工程材料实训报告

1 / 33工程材料实训报告工程材料综合实验报告班级：装控 班实验日期：工程材料综合实验-碳钢成分-组织-性能实验 金相显微镜的构造及使用2 / 33 金相显微试样的制备 铁碳合金平衡组织观察 碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定一、实验目的1、别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系；3、了解碳钢的热处理操作；4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；5、观察热处理后钢的组织及其变化；6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。3 / 33二、实验设备及材料1、2、3、 显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 三个形状尺寸基本相同的碳钢试样。三、实验内容概述1钢的热处理热处理是将钢加热到一定温度，经过一定时间的保温，然后以一定速度冷却下来的操作，通过这样的工艺过程钢的组织和性能将发生改变。通常加热、保温的目的是为了得到成分均匀的细小的奥氏体晶粒，亚共析碳钢的完全退火、正火、淬火的加热温度范围是 AC3+3050，过共析钢的球化退火及淬火加热温度是4 / 33AC1+3050，过共析钢的正火温度是 ACcm+3050，保温时间根据钢种，工件尺寸大小，炉子加热类型等由经验公式决定。 碳钢的过冷奥氏体在 Ac1550范围内发生珠光体转变，形成片状铁素体和渗碳体的机械混合物。依据片层厚薄的不同有粗片状珠光体，细片状珠光体索氏体和极细片状珠光体屈氏体之分。硬度随片距的减小而升高。 碳钢的过冷奥氏体在 550350之间发生贝氏体转变，生成由平行铁素体条和条间短杆状渗碳体构成的上贝氏体。在光学显微镜下呈黑色羽毛状特征。过冷奥氏体在 350Ms 之间等温得到黑色针状的下贝氏体，它是由针状铁素体和其上规则分布的细小片状碳化物组成。过冷奥氏体以超过临界速度的快冷至 Ms 以下温度，将发生马氏体转变，生成碳在 -Fe 中的过饱和固溶体马氏体。常见的有板条马氏体、针状马氏体以及由它们构成的混合组织。随转变温度的降低钢的硬度升高。5 / 33普通热处理分为退火、正火、淬火和回火。钢加热到一定温度保温后缓慢冷却至 500以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。奥氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到先共析钢铁素体加伪珠光体。过冷奥氏体快冷叫淬火，得到马氏体组织。淬火钢再加热到 A1 以下会发生回火转变，随回火温度的升高分别得到回火马氏体，回火屈氏体和回火索氏体。随冷却速度增加，钢的硬度升高。硬度是指材料对另一更硬物体压入其表面所表现的抵抗力。硬度的大小对于工件的使用性能及寿命具有决定性意义。由于测量的方法不同常用的硬度指标有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR)、维氏硬度(HV)和显微硬度(HV)。布氏硬度适用于硬度较低的金属，如退火、正火的金属、铸铁及有色金属的硬度测定。洛氏硬度又有 HRA、HRB、HRC三种，其中HRC 适合于测定硬度较高的金属如淬火钢的硬度。维氏硬度测定的硬度值比布氏、洛氏精确，可以测定从极软到极硬6 / 33的各种材料的硬度，但测定过程比较麻烦。显微硬度用于测定显微组织中各种微小区域的硬度，实质就是小负荷()的维氏硬度试验，也用 HV 表示。2试样制备要在金相显微镜下对金属的组织进行观察和摄影，必须制备平整、光亮、清洁、无划痕、并用适当的方法显示出真实组织的试样(1) 手工磨样试样在金相砂纸上由粗到细磨制。