材料科学基础(金属)试验指导书

材料科学基础(金属)试验指导书材料科学基础(金属)试验指导书一、实验目的1.了解金属组织在金相显微镜下的形貌特征。2.熟悉金属的脱碳淬火工艺。3.测定金属的机械性能。二、实验原理1.金相显微镜金相显微镜是一种用于观察金属和其他材料组织的光学显微镜。它可以显示材料的显微结构，如组织、晶体结构、纤维结构等。金相显微镜能够显示各种金属的相以及其对应的晶体结构，因此，可以对金属的组织进行观察和分析。2.脱碳淬火工艺脱碳淬火也称洁净度高温淬火，是在高温下进行的淬火工艺，目的是通过提高温度来提高钢材的洁净度。在脱碳淬火过程中，首先将钢材加热到高温，然后将其冷却到室温。这个过程可以增加钢材的硬度和强度，但也会使其更加脆化，因此脱碳淬火常常与调质工艺组合使用。3.机械性能材料的机械性能包括：拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率和冲击强度等。用试验仪器进行拉伸、压缩、弯曲等拉伸强度、屈服强度测试，用冲击试验仪进行冲击试验以获得样品的断裂伸长率和冲击强度。三、实验设备金相显微镜、脱碳淬火炉、恒温箱、淬火槽、打样机、UNI-WD-10型卡氏硬度计、万能试验机、冲击试验机。四、实验步骤1.制备金属试样将棒材切割成长度30mm，直径12mm左右的试样，然后在打样机上打磨成30mm×2mm×2mm的块状样品；2.脱碳淬火将制备好的金属试样放入脱碳淬火炉中加热至950℃，保温30min，然后冷却到室温后，样品颜色变为深红色；3.磨光、腐蚀用研磨纸将金属样品磨光，然后用氢氧化钠溶液进行腐蚀处理，腐蚀5~10s，然后清洗干净；4.显微观察将样品放入金相显微镜中观察，观察时应选择透射光源，并调整显微镜的放大倍数，观察组织形貌、晶粒大小和形状、相种类和分布等结构特点。5.硬度测试用UNI-WD-10型卡氏硬度计对样品进行硬度测试，一块样品测试三次，每次测试量程分别为HRA、HRB、HRC，记录三次测试结果的平均值。6.拉伸、屈服强度测试用万能试验机对样品进行拉伸、屈服强度测试，测量拉伸强度、屈服强度，为了得到更可靠的数据，应测量3个样品每个样品测试3次。7.冲击试验用冲击试验机对样品进行冲击试验，记录样品的断裂伸长率和冲击强度。五、实验数据处理1.显微观察观察样品的形貌、晶粒大小和形状、相种类和分布等结构特点，并将观察结果记录下来。2.硬度测试对三次硬度测试结果求平均值，并记录下来。3.拉伸、屈服强度测试对测量出的拉伸强度和屈服强度结果求平均值，并记录下来。4.冲击试验记录样品的断裂伸长率和冲击强度。六、实验注意事项1.脱碳淬火时，应保证试样加热到950℃，保温时间应不少于30min。2.取出淬火后的样品时，应注意安全，避免烫伤。3.在磨光和腐蚀过程中，应避免使用过多的力量和过高的速度，以免在制备过程中对试样造成影响。4.在显微镜下观察样品时，应从小倍数开始观察，并逐渐增加倍数，以避免对样品造成损伤。5.测量硬度、拉伸强度和屈服强度时，应遵循仪器操作规范，以保证测量结果的准确性。七、实验结果1.样品组织形貌、晶粒大小和形状、相种类和分布等结构特点。2.测量结果的平均值。3.样品的断裂伸长率和冲击强度。八、实验结论1.通过金相显微镜观察金属试样，可以得到其组织形貌、晶粒大小和形状、相种类和分布等结构特点。2.脱碳淬火可以提高钢材的硬度和强度，但也会使其更加脆化。