与钢相比，虽然力学性能较低，但具有优良的减震性、耐磨性、铸造性与可切削性，而且生产工艺简单和设备简易，经济性好，因此在工业上得到广泛的应用。
根据碳在铸铁中的存在形式，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。白口铸铁中碳全部以渗碳体状态存在，断口呈银白色，硬而脆，主要用作炼钢原料。灰口铸铁中碳主要以石墨状态存在，断口呈暗灰色。麻口铸铁的组织介于白口和灰口之间，碳可同时以石墨及渗碳体形式存在。白口和麻口铸铁因组织中存在大量的渗碳体，具有很大的脆性，工业上很少应用，普遍应用的是灰口铸铁。
在灰口铸铁中，由于石墨的强度和韧性几乎等于零，可以把这些铸铁看成是布满裂纹和空洞的钢，所以其抗拉强度和塑性远比钢低。石墨数量越多，尺寸越大，分布越不均匀，则对基体的削弱作用越大，铸铁的性能也就越差。
根据石墨化过程进行的程度不同和热处理工艺，灰口铸铁可以有三种不同基体，既珠光体、铁素体、珠光体+铁素体，其中，铁素体基体的韧性最好，而珠光体基体的铸铁抗拉强度最高。另外，还可以通过热处理，获得贝氏体、马氏体及各种回火组织的基体。
决定铸铁性能的组织因素主要在石墨，其次是基体。根据石墨的形态，灰口铸铁又分为普通灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。
基体组织和石墨的形态、分布、大小、数量决定着铸铁的性能。
1. 灰口铸铁
石墨呈片状，对基体的割裂作用很大。基体有铁素体、珠光体、铁素体+珠光体三种。若在浇注前向铁液中加入孕育剂，可细化石墨片，提高灰铸铁性能。这种铸铁叫孕育铸铁，基体多为珠光体。
2、可锻铸铁
可锻铸铁又叫马铁或展性铸铁。由白口铸铁经高温长时间的石墨化退火而得到。其中石墨呈团絮状，因而大大减弱了对基体的割裂作用，与普通灰口铸铁相比，具有较高的力学性能，尤其是塑性和韧性。基体有铁素体、珠光体、铁素体+珠光体三种。
3、球墨铸铁
在液态铸铁中加入球化剂和孕育剂，可使石墨变为球状。球状石墨对基体的割裂作用较片状石墨和团絮状石墨小得多。因而其力学性能远远优于普通灰口铸铁和可锻铸铁。球墨铸铁的基体有铁素体、铁素体+珠光体及珠光体三种。
三常用有色金属材料的显微组织及特征
1.铸造铝合金
铝硅合金是应用最广泛的一种铸造铝合金，该类合金成分在共晶点附近，具有优良的铸造性能。但铸造后得到的组织是由粗大针状的硅晶体和α固溶体所组成的共晶体及少量呈多面体状的初生硅晶体。粗大的硅晶体极脆，使合金的塑性和韧性明显下降。工业中常用钠或钠盐于合金浇注前加入，进行变质处理，可使Si晶体显著细化，同时使相图中共晶点向右下方移动，使该成分的合金变为亚共晶成分，室温组织为树枝状均匀分布的α初晶及细粒状Si与基体组成的（α+Si）共晶。
2、硬铝合金
硬铝合金是一种铝—铜—镁合金，具有强烈的时效强化效应，该合金经固溶和时效
处理后，由于有大量的S相（Ai2CuMg）和θ相（CuAi2）的弥散析出，使该合金获得明显的沉淀强化效果，因此，具有较高的硬度和强度。合金的常规固溶时效组织为α固溶体＋S＋θ相。
3. 铜合金
最常用的铜合金为黄铜和青铜。黄铜为铜锌合金，其中Zn的含量对黄铜的组织和性能有重要影响。
（1）单相黄铜（α黄铜）Zn质量分数在39%以下的黄铜，组织为单相α固溶体（Zn 溶于Cu中形成的固溶体）。其塑性和耐蚀性都很好，适于做各种深冲零件。退火后组织特征如图-11所示。
（2）双相黄铜（α+β'）Zn质量分数在39%～45%的黄铜具有两相组织，β'相是以CuZn电子化合物为基的有序固溶体，低温下硬且脆，高温时转变为无序固溶体β，有良好的塑性，所以双相黄铜适于进行热加工。随Zn含量的增加，双相黄铜中的β'相对量增多。如图-12所示，β'相呈暗黑色，α相为明亮色。α相的形态及分布与合金的成分及冷速有关。
4. 轴承合金
最常用的轴承合金合金是锡基轴承合金，是以锡为基本组元并含有锑和铜的轴承合金（又称巴氏合金）。这类合金具有很小的摩擦因数，优良的抗咬合性、嵌藏性和对润滑油的耐蚀性，是一种优良的轴承材料，广泛用于工作条件很繁重的轴承上。ZSnSb11Cu6和ZSnSb4Cu4是两类具有代表性的锡基轴承合金。图-13为ZSnSb11Cu6的显微组织，其特点是软的基体上分布着硬质点。显微组织中，软基体是α固溶体（Sb溶于Sn形成的固溶体），呈暗黑色；硬质点是白色方块状的β'相（以化合物SnSb为基的固溶体）；白色星状物（或针状）是化合物Cu3Sn5（γ相），也起硬质点作用，而且由于γ相密度与液相接近，结晶过程中不会产生比重偏析，在液相中均匀分布并搭成骨架的针状γ初晶还能阻止随后结晶出的比重较小的β'相晶体上浮。
四、实验方法
按表—1所列试样，观察实验室所提供试样的显微组织，了解其组织形态特征，绘出组织示意图（用铅笔画图）并进行组织分析。
表-1 实验所要求观察的试样
五、实验报告要求
1、实验目的。
2、实验仪器及材料。
3、画出所观察的试样的显微组织示意图，并标出组织组成物的名称。
预习报告
一实验目的：
二实验设备仪器及材料：
三实验方法：
四简略说明几种常见材料的显微组织特征：
145钢的退火组织和调质组织
2灰口铸铁
3、可锻铸铁
4、球墨铸铁
班级：姓名：学号：指导教师：
《工程材料》热处理实验报告
工程材料综合实验 车辆工程10-1 班 实验者： 陈秀全学号：10047101冯云乾学号：10047103高万强学号：10047105
一实验目的 1区别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之 间的相互关系； 3、 了解碳钢的热处理操作； 4、 研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、 观察热处理后钢的组织及其变化； 6、 了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 二实验设备及材料 1、 显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、 金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 3、 三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢 20#、中碳钢45#、高碳钢 T10） 三实验内容 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、 中碳钢和高碳钢，均为退火状 态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 6、 热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 、 分析碳钢成分一组织一性能之间的关系。 四实验步骤： &观察平衡组织并测硬度： （1） 制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2） 观察并绘制显微组织；
