热处理工艺,显微摄影与组织分析
机械工程实验教学中心
实验目的
了解化学成分,热处理工艺对钢的组织和 性能的影响. 学习金相试样制备,显微摄影及暗室技 术,提高综合实验技能. 提高综合分析问题的能力.
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实验器材和设备
箱式电炉 硬度计 抛光机 金相显微镜 曝光箱 放大机 上光机
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实验原理
钢的热处理
热处理是将钢加热到一定温度,经过一定时间的保温,然后 以一定速度冷却下来的操作,通过这样的工艺过程钢的组织 和性能将发生改变. 通常加热,保温的目的是为了得到成分均匀的细小的奥氏体 晶粒,亚共析碳钢的完全退火,正火,淬火的加热温度范围 是AC3+30~50℃,过共析钢的球化退火及淬火加热温度是 AC1+30~50℃,过共析钢的正火温度是 ACCm+30~50℃,保温时间根据钢种,工件尺寸大小,炉 子加热类型等由经验公式决定. 碳钢的过冷奥氏体在AC1~550℃范围内发生珠光体转变, 形成片状铁素体和渗碳体的机械混合物.依据片层厚薄的不 同有粗片状珠光体(P),细片状珠光体——索氏体(S)和 极细片状珠光体——屈氏体(T)之分.硬度随片距的减小 (转变温度的降低)而升高.
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实验原理
钢的热处理
碳钢的过冷奥氏体在550~350℃之间发生贝氏体转变,生成 由平行铁素体条和条间短杆状渗碳体构成的上贝氏体(B 上).在光学显微镜下呈黑色羽毛状特征.过冷奥氏体在 350~MS之间等温得到黑色针状的下贝氏体(B下),它是由 针状铁素体和其上规则分布的细小片状碳化物组成. 过冷奥氏体以超过临界速度的快冷至MS以下温度,将发生马 氏体转变,生成碳在α~Ee中的过饱和固溶体——马氏体.常 见的有板条马氏体(碳 1.0%)马氏体以及由它们构成的混合组织(碳为 0.2%~1.0%). 随转变温度的降低钢的硬度升高. 钢加热到一定温度保温后缓慢冷却(通常随炉冷却)至500℃ 以下空冷叫退火,得到接近平衡态的组织.奥氏体的钢在空气 中冷却叫正火,得到先共析铁素体(或渗碳体)加伪珠光体. 过冷奥氏体快冷(大于临界冷速)叫淬火,得到马氏体组织. 淬火钢再加热到A1以下会发生回火转变,随回火温度的升高分 别得到回火马氏体,回火屈氏体和回索氏体.
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实验原理
试样制备
要在金相显微镜下对金属的组织进行观察和影响,必须制备 平整,光亮,清洁,无划痕,并用适当的方法显示出真实组 织的试样. 本实验采用: (1)手工磨样 试样在金相砂纸上由粗到细磨制.磨样时用力均匀,待磨面 上旧磨痕消失,新磨痕均匀一致时就更换细一号的砂纸,并 且试样转90°再磨.一般磨制到4号(粒度800)砂纸即 可. (2)抛光 本实验采用化学抛光与机械抛光相结合的方法. 化学抛光:靠化学药剂对试样表面不均匀溶解而得到光亮的 抛光面,凸起部分溶解速度快而凹下部分溶解速度慢.具体 操作是用竹筷夹住浸有抛光剂的棉球均匀的擦试磨面,待磨 痕基本去掉后,立即用水冲洗.
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实验原理
试样制备
(2)抛光 机械抛光:在专用的抛光机上进行,抛光织物(如呢料,金丝绒 等)固定在抛光盘上,洒以抛光粉悬浮液,试样轻压于旋转的抛光 盘上,靠嵌于抛光织物中的抛光粉的磨削作用和滚压作用,得到平 整,光亮无划痕的磨面. (3)化学浸蚀 试样在浸蚀剂作用下,组织中电位低的部分为阳极,电位高的部分 为阴极,低电位处溶解较快而呈现凹陷从而显示出组织特征.碳钢 常用3~4%硝酸酒精溶液浸蚀.
组织观察与显微摄影
制好的试样放在显微镜的载物台上,调整好焦距,依靠物镜和目镜 的两次放大,在人眼明视距离处得到一个放大虚像,所以观察时显 微镜总的放大倍数为:M总=M物×M目×校正系数,对于奥林巴斯 显微镜校正系数为1.
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实验原理
组织观察与显微摄影
观察与分析组织,选择典型的清洁无划痕的部位摄影.摄影时,物镜成 的象通过摄影日镜再次放大后在承影屏得到放大的实象,放上感光胶 片,按动快门,胶片就曝光了. 对于PME奥体巴斯显微镜摄影倍数计算公式为: 散片 M总=M物×M摄影目视×1.33 135胶卷 M总=M物×M摄影目镜×0.7 曝光时间自由动测表测出,再乘以修正系数5~6即得正确曝光时间.
暗室技术
感光胶片要在暗室中经过显微,定影,水洗,晾干的工作才能得到一张 黑白与组织相反的负片,俗称为底片. 显影定影的基本原理:胶片曝光后,感光乳剂上已经形成了由银盐组织 的潜影,在显影剂作用下,乳剂中已曝光的银盐还原成金属银,再经定 影,使未感光的卤化银生成可溶性银盐而被除去.水洗后晾干就得到负 片了.

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