蘭州理工大學學生實驗報告
學 院實 驗 室課程名稱實驗類型實驗名稱學生姓名學生學號實驗日期指導教師
材料科學與工程學院 實 驗 中 心金屬學與熱處理 驗證性 合金鋼、鑄鐵、有色金屬的
顯微組織觀察
魏玉鵬
合金鋼、鑄鐵、有色金屬的顯微組織觀察
實驗報告
一、實驗目的
二、使用的設備儀器
三、實驗方法、步驟
四、畫出下列材料的顯微組織示意圖，並用箭頭標明示意圖中所示組織的名稱
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材料名稱：W18C
r4V處理狀態：鑄造 組 織： 腐 蝕 劑： 放大倍數： 材料名稱：灰口鑄鐵 處理狀態：鑄造 組 織：腐 蝕 劑：放大倍數：
材料名稱：W18Cr4V 處理狀態：淬火+高温回火
組 織： 腐 蝕 劑： 放大倍數：
材料名稱：球墨鑄鐵 處理狀態：鑄造
組 織：腐 蝕 劑： 放大倍數：
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材料名稱：ZL102（未變質） 材料名稱：ZL102（變質） 處理狀態： 處理狀態：
組 織： 組 織： 腐 蝕 劑： 腐 蝕 劑： 放大倍數： 放大倍數：
五、實驗結果討論
1. 根據顯微組織觀察，試分析高速鋼性能和熱處理特點，説明為什麼？
2.將以上灰口鑄鐵的組織與性能同球墨鑄鐵進行比較，説明為什麼？
3.試分析變質處理對硅鋁明合金的作用。
4. 簡述巴氏合金組織與性能的特點。
篇二：常用金屬材料顯微組織觀察實驗報告一、實驗目的
1．觀察各種常用合金鋼，有色金屬和鑄鐵的顯微組織。
2．分析這些金屬材料的組織和性能的關係及應用。
二、金屬材料的顯微組織觀察及分析
1．幾種常用合金鋼的顯微組織
合金鋼依合金元素含量的不同，可分為三種：合金元素總量小於5％的稱為低合金鋼；合金元素為5～10％的稱為中合金鋼；合金元素大於10％的稱為高合金鋼。
1）一般合金結構鋼、合金工具鋼都是低合金鋼。由於加入合金元素，鐵碳相圖發生一些變動，但其平衡狀態的顯微組織與碳鋼的顯微組織並沒有本質的區別。低合金鋼熱處理後的顯微組織與碳鋼的顯微組織也沒有根本的不同，差別只是在於合金元素都使C曲線右移(除Co外)，即以較低的冷卻速度可獲得馬氏體組織。40Cr鋼經調質處理後的顯微組織是回火索氏體。GCrl5鋼(軸承鋼)840℃油淬低温回火試樣的顯微組織，與T12鋼780℃水淬低温回火試樣的顯微組織也是一樣的，都得到回火馬氏體＋碳化物十殘餘奧氏體組織。
圖1、16Mn-淬火-x400
16Mn鋼屬於碳錳鋼，碳的含量在0.16%左右。16Mn鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預熱。加入合金元素錳，使C曲線右移，在淬火處理後，組織為馬氏體組織。但由於16Mn鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在低温下（如冬季露天作業）或在大剛性、大厚度結構上焊接時，為防止出現冷裂紋，需採取預熱措施。
圖2、16Mn-正火-x400
16Mn屬於低碳鋼，碳含量<0.16%，正火後組織為F+S。在400倍顯微鏡下，索氏體基本上不可分辨。
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Mn鋼是目前我國應用最廣的低合金鋼。廣泛應用於各種板材、鋼管。
圖3、65Mn-等温淬火-400
65Mn，錳提高淬透性，但Mn含量過大會導致過熱現象。
特性：經熱處理後的綜合力學性能優於碳鋼，65Mn 鋼板強度、硬度、彈性和淬透性均比65號鋼高。但有過熱敏感性和回火脆性。
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應用：用作小尺寸各種扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發條，也可製作彈簧環、氣門簧、離合器簧片、剎車彈簧及冷拔鋼絲冷卷螺旋彈簧。
圖4、等温淬火-30CrMnSi-x400
30CrMnSi是高強度調質結構鋼。組織形貌，保持馬氏體位向的回火索氏體，並出現極少量的鐵素體。
特性：具有很高的強度和韌性，淬透性較高，冷變形塑性中等，切削加工性能良好。有回火脆性傾向，橫向的衝擊韌性差。焊接性能較好，但厚度大於3mm時，應先預熱到150℃，焊後需熱處理。一般調質後使用。
用途：多用於製造高負荷、高速的各種重要零件，如齒輪、軸、離合器、鏈輪、砂輪軸、軸套、螺栓、螺母等，也用於製造耐磨、工作温度不高的零件，變載荷的焊接構件，如高壓鼓風機的葉片、閥板以及非腐蝕性管道管子
圖5、GCr15-x400