（3）测试硬度。 9、进行热处理。 10、观察热处理后的组织并测硬度： （1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2）观察并绘制显微组织。 五实验报告: 、总结出碳钢成分一组织一性能一应用之间的关系
图1工业纯铁图2工业纯铁图3亚共析钢 图6过共析钢图5共析钢调质处理
图8共晶白口铸铁 图7 亚共晶白口铸铁 图10 20#正火（加热到860C +空冷）图9过共晶白口铸铁 图11 45#调质处理图12 T10正火处理
工程材料入库作业指导书(正式)
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 工程材料入库作业指导书 (正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-4662-69 工程材料入库作业指导书(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 材料验收完成后，做好入库工作，为材料贮存工作的顺利进行打下了基础，可保证进入仓库的材料数量准确、质量可靠。 1.0 做好入库前的准备工作，合理规划仓库。 1.1 交通方便，要求便于材料的运输和装卸，尽量靠近路边，同时不得影响总体规划。 1.2 要求地势较高并且地形平坦，便于排水、防洪、通风和防潮。 1.3 油库、氧气、乙炔气等危险品仓库与一般仓库要保持一定的距离，与民房或临时工棚也要有一定的安全距离。 1.4 合理布局水电供应设施，合理确定仓库的面积及相应设施。 2.0 操作程序：
2.1 材料采购人员采购的材料经检查验合格无差错之后，办理验收入库手续，由采购人员鉴写验收入库单由仓库保管员鉴收。 2.2 材料验收入库单，按照先后时间顺序由保管员在《材料进出库登记表》上进行登记；第一联作为登记凭证按月整理封存保留三年以上以备查验，第二联财务记帐凭证，第三联采购员报帐凭证，第四联计划人员存查。 2.3 验收入库的材料按先后顺序，分品种、规格、型号、材质、用途分别在仓库堆放，并进行详细的标识。 2.4 玻璃、陶瓷及易碎材料在入库时要轻拿轻放。 2.5 油料、氧气、乙炔等危险品在入库卸货时，保管员要认真守候观察，为了防止意外，保管员应暂停发料。 请在这里输入公司或组织的名字 Enter The Name Of The Company Or Organization Here
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础 1、合金钢是如何分类的？ 1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为510%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。 2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。 3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢 2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？ 奥氏体稳定化元素, 主要是、、、C、N、等 铁素体稳定化元素, 主要有、、W、V、、、、B、、等 3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？ 1) 碳化物形成元素：、、、V、、W、、、等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。 2) 形成碳化物的规律 a) 合金渗碳体——与碳的亲和力小，大部分溶入α或γ中，少部分溶入3C中，置换3C中的而形成合金渗碳体（）3C; 、W、少量时，也形成合金渗碳体 b) 合金碳化物——、W 、含量高时，形成M6C(24C 42C)23C6(21W2C6 2W21C6)合金碳化物 c) 特殊碳化物——、V 等与碳亲和力较强时 i. 当<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）、M2C。 . 当>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。 ★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？ 1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属； 2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度； 3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子； 4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。 有效方法：淬火+回火，钢淬火形成马氏体，马氏体中溶有过饱和C和元素，产生很强的固溶强化效应，马氏体形成时还产生高密度位错，位错强化效应很大；是形成许多极细小的取向不同的马氏体，产生细晶强化效应。因此淬火马氏体具有很高强度，但脆性很大，淬火后回火，马氏体中析出碳化物粒子，间隙固溶强化效应虽然大大减小，但产生很强的析出强化效应，由于基体上保持了淬火时细小晶粒，较高密度的位错及一定的固溶强化作用，所以回火马氏体仍具有很高强度，并且因间隙固溶引起的脆性减轻，韧性得到改善。 ★5、固溶强化、二次硬化、二次淬火、回火稳定性的含义。 1) 固溶强化：当溶质原子溶入基体金属形成固溶体能强化金属。 2) 二次硬化：在含、W、V较多的钢中, 回火后的硬度随回火温度的升高不是单调降低, 而是在某一温度后硬度反而增加, 并在某一温度(一般为550℃左右)达到峰值。这种在一定回火温度下硬度出现峰值的现象称为二次硬化 3) 二次淬火：通过某种回火之后，淬火钢的硬度不但没有降低，反而有所升高，这种现象称为二次淬火。
《机械工程材料》教学大纲
