|
实验一 ------老实验指导书的从新录入，用以纪念那些前辈 在继续清理实验室的过程中，又翻出了很多“历史上的”实验指导书以及很多其他方面的资料，很多都有着特殊的“霉味”。像是62年北京钢铁学院进项教研组编撰的《金属学及热处理实验指导书》、清华大学64届焊接专业的《金属学及热处理》实验指导书。还有高等教育部批准、高等教育出版社1957年出版的《金属学及热处理教学大纲》（0.03元/本），1959年哈尔滨工业大学印制的“金属学及热处理车间设备专业用”的专业课教学大纲（草稿）及其说明（草稿）（当时是五年制的设计）。 很意外的是，还有一整套1974年上海举办的《金相基础讲座》的24份（篇）资料；一本1976年的《金属热处理》试刊（第2期）。 从实用角度出发，还是选择本校的一些实验指导书上传，以资参考。这里选取一九八六年使用的《热处理原理及工艺实验》的实验指导书（金属材料及热处理教研室编撰）中的一些实验。这些录入工作都是较早时候勤工俭学的本科生（现在没有这样的名目了）帮助录入的。这些天作了一些编辑上的修改，以及图片的搜集。 上世纪八十年代，印制教材还一个不轻松的事情，尤其是需要经常改动的资料。从一张图片可以感受到当时的实验指导书的印制水准。当然，这只是学校印刷厂当时的水平；图片的制作是最为头疼的问题。因此，现在做的一些修订工作，最为麻烦的就是找到比较相应的电子版图片。 旧指导书因为旧，以及众多因素的限制，倒是实现了一个优势：废话少，干货多；重点突出（不过，有些概念不符合现在的要求）。一本原本厚厚的指导书，在现代数字技术状态下，60多页的正文，也就缩减到了20来页。下面，看一下第一个实验。 实验一 一、概述： ㈠ 关于晶粒度的几个概念： 钢加热到Ac1点的温度时，即发生珠光体向奥氏体转变。当加热温度稍高于Ac1时珠光体向奥氏体转变迅速完成。形成大量的奥氏体的细小晶粒--通常称为奥氏体的起始晶粒（珠光体向奥体转变刚完成的一瞬间的奥体晶粒大小）。此后随加热温度的提高奥氏体的晶粒也逐渐长大。于特定的温度下（通常定为930℃左右）表示奥氏体长大倾向的晶粒称为本质晶粒。加热到930℃以下（包括930℃本身）晶粒无明显长大（晶粒度为5~8级）的钢称为本质细晶粒钢；而低于此温度晶粒已有明显长大（晶粒度达1~4级）的钢称为本质粗晶粒钢。于Ac1点以上某一任意温度下获得的奥氏体大小称为钢在这一具体条件的实际晶粒。 ㈡ 关于本质细晶粒钢及本质粗晶粒钢： 在钢的冶炼过程中，采用硅铁，锰铁脱氧时多获得本质粗晶粒钢，而采用铝脱氧便获得本质细晶粒钢。由本质晶粒度的概念可知，在正常范围内热处理时，本质细晶粒钢的过热敏感性比本质粗粒钢的过热敏感性要小（即晶粒不易长大）。这一点在对制定稳定产品质量的合理热处理工艺方面有很重要的意义。 ㈢ 影响奥氏晶粒大小的因素： ⑴ 加热温度越高，保温时间越长，则奥氏晶粒会长的越大。但温度高、低的变化对奥氏晶粒度的影响远比保温时间长短对其的影响要明显的多。 ⑵ 除锰以外的合金元素都有使奥氏体晶粒细化的倾向。 ㈣ 控制奥氏体晶粒度的实际意义： 奥氏体的晶粒大小影响着钢的最终组织晶粒的大小，也影响着产品、零部件的性能.反之.我们也可以根据对产品，零部件的性能要求来确定对奥氏体晶粒大小的要求。例如：拉刀要求淬火时挠曲及变形小，表面要求硬度，本身又具有一定的韧性，所以宜用细晶粒钢来制作。又如：硅钢要求好的导磁率，这只有当其处于粗晶粒组织的状态下，方能达到更满意的效果。 二、实验目的： ㈠掌握测定奥氏体本质晶粒度与实际晶粒度的一些试验方法。 ㈡ 了解影响奥氏体晶粒长大 的主要因素。 三、实验方法： ㈠ 关于奥氏体晶粒的显示 通常奥氏体是高温相，于室温时已转变为其它组织（某些特殊钢种除外）。为显示奥氏体的原来晶界常采用以下的一些方法： ⑴ 氧化法：（此法使用范围较宽，亚共析钢、过共析钢等一般都可用）。 将预先经抛光的试样置于保护气氛中，在选定的温度下保持一定时间，随后使它处于氧化气氛中静置数分钟，再在水中或空气中冷却。 由于金属中晶粒边界处比晶粒内部的化学活性大，以致使在相同的氧化条件下，晶界处的氧化远比晶粒内部的氧化严重。