热处理原理与工艺学实验指导书

热处理原理与工艺学实验指导书

张学萍高景龙

沈阳理工大学

二零一一年三月

目录

实验一钢的淬透性曲线测定 (3)

实验二钢的普通热处理工艺与显微组织观察 (6)

实验三钢的渗碳工艺与显微组织观察 (13)

前言

《热处理原理与工艺学》这门课的实验是该课的重要组成部分，是该理论课的基础，正确地掌握实验的理论和方法，对提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力有重要意义。

编写本实验指导书，是根据《热处理原理与工艺学》教学大纲及教材的有关内容、又根据我院设备、仪器实际情况编写的，这样与教材的内容相一致，便于安排实验教学。本实验指导书将部分单项实验改为综合实验，钢的普通热处理工艺与显微组织观察综合实验将多个知识点连在一起，不仅使学生建立比较完整的知识体系，还能有效地提高学生的整体思维能力和总结概括能力。

本实验指导书适用于：金属材料专业

编者

2011年3月

实验一端淬法测量钢的淬透性曲线

一、实验目的

1、建立淬透性的概念，熟悉测定结构钢淬透性的方法。

2、了解淬透性及淬透性曲线在热处理工艺上的一些应用。

二、实验原理

所谓钢的淬透性，是指钢在淬火时获得马氏体的能力。它是钢材本身固有的一个属性。

淬透性的大小是用淬透层深度来表示的。从理论上讲，淬透性应以全部马氏体（或含少量残余奥氏体)组织的深度来定。但实际土，要用测硬度的办法来确定这一深度很困难。因为当马氏体组织中含有少量非马氏体组织时，在硬度值上并无明显变化。只有当钢中含有50％马氏体组织时，硬度才会发生明显变化，且在宏观腐蚀时，此区域又是白亮层与未硬化区的分界，容易确认。因此，在实践中人为地把工件表面到半马氏体组织的深度作为淬透层深度。半马氏体组织的硬度主要取决于钢的含碳量。图1-3表明了含碳量与半马氏体组织硬度的关系。

钢的淬透性的大小对其热处理后的机械性能有很大的影响，对合理选材及正确制定热处理工艺都是十分重要的。

影响钢的淬透性的因素很多，如钢的化学成分、奥氏体化温度及钢的原始组织等。

应当指出，钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念。淬硬性是指钢淬火后获得马氏体的最大硬度值，与钢的含碳量有关，含磷量高，淬硬性相应就好。

三、实验内容

淬透性的测定分为计算法和实验法两种。．

计算法是根据钢材的主要成分与奥氏体晶粒度，通过一系列对钢淬透性影响系数的连乘累积来估算钢的理想临界直径`Di。

实验法在国家标准中规定了常用的两个测定方法：

l、断口法

根据GB227-63《碳素工具钢淬透性实验》的规定，应在退火钢棒截面中部截取2~3个试样。方形试样尺寸为20×20mm。圆形为Φ22~23mm,长100±5mm。试样中间一侧开一个深度为3~5mm的V形槽，以便淬火后打断观察断口。试样分别在760oC、800oC、840oC下加热15~20分钟后水冷。通过观察断口上脆断区的深度，对照相应的评级标准图来评定淬透性等级。

2、末端淬火法（也称端淬法）：

本实验只做末端淬透性实验。材料为45钢和40Cr。GB225-63中规定了试样的

形状和尺寸（见图2-1）。

将试样按热处理工艺规范进行加热并保温后，迅速从炉中取出，放在顶端淬火器上（见图2-1）。同时打开喷水阀门进行喷水，喷水时间不应少于10分钟，水温应保持在

10—30℃，自由水柱高度以65mm 为准。

淬火后将试样圆柱表面相对称的 两侧各磨去0.4mm 的深度，以得到 两个相互平行的平面。磨制过程中要 进行冷却，以免试样产生回火而影响 硬度的测量。

用洛氏硬度计从试样末端起每隔 1.5mm 测其硬度值。当硬度值下降趋 于平稳时，可每隔3rnm 测量一次。一 般约测到40—50mm 处。

根据实验测得的数据，绘制硬度 值（纵坐标）与水冷端距离（横坐标）

曲线，即钢的淬透性曲线，如图2-2所示。

由于材料的化学成分有一定的波动，硬度 图2-1 端淬试验原理图 值也在一定范围内变化，因此淬透性曲线通常为淬透性带。

至水冷端距离：mm 含碳量：％

图2-2 淬透性曲线 图 2-3 含碳量与半马氏体硬度的关系

钢的淬透性以“d

HRC

J

”表示。其中J 表示末端淬透性试验，d 表示距试样末端的距离，HRC 是指在距离d 处所测得的硬度值（即指该钢的半马氏体硬度)。末端淬

火实验测得的淬透性曲线并不能直接用来确定钢的临界直径。而临界直径又是衡量钢的淬透性的重要标准。为此，还需借助其它图表进行换算。

图2-4是圆棒700oC时，在水中和油中淬火时，其截面不同位置与端淬距离的关系图。

根据实验测得的d值，再利用图2-4，查出钢的实际淬火临界直径D

。

临

四、实验设备及材料

设备：箱式电阻加热炉；端淬装置。

材料：45钢和40Cr钢制成的标准端淬试样若干个。

至水冷端局距离：mm

图2-4 圆棒在水中（ａ）及油中（b）淬火时，其截面不同位置处与端淬距离的关系

五、实验报告要求

1.认真填写实验内容、实验目的、实验仪器、设备及材料、实验原理及实验步骤；

2.按实验报告要求写实验结果（详见实验报告）；

3．认真回答分析讨论题（详见实验报告）。

六、实验成绩评定

按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习情况、实验过程中操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。