《机械工程材料》教学大纲 修订单位：机械工程学院材料工程系 执笔人：吕柏林 一、课程基本信息 1.课程中文名称：机械工程材料 2.课程英文名称：Mechanical Engineering Materials 3.适用专业：机械设计制造及其自动化 4.总学时：48学时 5.总学分：3学分 二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务 机械工程材料课程是为机械类本科生开设的必修课，本课程的主要目的是使学生通过本课程的学习，掌握金属材料，非金属材料，材料热处理以及材料选用等方面的技术基础知识．本课程的任务是结合校内金工教学实习，使学生通过工程材料的基础知识，材料处理，材料选用基础的学习，获得常用机械工程材料方面的实践应用能力，也为进一步学习毛坯成型和零件加工知识以及其它有关课程及课程设计，制造工艺方面奠定必要的基础。 三、理论教学内容与教学基本要求 （一）教学基本要求： １．熟悉工程材料的基本性能 ２．掌握金属学的基础知识，包括金属的晶体结构，结晶，塑性变形与再结晶，二元合金的结构与结晶． ３．掌握运用铁碳合金相图，等温转变曲线，分析铁碳合金的组织与性能的关系． ４．熟悉各种常规热处理工艺以及材料的表面热处理技术． ５．掌握常用工程材料（包括高分子材料，陶瓷材料）的组织，性能，应用与选用原则．（二）理论教学内容 1．绪论（2学时） 课程的目的和任务 ;教学方法和教学环节 ;学习要求与方法 2．工程材料的机械性能（2学时） 强度，刚度，硬度，弹性，塑性，冲击韧性 3．金属的晶体结构和结晶（6学时） 常见的三种晶体结构 ;金属实际结构及晶体缺陷 ;金属的同素异构转变4．金属的塑性变形与再结晶（6学时）
机械工程材料综合实验心得体会
机械工程材料综合实验心得体会 篇一：机械工程材料总结 第01章材料的力学性能 静拉伸试验：材料表现为弹性变形、塑性变形、颈缩、断裂。 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。表示引起单位变形所需要的应力。 强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 断裂的类型：韧性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与沿晶断裂、剪切断裂与解理断裂 布氏硬度 HB：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。洛氏硬度 HR 、维氏硬度HV 冲击韧性：A k = m g H – m g h (J)（冲击韧性值）a k= AK/ S0 (J/cm2) 疲劳断口的三个特征区：疲劳裂纹产生区、疲劳裂纹扩展区、断裂区。 断裂韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标，是应力强度因子的临界值。K ? C a C 工程应用要求：? YIC
磨损过程分：跑和磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段阶段 蠕变性能：钢材在高温下受外力作用时，随着时间的延长，缓慢而连续产生塑性变形的现象，称为蠕变。（选用高温材料的主要依据） 材料的工艺性能：材料可生产性：得到材料可能性和制备方法。铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。 决定材料性能实质：构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料的元素种类以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工过程有密切的关系。 第02章晶体结构 晶体：是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体有固定的熔点，具有各向异性。非晶体：是指原子呈无序排列的固体。各向同性。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。 晶格：晶体中，为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称
材料工程基础实验指导书
班级： 学号： 姓 名：
实验一金相试样制备与组织观察综合实验 实验学时：6h 实验性质：综合性 一、实验目的 1了解金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜，提高物像的质量；了解显微镜的维护方法。 2学习金相试样的制备方法；了解金相试样质量对金相分析的影响。 3掌握二元铸态合金的固溶体，共晶（包括亚共晶和过共晶）和包晶组织的特征，能识别这些组织；掌握Fe—C合金平衡和非平衡组织的特征。 二、实验内容 本次实验为综合实验，要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制样要点，并能分析合金尤其是铁碳合金的典型组织。 实验分三阶段进行，首先熟悉金相显微镜的结构、操作方法和维护要求，再进行具体试样的金相试样制备，第三步观察分析常见二元合金和铁碳合金的组织。实验中各阶段每位同学独立完成。通过预习了解显微镜结构、维护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特征，写出实验步骤，然后到实验室通过自己的操作体会各个过程。 三、实验仪器、设备及材料 3.1实验仪器、设备 砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜 3.2实验材料试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样（用于组织观察）；制备试样材料选用碳 钢。制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸 四实验原理 4.1 金相显微镜结构与使用 4.1.1成像原理 简单地说，成像原理就是将物像两级放大。如图1—1 所示。物AB 经物镜放大成一倒立的实像 A ′ B′，再经目镜放大成虚像A ″B″。 1）显微镜的放大倍数 显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积： 1 250 M M物?M目 f 物f目 f 物，f 目——物镜和目镜的焦距；l——显微镜的光镜筒长度放大倍数的选择决定于组织的粗细和观察的目的。放大倍数大，则组织清晰，但视域小，不能观察全貌，代表性受局限，放大倍数低，则效果完全相反，如图1-2 所示。在金相分析时，根据需要，往往高、低倍变换使用。
(新)机械基础课程教学大纲
