材料成型综合实验报告李云华.doc

材料学院材料成型及控制工程专业综合实验报告班 级：成型三班学 号：3102090319姓 名：李云华指导教师：张翔老师2012年9月目 录第一部分 实验目的3第二部分 实验内容3第三部分 基础实验3第四部分 综合实验11参考文献14第一部分 实验目的1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。2.了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法。3.初步建立20CrMnTi钢的含碳量与其硬度间的关系。4.研究冷却条件对20CrMnTi钢硬度性能的关系。5.分析20CrMnTi钢经热处理后的组织。第二部分 实验内容实验分两周进行，分前后两篇，前篇为基础实验部分，后篇为综合实验部分。基础实验部分分四章：第一章 金相综合分析实验 指导教师：张俊第二章 金属力学性能实验 指导教师：解培民第三章 金属热处理实验 指导教师：张翔第四章 铸造技术试验 指导教师：晁建兵该部分要求掌握实验室现有设备的原理和使用方法。综合实验部分：按照所分配的材料进行 分析处理，综合实验所选材料为20CrMnTi钢。 指导教师：张翔该部分要求根据提供的金属材料试样，并运用所学专业知识，制定合理工艺，利用实验室设备实施工艺，检测最终结果，分析实验数据，完成实验报告。所有实验过程要求独立完成，必须独立设计实验过程，独立并亲自动手操作，独立完成实验全过程，独立总结综合设计实验的全过程，独立书写综合设计实验报告。第三部分 基础实验一、铸造综合设计实验在进行高铬铸铁试样制备之前，晁老师向我们介绍了铸造实验室主要大型设备和常用设备的原理，以及使用维护和注意事项。1、中频感应电炉使用可控硅元件连接成三相全控桥电路，将三相工频交流电压整流为单相直流电压。（电压从0伏-540伏可调节）为逆变电路提供了电源。炉体的感应线圈（铜管绕制）与补偿电容组成振荡电路，从而将三相工频电压转换成单相的中频电压（1000Hz）。此电压通入感应线圈就可熔炼金属，也可中频淬火。中频感应电炉在使用过程中一定要保证冷却水管畅通无阻。在调节功率时不要超过额定值（电压750V,电流300A）。2、 真空热电炉利用可控硅调压器以及大功率变压器提供给石墨发热体可调节电压（0-30伏），石墨发热体安置在耐用钢板制作的炉体内，此炉体通过机械真空泵及扩散泵的工作将炉体内的空气抽出形成真空。这样在一定的真空度夏可烧结材料。真空热压炉在使用过程中同样保持冷水管畅通。实验一 铸造合金流动性测定实验内容：配制AlCu5%的合金，用螺旋型板制作砂型，将熔化好的试验材料浇入砂型，等凝固后，清理出螺旋形试样，测量出螺旋形试样长度，分析浇注温度、铸型性质对合金流动性的影响。实验数据：实验材料浇注温度（）铸型性质螺旋线长度（mm）AlCu5%合金760普通砂型1350AlCu5%合金660普通砂型1000AlCu5%合金660型腔内涂黑烟1200实验分析：同种合金，铸型性质相同，分析浇注温度对合金流动性的影响。由实验数据可知，同种合金，铸型性质相同，浇注温度越高，凝固后清理出的螺旋线长度就越长，说明合金流动性越好。同种合金，浇注温度相同，分析铸型性质对合金流动性的影响。由实验数据可知，同种合金，浇注温度相同，型腔内涂了黑烟的砂型比普通砂型凝固后清理出的螺旋线长度长，说明合金流动性较好。实验二 高铬铸铁试样的制备一、概述高铬铸铁是一种耐磨合金白口铁，它具有很高的抗磨料磨损性能、适当的韧性以及较高的抗磨蚀性，并且经退火后能被切割加工。因此在世界上它得到了越来越多的应用，已被成功地用于各种磨煤机，矿石破碎机、水泥磨机、抛丸机、泥浆泵等受磨损严重的零件上，并获得显著的经济效益。二、高铬铸铁成分设计为了保证高硬度及强韧性，高铬铸铁成分设计为：2.83.90 C 15Cr 1Cu 1Mo 0.81Mn0.5Si 500时，不允许选用超过50公斤的负荷。为了使压痕测量准确性高些，压痕大一些好。试验薄片或薄层时，为了防止压透，其负荷应根据压痕对角线长度至少应小于零件厚度的1.5倍选择之。35、 加荷时，保荷时间应不小于10秒。36、 压痕间距离应不小于压痕对角线的2.5倍。37、 测量压痕对角线时，应两对角线同时测量求平均值，然后在查表或计算的HV值。由于维氏硬度试验压痕一般较小，代表性差，因而最好多测几点，取其硬度值的平均值。38、 显微硬度试验39、 用布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等等试验法测定材料的硬度时，只能得到金属材料组织的平均值硬度。