綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、冶金綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：20鉻錳硅鋼的金屬特性班級(jí)： 冶金四班學(xué)號(hào)： 1276803432姓名： 趙相指導(dǎo)導(dǎo)師： 彭軍 摘要：本文以20鉻錳硅鋼為例，分析在相同加熱溫度、軋制溫度條件下，壓下量對(duì)20鉻錳硅鋼組織結(jié)構(gòu)的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，掌握如何磨金相試樣，如何腐蝕，如何操作金相顯微鏡，如何拍金相照片，如何分析金相組織。進(jìn)一步熟悉加熱和軋制冷卻過(guò)程及其控。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，軋后的晶粒為餅形晶粒隨著壓下量的增大餅形度越來(lái)越大具有變形帶的晶粒數(shù)越來(lái)越多。 前言: 20鉻錳硅是中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一種合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)。統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)：A24202。 具有較高的強(qiáng)度和韌性，冷變形加工塑性高，沖壓性能較好，適于

2、冷拔、冷軋等冷作工藝。焊接性能較好，淬透性 較低，回火脆性較大，一般不用于滲碳或其他熱處理。需要時(shí)，也可以在淬火+回火后使用. 除個(gè)別情況外，一般不適宜用于滲碳或其他熱處理。 適用于制造強(qiáng)度高的焊接結(jié)構(gòu)和工作應(yīng)力較大、高韌性的零件和厚度<4mm的薄板沖壓件等；在制造小截面尺寸的 零件時(shí)，它的性能不低于鉻鉬鋼，所以在某些情況下可以互換使用。用于制造強(qiáng)度較高的焊接件，韌性較好的受拉力的零件，以及厚度小于16mm的薄板沖壓件、冷拉零件、冷沖零 件，如礦山設(shè)備中的較大截面的鏈條、鏈環(huán)、螺栓等.1 實(shí)驗(yàn)材料 1.1 化學(xué)成分分析 表1 20鉻錳硅鋼的化學(xué)成分C SiMn S P Cr Ti Ce%

3、0.17 1.0 1.10.00350.0035 1.0 0.150ppm 1.2原料準(zhǔn)備1.2.1原料為兩根鐵棒，上面有厚厚一層氧化外皮。不可以直接去冶煉，所以使用砂輪機(jī)去除了外表皮。1.2.2為了能使原料加人鋼爐，要對(duì)鐵棒進(jìn)行切割。使用到了“全自動(dòng)試樣切割機(jī)”借助切割機(jī)把鐵棒切割成10厘米圖1 全自動(dòng)試樣切割機(jī)1.3 制作爐襯1.3.1先取出一張石棉布把它做成圓柱形放進(jìn)爐子里面的金屬爐襯中，然后把坩堝放進(jìn)去。1.3.2取大顆粒鎂砂和水玻璃混合做爐襯備用，在坩堝和石棉布之間加入先前配制的鎂砂，每加入一層便加壓使它敦實(shí)，做到快到坩堝口，過(guò)程中要小心定要做到坩堝很正不發(fā)生偏移。接下來(lái)取出小顆粒鎂

4、砂和大顆粒鎂砂一樣操作制備。接下來(lái)爐頂全由細(xì)鎂砂來(lái)制作。1.4烘爐1.4.1打開(kāi)總開(kāi)關(guān)，首先把冷卻打開(kāi)，水量控制在0.2 L/min左右。1.4.2把功率調(diào)到5千瓦，每隔2個(gè)小時(shí)升5千瓦 ，直至加到20千瓦為止。1.5模具準(zhǔn)備1.5.1取氧化鋯和黏土的混合物加入無(wú)水乙醇進(jìn)行攪拌以備用。1.5.2用刷子蘸先前配制好的氧化鋯混合物均勻的刷在模具之上切記一定要刷均勻。然后點(diǎn)燃含有乙醇的氧化鋯混合物，這樣模具也就準(zhǔn)備完畢。這次實(shí)驗(yàn)所用的爐子是“真空感應(yīng)熔煉爐”圖2 真空感應(yīng)熔煉爐2 實(shí)驗(yàn)方法2.1冶煉鋼種2.1.1在彭老師的帶領(lǐng)下開(kāi)始加料 首先把切割好的鐵棒有技巧的放進(jìn)爐子里，這個(gè)很有講究，主要是防止

5、鐵棒搭橋。為了保證煉鋼的質(zhì)量彭老師親自操作。2.1.2模具放進(jìn)爐內(nèi)，擺正 。2.1.3蓋蓋之前先用布子擦拭路口邊緣這樣可更好抽成真空。2.1.4一個(gè)小時(shí)半左右可看到鐵已經(jīng)熔化，加入先前準(zhǔn)備好的配料。2.1.5很快便壓下壓桿把鋼水澆入模具2.1.6開(kāi)爐帶上手套取出模具。用上述方法我們成功的煉出三爐鋼。2.2 熱軋2.2.1把煉好的鋼錠放入方形爐中放了5個(gè)多小時(shí)加熱到1200°。2.2.2在二輥可逆試實(shí)驗(yàn)軋機(jī)上進(jìn)行熱軋 該軋機(jī)主要用于金屬材料軋制工藝及組織性能的實(shí)驗(yàn)研究。按用途可分為鋼坯連軋機(jī)、疊軋薄板軋機(jī)、薄板或帶鋼冷軋機(jī)、平整機(jī)等?？赡娑伿杰垯C(jī)機(jī)座帶有多孔型軋輥，其軋輥的支承件設(shè)于