实验二钢的普通热处理工艺与显微组织观察

一、实验目的

1. 了解碳钢的基本热处理操作方法；

2．了解含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对碳钢热处理性能（硬度）的影响；

3．熟悉洛氏硬度计的使用；

4．观察碳钢经不同热处理后的基本组织，认识其形态及特征。

二、概述

（一）制定热处理工艺规范

钢的热处理是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织，而获得所需性能的一种热加工工艺，它的基本过程包括：将钢加热到选定温度，在该温度下保持一段时间，然后用选定的速度冷却。

由于工件的成份、形状、大小不同，所以应该选择不同的加热温度、保温时间和冷却速度。热处理的工艺参数主要包括：加热温度、保温时间、冷却速度。通常，工件的热处理工艺规范均采用温度与时间的坐标表示(见图1-1)。图1-1反映了钢件热处理加热温度的高低、加热和冷却速度的快慢、保温时间的长短。图1-2是φ5mm的亚共析钢完全退火工艺规范图，

图1-1 热处理工艺规范基本模式图1-2亚共析钢完全退火工艺规范

1．加热温度的选择

(1)淬火加热温度

根据Fe—Fe3C相图来确定，如图1-3所示。对亚共析钢，合适的淬火加热温度为Ac3+30~ 50℃，淬火后的组织为均匀细小的马氏体。如果加热温度不足(低于Ac3)．则淬火组织中将出现铁素体，造成淬火后硬度不足。对过共析钢和共析钢，合适的淬火加热温度为AC l+30—50℃。淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体，组织中的粒状二次渗碳体可以明显提高钢的硬度和耐磨性。过高的淬火加热温度(高于Ac cm)，会使淬火后得到粗大马氏体和较多的残余奥氏体组织．使材料的耐磨性下降，脆性增加，这是因为共析钢含碳量高，加热到Ac cm以上时，碳化物全部溶解，使奥氏体晶粒易于长大，淬火后的马氏体粗大同时，奥氏体

内的含碳量越高，则淬火后的马氏体量越少，

残余奥氏体量越多。

（2）回火温度

将淬火后的钢重新加热到Ac1以下某个

温度，在该温度下保温一定时间，然后在空

气或油中冷却，这一操作过程叫回火。回火

的目的地是消除淬火时产生的热应力，降低

钢的脆性，提高钢的韧性。按加热温度不同，

回火可分为三类。见图1-4。

图1-3 碳钢淬火加热温度范围（3）钢的退火和正火温度

对于不重要的工件，退火、正火可作为最终热处理。对于重要的工件，退火、正火是中间热处理，用来消除或改善铸、锻、焊过程中的造成的缺陷，为下一道工序作组织准备。

图中

a－低温回火。主要用于高碳钢和高碳合金钢，回火后

保持高硬度和高耐磨性，内应力和脆性降低。回火

后的组织为回火马氏体，硬度约为HRC58~64。一般

用于切削工具量具滚动轴承及渗碳和氰化。

b－中温回火。主要用于0.5~0.7﹪C的碳钢和合金钢，

回火后内应力基本消除，有一定的韧性和较高的弹

性于屈服强度。回火后的组织为回火屈氏体，硬度

约为HRC35~45.一般用于各种弹簧及热锻模。

c－高温回火。主要用于0.3~0.5﹪C的碳钢和合金钢，

回火后既有较高的强度、硬度，又有较好的塑性和

韧性。回火后的组织为回火索氏体。硬度约为图1-4 回火种类示意图HRC20~35。一般用于轴、螺栓等重要零件。

钢的退火是将钢加热到Ac1或Ac3，以上保温后随炉冷却(见图1-5)。

钢的正火是将钢加热到Ac3或Ac cm以上30—50℃保温后空冷(见图1-5)。

正火的冷却速度比退火大．正火得到的组织比退火得到的组织细，强度、硬度也较高。

2．保温时间的确定

为了使钢件内外各部分温度均匀一致，并完成组织转变，必须在加热温度下保温一定时间。在具体生产件下，工件加热、保温时间与钢的成分、原始组织、工件尺寸、加热介质、炉温、装炉方式等许多因素有关。

对于碳钢件，放进预先已加热至选定加热温度的炉内加热。如果是火焰炉、电炉， 所需保温时间大经为1分钟/毫米（直径或厚度），如果是盐浴炉，时间度范围可缩短l-2倍，合金钢保温时间应增加25-40％。回火时的加热、保温时间，应与回火温度结合起

来考虑。一般来讲，低温回火时，为了稳定组织、消除内应力，使零件在使用过程中

性

图1-5 正火和各种退火的加热温度

1-6在共析钢C 曲线上估计连续 冷却速度的影响

能与尺寸稳定，回火时间要长一些，一般不少于1.5~2小时。高温回火时可不宜过长，过长会使钢过分软化，对有的钢种甚至造成严重的回火脆性，一般为1小时左右。

3．冷却速度的选择

冷却是热处理的关键工序，它是决定钢的最终组织与性能的重要工艺参数，同一

种

碳钢在不同冷却速度下冷却，会得到不同的转变产物（见图1-6）。常采用的冷却介质有炉冷、空冷、风冷、油冷、水冷、等温盐浴冷却等，表1-2是常用淬火介质的冷却能力。

(二)钢热处理后的质量检查

钢的硬度取决于钢的含碳量及热处理，同一种钢在退火后的硬度最低，正火后硬度

增高，而淬火后硬度最高。在实际生产中，工件热处理后的质量检查都是通过硬度检验来实现的，因为硬度即不损坏试样，又可通过查表或公式换算出强度或其它机械性能值（见表1-3）。

