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材料科学基础实验指导书



张学萍






沈阳理工大学
二 O O 七年九月
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前言


本书是根据《材料科学基础》课程的有关内容为提高实验教学质量、加强实验教
学环节而编写的。在内容上基本符合教学大纲的要求。
本实验指导书内容侧重于金相实验技术基本操作方法和金相显微组织的观察,使
学生在金相实验基本技能方面得到初步训练并有利于巩固和深化课堂学到的知识,而
铁碳合金组织观察及显微照相技术综合实验不仅能使学生建立起完整的知识体系,还
能有效地提高学生的整体思维能力和总结概括能力。
本实验指导书使用于:金属材料专业
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目录

实验一金相试样制备………………………………………………4
实验二铁碳合金组织观察及显微照相技术综合实验……………14
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实验一金相试样制备

一、实验目的

1 掌握金相显微试样的制备过程和基本方法,并观察、认识其金相显微组织;
2 初步学会用比较法测定工业纯铁的晶粒度。

二、实验仪器及材料

1 仪器:台式金相显微镜、予磨机、抛光机、吹风机等。
2 材料;45 钢待磨试样(Ø12×15)每人一块;各号金相砂纸(或水磨砂纸)一套;腐蚀剂;
4%硝酸酒精;制备好的工业纯铁试样,棉球、镊子等。

三、实验内容

在利用金相显微镜观察、分析和研究金属材料的金相显微组织时,需要在该材料的典型部位
截取样块,然后通过一系列的制备过程,制成符合要求的金相显微试样。即在金相显微镜下可以
观察到很清晰的金相显微组织,其整个过程即为试样制备。磨片的方法与步骤如下:

①取样的部位及磨面的选择
根据被检验金属材料或零件的特点,加工工艺及研究目的进行选择,如:
研究另件破裂的原因时,应在破裂部位取样,再在离破裂处较远的部位取样,以做比较。研
究铸造合金时,由于组织不均匀,从铸件表层到中心必须分别截取几个样品。
研究轧材时,如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布等。应在垂直于轧制方向上截
、类形,材料的的形变程度、晶粒拉长的程度、带状组织等,
应在平行于轧制方向上截取纵向试样。
研究焊缝组织时,应在焊缝及热影响区周围取样。
研究热处理后的零件时,固其组织较均匀,可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳表面处理
(如渗碳)的情况,则应在横断面上观察。
②试样的截取方法
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截取试样时,应保持不使试样观察面的金相组织发生变化。软材料可用锯、车、刨等方法截
取;硬材料可用水冷砂轮切片机、电火花切割等方法截取;硬而脆的材料(如白口铸铁)也可用锤
击法获取。



图 1—1 斜面截取

③试样尺寸
以具体情况而定,一般可取高为 10~15mm,方形试样边长为 15~25mm,圆柱形试样直径为
15~25mm,对于观察表层组织的试样,可采用斜面截取的方法,以扩大表层观察范围,如图 1—
1。
2. 镶样
对于尺寸过于细小、形:比特殊的材料,如材料、薄片、粉末、细管等制备试样时非常困难,
可以将其镶嵌成规则试样,然后再进行制备。具体镶嵌的方法有:
低熔点镶嵌法、热压镶蔽法和机械镶嵌法等。热压镶嵌法有专门的镶样机,将试样放入电木
粉或塑料粒中加热到 180。C 左右进行热压。由于热压镶嵌时要加一定的温度和压力,容易使马氏
体回火和软金属产生塑性变形等。为避免这种情况,可改用机械镶嵌法,即用夹具夹持试样。
3. 磨制
磨制可分粗磨和细磨两步
①粗磨
对于软材料可用锉刀锉于,一般材料都用砂轮机磨平;磨砂轮时应利用砂轮侧面,以保证试
样磨干,试样要不断用水冷却,以防温度升高造成内部组织发生变化,最后倒角,以防细磨时划
破砂纸。但对于需要观察脱碳、渗碳等表面层情况的试样不能倒角,有时还要采用电镀敷盖来防
止这些试样边缘倒角。
②细磨
细磨方法分手工磨光和机械磨光两种,本实验进行手工磨光。手工磨光是用手拿持试样
·280 号。0l 号、02 号、03 号、04 号、05
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号。细磨时依次由 280 号到 05 号,一般钢铁试样磨到 04 号砂纸,软材料如铝、镁等合金可磨到
05 号砂纸。磨制的方法及注意事项:
A把砂纸放在玻璃板上,玻璃板下最好再放一块海绵,使磨面与金相砂纸完全接触,以保证
试样磨面子整不产生弧度;
B每更换一号砂纸,应将试样转 90。再磨,使新磨制磨痕的方向与上一道磨痕方向垂直,以
便观