《机械基础》课程教学大纲 课程编号 适用专业：机械类专业 学时：128（讲课114：，实验：14）学分：7 执笔者：曾德江编写日期：2004年4月 一、课程的性质和任务 机械基础是机械类各专业的一门重要的专业基础课，为进一步学习专业课程和新的科学技术做准备。 本课程的任务是：使学生掌握常用机械工程材料的性能、用途及选择，初步掌握机械零件毛坯的基础知识；初步掌握分析解决工程实际中简单力学问题的方法；初步掌握对杆件进行强度个刚度计算的方法，并具有一定似的实验能力；掌握常用机构和通用机械零件的基本知识，初步具有分析、选用和设计机械零件及简单机械传动装置的能力。为学习专业课和新的科学技术打好基础，为解决生产实际问题和技术改造工作打好基础。 二、课程内容和要求 模块一机械工程材料（17学时） 第一单元绪论（1学时） 介绍与本课程相关的基本概念，本课程研究的主要内容及新技术的应用。 掌握与本课程相关的基本概念。 第二单元金属材料与热处理基础（10学时） 介绍金属材料的性能、金属学基础、钢的热处理的基本知识。 理解金属材料的性能、金属学相关的基本概念、基本知识，了解铁碳合金状态图的应用，掌握金属材料常用的热处理方法和适用范围。 第三单元钢铁材料（4学时） 介绍工业用钢、工程铸铁的分类、特点及牌号表示。 了解工业用钢、工程铸铁的分类、特点，掌握工业用钢、工程铸铁的牌号表示。 第四单元非铁金属与粉末冶金金属材料（2学时） 介绍非铁金属与粉末冶金金属材料的分类及牌号表示。 了解非铁金属与粉末冶金金属材料的分类、特点及应用。 模块二静力学（16学时） 第五单元静力学基础（5学时） 介绍静力学的基本概念，静力学公理，约束、约束反力与受力图。 掌握静力学的基本概念、基本公理及物体的受力分析与受力图的绘制。
工程材料综合实验报告
工程材料综合实验 1.金相显微镜的构造及使用 2.金相显微试样的制备 3.铁碳合金平衡组织观察 实验目的 1、了解金相显微镜的光学原理和构造，初步掌握金相显微镜的使用方法及利用显微镜进行显微组织分析。 学习金相试样的制备过程，了解金相显微组织的显示方法。 3、识别和研究铁碳合金(碳钢和白口铸铁)在平衡状态下的显微组织，分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。 实验步骤与过程 金相显微镜的构造及使用 ①．实验原理 由灯泡发出—束光线，经过聚光镜组(一)及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组(二)，再度将光线聚集在物镜的后焦面上。最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片(一)、半透反光镜、辅助物镜片(一)、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。该象被目镜再次放大。照明部分的光学系统是按照库勒照明原理进行设计的，其优点在于视场照明均匀。用孔径光栏和视场光栏，可改变照明孔径及视场大小，减少有害漫射光，对提高象的衬度有很大好处。
②．主要结构 1．底座组： 底座组是该仪器主要组成部分之一。底座后端装有低压灯泡作为光源，利用灯座孔上面两边斜向布置的两个滚花螺钉，可使灯泡作上下和左右移动；转松压育直纹的偏心圈，灯座就可带着灯泡前后移动，然后转紧偏心圈，灯座就可紧固在灯座孔内。 灯前有聚光镜、反光镜和孔径光栏组成的部件，这织装置仅系照明系统的一部分，其余尚有视场光栏及另外安装在支架上的聚光镜。通过以上一系列透镜及物镜本身的作用，从而使试样表面获得充分均匀的照明。 2.粗微动调焦机构： 粗微动调焦机构采用的足同轴式调焦机构。粗动调焦手轮和微动调焦手轮是安装在粗微动座的两侧，位于仪器下部，高度适宜。观察者双手只需靠在桌上及仪器底座上即可很方便地进行调焦，长时间的使用也不易产生疲劳的感觉。旋转粗动调焦手轮，能使载物台迅速地上升或下降，旋转微动调焦手轮，能使载物台作缓慢的上升或下降，这是物镜精确调焦所必需的。右微动手轮上刻有分度，每小格格值为0．002毫米，估读值为0．001毫米。在右粗动调焦手轮左侧，装有松紧调节手轮，利用摩擦原理，根据载物台负荷轻重，调节手轮的松紧程度(以镜臂不下滑，且粗、微动调焦手轮转动舒适为宜)。这也就解决了仪器长期使用后因磨
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。 C相图在铁碳合金组织分析中的作用 2、进一步掌握Fe- Fe 3 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，C相图所对应的组织。 即Fe- Fe 3 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- Fe C相图，我们把铁碳合金相图分为工业纯铁、亚共析钢、共析钢、 3 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。
机械工程材料试验
机械工程材料实验钢的热处理 题目：钢的热处理 指导老师：克力木·吐鲁干 姓名：杨达 所属院系：电气工程学院 专业：能源与动力工程 班级：能动15-3 完成日期：2017年12月3日 新疆大学电气工程学院
钢的热处理 一总述 热处理是可以改变金属内部的组织结构，从而改变金属的性能。热处理是把钢件加热至一定的温度，保温足够的时间，然后以一定速度冷却的过程。一般热处理工艺有退火、正火、淬火和回火等。 45钢和T8钢是工厂生产中绝大部分零件的辅助用钢、在零件的制造过程中，零件的力学性能检验主要采用硬度检测。碳钢的淬火工艺是提高其力学性能的有效方法之，实践证明零件经热处理后得到的硬度直接受含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度这四个因素的影响。本文通过对碳钢进行淬火试验,确定这些因素对碳钢硬度的影响。 二钢的退火和正火 退火和正火是应用最广泛的热处理工艺，除经常作为预先热处理工序外，在一些普 通铸件、焊接件以及某些不重要的热加工工件上，还作为最终热处理工序。钢的退火通常是把钢加热到临界温度AC或AC 以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。此时奥氏体在高温区发生分解而得到接近平衡状态的组织。正火则是把钢加热到A或A以上，保温后在空气中冷却。由于冷却速度稍快，与退火相比较，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对低碳钢来说，正火后硬度提高，可改善切削性能，有利于降低零件表面粗糙度; 对高碳钢则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火做准备。 三钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3亚共析钢或Ac1 (过共析钢)以上30-50℃保温后放入各种不同的冷却介质V冷应大于V临以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火必须考虑下列三个重要因素淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 1淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量可根据相图确定。对亚共析钢其加热温度为30-50℃若加热温度不足低于则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢加热温度为30-50℃ 淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。 2保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加
