工程材料實驗課

工程資料實驗資料實驗教學(xué)中心張旭茗實驗一平衡組織與非平衡組織察看1.平衡組織察看2.非平衡組織察看實驗二金屬硬度實驗實驗本卷須知室內(nèi)堅持安靜、整潔；珍惜儀器；一周左右交實驗報告。實驗三金屬外表硬度實驗一、實驗?zāi)康?.了解資料外表硬度的測試方法2.掌握布氏硬度、洛氏硬度及維氏硬度方法3.測試給定資料的布氏硬度、洛氏硬度二、實驗儀器HRD-150型電動洛氏硬度計HB-3000C電子布氏硬度計金屬硬度實驗硬度是金屬抵抗部分變形，特別是塑性變形，壓痕或劃痕的才干，是衡量金屬資料軟硬程度的一種目的。硬度實驗方法硬度是資料機(jī)械性能的一種整體綜合目的。硬度值不僅與資料的彈性極限、彈性模量、屈服極限、脆性、還與資料結(jié)晶形狀、原子間鍵結(jié)合力和原子構(gòu)造等都有關(guān)系。硬度測定的特點是不損壞工件、操作方便、迅速、效率高。硬度實驗運(yùn)用靈敏反映資料在化學(xué)成分、金相組織、熱處置工藝、冷加工變形等差別；實驗方法簡單，不用破壞工件，適宜機(jī)械配備和零部件材質(zhì)現(xiàn)場檢測； 實驗壓痕很小，可檢查金屬外表層情況，脫碳與增碳、外表淬火及化學(xué)處置后的外表硬度等。硬度實驗方法分類靜壓入實驗——用以測定資料對永久變形的抗力。布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、顯微硬度劃痕實驗——測定資料對破裂的抗力。察看一種資料能否能被另一種資料劃痕，馬氏劃痕硬度、莫氏劃痕硬度犁槽實驗——將一鈍頭元件〔通常為金剛石〕以一定的載荷和類似條件下劃過外表，以劃痕寬度作為硬度的度量規(guī)范。Bierbaum硬度實驗硬度實驗方法分類回跳實驗——或稱彈性回跳法，測定資料對彈性變形的抗力。使一規(guī)范質(zhì)量和尺寸的物體由實驗外表彈回，取回跳高度作為硬度規(guī)范。肖氏硬度阻尼實驗——也稱搖擺實驗，測定資料對永久變形的抗力。搖擺法硬度磨損實驗——將試樣壓在一正在轉(zhuǎn)動的圓盤上，以磨耗率作為硬度的度量規(guī)范沖蝕實驗——在規(guī)范條件下將磨料沖射到實驗外表上，以在一定時間內(nèi)損失的資料分量作為硬度的度量規(guī)范靜壓入硬度實驗定義：抵抗永久壓痕的才干。原理：在一定的時間間隔里，將硬質(zhì)壓頭壓入所要測試的金屬外表，然后丈量壓痕的深度或大小。優(yōu)點：資料的硬度和其他物理特性之間存在著某種關(guān)系，是一種非破壞性實驗。分類：宏觀硬度通常載荷在1KG以上顯微硬度通常載荷小于1KG(1g-500g)納米硬度通常在更小的載荷范圍硬度實驗的特點及運(yùn)用試樣制備簡單，可在各種不同尺寸的試樣上進(jìn)展實驗，實驗后試樣根本不受破壞；設(shè)備簡便，操作方便，丈量速度快；丈量范圍大:可大(多晶體)可小(單個晶粒、外表渡層、手表內(nèi)部小零件等)、可軟可硬各種金屬件都可做硬度實驗；硬度與強(qiáng)度之間有近似的換算關(guān)系，根據(jù)測出的硬度值就可以粗略地估算強(qiáng)度極限值(如碳鋼бb≈0.36HB)。測定資料的硬度,定性分析資料的組織、性能;測定脫碳層深度;定性分析夾雜物性質(zhì),組成相的性質(zhì)等。2.洛氏硬度測定法2.1洛氏硬度的丈量原理用頂角為120°的金剛石圓錐或φ為1.588mm的淬火鋼球為壓頭,在規(guī)定載荷〔初載荷及主載荷〕的作用下壓入資料外表,經(jīng)規(guī)定堅持時間后,卸除主實驗力，根據(jù)壓痕深度來確定硬度值。