内蒙古科技大学本科生综合实验报告剖析

1、内蒙古科技大学本科生综合实验报告题 目：热轧 Q235 钢 40%压下率水冷和空冷后的组织和硬度的分析报告学 院：国际学院专 业：材料成型及控制工程姓 名：丁鹏飞学 号： 1276806619 指导老师：郭瑞华题目：热轧 Q235 中不同冷却方式对材料组织的影响一、实验目的：1. 通过实验室二辊可逆轧机对 Q235钢进行轧制实验，分析 其在相同加热温度、轧制温度、压下量的条件下，冷却方式对材 料组织的影响。2. 通过在实验室对Q235钢进行加热来熟悉加热炉的使用。3. 通过实验对Q235钢进行打磨，抛光，腐蚀，了解试样的加 工过程。4. 通过观察金相组织，熟悉仪器的使用，分析不同加工条件 下的

2、金相组织。二、实验材料：本实验材料所用试样为普通碳素结构钢 Q235以下是其主要 成分。Q235 分 A B C D 四级(GB/T 700-2006)Q235A 级含 C < 0.22% Mn < 1.4% Si < 0.35% S < 0.050P < 0.045Q235B 级含 C < 0.20% Mn < 1.4% Si < 0.35% S < 0.045P < 0.045Q235C 级含 C < 0.17% Mn < 1.4% Si < 0.35% S < 0.040P < 0.040Q235D

3、 级含 C < 0.17% Mn < 1.4% Si < 0.35% S < 0.035 P < 0.035三、实验方案：把试样放入加热炉中加热，当炉温达到1050r时，保温20 分钟，在取出试样前调整好二辊可逆式实验轧机。保温完成后取 出试样在轧机中进行轧制，压下量为 40，轧制完成后空冷至室 温，图一是轧件空冷温度和时间的变化曲线。之后将试样切割，打磨，抛光，腐蚀。然后把经过一系列处 理之后的试样放在金相显微镜下观察，如果有清晰的组织就可以 进行拍照标注。四、实验设备及器材：1、金相切割机：QG-2金相试样切割机（以下简称切割机）是利用高速旋转的 薄片砂轮来截

4、取金相试样，它广泛地适用于金相实验室切割各种 金属材料。由于本机附有冷却装置，用来带走切割时所产生的热量，因而避免了试样遇热而改变其金相组织， 图表二是金相切割机的技术指标。图表二金相切割机的技术指标电源主轴转速（r/min）砂轮 片规 格（mm最大切 割直径（mm切割功 率（kw）重量(kg)外形尺寸（mr）i280v2800250 X301.160470 X500HZ2X 32390 X3602、加热炉(箱式炉)：主要供金属机件或合金钢机件在空气中进行热处理加工之 用。与控制柜配合使用，可手动或自动控制电炉的温度。箱式电 阻炉结构主要由炉体、炉衬、炉底板、加热元件、炉门及控制系 统等部分组

5、成，图表三为箱式加热炉参数。图表三箱式加热炉参数型号功率(kw)电压(v)常用温度尺寸(cm)SX13/BLL12380130020 X 80 X 253、二辊可逆式实验轧机：二辊轧机分为可逆式和不可逆式，现在一般都是采用可 逆式。二辊轧机主要是通过两个旋转的轧辊将轧件咬入轧机, 实现来料尺寸的变化完成轧钢的。轧制板材时轧辊工作面是 平面，通过压下装置调节辊缝大小来实现板材厚度的变化， 图表四为二辊轧可逆式扎机参数。图表四二辊轧可逆式轧机参数轧辊直径(mm)轧辊轴径(mm )辊身长度(mm)最大轧制力( T)电机功率(kw54. 蔡司金相显微镜：ZEZSS专业金相显微

6、镜，可以进行100-1000倍明场、暗场、偏相等金相组织观察。同时装备了PyogResC73高端摄像头，可以实时获得数字图像，并装 Micro-image An alysis and Process金相图像分析系统，可以进行计算机图像处理，定量金相图像处理，定量金相测定等 工作。五、实验步骤：1、样品切割：将试样切割成长约40mm宽约30mm勺试件。2、加热:（1）将加热炉手动控制，预设炉内温度为 1050C。（2）将加热炉设置成自动控制进行加热。（3）安排两人随时观察加热炉，保证电流不超过 25A,若有 异常则立即关闭加热炉，改为手动控制，电流正常以后再改为自动控制。（4）当炉温达到预设温度

7、并保温完成后，取出试样在轧机上 进行轧制。（5）轧制完成后，轧件空冷。3、轧制：图表五轧制参数表试 样 编 号试样代号及厚度尺寸（mm轧制温度轧制道次道次压下率冷却方式轧前厚度轧后厚度1号9.665.801050 C140%水冷2号9.595.721050 C40%空冷4、磨样抛光:（1）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平面。（2）将试样用砂纸进行打磨，先用120的砂纸，然后是240, 400,600,800依次进行打磨。（3）再一张砂纸上打磨时，保证始终在一个方向上，一个平 面上进行打磨。(4) 当一张砂纸打磨的只有一个方向上的划痕时，换较细的 砂