对于较软的钢(如退火、正火)，可用洛氏硬度计测出HRB值。HRB的测量范围：25~100。对于较硬的钢(如淬火、调质)，可用洛氏硬度计测出HR C值。HR C的测量范围：20~57。

无论HR C还是HRB都可通过查表(表1-3)，换算成HB值，以便进行硬度比较。

(三)钢经普通热处理后的基本组织

碳钢合金经缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相符合，但碳钢在不平衡状态，即在快冷条件下的显微组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线图—C曲线来确定。图1-6为共析碳钢的C曲线。

按照不同的条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围内发生不同类型的转变，通过金相显微镜观察，可以看出过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相同。

1. 共析钢连续冷却后的组织如图1-6所示。

2. 45钢正常淬火(Ac3+30~50℃水冷)后的显微组织是细针状马氏体和少量残余奥氏体。

3．45钢油淬（Ac3+30℃50℃油冷）后的显微组织是针状马氏体和少量屈氏体。

4. 45钢不完全淬火(Ac1与Ac3之间水冷)后的显微组织是马氏体和铁素体。

5. 45钢正火(Ac3+30~50℃空冷)后的显微组织是马氏体和铁素体。

6. 45钢正常淬火后再经500~650℃高温回火(常称做调质处理)，其显微组织是回火索氏体。

7. 45钢正常淬火后再经350~500℃中温回火，其显微组织是回火屈氏体。

8. T10钢正常淬火(Ac l+30~50℃水冷)后的显微组织是针状马氏体、未溶碳化物

(呈白亮色颗粒)、残余奥氏体。

9. T10钢正常淬火后再经150~250℃低温回火，其显微组织是回火马氏体、未溶碳化物及残余奥氏体。

10. T10钢过热淬火(A ccm以上)后的显微组织是粗大马氏体和15~30％的残余奥氏体(呈亮白色，存在于马氏体针之间)。

下面将过冷奥氏体各种转变产物的组织形态做以介绍：

(1)钢的退火和正火组织

属于亚共析成分的碳钢（40、45钢等）一般采用完全退火，经退火后可以得到接近于平衡状态的组织，其组织特征已在以前加以分析和观察（附图１）。过共析成分的碳素工具钢（如T10、T12钢等）则采用球化退火，T12钢等经球化退火后组织中的二次渗碳体及珠光体中的渗碳体都将变成颗粒状，从金相照片中可观察出均匀而分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体（附图２）。

45钢经正火后的组织要比退火的细，珠光体的含量也比退火组织中的多（附图3），原因在于正火的冷却速度稍大于退火的冷却速度。

(2)钢的淬火组织

将45钢加热到760℃（即Ａc1以上，但低于Ａc3）然后在水中冷却，这种淬火称为不完全淬火，根据Fe-Fe3C相图可知，在这个温度加热，部分铁素体尚未溶入奥氏体当中，经淬火后将达到马氏体和铁素体组织。在金相显微镜中观察到的将是呈暗色针状马氏体基本上分布有白色块状铁素体（附图４）。

45钢经正常淬火后将得到细针状马氏体（附图5）。由于马氏体针非常细小，在显微镜中不易分清。若将淬火温度提高到1000oC（过热淬火）。由于奥氏体晶粒的粗化，经淬火后将得到粗大针状马氏体组织（附图6）。若将45钢加热到正常淬火温

<Ｖk）,得到的组织将是马氏体和部分度，然后在油冷却，则由于冷却速度不足（Ｖ

冷

屈氏体（或混有少量贝氏体）（附图7）。T12钢在正常淬火后的显微组织除了细小的马氏体外上有部分未溶入奥氏体中的渗碳体（呈白色颗粒）（附图8）。当T12钢在较高温度淬火时，显微组织出现粗大的马氏体。并且还有一定数量（15~30%）的残余奥氏体（呈亮白色）存在于马氏体之间。

(3)淬火后的回火组织

钢经过淬火后得到的马氏体和残余奥氏体均为不稳定组织，它们具有向稳定的铁素体和渗碳体的两相混合物组织转变的倾向。通过回火将钢加热，提高原子活动能力，可促进这个转变过程的进行。

淬火钢经不同温度回火后得到的组织不同，通常按组织特征分为以下三种：

1）回火马氏体

淬火钢经低温回火（150~250℃），马氏体内的碳原子脱溶沉淀，析出与母相保持着共格联系的ε碳化物，这种组织称为回火马氏体。回火马氏体仍保持着针状特征，但容易受侵蚀，故颜色要比淬火马氏体深一些，是暗黑色针状组织（附图９）。

2）回火屈氏体

淬火钢中温回火（350~500℃），得到在铁素体基体中弥散分布的微小粒状渗碳体组织，称为回火屈氏体。回火屈氏体中的铁素体仍然保持原来针状马氏体的形态，渗碳体则呈细小的颗粒状，在光学显微镜下不易分辨清楚，故呈暗黑色（附图10）。用电子显微镜可以看到这些渗碳体质点，并可以看出回火屈氏体仍保持有针状马氏体的位相。

3）回火索氏体

淬火钢高温回火（500~650℃），得到的组织称为回火索氏体，其特征是已经聚集长大了的渗碳体颗粒均匀分布在铁素体基体上（附图11）。用电子显微镜可以看出回火索氏体中的铁素体已不呈针状形态而呈等轴状。