圖1表示了洛氏硬度的丈量原理。圖1.洛氏硬度實驗原理表示圖0-0：未加載荷，壓頭未接觸試件時的位置。1-1：壓頭在預(yù)載荷P0(98.1N)作用下壓入試件深度為h0時的位置。h0包括預(yù)載所引起的彈形變形和塑性變形。2-2：加主載荷P1后，壓頭在總載荷P=P0+P1的作用下壓入試件的位置。3-3：去除主載荷P1后仍保管預(yù)載荷P0時壓頭的位置，壓入深度為h1。由于P1所產(chǎn)生的彈性變形被消除，所以壓頭位置提高了h，主載荷引起的塑性變形深度為:h=h1-h0h值越大，試件越軟，h值越小，試件越硬。為順應(yīng)數(shù)值越大硬度越高的概念，用一常數(shù)K減去h表示硬度的高低。并規(guī)定每0.002mm為一個洛氏硬度單位，用符號HR表示，那么：

丈量值直接在表盤上讀出。用金剛石圓錐壓頭時，常數(shù)K為0.2mm，硬度值由黑色表盤表示;用鋼球(Φ=1.588mm)壓頭時，常數(shù)K為0.26mm，硬度值由紅色表盤表示.為了擴(kuò)展洛氏硬度的丈量范圍，可用不同的壓頭和不同的總載荷配成不同標(biāo)尺的洛氏硬度。洛氏硬度共有15種標(biāo)尺供選擇，它們分別為：HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG，HRH，HRK，HRL，HRM，HRP，HRR，HRS，HRV；外表洛氏硬度標(biāo)尺：HR45N、HR30N、HR15N和HR45T、HR30T、HR15T。其中常用的幾種標(biāo)尺見表1。標(biāo)度符號壓頭總載荷N(kg)表盤上刻度顏色常用硬度值范圍應(yīng)用舉例HRA金剛石圓錐588.6(60)黑色70~85碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等HRB1.588mm鋼球981(100)紅色25~100軟鋼、退火鋼、銅合金HRC金剛石圓錐1471.5(150)黑色20~67淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等HRD金剛石圓錐981(100)黑色40~77薄鋼板、中等厚度的表面硬化工件HRE3.175mm鋼球981(100)紅色70~100鑄鐵、鋁、鎂合金、軸承合金HRF1.588mm鋼球588.6(60)紅色40~100薄板軟鋼、退火銅合金HRG1.588mm鋼球1471.5(150)紅色31~94磷青銅、鈹青銅HRH3.175mm鋼球588.6(60)紅色

鋁、鋅、鉛表1.各種洛氏硬度值的符號及運(yùn)用2.2洛氏硬度測定的優(yōu)缺陷優(yōu)點:操作簡便、迅速，適宜大消費；壓痕小，適宜測廢品；適用范圍廣，從極軟到極硬、從極薄到極厚的資料都能測定。缺陷：不同標(biāo)尺硬度值之間不能相互比較；對粗大組織的金屬不適用。硬度表示法如：38HRC、48HR30N、68HR30T等。金屬洛氏實驗執(zhí)行的現(xiàn)行規(guī)范為：GB/T230.1－2004金屬洛氏硬度實驗第1部分：實驗方法本卷須知試樣外表要平滑干凈；試樣或?qū)嶒瀸幼钚『穸炔恍∮诮饎偸瘔侯^h的10倍或鋼球壓頭h的5倍；實驗后試樣反面不得有肉眼可見的變形痕跡；3.布氏硬度測試法3.1布氏硬度的丈量原理加載荷P,使直徑為D的淬火鋼球壓頭壓入試件外表并堅持一定時間，去載后，丈量壓痕直徑d，算出壓痕面積F，P/F即為布氏硬度，用符號HB表示。布氏硬度的丈量原理如圖2所示。圖2.