土木工程材料实验指导书详解
土木工程材料实验指导书 尹晓一 滨州学院建筑与城乡规划系二0一三年三月
目录 试验一材料基本性质（验证性实验) (1) 试验二水泥性质（验证性实验) (5) 试验三建筑用砂石(验证性实验) (11) 试验四普通混凝土试验（验证性实验) (17) 试验五建筑钢材实验（验证性实验) (23)
试验总则 1 同学必须在规定的试验时间之前完成试验的预习，并撰写预习试验报告，即试验报告书的前三项，包括数据记录表格的绘制。交给指导老师审核合格后方可参加试验。 2 同学在进入试验场地进行试验时，应按照规定签到，不得迟到或早退。有特殊原因需履行请假手续，试验室将统一安排补做时间；无故缺席者该项成绩按零分计。 3 同学在试验过程中不得喧哗，爱护仪器，出现损坏视情况预以赔偿。 4试验报告统一从教材科购买。试验报告应用黑色中性笔书写，不得采用圆珠笔书写。写明同组试验者的姓名，并尽可能维持不变。写明指导教师的姓名。 5 试验报告中的图要有图名及图序，表要有表头及表序。每份试验报告必须附带原始试验数据。 6 该门课程的考核包括三部分：1书面考试成绩(50%)；2 试验报告(5×5＝25%)；3 试验仪器的实际操作(25%)。如果第3项不合格，该门课程作为不及格处理。
试验一材料基本性质（验证性实验） 一、实验意义和目的 在土木工程各类建筑物中，材料要受到各种物理、化学、力学因素单独及综合作用。因此，对土木工程材料性质的要求是严格和多方面的。材料基本性质的实验项目较多，如密度，表观密度，孔隙率和吸水率等，对于各种不同材料及不同用途，测试项目及测试方法视具体要求而有一定差别。 通过此项实验，使学生掌握材料的基本物理性质及其测试原理和方法。 二、实验原理 本实验以石料为例，介绍材料的几种常用物理性能试验方法。其基本性质包括密度，表观密度，孔隙率和吸水率等。石料密度是指石料矿质单位体积（不包括开口与闭口孔隙体积）的质量。表观密度是指石料在干燥状态下包括孔隙在内的单位体积固体材料的质量。形状不规则石料的毛体积密度可采用静水称量法或蜡封法测定；对于规则几何形状的试件，可采用量积法测定其体积密度。孔隙率是指材料的体积内，孔隙体积所占的比例。吸水性是指材料与水接触吸收水分的性质，当材料吸水饱和时，其含水率称为吸水率。 三、实验装置和仪器 李氏比重瓶、烘箱、干燥器、天平、恒温水槽、游标卡尺等 图1 李氏比重瓶 四、实验方法和步骤 （一）密度试验(李氏比重瓶法) 1.将石料试样粉碎、研磨、过筛后放入烘箱中，以100±5℃的温度烘干至恒重。烘干后的粉料 储放在干燥器中冷却至室温，以待取用。 2.在李氏瓶中注入煤油或其他对试样不起反应的液体至突颈下部的零刻度线以上，将李氏比重瓶 放在温度为(t±1)℃的恒温水槽内（水温必须控制在李氏比重瓶标定刻度时的温度)，使刻度 部分浸入水中，恒温0.5小时。记下李氏瓶第一次读数V1（准确到0.05mL，下同）。 3.从恒温水槽中取出李氏瓶，用滤纸将李氏瓶内零点起始读数以上的没有煤油的部分仔细擦净。 4.取100g左右试样，用感量为0.001g的天平（下同）准确称取瓷皿和试样总质量m1。用牛角 匙小心将试样通过漏斗渐渐送人李氏瓶内（不能大量倾倒，因为这样会妨碍李氏瓶中的空气
机械工程材料基础知识大全
《机械工程材料》 基础篇 一：填空 1. 绝大多数金属具有体心立方、面心立方、和密排立方三种类型，α－Fe是体心立方类型，其实际原子数为 2 。 2．晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、和面缺陷。 3．固溶体按溶质原子在晶格位置分为置换固溶体、间隙固溶体。 4．铸造时常选用接近共晶成分（接近共晶成分、单相固溶体）的合金。5．金属的塑性变形对金属的组织与性能的影响晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化、织构现象的产生。6．金属磨损的方式有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损。 7.金属铸件否（能、否）通过再结晶退火来细化晶粒。 8．疲劳断裂的特点有应力低于抗拉极限也会脆断、断口呈粗糙带和光滑带、塑性很好的材料也会脆断。 9．钢中含硫量过高的最大危害是造成热脆。 10．珠光体类型的组织有粗珠光体、索氏体、屈氏体。 11．正火和退火的主要区别是退火获得平衡组织；正火获得珠光体组织。 12. 淬火发生变形和开裂的原因是淬火后造成很大的热应力和组织应力。 13. 甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。甲、乙两厂产品的组织各是铁素体＋珠光体、回火索氏体。 14．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中适合制造轴类零件的钢为 40Cr 。15．常见的普通热处理有退火、正火、淬火、回火。 16．用T12钢制造车刀，在切削加工前进行的预备热处理为正火、 球化退火。 17．量具钢加工工艺中，在切削加工之后淬火处理之前可能的热处理工序为调质（退火、调质、回火）。 18．耐磨钢的耐磨原理是加工硬化。 19．灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难采取的热处理措施为高温退火。 20、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。 21．纯铁的多晶型转变是α-Fe→γ-Fe→δ-Fe 。 22．面心立方晶胞中实际原子数为 4 。 23．在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同时，那么该晶面与晶向间存在着晶面与晶向相互垂直关系。 24．过冷度与冷却速度的关系为冷却速度越大过冷度越大。 25．固溶体按溶质原子在晶格中位置可分为间隙固溶体、置换固溶体。26．金属单晶体滑移的特点是滑移只能在切应力下发生、滑移总是沿原子密度最大的晶面和晶向进行、滑移时必伴随着晶体向外力方向转动。 27．热加工对金属组织和性能的影响有消除金属铸态组织的缺陷、改变内部夹杂物的形态与分布。