三、实验内容

1. 制定出表2-4所列材料的热处理工艺规范。

2. 分组进行热处理操作。

3. 测定热处理后样品的硬度值。

4. 将测得的硬度值与应得到的显微组织一起填入实验报告。

5. 观察热处理后的显微组织。

四、实验设备和材料

箱式电炉和控温仪表

洛氏硬度计

金相显微镜

45、T10钢样

五、实验步骤及注意事项

1. 实验前认真阅读实验指导书。

2. 制定好的热处理工艺规范要经教师检查无误后方可进行热处理操作。

3. 当炉温达到设计温度后(或从控温仪表上读出)，将工件装入炉内，保温时要注意控温仪表是否正常，发现问题及时报告教师。

4. 淬火冷却时，应迅速地将试样放入水或油中，并不停地搅动试样，注意不要将试样露出液面。

5. 淬火后的试样用砂布磨掉氧化皮，然后测定硬度疽，同时将本次实验的全部硬度值记在实验报告上。

6. 需要回火的工件在淬火后要进行回火操作。

7. 完成全部热处理操作后，观察热处理后的显微组织。

8. 根据显微镜中组织的特点，面出热处理后显微组织示意图。

六、实验报告要求

1.认真填写实验内容、实验目的、实验仪器、设备及材料、实验原理及实验步骤；

2.按实验报告要求写实验结果（详见实验报告）；

3．认真回答分析讨论题（详见实验报告）。

表1-2常用淬火介质的冷却能力

七、实验成绩评定

按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习情况、实验过程中操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。

实验三钢的渗碳工艺与显微组织观察

一、实验目的

1．了解碳钢的渗碳热处理操作方法；

2．了解渗碳处理工艺对钢的组织和性能的影响；

3．观察和研究钢经过渗碳处理后显微组织的特点、认识其形态及特征。

二、概述

化学热处理是将工件置于一定介质加热和保温，是使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分和组织，从而改变表层性能的热处理工艺。化学热处理种类很多，根据渗入元素不同，可分为渗碳、渗氮（氮化）、碳、氮共渗、渗硼等。我们主要进行渗碳实验。

将低碳钢件或低合金钢放入渗碳介质中，在900~950oC加热保温，使活性碳原子渗入钢件表面并获得高碳渗层的工艺方法叫做渗碳。齿轮、凸轮、活塞、轴类等许多重要的机器零件经过渗碳及随后的淬火并低温回火后，可以获得很高的表面硬度、

耐磨性以及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。而心部仍保持低碳，具有良好的塑性和韧性。

按照渗碳介质的状态，渗碳工艺分为气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳三类，我们做的实验为气体渗碳。

1.常用渗碳钢及其选择

常用渗碳钢的含碳量为0.10~0.25%，含碳量低是为了保证零件心部具有高的或较高的韧性。为了提高钢的力学性能和淬透性，以及其它热处理性能，常在钢中添加合金元素，例如添加铬、锰、镍、鉬、硼可提高钢的淬透性，利于大型零件实现渗碳后的淬火强化，即淬火零件的表层和心部均可获得马氏体组织，具有良好的综合力学性能，即表层具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而心部具有高的强韧性。此外，钢的高淬透性，还有利于零件淬火时选择较低冷却能力的淬火介质，可在保证淬火质量的同时，减少零件的淬火变形，因此低合金钢常也被用于渗碳钢。所以常用的渗碳钢为低碳钢、低合金钢。

2．气体渗碳工艺

气体渗碳是把零件放入含油气体渗碳介质的密封高温炉罐中进行碳的渗入，这种渗碳方法通常把煤油、甲醇等液态碳氢化合物直接滴入高温渗碳炉内，使其热裂分解为活性碳原子并渗入零件的表面。渗碳温度900~950oC（一般为930oC）。

渗碳保温时间视层深要求确定，常常需要十几个小时。一般渗层深度要求为1~1.5mm。

渗碳只能提高零件表面的含碳量，要使其具有高的硬度和耐磨性，以及零件表面具有高的强韧性。零件在渗碳之后必须进行淬火和低温回火，使零件表面为高碳回火马氏体组织、心部为低碳回火马氏体组织。因此，实现渗碳强化的目的，必须正确地完成渗碳、淬火和低温回火一组热处理工艺。渗碳后的淬火有三种方法：

1) 直接淬火：工件从渗碳温度取出，预冷到870oC淬火，然后在170~200oC 低温回火。

2) 一次淬火：将工件置渗碳温度空冷后再加热到850~900oC淬火与低温回火。此法可使心部晶粒细化，提高韧性，而表层组织较粗。

3) 二次淬火：将工件一次淬火（或正火）后，再在760~780oC淬火与低温回火。第一次淬火（或正火）使心部晶粒细化，第二次淬火时表层组织细化，这样可获得较好的机械性能。

3．渗碳后的组织

1）渗碳后空冷后所得到的组织大致可分为三个区域（附图12）：

（1）表层区（渗碳区）通常为过共析层（珠光体+网状二次渗碳体）、共析层（珠光体）组织；

（2）过渡层区为（珠光体＋铁素体）组织；

（3）中心区（又称原始组织区）：心部的显微组织为铁素体和珠光体。

渗层厚度按（过共析层＋共析层＋1/2过渡层）。

2) 渗碳后的淬火的组织：

直接淬火与一次淬火表层为回火马氏体组织，二次淬火的表层为少量均匀分布的小颗粒状的碳化物加回火马氏体，三种热处理后的硬度可达HRC58~64(HV700以上)，次层回火马氏体或回火马氏体和回火屈氏体，心部低碳钢渗碳件为铁素体加索氏体，合金钢可得到低碳马氏体（附图13、附图14）。