布氏硬度實驗原理表示圖式中：P——測試用的載荷(kg)；D——壓頭鋼球的直徑(mm)；d——壓痕直徑(mm)；F——壓痕面積(mm2).測出d,查表即可得HB值公式壓頭直徑有Φ2.5mm，Φ5mm，Φ10mm三種;載荷有15.6kg、62.5kg、182.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七種;資料的軟硬不同要配合運(yùn)用。為了在不同直徑的壓頭和不同載荷下進(jìn)展測試時，同一種資料的布氏硬度值一樣。D與P之間要滿足類似原理。如圖3所示。圖3.不同直徑的鋼球壓頭產(chǎn)生在幾何上類似的壓頭推倒得出:只需使P/D2為一常數(shù)，就可使堅持不變，從而堅持了幾何外形類似的壓痕。只需滿足P/D2為常數(shù)，那么同一資料測得的HB值是一樣的。且不同資料測得的HB值也可進(jìn)展比較。國家規(guī)范規(guī)定P/D2的比值為30、10、5三種。實驗規(guī)范見表2式中:A為常數(shù)表2布氏硬度的實驗規(guī)范金屬類型布氏硬度范圍HB試件厚度mm載荷P與壓頭直徑D的關(guān)系鋼球直徑D,mm載荷P,kg載荷保持時間，s黑色金屬140~1506~34~3<2P=30D2105.02.53000750187.510<140>66~3<3P=10D2105.02.5100025062.510有色金屬>1306~34~3<2P=30D2105.02.53000750187.53036~1309~-36~3<3P=10D2105.02.5100025062.5308~35>66~3<3P=2.5D2105.02.525062.515.6303.2布氏硬度的表示方法用Φ10mm鋼球，在3000kg載荷下堅持10s，測得的布氏硬度值表示為字母HB加上所測得的硬度值，例如HB400。在其他實驗條件下，在HB后面要注明鋼球直徑、載荷大小及保載時間，例如：130HBW10/1000/30表示用Φ10mm的硬質(zhì)合金球在9.807kN載荷下堅持30s測得的布氏硬度為130。硬度值表示法中普通不寫單位。實驗規(guī)范：GB231.1－2002金屬布氏硬度實驗第1部分：實驗方法。3.3布氏硬度測定的優(yōu)缺陷優(yōu)點因壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)金屬各組成相綜合影響的平均值;因壓痕面積較大,測值較準(zhǔn)確,丈量誤差較小;而不受個別組成相及微小不均勻度的影響。布氏硬度值和抗拉強(qiáng)度σb間存在一定換算關(guān)系。見表3。材料硬度值HB-Rm近似換算關(guān)系鋼125~175>175Rm≈0.343HB×10MN/m2Rm≈0.362HB×10MN/m2鑄鋁合金

Rm≈0.26HB×10MN/m2退火黃銅、青銅

Rm≈0.55HB×10MN/m2冷加工后黃銅、青銅

Rm≈0.40HB×10MN/m2表3.布氏硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系缺陷由于壓痕大,只宜測半廢品;不宜測太薄，太軟、太硬〔0.25D<d<0.6D〕的資料；對不同資料和厚度的試樣需改換壓頭和實驗力，測壓痕直徑費時，還得查表，所以效率低。3.5丈量本卷須知:d的范圍應(yīng)為0.25D<d<0.6D，否那么丈量結(jié)果無效；由于壓痕周圍存在變形硬化景象約2-3倍的d，要求相鄰兩個點的間隔≥4d，軟資料≥6d；否那么測得的值將高于實踐值；試件厚度不小于壓痕深度的10倍；壓痕離試件邊緣的間隔應(yīng)不小于壓痕直徑。