磨样时用力均匀，待磨面上旧磨痕消失，新磨痕均匀一致时就更换细一号的砂纸，并且试样转 90o 再磨。一般磨制到 4 号砂纸即可。(2) 抛光本实验采用化学抛光与机械抛光相结合的方法。PG2 金相制样抛光机化学抛光：靠化学药剂对试样表面不均匀溶解而得到光亮7 / 33的抛光面，凸起部分溶解速度快，而凹下部分溶解速度慢。具体操作是用竹筷夹住浸有抛光剂的棉球均匀的擦试磨面，待磨痕基本去掉后，立即用水冲洗。机械抛光：在专用的抛光机上进行，抛光织物固定在抛光盘上，洒以抛光粉悬浮液，试样轻压于旋转的抛光盘上。靠嵌于抛光织物中的抛光粉的磨削作用和滚压作用，得到平整、光亮无划痕的磨面。热加工工艺专用周教学计划本周实习内容主要是铸造、锻压、焊接。先说铸造吧！铸造：1.将液态金属浇注到与零件的形状和尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。2.用于铸造的金属统称为铸造合金。铸造方法包括两大类：砂型铸造和特种铸造。8 / 33铸造的优点：l .可以制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、汽缸体、床身、机座等，而且铸件的重量可轻仅几克，重达几百吨。2 .适应性强。工业中常用的金属材料，都可以用于铸造，其中应用最广的是铸铁；3 .铸造所用的原材料来源广泛，价格低廉，设备投资小，铸件成本较低。因此，铸造方法是最常用的毛坯生产手段之一，广泛应用于机器制造业中。铸造生产存在的主要问题：1.生产过程较复杂，工序多，影响铸件质量的因素较多，所以废品率较高。特别是手工造型，劳动强度大，生产率低，铸件质量不够稳定；2.铸件质量问题不仅涉及铸型工艺，还与铸型材料、模具、合金种类、合金熔炼及浇注等因素密切相关，而这些因素9 / 33在生产过程中较难综合、精确地控制，所以，铸件一般较容易出现成分和组织不太均匀、晶粒较粗、缩孔、缩松、气孔、夹渣、砂眼等缺陷，使铸件的力学性能一般不如锻件高。合金的铸造性能铸造合金除具有符合要求的物理、化学和力学性能外，还要考虑它的铸造性能。合金的铸造性能是指在铸造生产中表现出来的工艺性能，它对获得合格铸件具有极大的影响。一、1 流动性及其对铸件质量的影响金属液充满铸型的能力称为流动性。合金的流动性好，容易充满铸型，能获得外形完整、轮廓清晰、尺寸精确、薄而复杂的铸件；合金凝固收缩时能得到补缩；此外还有利于非金属合金的流动性杂质及气体的上浮和排除，使铸件的质量提高。相反，流10 / 33动性差的合金，由于充型不好，可使铸件产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣等缺陷。2 温度及铸型条件等。化学成分 位于共晶成分附近的合金，凝固温度低，凝固范围窄，流动性好；离开共晶点越远，凝固范围越宽，其流动性越差。这是由于枝晶发达，会嘛磕属液的流动。铸铁中的硅和磷可提高铁水的流动性，而硫则使铁液的流动性降低。在常用的铸造合金中，铸铁和有色合金的流动性较好，铸钢较差。浇注温度 提高浇注温度可使金属液的粘度下降，同时因过热度大，金属液含热量增加，传给铸型的热量也增多，减慢了金属液的冷却速度，使合金的流动性提高。所以高温浇注是防止铸件产生浇不足、冷隔和某些气孔、夹渣等铸造缺陷的主要工艺措施。但过大地提高浇注温度，会使合金的总收缩量增加，吸气增多，氧化严重，晶粒粗大，又会使铸件产生缩孔、缩松、粘砂和气孔等缺陷。铸型条件 含水量过高，导热性好，型腔薄而复杂，浇口截面小，直浇口过低，铸型排气不畅或透气性不好，都要降11 / 33低合金的流动性。二、 合金的收缩1 合金的收缩及其影响因素铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩能使铸件产生缩孔、缩松、内应力、变形和裂纹等缺陷，严重地影响铸件的质量。