2．渗氮（氮化）（只观察组织、选做）

钢的渗氮可获得较高等耐磨性和表面硬度，渗氮后的表面硬度可达HV950~1200（相当于HRC65~72），而且到600oC仍可维持相当高的硬度。渗氮温度较低（500~570oC）,故变形很小。渗氮的工件或试件不须热处理，渗氮也可以提高工件的抗腐蚀能力。

氮除能溶于α-Fe或γ-Fe外，还可以与铁形成三种化合物：

γ’相：相当于氮化物Fe4N;

ε相：相当于氮化物Fe3N

ζ相：相当于氮化物Fe2N。

氮和许多元素都能形成稳定的金属氮化物，以Ti、Al、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe 为序，这些弥散的合金氮化物具有高的硬度和耐磨性，同时又具有高的抗腐蚀能力。氮在α-Fe铁中达到饱和后，便形成金属氮化物，之后继续渗氮时，才依次形成γ’

相、ε相及ζ相。

最常用的渗氮钢是38CrMoAl，38CrMoAl钢渗氮后表层是白亮层（简称白层），主

要是ε层（多相化合物，如Fe

4N（γ’相）、Fe

3

N（ε相）和Fe

2

N（ζ相）），它们不

易腐蚀，故呈白亮色；白层下面是高度弥散的合金氮化物的高硬度层，是氮化层的主要部分，氮化层的主要部分很像按马氏体方位排列的索氏体组织，用硝酸酒精腐蚀受蚀特别严重颜色黑暗，据此可测渗层深度。铝铬钢渗氮后，在ε层下还有继续向内扩散的针状ε相；扩散层中大致平行于表面的“脉状组织”为ε和γ’相，氮表面氮浓度很高时，（特别在试件棱角处）或调质后没有得到均匀的索氏体组织时，脉状组织沿晶界呈网状分布，使渗氮层脆性增大；在往心部是钢的原始组织（氮化前调质的组织）（附图15、附图16）。

三、实验内容

1. 解气体渗碳炉的构造及操作方法；

2. 行气体渗碳实验

3. 观察渗碳后（渗碳后空冷及淬火）的显微组织，渗氮后的显微组织（选做）

4. 测渗碳层的深度（该项选做）。

5. 将实验结果写入实验报告中。

四、实验设备和材料

.RQ3-25-9井式气体渗碳炉

表面洛氏硬度计

金相显微镜

15、25钢渗碳处理后试样（空冷以及淬火）甲醇煤油

五、实验步骤及注意事项

1. 实验前认真阅读实验指导书。

2. 渗碳前认真清除零件表面油污。渗碳面用砂纸磨光（600、800号砂纸）。

3. 空炉应预先升温到渗碳温度，即高温装炉，缩短加热时间和减少零件氧化，渗碳6小时（由于时间问题，可做演示）。

将工件装入炉内，保温时要注意控温仪表是否正常，发现问题及时报告教师。

4. 试件装炉后，打开装试样的孔，向炉内滴入大量的甲醇，排除炉内空气，炉内空气基本排除后，关闭试样孔，减少甲醇滴入量，待炉温升至800-850oC时，可滴入少量煤油，以便炉气碳势能较快的调整到要求的碳势。

5. 渗碳后将试样侧面用砂轮磨出一小平面，而后将小平面按金相显微试样制备

方法进行磨光和抛光，用4%硝酸酒精进行腐蚀后观察其渗层显微组织。

观察渗氮后的显微组织（选做），根据显微镜中组织将组织图画出来。

6. 测渗碳层的深度（该项选做）。

六、实验报告要求

1.认真填写实验内容、实验目的、实验仪器、设备及材料、实验原理及实验步骤；

2.按实验报告要求写实验结果（详见实验报告）；

3.真回答分析讨论题（详见实验报告）。

七、实验成绩评定

按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习情况、实验过程中操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。

图 1 45钢经退火的显微组织（400×） 图 2 T12钢经球化退火后的显微组织（400×）

浸蚀剂：4％硝酸酒精溶液 浸蚀剂：4％硝酸酒精溶液

图 3 45钢经正火后的显微组织（400×） 浸蚀剂：4％硝酸酒精溶液

测试技术实验指导书及实验报告2006级用汇总

矿压测试技术实验指导书 学号： 班级： 姓名： 安徽理工大学 能源与安全学院采矿工程实验室

实验一常用矿山压力仪器原理及使用方法 第一部分观测岩层移动的部分仪器 ☆深基点钻孔多点位移计 一、结构简介 深基点钻孔多点位移计是监测巷道在掘进和受采动影响的整个服务期间，围岩内部变形随时间变化情况的一种仪器。 深基点钻孔多点位移包括孔内固定装置、孔中连接钢丝绳、孔口测读装置组成。每套位移计内有5~6个测点。其结构及其安装如图1所示。 二、安装方法 1.在巷道两帮及顶板各钻出φ32的钻孔。 2.将带有连接钢丝绳的孔内固定装置，由远及近分别用安装圆管将其推至所要求的深度。(每个钻孔布置5~6个测点，分别为；6m、5m、4m、3m、2m、lm或12m、10m、8m、6m、4m、2m)。 3.将孔口测读装置，用水泥药圈或木条固定在孔口。 4。拉紧每个测点的钢丝绳，将孔口测读装置上的测尺推至l00mm左右的位置后，由螺丝将钢丝绳与测尺固定在一起。 三、测试方法 安装后先读出每个测点的初读数，以后每次读得的数值与初读数之差，即为测点的位移值。当读数将到零刻度时，松开螺丝，使测尺再回到l00mm左右的位置，重新读出初读数。 ☆顶板离层指示仪 一、结构简介： 顶板离层指示仪是监测顶板锚杆范围内及锚固范围外离层值大小的一种监测仪器，在顶板钻孔中布置两个测点，一个在围岩深部稳定处，一个在锚杆端部围岩中。离层值就是围岩中两测点之间以及锚杆端部围岩与巷道顶板表面间的相对位移值。顶板离层指示仪由孔内固定装置、测量钢丝绳及孔口显示装置组成如图1所示。

