工程材料综合实验
机械设计制造及其自动化10-5
实验者：陈海霞 学号：10131105
徐艳婷 学号：05041522 赵海文 学号：05046205
一 实验目的
1、区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。
二 实验设备及材料
1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；
3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢T10）
三 实验内容
三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。
4、实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式）。 样 品 加热温度 保温时间 冷却方式 20# 880℃ 25min 空冷 45# 淬火880℃ 淬火25min 水冷 高温回火 600℃ 高温回火25min T10 900℃ 30min 水冷 5、测试硬度 样 品 20# 45# T10 硬 度 HRB50 HRC20 HR63 6、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 7、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。 样 品 成分 组织 性能 20# 马氏体 F+P 冲压性与焊接性良好 45# 马氏体 F+P 经热处理后可获得良好的综合机械性能 T10 马氏体+奥氏体 P+Fe3CII 硬度高，韧性适中 四 实验步骤：
8、观察平衡组织并测硬度：
（1） 制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2） 观察并绘制显微组织； （3） 测试硬度。 9、进行热处理。
10、 观察热处理后的组织并测硬度：
（1） 制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）；
（2） 观察并绘制显微组织。
五 实验报告
11、 样 品 20# 45# 三种材料在退火状态下显微组织和性能（硬度）的异同； 显微组织 性能（硬度） 白色颗粒为铁素体，黑色块状为珠光体(F+P) 冲压性与焊接性良好 灰黑色区为细片状及粗片状珠光体，沿晶界析经热处理后可获得良好的出白色条状铁素体。(F+P) 综合机械性能 组织为珠光体和二次渗碳体(P+Fe3CII) 硬度高，韧性适中 T10 12、 每种材料在热处理前后显微组织和性能（硬度）的异同； 样 品 显 微 组 织 性能（硬度） 20# 热处理前 F+P HRB71 热处理后 回火M +A’ HRB50 45# 热处理前 F+P HRC7.5 热处理后 回火S HRC20 T10 热处理前 P+Fe3CⅡ HRC6.5 热处理后 回火M +A’ HRC63 13、 总结出碳钢成分—组织—性能—应用之间的关系。 样 品 成 分 组 织 性 能 应 用 20# W(C)=0.20% F+P 冲压性与焊接性良好 冲压件及焊接件，经过热处理(如渗碳)也可以制造轴，销等零件。 45# W(C)=0.45% F+P 经热处理后可获得良好齿轮，轴类，套筒等 的综合机械性能 T10 W(C)=1.0% P+Fe3CⅡ 优质钢，硬度高，韧性钻头，刨刀，丝锥，手适中 锯条等刃具及冷作模具等。
铁素体 图1 工业纯铁 珠 光 体 铁 素 体 图3 亚共析钢 珠 光 体 图5共析钢 调质处理
铁素体 渗碳体
图2 工业纯铁
珠 光 体 铁 素 体 图4 20钢 正火处理（加热至900后空冷）Fe3CⅠ 莱氏体
图6 过共晶白口铸铁
珠光体 Fe3CⅡ 图7 亚共晶白口铸铁 珠光体 Fe3CⅡ 图9 过共析钢 铁素体 珠光体 图11 20# 正火（加热到860℃+空冷）
珠光体 共晶渗碳体 图8 共晶白口铸铁
珠 光 体 Fe3CⅡ
图10 T10 正火处理
珠光体 铁素体
图12 45# 调质处理