金属从浇注温度冷却到室温，要经历三个互相联系的收缩阶段：液态收缩从浇铸温度冷却到凝固开始温度的收缩凝固收缩从凝固开始温度冷却到凝固终止温度的收缩固态收缩从凝固终止温度冷却到室温的收缩。液态收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常用体收缩率来表示，它们是使铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。固态收缩只引起铸件外部尺寸的变化，通常用线收缩12 / 33率来表示，它是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的主要原因。铸件的收缩与合金的种类、化学成分、浇注温度和铸型条件等有关。化学成分不同的铸造合金有不同的收缩率。在常用合金中，铸钢收缩最大，灰铸铁最小。碳素钢随， C 的增加，凝固收缩要增加，固态收缩略有减少。灰铸铁由于大部分的碳是以石墨状态存在，因石墨比热容大，在结晶过程中，析出石墨所产生的体积膨胀，抵消了一部分收缩。硅是促进石墨化的元素，所以碳硅含量越多，收缩就越小。硫能阻碍石墨的析出，使铸件的收缩率增大，若适当提高含锰量，可减小硫对石墨化的阻碍作用，使收缩率减小。但含锰量过高，也有阻碍石墨化的作用，又使铸铁的收缩率有所增加。浇注温度浇注温度越高，过热度越大，液态收缩增加。铸型结构与铸型条件合金在铸型中并不是自由收缩，而是受阻收缩。其阻力来自两个方面： 铸件各部分冷速不13 / 33同，相互制约而对收缩产生阻力； 铸型和型芯对收缩的机械阻力。显然，铸件的实际线收缩率比合金的自由线收缩率小。因此，在设计模型时，应根据合金的材质，铸件的形状、尺寸等，选用适当的收缩率。2 缩孔和缩松缩孔和缩松的形成 液态金属在铸型内凝固时，如果收缩得不到补充，在铸件最后凝固的部位将形成孔洞，这种孔洞称为缩孔。 缩孔可分为集中缩孔和分散缩孔两类。集中缩孔是容积较大的孔洞，通常所说的缩孔是指集中缩孔。分散缩孔通常称为缩松。1）缩孔 缩孔通常隐藏在铸件上部或最后凝固的部位，有时经机械加工可暴露出来。在某些情况下，缩孔产生在铸件的14 / 33上表面，呈明显凹坑，这种缩孔又称为“明缩孔” 。缩孔的外形特征是：形状不规则，但多近于倒圆锥形，其内表面粗糙缩孔的形成过程如图 10 - 2 所示。金属液填满铸型后，由于铸型吸热，靠近型腔表面的金属液很快就降低到凝固温度，结成一层外壳；温度继续下降，外壳继续加厚，液面不断下降，待内部完全凝固，则在铸件上表面形成了缩孔。 纯金属或共晶成分的合金，易于形成集中缩孔。2 ）缩松 根据铸件凝固的情况，缩松可能分散在铸件的某一个区域内，也可能分布15 / 33在铸件壁的中心轴线上。前者是分散性缩松，后者是轴线缩松。缩松的形成可由图 10-3 所示的圆柱形铸件来说明。铸件首先从外层开始凝固，但凝固的前沿凹凸不平。 。缩孔的防止方法缩孔是因凝固时的收缩得不到金属液补充而引起的。所以只要合理地控制铸件的凝固，使之实现顺序凝固，并适当的补充金属液，缩孔是可以防止的。在铸件可能出现缩孔的厚大部位处增设冒口或冷铁等，使铸铁远离冒口处先凝固，接着是靠近冒口处凝固，最后才是冒口本身凝固，这样就可以把缩孔转移到冒口之中。图 10 一 4为利用冒口和冷铁造成顺序凝固的实例。图 10 一16 / 334 中左边表示没有冒口时在热节处可能产生缩孔，右边表示增设冒口和冷铁后，铸件实现了顺序凝固，防止了缩孔。但安置冒口浪费金属，耗费工时，使铸件成本增加，而且会加大铸件内应力，易于产生变形和裂纹。因此，此法主要用于铸钢、球墨铸铁、可锻铸铁及黄铜等凝固收缩大的铸件。3 铸造内应力铸件在凝固后继续冷却的过程中产生的固态收缩受到阻碍时，会产生铸造内应力。它是铸件产生变形和裂纹等缺陷的主要原因。铸造内应力可分为热应力和收缩应力两种。热应力热应力是由于铸件壁厚不均匀，造成各部分冷却速度不同，收缩不一致而产生的。17 / 33固态合金在较高温度时，塑性较好，在较小收缩外力的作用下，就发生塑性变形，不会产生内应力。