长安大学材料专业综合实验报告

长安大学材料学院《综合实验》实验报告姓名：学号：专业：材料成型及控制工程时间：2011年9月指导老师：---------弘毅明德笃学创新1第一篇：基础实验1.金属力学性能实验指导老师：2.金相综合分析指导老师：3.铸造综合设计实验指导老师：4.钢的热处理指导老师：第二篇：综合实验---------弘毅明德笃学创新2一、金属力学性能实验实验一冲击试验一、一次摆锤冲击弯曲试验1、试验机的原理本实验采用30/15公斤*米摆锤式冲击试验机。试验时把试样放在试验支座上，然后将扬起的一定高度的摆锤释放下来，把试验一次冲断，冲断试样所需的功是靠消耗摆锤的位能来供给的。材料的冲击韧性指标AK值是以冲断试样时单位面积上所消耗的功来衡量的。2、试样及试验的要求试样尺寸、形状、加工精度对AK值得影响是很大的。因此，为了使获得数值能相互比较，国家标准钟规定了试样的式样，试样上刻槽的目的是为了使试样处于较硬的应力状态，使试验条件更接近与工程材料的冲击负荷下工作的情况。如果试样需要经过热处理，开槽工作应该在热处理条件下进行，这样是为了防止热处理时产生氧化、脱碳、裂纹等缺陷而急剧影响AK值。3、试验程序①检验试验机的零点：把摆锤架好释放空打一次，看指针指数是否指“0”若不在“0”需进行检查、调整②试样安放在机座上，刻槽背面应对准摆锤的刀口上③架好摆锤指针拨到最大读数处。④释放摆锤冲击，并制动摆锤，读出AK数值。（冲击过程要注意安全，人要离开摆锤摆动平面）。⑤计算Ak值⑥观察断口形状，并分析其韧脆性。4、试验目的：1.测定材料的冲击韧性Ak，进行正确认识一次冲击指标的意义。2.分析断口形貌，确定材料的韧脆性。实验二硬度试验一、实验目的1、掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度、的试验方法及应用范围2、验证材料的硬度和抗拉强度之间的经验关系式。二、布氏硬度试验1、布氏硬度试验原理：布氏硬度用符号HB表示，布氏硬度的测定原理是在直径为D（毫米）的淬火钢球上施加规定的负荷P（公斤力），压入试样表面，保持一定的时间后卸除负荷。以压痕表面面积F上所承受的平均压力（Mpa/㎡)来表示布氏硬度数值，一般不标单位。2、布氏硬度机的操作①、根据试样形状选择载物台、必须保证所施力与试样表面垂直。②、选择负荷和负荷保持时间。---------弘毅明德笃学创新3③、转动加载手轮、使工作台缓慢上升，使压头与试样接触，压紧、④、打开电源开关，电源指示灯燃亮，然后启动按钮开关，在加荷指示灯燃亮的同时迅速拧紧计时压紧螺母。直至电动机自动停止运转为止，卸下试样。三、洛氏硬度试验1、洛氏硬度以符号HR表示，有数种不同的落实硬度标度，我国常用的有三种，即：HRA、HRB、HRC。洛氏硬度试验也是压入硬度法的一种，是以压痕深度大小来表示材料的硬度值。它的压痕较小，可测量较高和较低的硬度，可直接读数，操作方便，生产检验效率高，为热处理车间产品检验主要方法之一。2、洛氏硬度试验操作方法①准备工作：根据试样材料按试验规范选择压头和负荷；根据试样形状选择工作台，务必使试样能稳妥地放在其上，并使试样表面与压头保持垂直；试样表面要磨平，试样的支撑面也应五氧化皮等污染物。②将试样放在工作台商，旋转手轮，使工作台上升，试样缓慢与压头接触，直至小指针指到红点，大指针垂直向上在5格范围内，表面已加10公斤力的初负荷；旋转指针表盘，使大指针对准表盘0点。③将操纵手柄推向后方，将主负荷加载压头上，此时，大指针逆时针方向转动。④当大指针停转后，扳回手轮卸除主负荷，大指针回转一段距离。此时，大指针所指的数字即为洛氏硬度值。⑤下降丝杆，取下试样，试验完毕。3、洛氏硬度试验注意事项：①更换压头或载物台时注意将配合处搽拭干净。放置后，应初步试验几次，直到连续两次所得硬度值相同后才能开始正式试验。目的是为了使压头及载物台接触部分压紧，接触良好。②金刚石压头很脆，任何时间都要记住不要与试样、载物台等硬物相碰；当更换压头、载物台时，应先用手轮把载物台旋至较低位置，在用手指覆盖住金刚石尖端，然后在作更换动作。