,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械工程实验教学中心,*,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。,机械工程实验教学中心,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,机械工程实验教学中心,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+3050,，过共析钢的球化退火及淬火加热温度是,AC1+3050,，过共析钢的正火温度是,ACCm+3050,，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,AC1550,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。,实验原理,机械工程实验教学中心,钢的热处理,碳钢的过冷奥氏体在,550350,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,350MS,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,Ee,中的过饱和固溶体,马氏体。常见的有板条马氏体（碳,0.2%,）、针（片）状（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。,实验原理,机械工程实验教学中心,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。,实验原理,机械工程实验教学中心,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,34%,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,。,实验原理,机械工程实验教学中心,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,56,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。,实验原理,机械工程实验教学中心,暗室技术,印相在曝光箱上进行，负片与相纸药面相对，以一恰当时间（常由试验所得）曝光，再经显影、水洗、定影、水洗、上光就得到一张与组织黑白相同的照片了，此称正片。,放大在放大机上进行，按照需要的放大倍数，仔细调焦，以一恰当时间曝光，以后的操作同印相。,选用全色胶片时，胶片（卷）的切、装、取、显影、定影都要在全暗条件下进行。印相与放大在红灯下进行。,在全暗条件下如何判别感光胶片的药面呢？市售感光胶片的边缘都有一半园形或“,V”,型缺口，当把此缺口置于上方右侧位置时，面对操作者的一面就为药面。,印相纸、放大纸的药面在红灯下发亮极易判别。,实验原理,机械工程实验教学中心,实验步骤及内容,钢的热处理,每人领一块试样，依序按表,7-1,推荐的工艺进行热处理，编号，测定硬度，并把结果记录于表中。,*,1,）、,20,、,40,表示平均含碳量为,0.20%,、,0.40%,的优质碳素结构钢。,2,）、,T8,、,T10,、,T12,表示平均含碳量为,80%,、,1.00%,、,1.20%,的碳素工具钢。,机械工程实验教学中心,制样,将热处理后的试样手工磨制,化学抛光,水洗,机械抛光,水洗,滴酒精,吹干,浸蚀,水洗,滴酒精,吹干。,本次实验采用的化学抛光剂为：草酸、双氧水溶液。,浸蚀剂为,3%,硝酸酒精溶液，到试样浅灰色为止。,如果试样表面有金属扰乱层，所显示组织不具实，需要重新抛光、浸蚀。,组织观察与显微摄影,制好的试样放在显微镜下观察。使用显微镜时，动作轻、速度慢，由低倍到高倍进行观察，结合试样热处理工艺，观察与分析组织。,选择能说明组织特征的典型试场，确定合适的放大倍数及曝光时间进行摄影，记录下这些参数。,本次实验采用,GB21,全色胶片或,135,胶卷摄影。,暗室工作,散片的冲洗工作由学生自己完成，本次实验采用,D-72,显影液和,F-5,定影液。,实验步骤及内容,机械工程实验教学中心,暗室工作,20,左右感光胶片显影,4,分钟左右，温度升高时间减少。定影,10,分钟左右，以底片未感光部分变得透明为准，然后流水冲洗半小时左右，晾干。印相放大分别采用,3#,印相纸和放大纸。用小块相纸试验取得最佳曝光时间，以显影,2,分钟左右得到组织清晰、反差适中层次分明的照片为准。再经定影、水洗、定影、水洗、上光即可，定影后的水洗时间比底片更长，一般应在流水中冲洗,40,分钟以上。,实验步骤及内容,机械工程实验教学中心,暗室工作,总结起来，暗室操作步骤是：,实验步骤及内容,晾干（负片）,烘干（正片）,显影,水洗,定影,水洗,机械工程实验教学中心,实验目的,填好表,7-1,中各项数据，总结钢的化学成分，加热温度、冷却速度对钢性能的影响。,简述试样制备、显微摄影、正负片冲洗过程。,将本人所得负片、正片贴在报告上，负片写明曝光时间，放大倍数。正片标明浸蚀剂，并用箭头标明组织。,结合实验的实际情况，讨论影响实验结果的原因。,收获、体会、问题、建议以及其它想说明的问题。,实验报告要求,机械工程实验教学中心,