综合实验报告

1、冶金综合实验报告题目：20铬锰硅钢的金属特性班级： 冶金四班学号： 1276803432姓名： 赵相指导导师： 彭军 摘要：本文以20铬锰硅钢为例，分析在相同加热温度、轧制温度条件下，压下量对20铬锰硅钢组织结构的影响。通过实验过程，掌握如何磨金相试样，如何腐蚀，如何操作金相显微镜，如何拍金相照片，如何分析金相组织。进一步熟悉加热和轧制冷却过程及其控。实验研究结果表明，轧后的晶粒为饼形晶粒随着压下量的增大饼形度越来越大具有变形带的晶粒数越来越多。 前言: 20铬锰硅是中国国家标准规定的一种合金结构钢的牌号。统一数字代号：A24202。 具有较高的强度和韧性，冷变形加工塑性高，冲压性能较好，适于

2、冷拔、冷轧等冷作工艺。焊接性能较好，淬透性 较低，回火脆性较大，一般不用于渗碳或其他热处理。需要时，也可以在淬火+回火后使用. 除个别情况外，一般不适宜用于渗碳或其他热处理。 适用于制造强度高的焊接结构和工作应力较大、高韧性的零件和厚度<4mm的薄板冲压件等；在制造小截面尺寸的 零件时，它的性能不低于铬钼钢，所以在某些情况下可以互换使用。用于制造强度较高的焊接件，韧性较好的受拉力的零件，以及厚度小于16mm的薄板冲压件、冷拉零件、冷冲零 件，如矿山设备中的较大截面的链条、链环、螺栓等.1 实验材料 1.1 化学成分分析 表1 20铬锰硅钢的化学成分C SiMn S P Cr Ti Ce%

3、0.17 1.0 1.10.00350.0035 1.0 0.150ppm 1.2原料准备1.2.1原料为两根铁棒，上面有厚厚一层氧化外皮。不可以直接去冶炼，所以使用砂轮机去除了外表皮。1.2.2为了能使原料加人钢炉，要对铁棒进行切割。使用到了“全自动试样切割机”借助切割机把铁棒切割成10厘米图1 全自动试样切割机1.3 制作炉衬1.3.1先取出一张石棉布把它做成圆柱形放进炉子里面的金属炉衬中，然后把坩埚放进去。1.3.2取大颗粒镁砂和水玻璃混合做炉衬备用，在坩埚和石棉布之间加入先前配制的镁砂，每加入一层便加压使它敦实，做到快到坩埚口，过程中要小心定要做到坩埚很正不发生偏移。接下来取出小颗粒镁

4、砂和大颗粒镁砂一样操作制备。接下来炉顶全由细镁砂来制作。1.4烘炉1.4.1打开总开关，首先把冷却打开，水量控制在0.2 L/min左右。1.4.2把功率调到5千瓦，每隔2个小时升5千瓦 ，直至加到20千瓦为止。1.5模具准备1.5.1取氧化锆和黏土的混合物加入无水乙醇进行搅拌以备用。1.5.2用刷子蘸先前配制好的氧化锆混合物均匀的刷在模具之上切记一定要刷均匀。然后点燃含有乙醇的氧化锆混合物，这样模具也就准备完毕。这次实验所用的炉子是“真空感应熔炼炉”图2 真空感应熔炼炉2 实验方法2.1冶炼钢种2.1.1在彭老师的带领下开始加料 首先把切割好的铁棒有技巧的放进炉子里，这个很有讲究，主要是防止

5、铁棒搭桥。为了保证炼钢的质量彭老师亲自操作。2.1.2模具放进炉内，摆正 。2.1.3盖盖之前先用布子擦拭路口边缘这样可更好抽成真空。2.1.4一个小时半左右可看到铁已经熔化，加入先前准备好的配料。2.1.5很快便压下压杆把钢水浇入模具2.1.6开炉带上手套取出模具。用上述方法我们成功的炼出三炉钢。2.2 热轧2.2.1把炼好的钢锭放入方形炉中放了5个多小时加热到1200°。2.2.2在二辊可逆试实验轧机上进行热轧 该轧机主要用于金属材料轧制工艺及组织性能的实验研究。按用途可分为钢坯连轧机、叠轧薄板轧机、薄板或带钢冷轧机、平整机等。可逆二辊式轧机机座带有多孔型轧辊，其轧辊的支承件设于