③压痕间距或压痕试样边缘距离：HRC、HRA、应大于2.5毫米，而HRC应大于4毫米。四、维氏硬度法试验原理1、维氏硬度以符号HV表示，与布氏硬度一样，维氏硬度也是根据压痕凹面积上所承受平均压力来确定的，即：HV=凹FP公斤/毫米2式中：P——负荷（公斤）F——压痕凹陷面积（毫米2)但维氏硬度所用的压头不是钢球，而是锥面夹角为136o的金刚石四方角锥。2、维氏硬度试验注意事项①试样的准备；维氏硬度试验时一般压痕较小。为了保证测量准确。试样表面光洁度的要求比其他方法的高，加工精度在-5以上。表面不应有锈蚀，机加工粗划痕及油污等。试验面与支撑面应平行，保证试验面能与压头轴线垂直。②当硬度HV500时，不允许选用超过50公斤的负荷。为了使压痕测量准确性高些，压痕大一些好。试验薄片或薄层时，为了防止压透，其负荷应根据压痕对角线---------弘毅明德笃学创新4长度至少应小于零件厚度的1.5倍选择之。③加荷时，保荷时间应不小于10秒。④压痕间距离应不小于压痕对角线的2.5倍。⑤测量压痕对角线时，应两对角线同时测量求平均值，然后在查表或计算的HV值。由于维氏硬度试验压痕一般较小，代表性差，因而最好多测几点，取其硬度值的平均值。五、显微硬度试验用布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等等试验法测定材料的硬度时，只能得到金属材料组织的平均值硬度。这就是说，当金属材料是由几个相的机械混合物组成时，测得硬度值只是这个混合物的平均硬度。当测量某个相、某个晶粒、夹杂物或其他组成物的硬度时，或者对于研究扩散层组织，偏析相、硬化层深度以及极薄层试样等等，这时就可应用显微硬度试验法。实验三疲劳实验一、实验目的1、描绘疲劳曲线，并求疲劳极限σ-1。二、试验用设备疲劳极限是疲劳曲线的水平部分，它表征材料能够承受无限次循环交变载荷的作用而不被破坏的能力。一般是在旋转对称弯曲疲劳试验机上测定纯弯曲的对称疲劳极限σ-1。三、试验过程在同样的试样选取6-8根，第一根试样上所施加的应力，对钢为0.6σb，对有色金属及基合金0.4σb，以后每根试样应根据断裂周次相应地递减或增加2-4公斤力/毫米2，要做到断而不断之应力差1公斤力/毫米2，如有多余试样，即可在断与不断之间重复几次试验，以取得精确的试验结果。试验时的注意事项：①试样不得有偏心现象。将试样安上后，静态检查用手旋转试样，并用磁座千分表的杆端与试样接受，偏差不得大于±0.01毫米，空载开动试验机，其偏差不得大于±0.03毫米。②曾作过的试验但未断的试样，决不允许在其他应力下进行试验。③试验中途因故障停车的试验，不许重新再试，应做报废处理。④断与圆弧和明显可见的冶金缺陷处的试样，结果无效。实验四静拉伸试验一．试验目的1、掌握拉伸试验机和引申义等设备仪器的使用方法。2、掌握钢材的强度指标σb、σs、（σ0.2）、σk及塑性指标δ、ψ的测试方法。3、对拉伸试样断口进行初步宏观分析，并说明其韧脆性。二、试验用设备与仪器静拉伸试验在万能材料试验机上进行，万能材料试验机有机械式和油压式，最新的电子拉伸试验机。三、测试过程在试样上打好标距100mm，并分成10格。检查设置，调整使之处于工作状态。---------弘毅明德笃学创新5装好试样，放好记录仪及记录纸。试验在20±10℃的温度范围内进行，如试验温度超多了。这个限制，试验报告中应给予说明。试验拉伸速度，在达到σs或σ0.2之前，应力增加速度不大于9.8MP/S，对do=100mm的试验，即为764.4N/S，屈服后，活动夹头移动速度不大于0.5L/min，整个加载过程必须平衡而无冲击。1、屈服点σs的测定对有明显屈服现象的材料其屈服点可借助于试验机测力表盘的指针或拉伸曲线来确定之，也就是拉伸曲线上的屈服平台的恒定载荷或第一次下降的最小载荷即为PS,用下式计算：屈服点：σS=OSFP2、屈服强度σ0.2的确定对拉伸曲线上无明显屈服现象的材料，则必须测其屈服强度。屈服强度σ0.2为试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达原标距长度的0.2%时之应力。