这就是说，当金属材料是由几个相的机械混合物组成时，测得硬度值只是这个混合物的平均硬度。当测量某个相、某个晶粒、夹杂物或其他组成物硬度时，或者对于研究扩散层组织，偏析相、硬化层深度以及极薄层试样等等，这时就可应用显微硬度试验法。六、疲劳实验40、 实验目的41、 描绘疲劳曲线，并求疲劳极限-1。42、 试验用设备43、 疲劳极限是疲劳曲线的水平部分，它表征材料能够承受无限次循环交变载荷的作用而不被破坏的能力。一般是在旋转对称弯曲疲劳试验机上测定纯弯曲的对称疲劳极限-1。44、 试验过程45、 在同样的试样选取6-8根，第一根试样上所施加的应力，对钢为0.6b，对有色金属及基合金0.4b，以后每根试样应根据断裂周次相应地递减或增加2-4公斤力/毫米2，要做到断而不断之应力差1公斤力/毫米2，如有多余试样，即可在断与不断之间重复几次试验，以取得精确的试验结果。46、 试验时的注意事项：47、 试样不得有偏心现象。将试样安上后，静态检查用手旋转试样，并用磁座千分表的杆端与试样接受，偏差不得大于0.01毫米，空载开动试验机，其偏差不得大于0.03毫米。48、 曾作过的试验但未断的试样，决不允许在其他应力下进行试验。49、 试验中途因故障停车的试验，不许重新再试，应做报废处理。50、 断与圆弧和明显可见的冶金缺陷处的试样，结果无效。七、静拉伸试验51、 试验目的52、 掌握拉伸试验机和引申义等设备仪器的使用方法。53、 掌握钢材的强度指标b、s、（0.2）、k及塑性指标、的测试方法。54、 对拉伸试样断口进行初步宏观分析，并说明其韧脆性。55、 试验用设备与仪器56、 静拉伸试验在万能材料试验机上进行，万能材料试验机有机械式和油压式，最新的电子拉伸试验机。57、 测试过程58、 在试样上打好标距100mm，并分成10格。59、 检查设置，调整使之处于工作状态。60、 装好试样，放好记录仪及记录纸。61、 试验在2010的温度范围内进行，如试验温度超多了。这个限制，试验报告中应给予说明。62、 试验拉伸速度，在达到s或0.2之前，应力增加速度不大于9.8MP/S，对do=100mm的试验，即为764.4N/S，屈服后，活动夹头移动速度不大于0.5L/min，整个加载过程必须平衡而无冲击。63、 屈服点s的测定64、 对有明显屈服现象的材料其屈服点可借助于试验机测力表盘的指针或拉伸曲线来确定之，也就是拉伸曲线上的屈服平台的恒定载荷或第一次下降的最小载荷即为PS,用下式计算：65、 屈服点： S=66、 屈服强度0.2的确定67、 对拉伸曲线上无明显屈服现象的材料，则必须测其屈服强度。68、 屈服强度0.2为试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达原标距长度的0.2%时之应力。残余伸长量0.2%是根据需要人为规定的数值第四部分 综合实验一、 实验目的：1.学会应用基础实验部分的理论和方法分析并解决问题。2.增强实际动手能力和系统分析问题的能力。二实验内容：试样为20CrMnTi钢共六份，由小组6人进行不同的热处理工艺，如表所示：工艺编号123456正火960960960960960960淬火无860（水）860（油）860（水）860（水）860（油）回火无无无260560260我选择的是第3种工艺。三、实验步骤：1.首先对20CrMnTi号钢进行正火处理，温度960，保温10分钟后取出空冷，作为预热处理。2.预热处理之后，在砂轮机上去除毛刺。3.测试正火后试样的硬度值。（洛式硬度试验机）4.通过打磨、研磨、抛光、侵蚀，在金相显微镜下观察试样经过处理后的金相组织，观察后拍照。如图所示。四、实验结果及分析：（20CrMnTi钢第3种工艺，水淬）1.正火后硬度表（HRC）测量次数1234 5平均硬度13.412.414.914.713.513.72.水淬后硬度表（HRC）测量次数12345平均硬度43.841.938.841.343.541.83.油淬后硬度表（HRC）测量次数12345平均硬度34.532.635.731.633.433.54正火后组织5.水淬后组织6.油淬后组织分析:淬火后，材料硬度明显增大，说明淬火可以提高材料硬度；水淬和油淬硬度不同，说明淬火介质选择不同，淬火后硬度也不相同。淬火后材料组织细化，改善性能。五、总结本次实验主要研究20CrMnTi钢正火和淬火后材料性能，硬度，组织的变化。试验中，钢淬火后，可以提高其硬度值，改善组织。且硬度值与冷却介质的选择有着很大的关系，影响其各种力学性能。通过此次的综合实验，使我们更加扎实的掌握了专业知识。同时，这是一个新的体验、新的挑战，我在此过程中不但学会了应用所学的知识，而且还不断