平安本卷須知4.維氏硬度測試法4.1維氏硬度的丈量原理丈量原理根本上和布氏硬度一樣，所不同的是用金剛石正四棱錐壓頭。正四棱錐兩對面的夾角為°，底面為正方形，如圖4所示。維氏硬度所用的載荷有1kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，負(fù)載的選擇主要取決于試件的厚度。圖4維氏金剛石棱錐壓頭維氏硬度的測試原理壓痕是一個底面為正方形的正四棱錐。用顯微鏡測定方坑對角線長度d，維氏硬度值HV等于所用載荷與壓痕面積的比值。壓痕面積F為：F=d2/2sin68?硬度表示為：HV=P/F=1.8544P/d2kg/mm2式中：P——載荷；d——對角線長度；F——壓痕面積。當(dāng)載荷P知時，只需測得壓痕對角線長度d，就可以求出維氏硬度值。通常是在丈量d值后從<壓印對角線與維氏硬度對照表>中查出相應(yīng)的硬度值。4.2壓痕對角線的丈量壓痕對角線長度是用附在硬度計上的顯微測微器丈量的。丈量精度可達(dá)10-3mm。應(yīng)測出兩條相互垂直的對角線的長度，取平均值。規(guī)定兩條壓痕對角線之差與較短對角線之比不大于2%。假設(shè)資料各個方向上的硬度不均勻而使比值>2%者，需求在硬度值后面注明。維氏硬度表示法640HV30表示用°金剛石壓頭在294.2N實驗力作用下堅持10～15秒測得的維氏硬度值為640。640HV30/20表示用°金剛石壓頭在294.2N實驗力作用下堅持20秒測得的維氏硬度值為640。4.3對試樣的要求要求試樣經(jīng)過拋光，試樣厚度至少是壓痕深度的10倍或者不小于壓痕對角線的1.5倍，在滿足這個條件的情況下盡能夠選用較大載荷，可減少丈量誤差。4.4優(yōu)缺陷及本卷須知優(yōu)點可測定從極軟到極硬各種金屬資料的硬度,且不同載荷下的維氏硬度值可以進(jìn)展比較。維氏硬度值丈量準(zhǔn)確可靠，在資料科學(xué)研討中被廣泛運(yùn)用。4.4優(yōu)缺陷及本卷須知缺陷維氏硬度需丈量對角線的長度，然后經(jīng)過計算或查表才干得到硬度值。丈量過程繁瑣，任務(wù)效率低。在丈量過程中，采用計算機(jī)控制丈量過程，采集和處置數(shù)據(jù)，能夠抑制上述缺陷并大大提高任務(wù)效率。留意維氏硬度兩相鄰壓痕中心之間的間隔，對于鋼、銅及銅合金至少應(yīng)為壓痕對角線長度的3倍；對于輕金屬、鉛、錫及合金至少應(yīng)為壓痕對角線長度的6倍。假設(shè)相鄰兩壓痕大小不同，應(yīng)以較大壓痕確定壓痕間距。金屬維氏硬度實驗執(zhí)行的現(xiàn)行規(guī)范為：GB/T4340.1－1999金屬維氏硬度實驗第1部分：實驗方法。5運(yùn)用硬度計應(yīng)留意的事項除了各種硬度計運(yùn)用時特殊本卷須知外，還有一些共同的應(yīng)留意的問題，現(xiàn)列舉如下：1)硬度計本身會產(chǎn)生兩種誤差：一是其零件的變形、挪動呵斥的誤差；二是硬度參數(shù)超出規(guī)定規(guī)范所呵斥的誤差。對第二種誤差，在丈量前需用規(guī)范塊對硬度計進(jìn)展校準(zhǔn)。洛氏硬度各標(biāo)度有一現(xiàn)實上的適用范圍，要根據(jù)規(guī)定正確選用。例如，硬度高于HRB100時，應(yīng)采用HRC標(biāo)度進(jìn)展測試；硬度低于HRC20時運(yùn)用HRB標(biāo)度進(jìn)展測試。