二、安装方法： 1.在巷道顶板钻出φ32的钻孔，孔深由要求而定。 2.将带有长钢丝绳的孔内固定装置用安装杆推到所要求的位置；抽出安装杆后再将带有短钢丝绳的孔内固定装置推到所要求的位置。 3.将孔口显示装置用木条固定在孔口(在显示装置与钻孔间要留有钢丝绳运动的间隙)。 4.将钢丝绳拉紧后，用螺丝将其分别与孔口显示装置中的圆管相连接，且使其显示读数超过零刻度线。 三、测读方法： 孔口测读装置上所显示的颜色，反映出顶板离层的范围及所处状态，显示数值表示顶板的离层量。☆DY—82型顶板动态仪 一、用途 DY-82型顶板动态仪是一种机械式高灵敏位移计。用于监测顶底板移近量、移近速度，进行采场“初次来压”和“周期来压”的预报，探测超前支撑压力高 峰位置，监测顶板活动及其它相对位移的测量。 二、技术特征 (1)灵敏度(mm) 0.01 (2)精度(％) 粗读±1,微读±2.5 (3)量程(mm) 0～200 (4)使用高度(mm) 1000～3000 三、原理、结构 其结构和安装见图。仪器的核心部件是齿条6、指针8 以及与指针相连的齿轮、微读数刻线盘9、齿条下端带有读 数横刻线的游标和粗读数刻度管11。 当动态仪安装在顶底板之间时，依靠压力弹簧7产生的 弹力而站立。安好后记下读数(初读数)并由手表读出时间。 粗读数由游标10的横刻线在刻度管11上的位置读出，每小 格2毫米，每大格(标有“1”、“22'’等)为10毫米，微读数 由指针8在刻线盘9的位置读出，每小格为0.01毫米(共200 小格，对应2毫米)。粗读数加微读数即为此时刻的读数。当 顶底板移近时，通过压杆3压缩压力弹簧7，推动齿条6下 移，带动齿轮，齿轮带动指针8顺时针方向旋转，顶底板每 移近0.01毫米，指针转过1小格；同时齿条下端游标随齿条 下移，读数增大。后次读数减去前次读数，即为这段时间内的顶底板移近量。除以经过的时间，即得

碳钢热处理与金相观察实验指导参考书(1)

目录 前言 --------------------------------------------------------------------------------- 2实验一金属的磨片实验 --------------------------------------------------------- 3实验二铁碳合金的平衡组织观察 ---------------------------------------- 12 实验三钢的热处理综合实验 ------------------------------------------------- 20

前言 本实验指导书内容侧重于金相实验技术基本操作方法、热处理及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，而热处理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。

实验一金属的磨片实验 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、预磨机、抛光机、吹风机等。 2 材料；45 钢待磨试样(O12×15)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，其整个过程即为磨片。磨片的方法与步骤如下： 1 ．取样 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取横向试样．如研究夹杂物的形状、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。

消除应力热处理作业指导书

消除应力热处理作业指导书 1．范围 1.1 本守则规定了膨胀节产品的消除应力热处理基本程序和要求。 1.2 本守则适用于膨胀节压制简体和成形的膨胀节消除应力热处理工序。 2．规范性引用文件 下列文件中的条款，通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用本规程。 质技监局锅发[1999]154号《压力容器安全技术监察规程》 GBl50-1998《钢制压力容器》 JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接工艺规程》 GBl6749《压力容器波形膨胀节》 3．工艺规范 3.1 工艺曲线 3.2 常用材料消除应力热处理温度及保温时间参见相关材料标准的推荐温度。 3.3 焊件进炉时炉内温度不得高于400℃。焊件出炉时，炉温不得高于400℃，出炉后应在静止的空气中冷却。 3.4 升温速度最大不得超过PWHT 5000 δ℃/h ，且不得超过200℃/h ，最小可为50℃/h 。降温速度最大不 得超过PWHT 6000 δ℃/h ，且不得超过260℃/h ，最小可为50℃/h 。 4．工艺操作 4.1 消除应力热处理应在焊接工作全部结束并检测合格后，于压制成形或在压力试验前进行。奥氏体不锈钢压制的波纹管、膨胀节一般不进行焊后消除应力热处理，工艺或客