关于工程材料综合实验报告标准范本
报告编号：LX-FS-A70497 关于工程材料综合实验报告标准范 本 The Stage T asks Completed According T o The Plan Reflect The Basic Situation In The Work And The Lessons Learned In The Work, So As T o Obtain Further Guidance From The Superior. 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
关于工程材料综合实验报告标准范 本 使用说明：本报告资料适用于按计划完成的阶段任务而进行的，反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想的汇报，以取得上级的进一步指导作用。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 篇一：工程材料综合实验报告 一，实验目的 1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的
使用。 二，实验设备及材料 1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢T10） 三，实验内容 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢， 均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式） 实验中对低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢
工程材料领用作业指导书
编号：AQ-JS-03098 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 工程材料领用作业指导书 Operation instruction for engineering material requisition
工程材料领用作业指导书 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 材料的发放领用是材料管理工作中的一个重要环节，发料人员和领用人员要互相配合，共同做好此项工作。 1.0基本要求： 1.1及时：领用人及时办理领料手续，保管员及时审核领料手续是否符合要求，及时核对库存材料能否满足现在的需要；及时备料，发放，同时也应及时记帐。 1.2准确：领用人员准确按材料使用计划和施工预算上的品种、规格、质量和数量的要求领料，保管员准确按其明细给予发放。 1.3节约：大材不小用、长材不短用、优材不劣用；有保存期要求的材料要按“先进先用，后进后用”的原则，在规定期限内使用；对回收再利用的材料要在保证质量的前提下，先旧后新，合理使用。 2.0操作程序： 2.1根据施工计划和施工预算编制好材料需用计划，力求做到全
面、准确，作为施工用材料的依据。 2.2施工班组组长按班组用料单所列材料的品名、规格、数量填写领料单，由项目部料具员核准，依据班组用料单和领料单的材料明细可一次性或分批发给。 3.0注意事项： 3.1在施工中,由于设计变更部分材料要增加或减少用量,施工员应对原班组用料单做调整,并重新签发班组用料单。 3.2材料耗用按月结算。 3.3公司及各项目部之间的材料领用和调剂使用，一律使用材料调拨单,公司内部的材料领用单格式要统一。 3.4材料领用单中规定填写的项目要逐项填写清楚。 这里填写您的公司名字 Fill In Your Business Name Here
工程材料学习题集答案整理
页眉 工程材料习题集 钢的合金化基础第一章 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？（马氏体），以溶质形式存在形成固溶体；、γ（奥氏体）、M①溶入α（铁素体）形成强化相：碳化物、金属间化合物；②形成非金属夹杂物；③。、以游离状态存在：CuAg④ 其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可写出六个奥氏体形成元素，2 无 限溶解在铁素体中？，其中（锰、钴、镍、铜、碳、氮）C、NCo、Ni、Cu、①奥氏体形成元素：Mn、（铜、碳、氮）为有限溶NC、、Co、Ni（锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，CuMn、解；（铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。、V②Cr 写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。3Co 、、Cu、Si、Al①非碳化物形成元素：Ni按碳化物稳定性由弱到强的顺序按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。4 写出钢中常见的四种碳化物的分子式。Fe Mn、Cr、（弱）、、V、（中强）W、MoNb①碳化物由强到弱排列：（强）Ti、C→MC→MFeC→MC②碳化物稳定性由弱到强的顺序：63623容易加工硬化？奥氏体层而高锰奥氏体钢难于冷变形，5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，错能高和低时各形成什么形态的马氏体？越有层错能越低，镍是提高奥氏体层错能的元素，锰是降低奥氏体层错能的元素，①利于位错扩展而形成层错，使交滑移困难，加工硬化趋势增大。钢；奥氏体层错Cr18-Ni8 奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。如②合金。能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。如Fe-Ni钢的强化机制的出发点是什么？钢中常用的四种强化方式是什么？其中哪一种方式在提6 高强度的同时还能改善韧性？钢中的第二相粒子主要有哪两个方面的作用？①强化机制的出发点是造成障碍，阻碍位错运动。