由于超出其規(guī)定的測試范圍時，硬度計的準(zhǔn)確度及靈敏度較差，硬度值不準(zhǔn)確，不宜運(yùn)用。其他硬度測試法也都規(guī)定有相應(yīng)的校正規(guī)范。2)壓頭防止撞擊,堅持清潔;3)在試件允許的情況下，普通選不同部位至少測試三個硬度值，取平均值，取平均值作為試件的硬度值。4)對外形復(fù)雜的試件要采用相應(yīng)外形的墊塊，固定后方可測試。對圓試件普通要放在V形槽中測試。5)加載時動作要輕穩(wěn)，加載時不能挪動試樣或轉(zhuǎn)動壓頭。實驗內(nèi)容1．洛氏硬度：不同熱處置形狀的T10鋼或45號鋼，每組7塊試樣，每個樣打三個點取平均值，做出資料熱處置形狀與硬度對應(yīng)的曲線圖或表。2.45號鋼布氏硬度，丈量壓痕的直徑，利用公式計算布氏硬度值。思考題1．最常用的硬度計有哪幾類？其硬度用什么符號表示？2．洛氏硬度計的丈量原理是什么？3．最常用的三種洛氏硬度規(guī)范的壓頭載荷是如何配合運(yùn)用的？4．布氏和維氏硬度的實驗原理是什么？5．試闡明布氏、洛氏、維氏硬度實驗的優(yōu)缺陷、適用范圍及丈量本卷須知。6．符號130HBW10/1000/30、HRC50、640HV30/20的含義？實驗一鐵碳合金平衡組織察看一、實驗?zāi)康?.學(xué)會運(yùn)用光學(xué)顯微鏡；2.掌握鐵碳合金在平衡形狀下的組織特征。實驗一鐵碳合金平衡組織察看二、實驗儀器4×A型金相顯微鏡鐵碳合金平衡組織鐵碳合金平衡形狀的顯微組織是指合金在極為緩慢的條件下，即接近于平衡形狀下所得到的組織；可以根據(jù)Fe-Fe3C平衡相圖來分析合金在平衡形狀下的顯微組織；鐵碳合金在室溫下的平衡組織均由鐵素體〔F〕和滲碳體〔Fe3C〕兩相按不同數(shù)量、大小、形狀和分布所組成。鐵碳合金的分類Fe-C平衡相圖鐵碳合金的分類根據(jù)鐵碳合金的含碳量和組織的不同，可將其分為三類：1.工業(yè)純鐵〔含碳﹤0.0218%〕—顯微組織為鐵素體：2.鋼〔含碳0.0218~2.11%〕—其特點是高溫組織為單相奧氏體，具有良好的塑性，適于鍛造。根據(jù)試問組織的不同，鋼又可分為三類：亞共析鋼〔含碳﹤0.77%〕—組織為鐵素體和珠光體；共析鋼〔含碳量為0.77%〕—組織是珠光體；過共析鋼〔含碳﹥0.77%〕—珠光體和滲碳體3.白口鑄鐵〔含碳量2.11~6.69%〕—特點是液態(tài)結(jié)晶時都有共晶轉(zhuǎn)變，具有好的鑄造性。但高溫組織中滲碳體量多，性脆，不適宜鍛造。根據(jù)室溫組織的不同，白口鑄鐵又分為三類：亞共晶白口鑄鐵〔含碳﹤4.3%〕—組織為珠光體、滲碳體與變態(tài)萊氏體；共晶白口鑄鐵〔含碳量為4.3%〕—組織是變態(tài)萊氏體；過共晶白口鑄鐵〔含碳﹥4.3%〕—組織是滲碳體與變態(tài)萊氏體。鐵碳合金的組織1.工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵組織碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.0218%的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵；白亮基底是鐵素體的不規(guī)那么等軸晶。黑色線條是鐵素體的晶界；在某些晶界可以看到少量不延續(xù)薄片狀三次滲碳體；硬度、強(qiáng)度不高而塑性、韌性較好。2.