户有特殊要求的按工艺处编制的热处理工艺卡执行。 4.2 消除应力热处理应尽可能采取整体热处理。 4.3 装炉时，工件距炉门不得小于****毫米，距炉墙不得小于****毫米，加热炉对炉温应能控制，对工件不得产生过度氧化和有害影响。 4.4 装炉时需要将工件垫平、垫稳。工件之间保持一定距离，不要靠紧。若需垛装时，上下工件之间要用垫板垫起。垫板厚度要大于*******毫米，上下垫板必须平行对正。 4.5 对于直径较大、壁厚较薄的筒体，内部没有支承圈或固定塔板时，应适当在内部支承，以防加热时变形。 4.6 产品焊接试板应随同工件同炉热处理，试板须放在能代表工件的适当位置。试板应有钢印标记，经核对并经检查员认可。 4.7 焊件升温期间，加热区内任意长度为*******毫米内的温差不得大于*****℃。焊件保温期间，加热区内最高与最低温度之差不宜大于*****℃。升温和保温期间应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。 5. 测温与记录 5.1 热处理炉应配有自动记录温度时间曲线的测温仪表。 5.2 热电偶应安装在能反映工件实际温度的适当位置。补偿导线的线径及长度要合适，并经常检查热电偶的老化情况。 5.3 测温仪表和热电偶必须定期检定，保证合格准确。 5.4 工件热处理曲线记录和检验记录应存档保管，且保存不得少于***年。

1 材料制备与加工实验指导书

材料制备与加工实验实验指导书

目录 实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析实验2、焊接工艺与焊缝组织检验 实验4、热塑性塑料的挤出造粒和注射成型

实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析 一、实验目的 1．掌握固溶淬火及时效处理的基本操作； 2．了解时效温度和时效时间对时效强化效果的影响规律； 3．了解固溶淬火工艺(淬火加热温度、保温时间及淬火速度等)对铝合金时效效果的影响； 4．掌握金属材料最佳淬火温度的确定方法； 5．加深对时效强化及其机制的理解。 二、实验原理 从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，它是一种扩散型相变。发生这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图2-1所示。如果将C 成分的合金自 单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线(MN)以下温度(如T 3 )保温时，β相将从α相固溶体中 脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C 1，这种转变可表示为α(C )→α(C 1 )+β。 其中β为平衡相，它可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为(α+β)双相组织。将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度(如T 1 )保温足够时间，β相将全部溶入α相中，然后再急冷到室温将获得单相过饱和的α固溶体。这种处理称为固溶处理（淬火）。 图2-1 固溶处理与时效处理的工艺过程示意图 然而过饱和的α相固溶体在室温下是亚稳定的，它在室温或较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶。但脱溶相往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚集区。这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为时效硬(强)化或沉淀硬(强)化。 合金在脱溶过程中，其力学性能、物理性能和化学性能等均随之发生变化，这种现象称为时效。室温下产生的时效称为自然时效，高于室温的时效称为人工时效。 若将过饱和固溶体在足够高的温度下进行时效，最终将沉淀析出平衡脱溶相。但在平衡相出现之前，根据合金成分不同会出现若干个亚稳脱溶相或称为过渡相。以Al-4％Cu合金为

混凝土结构实验指导书及实验报告(学生用)

土木工程学院 《混凝土结构设计基本原理》实验指导书 及实验报告 适用专业：土木工程周淼 编 班级：：学 号： 理工大学 2018 年9 月

实验一钢筋混凝土梁受弯性能试验 一、实验目的 1.了解适筋梁的受力过程和破坏特征； 2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式； 3.掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术 和有关仪器的使用方法； 4.培养学生对钢筋混凝土基本构件的初步实验分析能力。 二、基本原理当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时，梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段：第一阶段——弹性阶段（I阶段）：当荷载较小时，混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁，梁截面的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度，且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时，在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时，梁纯弯段截面承担的弯矩M cr称为开裂弯矩。第二阶段——带裂缝工作阶段（II阶段）：梁开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋应力急增，且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力，使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩M y称为屈服弯矩。第三阶段——破坏阶段（III阶段）：钢筋屈服后，在很小的荷载增量下，梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展，中和轴不断上移，压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时，压区混凝土压碎，梁正截面受弯破坏。此时，梁承担的弯矩M u 称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服，终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形，破坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏，属于延性破坏。 三、试验装置

奥贝球铁ADI调研报告

奥贝球铁ADI的调研报告 一、什么是奥贝球铁（ADI）？ 等温淬火球墨铸铁（Austempered ductile iron, ADI）通常称为奥贝球铁，是球墨铸铁经等温淬火工艺得到的奥氏体+贝氏体组织为主的高强度铸铁。 球墨铸铁：铁素体+珠光体+石墨球ADI：贝氏体（针状铁素体）+残余奥氏体 ★球墨铸铁：球化率1-3级，球径大小：6-7级； ★ADI中，针状铁素体和残余奥氏体的组织粗细及比例决定了铸铁不同的力学性能。 二、奥贝球铁有哪些优异的性能？ 2.1 优异的机械性能 ★高强度。同样延伸率下，其强度是普通球墨铸铁的2倍；优于或者相当于碳钢、低合金钢的强度。 等温淬火热处理工艺

★高硬度。大大高于普通球墨铸铁，与中高碳钢相当。 ★优越的耐磨性，优越的疲劳强度和断裂韧性，减震吸音性好等，这些特点使得ADI已经代替锰钢、合金钢等应用于车辆、工程机械上。 2.2 优越的材料性能 ★比重小。因为含有一定量的石墨，密度约为7.1g/cm3，同样尺寸的零件较钢件轻10%左右。 ★成本低。相比锻件、焊接件等，ADI材料具有优良的铸造性，能够制造出实际形状和尺寸更接近设计要求的无余量零件，既降低了材料成本，也节省了加工成本。 三、如何得到奥贝球铁，其原理如何？ 3.1 普通球墨铸铁 选择合适的化学成分，熔炼→球化→孕育，得到普通球墨铸铁。 3.2 等温淬火工艺 ★A→B：P+α-Fe→γ-Fe. 奥氏体化（＞A C1）：相变，碳的扩散； ★B→C：奥氏体均匀化，碳的扩散； ★C→D：淬火，避免得到珠光体