经过细心的制样过程，可以使得被氧化的晶界保存下来。借助于金相显微镜我们即可观察到由氧化物所显现出的原奥氏体的晶粒大小。 制样方法：经氧化法处理后的试样，在最细的金相砂纸磨盘上，有意的使氧化试面倾斜磨制，造成试面上的氧化膜有一个从有到无的逐渐过渡的过程。这样总可以在试面上找到一个可供观测的部位。如果发现氧化晶粒已全部被磨掉的情况。还可以采用补救的办法：与一般的金相制样方法一样，把磨制好的试样再加以浸蚀，同样可以进行观测。 这种方法由于使用范围较宽，在实际生产中曾被广泛使用。但在使用中发现，这种方法所测结果，不能真实反映材料的晶粒度。有被淘汰的趋势。 ⑵ 渗碳法：（通常用于亚共析钢，特别是低碳钢的奥氏体本质晶粒度的测定） 将试样置于渗碳剂（40?CO3+60%木炭）中加热到920-940℃，保温8小时，随后缓冷。原是中、低碳成分的钢：由于渗碳的结果。使得其表层的含碳量增加到过共析钢的含碳量（＞0.8%C）。这样在冷却过程中沿晶界呈网状析出的二次渗碳体就成为原奥体晶粒大小的标志。 制样方法：与一般的金相试样的制备方法一样。 ⑶ 正火法（又称常化法，常用于中碳钢及含碳量＞1.0%的过共析钢） 将钢试样置于保护气氛中加热到Ac3（亚共析钢）或Accm（过共析钢）以上某一任意选定温度，保温一定时间，随后取出于空气中冷却，钢自加热温度空冷（已不属平衡状态，退火通常称为平均状态）时，珠光体的含碳量已不在是0.8%C，它将分别变成＜0.8% C（在亚共析钢中）和＞0.8% C（在过共析钢中），为此使得亚共析钢的自由铁素体可以成网状析出，而在过共析钢中原已呈网状的二次渗碳体（指在平衡状态下获得的）则会以更细的网状呈现。这些呈网状析出的自由铁素体或二次渗碳体，就成为我们判定奥氏体晶粒大小依据。 ⑷ 等温法：（适用于亚析钢、过共析钢） 将试样于保护气氛中加热至选定温度。保温一定时间后，迅速转移到650℃的恒温槽中，再保温一段时间（一般为几分钟）而后空冷。试样在650℃的等温槽中的保温过程中，奥氏体沿晶界开始分解对于亚共析钢来说，自由铁素体沿晶粒边界呈网状析出（过共析钢中则是网状渗碳体析出）。 这些沿奥氏体晶界析出的网状组织，就是我们在室温条件下测定在选定加热条件下所形成的奥氏体晶粒大小的参照。 以上3、4两种方法的试样制备方法同于一般金相试制的制备方法。 ⑸ 将试样（一般试样尺寸为φ16×50）于保护气氛中加热到试验温度，保温一定时间，取出后使其全长的1/3置于水中冷却，其余部分处于空气中冷却当试样中的转变完成时（此时试样已变成黑色。即低于Ar1点）可使整个试样在水中加速冷却。把冷却的试样，平行其轴线，用砂轮磨出一个如图（一）所示的平面。
随后按金相试样制备的程序，制成金相试样。在显微镜下进行观察。由于水冷端的冷速大于临界冷却速度所以此段获得马氏体组织。在水及空气交界处附近的冷速小于临界冷却速度，所以组织中将出现非马氏体的珠光体类型组织。我们可以选择适当的视场。观察到呈网状的屈氏体围绕着马氏体的显微组织。这些网状的屈氏体为我们提供了测定奥氏体晶粒大小的直观组织。 ⑹ 直接淬火法：将试样于选定温度，保温一定时间后，迅速在水中冷却。再在500℃电炉中回火一定时间。制备成金相观察试样，在特殊的浸蚀剂中热浸，可显现出奥氏体晶界。浸蚀剂的成分为： 苦味酸饱和水溶液 + 2%海鸥洗净剂 + 0.05%新洁而灭。使用温度为80~100℃。热浸时间的长短，可循以下规律：随试样处理的温度升高，热浸的时间相应增长（从数十秒至几分钟不等）。 此种试验方法，优点较多，是更为理想的试验方法，正日趋广泛采用。 ㈡关于测定晶粒度的方法：晶粒度的测定采用以下两种方法： ⑴ 比较法：将制备好的金相试样，用金相显微镜放大100倍进行观察。选择其中具有代表性的视场与晶粒度标准级别图进行比较加以评定。标准晶粒度级别图如图（二）所示。某些金相显微镜带有晶粒大小测定模板，可以把被测的晶粒直接投影到摸板上进行比较，给晶粒度的评定工作带来了很大方便。 在治标YB27-64中，除了以图（二）所示的8级标准之外还补充了“-1”，“0”，“9”，“10”等几个级别作为评定时的参考。 若采用不同的放大倍数（异于标准放大倍数100×）来进行评定时，仍与8级标准图对照，将所得的结果，通过表（一）可换算成标准级别。 表（一）换算为放大100倍时的晶粒度表