碳鋼〔1〕共析鋼含碳量為0.77%，在727℃以上的組織為奧氏體，冷至727℃時發(fā)生共析反響：珠光體電鏡照片珠光體光鏡照片將鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物稱為珠光體〔P〕。室溫下珠光體中滲碳體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為12%；慢冷所得到的珠光體呈層片狀；采用電子顯微鏡高倍放大能看出Fe3C薄層的厚度，F(xiàn)e3C窄條與基體F兩者有明顯的分界限。普通光學(xué)顯微鏡下察看時，只能看到Fe3C成細(xì)黑線條分布在鐵素體上；位向一樣的一組鐵素體加滲碳體片層，稱為一個共析領(lǐng)域；當(dāng)放大倍數(shù)低，珠光體組織細(xì)密或浸蝕過深時，珠光體中的片層難以分辨，呈一片暗色區(qū)域。2.碳鋼〔2〕亞共析鋼亞共析鋼的含碳量為0.0218%~0.77%，其組織為先共析鐵素體加珠光體。20鋼平衡組織40鋼平衡組織在顯微鏡下鐵素體呈亮色，珠光體呈暗色；鐵素體的形狀隨合金含碳量〔即鐵素體的量〕的多少而變化。例如20鋼，其組織的基體為等軸晶粒，少量暗色珠光體分布在鐵素體晶粒邊境或三叉晶界上，呈不規(guī)那么島狀，40鋼珠光體與鐵素體量相當(dāng)，當(dāng)碳含量大于0.5%時，珠光體成為鋼的基體，鐵素體呈延續(xù)或斷續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀圍繞著珠光體分布。2.碳鋼〔3〕過共析鋼過共析鋼的含碳量為0.77%~2.11%，但由于含碳量過高，二次滲碳體量增多，使鋼變脆，適用鋼的最大含碳量只到1.3%。T12鋼硝酸酒精腐蝕過共析鋼的組織由珠光體及二次滲碳體組成，二次滲碳體呈網(wǎng)狀，分布在晶粒邊境，含碳量愈高，滲碳體網(wǎng)越多越完好；3.白口鑄鐵〔1〕共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵的含碳量為4.3%，此合金由液態(tài)冷卻到1148℃時，全部發(fā)生共晶反響：

所得產(chǎn)物為萊氏體〔Ld〕，呈豹皮狀，其中奧氏體呈短棒或小條狀分布在滲碳體根底上，在以后的繼續(xù)冷卻過程中，只需奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，先析出二次滲碳體，后在727℃構(gòu)成珠光體。；沿奧氏體邊境析出的二次滲碳體，常與共晶滲碳體連成一片，不易分辨；室溫組織是由奧氏體轉(zhuǎn)變來的二次滲碳體、珠光體及原共晶滲碳體組成，稱變態(tài)萊氏體〔Ld’〕。所謂變態(tài)的本質(zhì)是指共晶內(nèi)部組成物改動，并非形貌改觀，在顯微鏡下察看變態(tài)萊氏體仍呈豹皮狀。3.白口鑄鐵〔1〕亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵含碳量為2.11%~4.3%；這類合金凝固時先析出初生奧氏體，呈樹枝狀，剩余液體在1148℃發(fā)生共晶反響得到萊氏體，繼續(xù)冷卻時初生奧氏體及共晶體中的奧氏體各在原地發(fā)生一樣的轉(zhuǎn)變，即先析出二次滲碳體，后構(gòu)成珠光體；室溫組織是由初生奧氏體轉(zhuǎn)變所得的二次滲碳體加珠光體〔Fe3CII+P〕及變態(tài)萊氏體Ld’所組成。3.白口鑄鐵〔1〕過共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵含碳量為4.3%~6.69%；過共晶白口鑄鐵的組織由粗大片狀的一次滲碳體加變態(tài)萊氏體組成。實驗所用資料表中列出了察看所用的金相試樣，共5套