6、軋機(jī)機(jī)座的機(jī)架窗口內(nèi)，該機(jī)座與其他同類(lèi)軋機(jī)機(jī)座并排地橫置在軋制方向上，軋輥在其二個(gè)端面上可與傳動(dòng)裝置或與配置在相鄰軋機(jī)機(jī)座軋輥之間的傳動(dòng)元件相連接。對(duì)于軋輥對(duì)的每個(gè)軋輥在由其所形成的輥間隙兩側(cè)配置有與機(jī)座可連接的梁，屬于各型材孔型的可調(diào)整和固定的軋件導(dǎo)板配置在梁上，機(jī)架具有在其橫梁上鉸接的、朝上可抽出或轉(zhuǎn)動(dòng)的連接頭。 軋輥對(duì)的支承件可插入支架內(nèi)。. 表2 二輥可逆式軋機(jī)參數(shù)圖3 二輥可逆試實(shí)驗(yàn)軋機(jī)兩人分別在軋機(jī)兩端，這樣循環(huán)進(jìn)行快速熱軋，低于800°就要回爐升溫。2.3磨樣拋光2.3.1為了利于觀察拍照需把軋好的鋼切塊一般是長(zhǎng)寬高為1厘米的方塊。用到了“電火花鉬絲切割機(jī)”圖4 電火花

7、鉬絲切割機(jī)2.3.2首先將冷卻后的試樣用打磨機(jī)進(jìn)行打磨，將尖角部分打磨掉，并且打磨出一個(gè)比較平整的面為下面磨試樣提供有利的條件；2.3.3將試樣用砂紙放在玻璃板上進(jìn)行磨樣，先用最粗的砂紙然后逐漸用較細(xì)的砂紙；2.3.4打磨試樣時(shí)，保證始終的一個(gè)方向，一個(gè)平面上進(jìn)行打磨,當(dāng)感覺(jué)摩擦力變小仔細(xì)觀察有沒(méi)有劃痕；2.3.5當(dāng)一張砂紙打磨的只有一個(gè)方向的劃痕時(shí)，可以換較細(xì)的砂紙打磨，這是需要磨樣方向轉(zhuǎn)90°，當(dāng)將前面的劃痕完全蓋住時(shí)，即可換另一張砂紙打磨，下面操作依序如此；2.3.6用最后一張砂紙磨樣時(shí)，可以用水磨，磨完以后，表面平整無(wú)劃痕；2.3.7在拋光機(jī)上澆入拋光液，將磨好的試樣在拋光機(jī)

8、上進(jìn)行拋光，拋光時(shí)應(yīng)不斷加水，沖洗和冷卻，拋光的方向與拋光機(jī)啟動(dòng)的方向相反，拋光時(shí)軋件打磨面要輕微碰觸拋光機(jī)，拋光時(shí)間56秒即可，這樣就達(dá)到了拋光的目的2.4腐蝕與拍照2.4.1將拋光好的試樣用酒精沖洗表面雜物，先去拍照分析鈦化物的析出， 然后用腐蝕液為4%的硝酸酒精，腐蝕完后用水沖洗，再滴酒精，再?zèng)_洗，最后用吹風(fēng)機(jī)吹干試樣。其中腐蝕的時(shí)間不宜太長(zhǎng)或太短，一般為15分鐘，太長(zhǎng)時(shí)拍出的照片會(huì)暗，會(huì)造成腐蝕過(guò)度；腐蝕時(shí)間太短時(shí)，拍出的金相照片只會(huì)出現(xiàn)局部金相組織或者金相組織部清晰2.4.2將吹干的試樣放到顯微鏡下進(jìn)行拍照。將試樣置于光學(xué)顯微鏡鏡頭上方，調(diào)整焦距，便可在電腦上清晰觀察到式樣的顯微組織

9、；調(diào)整顯微鏡，使其鏡頭可以上下、左右移動(dòng)，觀察顯微組織，選出效果最好的一部分顯微組織拍照；選用不同放大倍數(shù)的鏡頭拍照，獲得100 200 500倍照片。3 結(jié)果與分析圖5 試樣中析出的粒子及其XEDS能譜Ti以TiN和TiC的形式析出 圖6 試樣中析出的粒子及其XEDS能譜Si以SiC的形式析出圖7 100倍空冷后金相顯微組織圖8 200倍空冷后金相顯微組織圖9 500倍空冷后金相顯微組織4 分析造成金相組織不同的原因4.1軋制壓下量對(duì)軋后組織的影響：軋后的晶粒為餅形晶隨著壓下量的增大餅形度越來(lái)越大具有變形帶的晶粒數(shù)越來(lái)越多。不過(guò)當(dāng)壓下率不超過(guò)50時(shí)餅形化不是很?chē)?yán)重，從50左右增大到60左右時(shí)晶粒餅形化程度明顯加劇，從60左右增大到80左右時(shí)餅形度和變形帶晶粒數(shù)目均快速增大，尤其是在80的壓下率附近時(shí)晶粒拉長(zhǎng)非常嚴(yán)重變形帶也比較混亂。5 結(jié)論5.1其他條件相同時(shí)，壓下量越大晶粒拉長(zhǎng)量越大。5.2其他條件相同時(shí)，變形量越大晶粒尺寸越大形狀越扁。6 總結(jié)經(jīng)過(guò)這次實(shí)習(xí)讓我對(duì)鋼種有了深刻的理解。在磨試樣的過(guò)程我一遍一遍的在拋光室的打磨室跑雖然很累但是讓我的耐心有了很好地鍛煉，通過(guò)電子鏡的觀察讓我們對(duì)鋼的組織有了更深刻的了解雖然感覺(jué)很累但是收獲也很大。參考文獻(xiàn)劉宗昌等. 材料組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?cè)鞰. 北