⑵ 计算法：通常是用显微镜于100倍以下进行观察，借助于物镜测微尺和目镜测微尺直接测量晶粒的实际尺寸。物镜测微尺是一个把1毫米100等分的刻度尺。目镜测微尺是在普通目镜中镶有一块每格0.1mm，共刻有100格的圆玻璃。测量之前首先要定出目镜测微尺中每一格所代表的实际尺寸。方法是：将物镜测微尺放在显微镜的载物台上，选用一个物镜，装好测微目镜，使之聚焦，此时在视场中我们可同时看到二个刻度（物镜测微尺的刻度和目镜测微尺的刻度）。通过两尺刻度于某处重合的格数关系，便可推算出目镜测微尺中每一小格所代表的实际尺寸。拿掉物镜测微尺即可进行对试样晶粒度的测定工作。（注意当换用另一倍率的物镜时，要重复上述工作，修正目镜测微尺中每格所代表的实际尺寸数）。在视场中所看到的晶粒不是理想的等轴晶粒，所以测量时应多选几个有代表性的晶粒，按不同的方向测量其直径值（确切的讲应是弦长的值），将多次测量的平均值作为我们实验的结果。由测得的平均直径依据表（三）即可查出相应的晶粒度号数。 当磨片放大100倍时在6.45cm2面积内所含的晶粒数与晶粒度之间有如下关系： n=2N-1 式中：n--放大100倍时，6.45cm2面积内晶粒数目。 N--晶粒级别级数。 故如能计算出100倍下在6.45cm2面积内的晶粒数目，则也可计算出晶粒级别的大小[某些金相显微镜中专门附带用于此法的附件]。 四、本次实验的内容及步骤： ㈠ 选用的方法及材料： 1. 直接淬火法[40Mn2] 2. 常化法 [65钢] 3. 一端淬火法 [45钢]。 ㈡ 用的加热温度为850℃，900℃，930℃，980℃，1050℃，1100℃。保温时间统一规定为半小时。 ㈢ 实验步骤：参加实验的同学（每次17--18人）。分为6个小组，每个小组负责一个温度。三种不同方法的试样处理。将所负责的三块试样装入保护罐中，用保护剂填充罐内间隙，将罐口封泥，烘干后入炉加热，保温到时出炉，各块试样对应前述实验方法分别进行处理。按试样的各自要求制备成金相试样，最后去显微镜室进行组织观察、比较、计算、评级，并向其它小组提供本小组的实验结果都要汇集于表（二）中。 表（二）实验数据归纳表
㈣实验结果的处理：在做晶粒评级时，视场中偶然晶粒（指视场中较独特的晶粒，它比大多数晶粒或大，或小）可不予考虑，它实际上是某一晶粒的特殊截面。当组织中无疑是有两种基本尺寸的晶粒时，就用两种级别号来表示它们，并以百分数表明它们各自所占的比例。如：7（80％）~8（20％）。 五、实验所需用的设备及材料： 1. 中温及高温电炉：6台； 2. 金相显微镜：12台（每小组2台）； 3. 制备金相试样的全套设备、材料（包括：砂轮机、予磨机、抛光机、砂纸、浸蚀剂……等）。 4. 热处理钳、保护罐、保护剂、封泥、搪瓷盘及垫铁等； 5. 试样：40Mn2（φ15×20），65钢（φ15×20），45钢（φ15×50），以上三种试样每种各6块。 六、实验报告要求： 1. 依据实验结果判定实验钢种是属何种本质晶粒度 2. 说明影响晶粒度大小的因素是什么； 3. 将本次实验结果记入表（二）中。并依照这些数据绘出温度及晶粒大小的关系曲线[三个钢种可同画在一个图中]画时以纵坐标表示晶粒大小，以横坐标表示加热温度。 4. 对本实验的改进意见。 没找到合适的！ （1级到8级的照片） 图㈡ 晶粒度级别图 表（三）晶粒度与其他晶粒大小表示方法之间的关系
下面罗列一些有价值的资料： 参考资料： [1] [2] [3] 实验一钢的奥氏体晶粒度的测定一、实验目的1、学会用各种腐蚀法显示钢的奥氏体晶粒； 2、。熟悉测定钢的奥氏体晶粒度的方法。 二、奥氏体晶粒度 [4] [5] [6] [7] [8] [9]
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