在较低温度下收缩时，产生弹性变形就会产生内应力。热应力使铸件薄壁和表面部分受压应力，厚壁和内部区域受拉应力。合金固态收缩率越高，铸件壁厚差别越大，热应力也越大。采用顺序凝固，也会使热应力增大。预防热应力的基本途径是尽量减少铸件各部分的温差，使其均匀冷却。为此，设计铸件时，应工程材料综合实验报告学院：动力与机械学院 专业： 材料类 学号： 组号： 姓名：目录1 实验目的 . 4 218 / 33实验材料及设备 . 4 3 工艺参数的确定 . 4 退火工艺参数的确定 . 4 淬火工艺参数的确定 . 5 回火工艺参数的确定 . 6 工艺参数曲线 . 7 4实验过程 . 8 准备工作 . 8 完全退火 . 9 淬火 . 12 45#重新淬火 . 15 回火 . 17 5实验分析 . 21 45#退火与正火的选择 . 21 最佳工艺： . 21 存在的19 / 33问题 . 22 注意事项 . 24 6 心得体会 . 261 实验目的? 掌握常用工程结构钢的热处理工艺； ? 熟悉热处理的流程；? 比较不同的热处理工艺对材料组织性能的影响，并获得易切削、最终硬度达到 32-35HRC 的较理想的 45#或 40Cr 的热处理工艺。2 实验材料及设备实验材料：4 个方形 45#试样，4 个圆柱形40Cr 试样；20 / 33砂纸一套，玻璃板，木夹，棉球，100%酒精，4%的硝酸酒精溶液；实验设备：箱式电阻炉，洛氏硬度计，抛光机，金相显微镜。3 工艺参数的确定本实验中，将 45#与 40Cr 组合，形成四组，故须制定四组热处理工艺。 退火工艺参数的确定在本实验中，为了降低材料的硬度，便于切削加工，需要对材料进行退火或正火处理，退火或正火的选取可由含碳量作参考。表 3-1 给出了一个为获得最佳切削加工性而选择的热处理工艺。表 3-1 为获得最佳切削加工性而选择的热处理工艺 1从上表可以看出 45#与 40Cr 的推荐热处理工艺是完全退火，即加热至完全得到奥氏体后炉冷。21 / 331） 加热温度的确定45#与 40Cr 的临界温度如表 3-2 所示表 3-2 临界温度 2 完全退火的加热温度一般是 Ac3 以上 20-30，在本实验中，参照表 3-2 取 840。2） 保温时间的确定工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部达到均匀化的奥氏体。完全退火保温时间与钢材成分，工件厚度、装炉量和装炉方式等因素有关。通常，加热时间以工件的有效厚度来计算。一般碳素钢或低合金钢工件，当装炉量不大时，在箱式炉中退火的保温时间可按下式计算：=KD3，式中的 D 是工件有效厚度，K 是加热系数，一般 K=/mm。在本实验中，45#试样与 40Cr 试样的有效厚度分别是 5mm、 。于是当 K 取时，=12。22 / 33由于切削性易于满足，故本实验四组工艺的完全退火工艺完全一致：840保温 12min 炉冷。 淬火工艺参数的确定土木工程材料实习报告学院：土木工程与力学学院专业：土木工程班级：土木 0903 班姓名：张艳静学号：U201610307指导老师：魏小胜实习地点：中南制管公司实习时间：2016-5-723 / 33完成报告时间：2016-5-22一、 湖北中南水泥制品有限责任公司简介公司全称：湖北中南水泥制品有限责任公司湖北中南水泥制品有限责任公司是由原国家建材部所属三大重点企业之一的湖北水泥制品厂改制组建的股份制企业。公司地处武汉市南大门，西傍长江，东临 107 国道，交通方便，位置优越。公司前身是始建于 1952 年的中南军政委员会建筑工程部中南水泥制管厂。全国第一根环形预应力混凝土电杆和部分预应力电车电杆就诞生在该厂，曾获全国科技大会科研成果奖。公司目前拥有五条设备先进的生产线，一个设备修造厂，24 / 33一个原材料和产品检测实验室。其中 PCCP 生产线和多功能芯模振动管道生产线具有国内和国际先进水平。