残余伸长量0.2%是根据需要人为规定的数值。二、金相综合分析一、实验介绍金相分析是研究金属及合金内部组织及缺陷的主要方法之一，它在金属材料研究领域中占有很重要的地位。利用金相显微镜在专门制备的试样上放大100～1500倍研究金属及合金组织的方法称为金相显微分析法，它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。显微分析可以研究金属及合金的组织与其化合物成分的关系，可以确定各类合金材料经不同的加工及热处理后的显微组织，可以判别金属材料质量的优劣，如各种非金属夹杂物，如一氧化碳，硫化物等在组织中的数量及分布情况以及金属晶粒度的大小等。在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类，现在就光学显微镜作一般介绍。二、金相显微镜的构造和使用（一）金相显微镜的构造金相显微镜的种类和类型有很多，通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的还附有摄影装置，现在以XJB—1型台式金相显微镜为例加以说明。照明系统：在底座内有一低电压（6-8V，15W）灯泡作为光源，由变压器降压供电，靠调节次级电压（6-8V）来改变灯光的亮度。聚光镜、孔径光栏及反光镜等装置均安装在圆形底座上，视场光栏及另一聚光镜则安在支架上，他们组成显微镜的照明系统，使试样表面获得充分、均匀的照明。显微镜调焦装置：在显微镜的两侧有粗动和微动调焦轮，两者在同一部位，随粗调手轮的转动，支撑载物台的弯臂作上下运动。在粗调手轮的一侧有制动装置，用以固定调焦正确后载物台的位置。微调手轮使显微镜本体沿着滑轨缓慢移动。在右侧手轮上刻有分度格，每一格表示物镜座上下微动0.002毫米。与刻度盘同侧的齿轮箱上刻有两条白线，用以指示微动升降范围，当旋到极限位置时，微动手轮就自动被限制住，此时，不能再继续旋转而应倒转回来使用。载物台（样品台）：用于放置金相样品，载物台和下面托盘之间的导架，用手推动可使载物台在水平面上作一定范围的十字定向移动，以改变试样的观察部位。---------弘毅明德笃学创新6孔径光栏和视场光栏：孔径光栏装在照明反射镜座上面，调整孔径光栏能够控制入射光束的粗细，以保证物象达到清晰的程度。视场光栏设在物镜支架下面，其作用是控制视场范围，使目镜中视场明亮而无阴影。在刻有直纹的套圈上还有两个调节螺钉，用来调整光栏中心。物镜转换器：转换器成球面形，上有三个螺孔，可以安装不同放大倍数的物镜，旋转转换器可使各物镜镜头进入光路，与不同的目镜搭配使用，可获得各种放大倍数。目镜筒：目镜筒成45°倾斜安装在附有棱镜的半球形座上，还可将目镜转向90°呈水平状态以配合照相装置进行金相摄影。（二）金相显微镜镜头使用方法及注意事项金相显微镜是一种精密的光学仪器，使用时要求细心谨慎。在使用显微镜工作之前首先应熟悉其构造特点及各主要部件的相互位置和作用，然后按照显微镜的使用规程进行操作。1.金相显微镜的使用规程1)首先将显微镜的光源插头插在变压器上，通过低压（6～8V）变压器接通电源。2)根据放大倍数选用所需的物镜和目镜，分别安装在物镜座上及目镜筒内，并使转换器转至固定位置（有定位器定位）3)将试样放在样品台中心，使观察面朝下并用弹簧片压住。4)转动粗调手轮，先使载物台下降，同时用眼观察，使物镜尽可能接近试样表面但不得与试样相碰，然后相反转动粗调手轮，使载物台渐渐上升以调节焦距，当视场亮度增强时再改用微调手轮调节，直到物象调整到最清晰程度为止。5)适当调节孔径光栏和视场光栏，以获得最佳质量的物象。6)如果使用油浸系物镜，则可以在物镜的前透镜上滴一点松柏油，也可以将松柏油直接滴在试样上，油镜头用后应立即用棉花蘸取二甲苯溶液擦净，再用擦镜纸擦干。2、使用注意事项1)操作时必须特别细心，不能有任何剧烈的动作，光学系统不允许自行拆卸。2)显微镜镜头的玻璃部分和试样磨面严禁手指直接接触，若镜头中落有灰尘，可用镜头纸或软刷轻轻擦拭。3)显微镜的灯泡（6～8V）插头，切勿直接插在200V的电源插座上，应