類別合金牌號浸蝕劑顯微組織類別合金浸蝕劑顯微組織工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵3~5%硝酸酒精溶液F+Fe3CII白口鑄鐵亞共晶3~5%硝酸酒精溶液Fe3CII+P+Ld’亞共析鋼453~5%硝酸酒精溶液F+P共析鋼T83~5%硝酸酒精溶液P共晶3~5%硝酸酒精溶液Ld’過共析鋼T123~5%硝酸酒精溶液P+Fe3CII過共晶3~5%硝酸酒精溶液Ld’+Fe3CI實驗內(nèi)容1.學(xué)習(xí)顯微鏡的原理及操作過程；2.察看、分析工業(yè)純鐵、亞共析鋼45鋼、共析鋼T8、過共析鋼T12、亞共析白口鑄鐵B亞、共析白口鑄鐵B、過共析白口鑄鐵B過的組織特征，并畫出各組織表示圖。思索題1.簡述純鐵的室溫組織與其性能關(guān)系。2.鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體的構(gòu)造、組織形狀的特點。3.簡述Fe-Fe3C相圖中三個根本反響：包晶反響、共晶反響及共析反響，寫出反響式，注出含碳量及溫度。4.何謂碳素鋼？何謂白口鑄鐵？兩者的成分、組織和性能有何差別？5.變態(tài)萊氏體的塑性比珠光體的差，闡明緣由。實驗二鐵碳合金非平衡組織察看一、實驗?zāi)康?.察看和研討碳鋼經(jīng)不同方式熱處置后顯微組織的特征；2.了解熱處置工藝對鋼組織和性能的影響。實驗原理碳鋼在不平衡形狀，即快冷條件下的顯微組織不能用鐵碳合金相圖來加以分析，而應(yīng)由過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖—C曲線來確定；按照不同的冷卻條件，過冷奧氏體將在不同的溫度范圍發(fā)生不同類型的轉(zhuǎn)變。經(jīng)過金相顯微鏡察看，可以看出過冷奧氏體各種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形狀各不一樣。熱處置之所以能使鋼的性能發(fā)生顯著變化，主要是由于鋼的內(nèi)部組織構(gòu)造發(fā)生了一系列變化。采用不同的熱處置工藝，將會使鋼得到不同的組織，從而獲得所需性能。

共析鋼C曲線轉(zhuǎn)變類型組織名稱形成溫度范圍（℃）金相顯微組織特征硬度（HBC）珠光體型相變珠光體（P）＞650在400~500倍金相顯微鏡下可觀察到鐵素體和滲碳體的片層狀組織~20（HB180~200）索氏體（S）600~650在800~1000倍以上的顯微鏡下才能分清片層狀特征，在低倍下片層模糊不清25~35屈氏體（T）550~600用光學(xué)顯微鏡觀察時呈黑色團(tuán)狀組織，只有在電子顯微鏡（5000~15000×）下才能看出片層組織35~40貝氏體型相變上貝氏體（B上）350~550在金相顯微鏡下呈暗灰色的羽毛狀特征40~48下貝氏體（貝下）220~350在金相顯微鏡下呈黑色針葉狀特征48~58馬氏體型相變馬氏體（M）<230在正常淬火溫度下呈細(xì)針狀馬氏體（隱晶馬氏體），過熱淬火時則呈粗大片狀馬氏體62~65普通有以下幾種熱處置方法熱處置工藝熱處置種類雖然很多，但各種熱處置都不外乎包括加熱、保溫、冷卻三個階段。熱處置工藝熱處置工藝曲線1.