8、纸打磨，此时方向必须旋转90°，当将前面的划痕完全盖住时， 即可换另一张较细的砂纸打磨，以下操作依次进行。(5) 用最后一张砂纸打磨石，可以水磨， 磨完以后，表面平 整无划痕方可。(6) 用抛光机进行抛光，在抛光时，一边抛光，一边向抛光 机上加水和抛光液，加水防止试样表面温度过高而氧化，抛光液 中有小颗粒，有助于试样抛光。(7) 试样抛光以后表面光滑如镜且无划痕即可。5、腐蚀与拍照：(1) 将抛光后的试样用酒精溶液清洗干净，然后用吹风机吹干；(2) 把4%的硝酸酒精溶液滴在试样表面，晃动使溶液均匀， 便于腐蚀；5-10分钟后用酒精溶液清洗试样，迅速用吹风机吹干；(4) 将试样置于光学

9、显微镜镜头上方，调整焦距，便可以在电 脑上清晰地观察到试样的显微组织；(5) 调整显微镜，使镜头上下左右移动，观察显微组织，选出(6) 效果好的部分显微组织进行拍照；选出不同的放大倍数进行拍照，分别为 200、500、1000倍；(7) 拍完以后进行标注。六、实验结果分析：1. 观察和分析相同压下，不同冷却方式的金相组织采用相同的压下，通过不同的冷却方式(空冷和水冷两种方式) 来观察所获得的组织，分析组织不同的原因。图1为Q235钢1050r加热，热轧钢压下率为 40%不同冷却方式的金相组织对 比，放大倍数200倍，图2为Q235钢1050C加热，热轧钢压下 率为40%不同冷却方式的金相组织对

10、比， 放大倍数500倍，图3 为Q235钢1050C加热，热轧钢压下率为40%不同冷却方式的金相组织对比，放大倍数1000倍a图（a）空冷组织放大 200倍图（b）水冷组织放大 200倍图（c）空冷组织放大 500倍图（d）水冷组织放大500倍图（e）空冷组织放大 1000倍图（f ）水冷组织放大1000倍由（a）（c）（e）图可以观察到黑色的珠光体和白色的铁素体。对于Q235钢来说，空冷属于正火，空冷后的组织就为珠光体和少量 的铁素体。由于冷却的速度较快，所以组织中铁素体较少，珠光 体组织较细。由图(b)(d)(f) 可以观察到马氏体组织。对于 Q235钢来说， 水冷属于淬火。对淬火工艺而言

11、，在钢加热到1050C后，组织完全奥氏体化。其后冷却速度大于临界淬火速度，得到马氏体和残 留奥氏体组织3。2. 分析造成金相组织不同的原因轧后冷却速度对轧后组织的影响：图表六普通碳素结构钢冷却曲线由冷却曲线可知，不同的冷却速度对轧后组织有很大的影响。1号样为水冷，2号样为空冷。由于水冷冷却速度大于空冷冷 却速度。根据冷却曲线图可看出水冷冷却曲线不经过珠光体转变 区和贝氏体转变区，直接降低到Ms点以下发生马氏体转变，得到 淬火马氏体组织。2号样为空冷，空冷冷却曲线经过珠光体转变 区，发生珠光体转变得到珠光体组织。3. 分析不同冷却速度对硬度的影响相同压下，不同冷却速度的硬度如图表七所示。图表七

12、相同压下不同冷速的硬度J量下压冷补仝 Hi40% H240% H340%空冷4841.549.5水冷86.58389.5由图表七数据可知，相同压下量，水冷后得到的组织硬度比空冷 的硬度高，冷却速度不一样钢发生固态转变的温度也不一样，得 到的组织也冇很衣差.异，一股来说冷却速度越快，钢转变的狙 度越低，转变后得到的组织的硬度也越高。主要是因为转变温度 越低，原子的活动能力也越低，得到的组织就越细，比如珠光体 型组织的层片间距就随形成温度的降低而变小，如果冷却速度足 够大就可以发生马氏体转变而得到马氏体，它的硬度会更高 。七、实验误差分析（1实验时轧制温度不够精确；（2金相组织有黑点，腐蚀工作没有

13、做好；（3）组织及晶界不太清楚，磨得不到位；（4）压下不够用精确导致误差；（5）从加热炉中取出时，可能有温降；八、总结三周的综合实验即将结束，从坯料加热到最后的观察组织， 整个过程都使我受益匪浅，首先是制定实验的方案，通过查找书 籍和搜索相关资料，整合优化，去伪存真，终于找到了适合的方 案，然后又切身体会了制作样品的过程，亲自加热冷却，结合书 本的知识懂得了更多，了解的更深入，理论结合实际不断丰富了 我的实践经验。 在这三周里不仅巩固了知识， 也提高了动手能力， 并且让我懂得了做事情要有足够的耐心和细心。通过这三周的实验，我了解到了轧制的一般过程，学会了如 何制备金相试样，以及如何观察金相组织。我自己也动手制备了 金相试样，亲自操作金相显微镜观察金相组织并取得照片在实验 的过程中，从磨样到观察组织，我反复做了好几次，特别是磨样 时，总是出现划痕，而且腐蚀时总是掌握不好分寸。不过，最终 还是成功的做出了试样。得到了正确的组织。实验的过程中，通 过实际动手，我学会了使用加热炉、砂轮机、轧机、切割机、显 微镜等设备。这次综合实验是我们将课本所学知识运用到实际中的大好机 会，也确实获得了非常宝贵的实践经验， 增强了自身的动手能力。最后，感谢郭瑞华老师在这三周里的指导和帮助，也感谢小 组内其他成员的帮助。