主要产品有预应力钢筒混凝土管；预应力混凝土输水管；钢筋混凝土排水管；预应力混凝土电杆四大系列。广泛应用于城乡给排水、供电和通讯线路、电车线路等国家重点工程和重点建设项目。产品畅销全国，深受用户好评。新公司组建后，更加注重质量，注重服务，讲究信誉。历年来，荣获原国家建材局技术开发中心评选的中国建材世纪精品奖；中国技术监督情报协会颁发的中国质量过硬服务放心信誉品牌证书；中国建材工程建设协会颁发的中国建材工程建设推荐产品证书；中国建筑材料企业管理协会授予的中国建材百家产品信得过企业称号。XX 年以来，连续三年荣获武汉市质量技术监督局授予的质量信得过产品和武汉市先进企业称号。25 / 332002 年，公司取得 ISO9001:2000 质量管理体系认证证书，企业管理和质量保障又上一个新台阶。公司在全国同行业中享有盛誉。现为全国水泥制品协会常务理事单位；湖北省水泥制(转载于: 海 达 范 文网:工程材料实训报告)品协会副会长单位；湖北省企业家协会常务理事单位；武汉市建材工业协会会长单位；武汉市中小企业协会副会长单位；武汉市武昌区中小企业信用促进会会长单位。二、 认知实习内容一、 预应力钢筒混凝土管的生产工艺 预应力钢筒混凝土管( PrestressedConcrete Cylinder Pipe，简写 PCCP)是指26 / 33在带有钢筒的高强混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝，再在其上喷制致密的水泥砂浆保护层而制成的输水管。它是由薄钢板、高强钢 丝和混凝土构成的复合管材，它充分而又综合地发挥了钢材的抗拉、易密封和混凝土的抗压、耐腐蚀，具有高密封性、高强度和高抗渗的特性。它是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口，同钢筒焊在一起，承插口有凹槽和胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构，具有钢材和27 / 33混凝土各自的特性。根据钢筒在管芯中位置的不同，可分为两种：内衬式预应力钢筒混凝土管、埋置式预应力钢筒混凝土管。预应力钢筒混凝土管生产流程预应力钢筒混凝土管具有公道的复合结构、承受内外压较高、接头密封性好、抗震能力强、施工方便快捷、防腐性能好、维护方便等特性，被工程界所关注，广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等。与以往管材相比，PCCP 具有适用范围广，经济寿命长、抗震性能好、安装方便、运行用度低，基本不漏水等优点。我国开发研制生产 PCCP 起步较晚，20 世纪 80 年代才开始研制。虽然我国生产使用 PCCP 的历史仅有二十多年，但由于恰逢国民经济快速发展，城市化进程 加快的有利时机，28 / 33经过自主研发，引进技术与设备消化，产品已能完全国产化。二、 电杆主要生产工艺沈阳工程学院管理工程系实验报告姓名： 学号： 专业： 工程管理 班级：实验指导教师： 实验项目： 建筑材料课程实验训练 实验起止时间：自 2016 年 6 月 23 日至 2016 年 6 月 27 日一、实验目的1.通过专业综合实验，加深学生对所学知识的综合理解，同时结合本次实验训练的具体要求提高学生对建筑材料相关知识及其应用的熟悉和掌握程度，丰富和扩大专业知识29 / 33领域。2.通过本次实训，进一步培养学生独立观察问题，分析问题和解决问题的能力，为今后参加工作打下一定的基础。 3.实际动手操作提升同学们的专业能力。二、实验时间2016 年 6 月 23 日至 2016 年 6 月 27 日三、实验地点沈阳城市建设职业技术学院四、实验内容(一)、水泥标准稠度用水量的测定仪器：水泥净浆搅拌机基本步骤：30 / 33Step1、称取 500g 水泥，量取水Step2、润湿锅壁及叶片，先倒水，后 510 分钟倒入水泥