鋼的退火及正火組織亞共析成分的碳鋼〔如40、45鋼等〕普通采用完全退火，經(jīng)退火后可得到接近于平衡形狀的組織；過共析成分的碳素工具鋼〔如T10、T12鋼等〕普通采用球化退火，T12鋼經(jīng)球化退火后組織中的二次滲碳體及珠光體中的滲碳體都將變成顆粒狀；正火是將鋼加熱到AC3或Acm以上30~50℃，保溫后進(jìn)展空冷，由于冷卻速度比退火稍快，組織中的珠光體相對量較高，且片層較細(xì)密；對于低碳鋼來說，正火后提高了硬度，對于高碳鋼來說可消除網(wǎng)狀滲碳體，為下一步球化退火及淬火做預(yù)備。T12鋼球化退火組織45鋼經(jīng)正火后的組織圖中均勻而分散的細(xì)小粒狀組織就是粒狀滲碳體。45鋼經(jīng)正火后的組織通常要比退火的細(xì)，珠光體的相對含量也比退火組織中的多；圖中黑的部分為索氏體組織，白色部分為鐵素體組織。2.鋼的淬火組織凡是淬透性好的資料經(jīng)過淬火處置后均獲得馬氏體組織，而馬氏體的形狀又根據(jù)其本身的含碳量不同而有所區(qū)別。最常見的馬氏體有板條馬氏體和片狀馬氏體?！?〕板條馬氏體板條狀馬氏體的立體形狀為細(xì)長的板條狀，在低碳鋼中長度約幾微米，橫截面近似橢圓形，平均直徑小于1μm，通常為0.1~0.2μm，在顯微鏡下表示為一束束細(xì)條狀的組織。每束的條與條之間以小角度晶界分開，束與束之間有較大的位相差。這些有規(guī)那么的成群堆集的馬氏體板條為成束的從奧氏體晶界中長出。低碳馬氏體呈板條狀，因此稱低碳馬氏體為板條馬氏體，其亞構(gòu)造內(nèi)具有高密度位錯，也稱位錯馬氏體。2.鋼的淬火組織〔2〕片狀馬氏體片狀馬氏體的立體形狀是由許多厚度較小的凸透鏡狀晶體按不同角度分布所組成。在金相顯微鏡下察看為片狀、竹葉狀或針狀，通常出現(xiàn)針狀和竹葉狀的幾率較大，所以普通稱針狀馬氏體；當(dāng)金屬磨面與馬氏體平行相切時，可看到大馬氏體片。相鄰針狀馬氏體片之間互不平行，是這種組織的主要特征；在一個奧氏體晶粒內(nèi)第一片構(gòu)成的馬氏體往往貫穿整個奧氏體晶粒，將奧氏體晶粒加以分割，使以后構(gòu)成的馬氏體片遭到限制。因此，片狀馬氏體大小不一，有的馬氏體片中有一條中脊面，在馬氏體片周圍往往有參與奧氏體；片狀馬氏體晶內(nèi)的亞構(gòu)造主要是孿晶，所以也叫做孿晶型馬氏體。板條馬氏體顯微組織片狀馬氏體顯微組織2.鋼的淬火組織淬火冷卻速度，有油冷和水冷；根據(jù)加熱溫度又分為不完全淬火，正常淬火和過熱淬火。〔1〕不完全淬火：將45鋼加熱到Ac1以上，但低于Ac3〔760℃〕，然后在水中冷卻，這種淬火稱為不完全淬火。在這個溫度加熱，部分鐵素體尚未溶入奧氏體中，經(jīng)淬火后將得到馬氏體和鐵素體組織。在金相顯微鏡中察看到的是呈暗色針狀馬氏體基底上分布有白色塊狀鐵素體?！?〕正常淬火：45鋼經(jīng)正常淬火〔860℃〕后將獲得細(xì)針狀馬氏體，由于馬氏體針非常細(xì)小，在顯微鏡中不易分清?！?〕過熱淬火：假設(shè)將淬火溫度提高到1000℃〔過熱淬火〕，由于奧氏體晶粒的粗化，經(jīng)淬火后將得到粗大針狀馬氏體組織。45鋼不完全淬火組織45鋼正常淬火組織45鋼過熱淬火組織2.鋼的淬火組織淬火冷卻速度，有油冷和水冷；根據(jù)加熱溫度又分為不完全淬火，正常淬火和過熱淬火。假設(shè)將45鋼加熱到正常淬火溫度，然后在油中冷卻，那么由于冷卻速度缺乏，得到的組織將是馬氏體和部分屈氏體〔或混有少量貝氏體〕。45鋼800℃油冷的顯微組織亮白色為馬氏體，呈黑色塊狀分布于晶界處的為屈氏體2.鋼的淬火組織T12鋼在正常溫度淬火后的顯微組織，除了細(xì)小的馬氏體外尚有部分未溶入奧氏體中的滲碳體〔呈亮白顆?！?；