、第二相强化、位错钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）②强化（加工硬化）。晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。③沉淀强化。钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散④/ 钢中常用的韧性指标有哪三个？颈缩后的变形主要取决于什么？7韧性指标：冲击韧度①? TK、韧脆转变温度、平面应变断裂韧度。ICk k颈缩后的变形用?表示，主要取决于微孔坑或微裂纹形成的难易程度。②P钢中碳化物应保持什么形晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢的塑性，8 态？细化晶粒对改善均匀塑性(εu) 贡献不大，但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为① 随着晶粒尺寸的减少，使应力集中减弱，推迟了微孔坑的形成。应为球状、钢中的碳化物（第二相）充分发挥弥散强化的作用，②为了改善钢的塑性，细小、均匀、弥散地分布。页脚 页眉 9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化的因素有哪两个？ ①改善延性断裂有三个途径：（1）减少钢中第二相的数量：尽可能减少第二相数量，特别是夹杂物的数量。细化、球化第二相颗粒。（2）提高基体组织的塑性：宜减少基体组织中固溶强化 效果大的元素含量。（3）提高组织的均匀性：目的是防止塑性变形的不均匀性，以减少应力集中；碳化物强化相呈细小弥散分布，而不要沿晶界分布。 ②改善解理断裂有两种方法：（1）细化晶粒；（2）加入Ni元素降低钢的T。k③引起晶界弱化的因素有两个：（1）溶质原子(P、As、Sb、Sn)在晶界偏聚，晶界能r下降，裂纹易于沿晶界形成和扩展。（2）第二相质点(MnS、Fe3C)沿晶界分布，微裂纹g易于在晶界形成，主裂纹易于
工程材料综合实验(基础实验+钢的热处理)实验报告
工程材料综合实验 处 理 报 告 单位：过程装备与控制工程10-1班 实验者: 侯鹏飞学号10042107 胡兴文学号10042108 李东升学号10042110
【实验名称】 工程材料综合实验 【实验目的】 运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论的系统认识，并提高分析问题和解决问题的能力。 通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的仪器和设备： 1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、 组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 【实验材料及设备】 1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；
3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢 45＃、高碳钢T10） 【实验内容】 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式）。做实验前完成。 样品加热温度保温时间冷却方式 20# 880℃25min 空冷 45# 淬火880℃ 高温回火600℃淬火25min 高温回火25min 水冷 T10 900℃30min 水冷 2、选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。 样品20# 45# T10 硬度HRB50 HRC20 HR63 3、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 4、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。 样品成分组织性能 20# 马氏体F+P冲压性与焊接性良好 45# 马氏体F+P经热处理后可获得良好的综 合机械性能 T10 马氏体+奥氏体P+Fe3C II硬度高，韧性适中 【实验步骤】
2019年道路工程材料试验指导书.doc
《道路工程材料实验》指导书 （交通工程）
实验一水泥混凝土 本试验根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）、《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）进行，主要内容包括：混凝土拌合物和易性试验、混凝土拌合物表观密度试验、混凝土立方体抗压强度试验。 一、混凝土拌合物和易性（坍落度）试验 本方法适用于测定集料最大粒径大于40mm、坍落度不小于10mm的混凝土拌合物稠度测定。 （一）试验目的 通过测定拌合物流动性，观察其粘聚性和保水性，综合评定混凝土的和易性，作为调整配合比和控制混凝土质量的依据。 （二）主要仪器设备 台秤（称量50kg，感量50g）； 天平（称量5kg，感量1g）； 拌板（1.5m×2.0m左右）、量筒（200m、1000mL）、拌铲等； 标准坍落度筒（金属制圆锥体形，底部内径200mm，顶部内径100mm，高300mm，壁厚大于或等于1.5mm）； 弹头形捣棒（φ16×600mm）； 装料漏斗（与坍落度筒配套）。 直尺、抹刀、小铲 （三）试件制备 称量精度要求：砂石为±1%，水泥、水为±0.5%。配制用料与工程实际用料相符，同时满足技术标准。拌和时，环境温度宜处于（20±5）℃。根据所设计的计算配合比，称以15L混凝土拌合物所需各材料用量。 （四）测定步骤 1、用湿布将拌板、拌铲等搅拌工具、坍落度筒擦净并涧湿，置于适当的位置，按砂、水泥、石子、水的投放顺序，先把砂和水泥在拌板上干拌均匀（用铲在拌板一端均匀翻拌至另一端，再从另一端又均匀翻拌回来，如此重复）。再加石子干拌成均匀的干混合物。 2、将干混合物堆成堆，其中间做一凹槽，将已称量好的水倒入一半左右于凹槽内（不能让水流淌掉），仔细翻拌、铲切，并徐徐加入另一半剩余的水，继续翻拌、铲切，直至拌和均匀。 从加水至搅拌均匀的时间控制参考值：拌合物体积在30L以下时为4~5min；拌合物体积在30~50L时为5~9min；拌合物体积在50~70L时为9~12min。 3、将润湿后的坍落度筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住两边的脚踏板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。 4、将已拌匀的混凝土试样用小铲装入筒内，数量控制在经插捣后层厚为筒高的1/3左右。每层用捣棒插捣25次，插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，各次插捣点在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜；插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度；插捣第