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GCr15是滾動軸承鋼，是一種常用的高鉻軸承鋼，具有高的淬透性，熱處理後可獲得高而均勻的硬度。GCr15經淬火回火處理後，組織為馬氏體+殘餘奧氏體+碳化物。
特性：綜合性能良好.球化退火後有良好的切削加工性能.淬火和回火後硬度高而且均勻，耐磨性能和接觸疲。勞強度高，熱加工性能好。含有較多的合金元素，價格比較便宜。但是白點敏感性強，焊接性能較差。
用途：用於製作各種軸承套圈和滾動體。例如：製作內燃機、電動機車、通用機械,以及高速旋轉的個高載荷機械傳動軸承的鋼球、滾子和套圈。除做滾珠、軸承套圈等外，有時也用來製造工具，如沖模、量具。
圖6、Cr15-上貝+M-x400
性能：冷變形塑形高，焊接性良好，在退火狀態下可切削性甚好
應用：這種鋼主要用來製造工作速度較高而斷面不大(≤30mm)，但心部要求較高強度及韌性而表面耐磨的滲碳零件，如齒輪、凸輪、滑閥、活塞、襯套、曲柄銷、活塞銷、活塞環、聯軸節、軸、軸承圈等。此外，這種鋼也可以用作低碳馬氏體淬火鋼，用來製造對變形要求不嚴、但要求強度、韌性的零件。
圖7、鑄態-2GMn13-x400
高錳鋼(high manganese steel)是指含錳量在10％以上的合金鋼。
性能：高錳鋼的鑄態組織通常是由奧氏體、碳化物和珠光體所組成，有時還含有少量的磷共晶。碳化物數量多時，常在晶界上呈網狀出現。因此鑄態組織的高錳鋼很脆，無法使用，需要進行固溶處理。
用途：高錳鋼是專為重工業提供使用的一種防磨鋼材，應用領域包括採石、採礦、挖掘、煤炭工業、鑄造和鋼鐵行業等。
圖8、水韌處理-2GMn13-x400
水韌處理：碳化物數量多時，常在晶界上呈網狀出現。因此鑄態組織的高錳鋼很脆，無法使用，需要進行固溶處理。通常使用的熱處理方法是固溶處理，即將鋼加熱到1050～1100℃，保温消除鑄態組織，得到單相奧氏體組織，然後水淬，使此種組織保持到常温。熱處理後鋼的強度、塑性和韌性均大幅度提高，所以此種熱處理方法也常稱為水韌處理。
用途：水韌處理後，碳化物減少，高錳鋼是專為重工業提供使用的一種防磨鋼材， 應用領域包括採石、採礦、挖掘、煤炭工業、鑄造和鋼鐵行業等。
實驗二：碳鋼和白口鐵的顯微組織觀察實驗報告一、實驗目的：
1.觀察和分析鐵碳合金的平衡組織； 2.分析鐵碳合金顯微組織的形成過程；
3.分析碳鋼、白口鑄鐵的組織與含碳量之間的關係，從而掌握鐵碳合金成分、組 織和性能之間的關係。
二、實驗儀器和試件：
1. 碳鋼（亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼試樣）、球狀珠光體的試樣； 2. 白口鑄鐵（亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵試樣）； 3. XJX—1小型金相顯微鏡。
三、用鉛筆描繪出用金相顯微鏡觀察到的金相組織組織結構示意圖，並用箭頭指出其組成物的名稱。
材料名稱： 工業純鐵材料名稱： 20＃鋼
組織結構： 鐵素體 組織結構： 鐵素體＋珠光體放大倍數： 400 放大倍數： 400
材料名稱：45＃鋼材料名稱： T8鋼 組織結構： 鐵素體＋珠光體組織結構：珠光體
放大倍數：400 放大倍數：400
材料名稱： T12鋼材料名稱：共晶白口鑄鐵 組織結構：網狀滲碳體＋珠光體 組織結構： 萊氏體 放大倍數：400放大倍數： 400
材料名稱： 亞共晶白口鑄鐵 材料名稱： 過共晶白口鑄鐵 組織結構：珠光體＋二次滲碳體＋萊氏體
組織結構：一次滲碳體＋萊氏
放大倍數：400 放大倍數： 400
四、問題與思考：
1. 非合金鋼與白口鑄鐵在組織構成與力學性能方面有何異同？
答：非合金鋼含碳量較低（0.02%—2.11%），織組構成只是鐵素體，珠光體或珠光體與二次滲碳體的混合或鐵素體與珠光體的混合。在力學性能方面，隨着含碳量增加和硬度增加，非合金鋼有較好的可塑性。
白口鑄鐵的含碳量高（2.11%—6.69%），織組構成是由萊氏體，珠光體和二次滲碳體與萊氏體混合成的萊氏體和一次滲碳體的混合等構成。在力學性能上，白口鑄鐵脆而硬，無延伸性。 2. 滲碳體有哪幾種形態？如何分辨？ 答：一次滲碳體、二次滲碳體和三次滲碳體。
一次滲碳體是從液相中直接析出的。
二次滲碳體是從奧氏體中析出的。 三次滲碳體是從鐵素體中析出的。 3. 你對本次實驗有何認識、意見和建議？
答：通過這次實驗，我懂得了如何用金相顯微鏡觀察金相組織組織。顯微鏡是精密儀器，考驗了我們的操作能力和認真細緻的態度。關於建議，我覺得老師可以在我們都觀察玩各種結構圖後為我們講解一下我們看到的結構圖，好讓我們深入瞭解。