6、轧机机座的机架窗口内，该机座与其他同类轧机机座并排地横置在轧制方向上，轧辊在其二个端面上可与传动装置或与配置在相邻轧机机座轧辊之间的传动元件相连接。对于轧辊对的每个轧辊在由其所形成的辊间隙两侧配置有与机座可连接的梁，属于各型材孔型的可调整和固定的轧件导板配置在梁上，机架具有在其横梁上铰接的、朝上可抽出或转动的连接头。 轧辊对的支承件可插入支架内。. 表2 二辊可逆式轧机参数图3 二辊可逆试实验轧机两人分别在轧机两端，这样循环进行快速热轧，低于800°就要回炉升温。2.3磨样抛光2.3.1为了利于观察拍照需把轧好的钢切块一般是长宽高为1厘米的方块。用到了“电火花钼丝切割机”图4 电火花

7、钼丝切割机2.3.2首先将冷却后的试样用打磨机进行打磨，将尖角部分打磨掉，并且打磨出一个比较平整的面为下面磨试样提供有利的条件；2.3.3将试样用砂纸放在玻璃板上进行磨样，先用最粗的砂纸然后逐渐用较细的砂纸；2.3.4打磨试样时，保证始终的一个方向，一个平面上进行打磨,当感觉摩擦力变小仔细观察有没有划痕；2.3.5当一张砂纸打磨的只有一个方向的划痕时，可以换较细的砂纸打磨，这是需要磨样方向转90°，当将前面的划痕完全盖住时，即可换另一张砂纸打磨，下面操作依序如此；2.3.6用最后一张砂纸磨样时，可以用水磨，磨完以后，表面平整无划痕；2.3.7在抛光机上浇入抛光液，将磨好的试样在抛光机

8、上进行抛光，抛光时应不断加水，冲洗和冷却，抛光的方向与抛光机启动的方向相反，抛光时轧件打磨面要轻微碰触抛光机，抛光时间56秒即可，这样就达到了抛光的目的2.4腐蚀与拍照2.4.1将抛光好的试样用酒精冲洗表面杂物，先去拍照分析钛化物的析出， 然后用腐蚀液为4%的硝酸酒精，腐蚀完后用水冲洗，再滴酒精，再冲洗，最后用吹风机吹干试样。其中腐蚀的时间不宜太长或太短，一般为15分钟，太长时拍出的照片会暗，会造成腐蚀过度；腐蚀时间太短时，拍出的金相照片只会出现局部金相组织或者金相组织部清晰2.4.2将吹干的试样放到显微镜下进行拍照。将试样置于光学显微镜镜头上方，调整焦距，便可在电脑上清晰观察到式样的显微组织

9、；调整显微镜，使其镜头可以上下、左右移动，观察显微组织，选出效果最好的一部分显微组织拍照；选用不同放大倍数的镜头拍照，获得100 200 500倍照片。3 结果与分析图5 试样中析出的粒子及其XEDS能谱Ti以TiN和TiC的形式析出 图6 试样中析出的粒子及其XEDS能谱Si以SiC的形式析出图7 100倍空冷后金相显微组织图8 200倍空冷后金相显微组织图9 500倍空冷后金相显微组织4 分析造成金相组织不同的原因4.1轧制压下量对轧后组织的影响：轧后的晶粒为饼形晶随着压下量的增大饼形度越来越大具有变形带的晶粒数越来越多。不过当压下率不超过50时饼形化不是很严重，从50左右增大到60左右时晶粒饼形化程度明显加剧，从60左右增大到80左右时饼形度和变形带晶粒数目均快速增大，尤其是在80的压下率附近时晶粒拉长非常严重变形带也比较混乱。5 结论5.1其他条件相同时，压下量越大晶粒拉长量越大。5.2其他条件相同时，变形量越大晶粒尺寸越大形状越扁。6 总结经过这次实习让我对钢种有了深刻的理解。在磨试样的过程我一遍一遍的在抛光室的打磨室跑虽然很累但是让我的耐心有了很好地锻炼，通过电子镜的观察让我们对钢的组织有了更深刻的了解虽然感觉很累但是收获也很大。参考文献刘宗昌等. 材料组织结构转变原理M. 北