工程材料学习题集答案整理最终版
工程材料习题集 第一章钢得合金化基础 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？ ①溶入α(铁素体)、γ(奥氏体)、M(马氏体),以溶质形式存在形成固溶体; ②形成强化相:碳化物、金属间化合物; ③形成非金属夹杂物; ④以游离状态存在:Cu、Ag。 2写出六个奥氏体形成元素,其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？ ①奥氏体形成元素:Mn、Co、Ni、Cu、C、N(锰、钴、镍、铜、碳、氮),其中Mn、Co、Ni(锰、钴、镍)可无限溶解在奥氏体中,Cu、C、N(铜、碳、氮)为有限溶解; ②Cr、V(铬、钒)可无限溶解在铁素体中,其余为有限溶解。 3写出钢中常见得五种非碳化物形成元素。 ①非碳化物形成元素:Ni、Si、Al、Cu、Co 4按由强到弱得顺序写出钢中常见得八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强得顺序写出钢中常见得四种碳化物得分子式。 ①碳化物由强到弱排列:(强)Ti、Nb、V、(中强)W、Mo、Cr、(弱)Mn、Fe ②碳化物稳定性由弱到强得顺序:Fe3C→M23C6→M6C→MC 5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形,而高锰奥氏体钢难于冷变形,容易加工硬化？奥氏体层错能高与低时各形成什么形态得马氏体？ ①镍就是提高奥氏体层错能得元素,锰就是降低奥氏体层错能得元素,层错能越低,越有利于位错扩展而形成层错,使交滑移困难,加工硬化趋势增大。 ②奥氏体层错能越低,形成板条马氏体,位错亚结构。如Cr18-Ni8钢;奥氏体层错能越高,形成片状马氏体,孪晶亚结构。如Fe-Ni合金。 6钢得强化机制得出发点就是什么？钢中常用得四种强化方式就是什么？其中哪一种方式在提高强度得同时还能改善韧性？钢中得第二相粒子主要有哪两个方面得作用？ ①强化机制得出发点就是造成障碍,阻碍位错运动。 ②钢中常用得四种强化方式:固溶强化、晶界强化(细晶强化)、第二相强化、位错强化(加工硬化)。 ③晶界强化(细晶强化)在提高强度得同时还能改善韧性。 ④钢中得第二相粒子主要作用:细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用得韧性指标有哪三个？颈缩后得变形主要取决于什么？ α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ①韧性指标:冲击韧度 k ε表示,主要取决于微孔坑或微裂纹形成得难易程度。 ②颈缩后得变形用P 8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢得塑性,钢中碳化物应保持什么形态？ ①细化晶粒对改善均匀塑性(εu)贡献不大,但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为随着晶粒尺寸得减少,使应力集中减弱,推迟了微孔坑得形成。 ②为了改善钢得塑性,充分发挥弥散强化得作用,钢中得碳化物(第二相)应为球状、细小、均匀、弥散地分布。 9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化得因素有哪两
机械工程材料总结
机械工程材料总结 通过这一学期的学习，对各种材料也有了了解，比如说，在机械工程材料中，金属材料最重要的。掌握了常用机械工程材料的性能与应用，具有选择常用机械工程材料和改变材料性能的方法。了解了与本课程有关的新材料，新技术，新工艺及其发展概况。 材料是人类生产和生活的物质基础。人类社会发展的历史表明，生产技术的进步和生活水平的提高与新材料的应用息息相关。每一种新材料的发明和应用，都使社会生产和生活发生重大的变化，并有力地推动着人类文明的进步。例如，合成纤维的研制成功改变了化学、纺织工业的面貌，人类的衣着发生重大变化；超高温合金的发明加速了航空航天技术的发展；超纯半导体材料的出现使超大规模集成电路技术日新月异，促进了计算机工业的高速发展；光导纤维的开发使通信技术产生了重大变革；高硬度、高强度等新材料的应用使机械产品的结构和制造工艺发生了重大变化。因此，历史学家常以石器时代、铜器时代、铁器时代划分历史发展的各个阶段，而现在人类已跨进人工合成材料的新时代。 学完了整册书，对本书有了深刻了解。通过对第一章的力学性能的学习，了解了要正确，合理地使用金属材料，必须了解其性能。金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在各种加工进程中所表现出来的性能，主要有力学性
能、物理性能和化学性能。在机械行业中选用材料时，一般以力学性能为主要依据。在第二章的学习中，了解了金属的晶体结构和结晶，固体材料按内部原子聚集状态不同，分为晶体和非晶体两大类。固态金属基本上都是晶体物质。材料的性能主要取决于其内部结构。因此，研究纯金属与合金的内部结构，对了解和掌握金属的性能是非常重要的。 在深入的了解中我又学到了金属不但能结晶，而且还能再结晶。为了获得预期组织结构与性能，我们通常采用热处理来实现这一方法。热处理是提高金属使用性能和改善工艺性能的重要加工工艺方法，因此，在机械制造中绝大多数的零件都要进行热处理。一般应用以下方面：1.作为最终热处理，正火可以细化晶粒，使组织均匀化，使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。对于普通结构钢零件，力学性能要求不是很高时，可以正火作为最终热处理。2.作为预先热处理，截面较大的合金结构钢件，在淬火或调质处理前长行正火，以清除魏氏组织或带状组织，并获得细小而均匀的组织，对于过共析钢可减少二次渗碳体量，并使其不形成连续网状，为球化退火作组织准备。3.改善切削加工性能，低碳钢或低碳钢退火后硬度太低，不便于切削加工。正火可提高其硬度，改善其切削加工性能。 实践证明，生产中往往会由于选材不当或热处理不妥，使机械零件的使用性能不能达到规定的技术要求，从而导致零件在使用中因发生过量变形，过早磨损或断裂等而早期失效。所以，在