★D→E：γ-Fe→下贝氏体（针状铁素体）+A残（残余奥氏体） 等温淬火：温度、时间 ★E→F：空冷。可能存在残余奥氏体的转化。 3.3分析 ★设备条件：密闭进行，防止加热过程中铸件与外界反应，影响组织与性能； 加热炉与盐浴炉控制稳定：加热过程中铸件变化稳定、可预见，便于设计铸件尺寸。 ★淬火介质： 常用的热处理淬火介质有：油、气体、熔盐等。 ?油：不能长时间在280度以上工作，不适用于ADI的制备； ?气体：要求：防腐蚀、防氧化；冷却效率低； ?熔盐：优点：温度控制范围宽，操作简单；缺点：腐蚀性、污染环境、铸件需要清洗； 常用的淬火介质：（1）55%硝酸钾+45%亚硝酸钠，熔点143℃，应用温度范围：160-550℃； （2）50%硝酸钠+50%硝酸钾，熔点220℃，应用温度范围：280-550℃. 四、工艺关键点及其影响 4.1 化学成分 ★化学成分对于ADI组织和性能的影响主要有以下三个方面： （1）偏析；（2）等温处理时ADI组织对时间的敏感性；（3）淬透性； ★主要化学元素的影响作用简述及建议值： 碳元素：碳能稳定奥氏体；含碳量过高会造成石墨漂浮；建 议值：3.5-3.7% 硅元素：硅在等温淬火转变时抑制碳化物的析出而产生更多 的针状铁素体,并且在等温淬火球墨铸铁中含有更高的硅量可以改 善韧性和具有较宽的热处理工艺带。与此同时,当硅含量超过2.7% 时,会使铁素体脆化,石墨形态恶化,奥氏体含量下降,使韧性迅速降 低。因此,为了获得良好的力学性能,将含硅量定在2.3%-2.7%之间。 锰元素：一方面，增加淬透性；另一方面，正偏析，易形成碳化物。控制范围0.25-0.5%。 GBT 24733-2009国标推荐：

热处理设备的使用与维护保养

1．目的： 使设备有效性的能力维持在最佳状态，从而达到设备寿命周期最大经济化。2．范围： 包括公司所有直接或间接用于热处理的设备。 3．职责： 3.1车间生产人员负责设备的日常点检、运行维护保养。 3.2机电人员负责设备的维护保养的指导、定期检查、大/中修等工作。 3.3热处理技术员负责设备的定期检查.和校验。 3.4实验员负责产品硬度的校验，对实验数据进行记录，并出具产品实验报告。 4.流程：无 5.作业内容： 5.1设备操作 a．开机前，必须熟悉热处理炉传动系统和结构，各开关的功用。 b．升温前首先由机电工对电器.热电偶进行检查，确认正常后，操作工对照《设备日常点检卡》中规定的项目（包括各项报警项目）进行点检，正常后进行操作。c．先开淬火槽循环和水冷却，然后按照升温工艺进行升温。 d．淬火炉温度升到300℃时开启网带传动。 e．当淬火炉升温到600℃，开启回火炉进行升温；当回火炉温度升到设定温度后才开启网带传动（先开网带传送，然后拧涨紧螺杆）。 f. 温度设定：通过温度仪表的上下按键对温度设定值进行调节。 g. 网带速度设定：通过变频器的旋转钮左右旋转对网速进行调节。 5.2 设备运行 a．设备运行过程中操作工应每30分钟巡视一次设备，若发现异常应当即通知机电工进行排异。 b. 设备运行过程中遇设备故障或其它紧急情况，请按照《热处理通用规定》执行。 c. 淬火槽温度接近70℃时开启油冷却对油进行降温，油温接近50℃时关闭油冷却。 5.3 设备停止 a．炉内产品走完后关闭加热电源，（淬火加热炉的网带传动.淬火槽循环.回火炉风扇.水冷却必须开，其它可关。回火炉开始降温后必须停网带，并把涨紧螺杆松开，防止网带拉长变形）。 b. 停炉后必须继续通入甲醇，等淬火炉炉温低于700℃后方可关闭甲醇。 c. 淬火加热炉温低于300℃后才能停网带传动，低于200℃后关闭淬火槽循环泵。回火炉温度低于200℃后可停风扇。 d. 炉温冷却后关闭冷却水。 5.4 日常维护保养

矿物加工实验技术实验指导书

《矿物加工实验技术》实验指导书 张文军陈增强李延锋编写 中国矿业大学化工学院资环系 2006年9月

学生实验守则 根据中国矿业大学学生实验守则规定，结合本室实际情况，特制订以下规定： 一、学生进入实验室必须遵守实验室的规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静，不得迟到早退，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰。如有违反，指导教师有权停止其实验。 二、实验课前，要认真阅读教材，做好实验预习，根据实验要求写出预习报告，明确实验目的、要求和注意事项。 三、实验课上必须专心听讲，服从指导教师的安排和指导，遵守操作规程，认真操作，正确读数和记录实验现象，不得草率敷衍，拼凑数据。 四、预习报告和实验报告必须独自完成，不得互相抄袭。 五、因故缺课的学生，可向指导教师申请一次补做机会，不补做的，该实验以“0”分计算，作为总成绩的一部分，累计3次者，该课实验以不及格论处，不得参加该门课程考试。 六、在使用大型精密仪器设备前，必须接受技术培训，经考核合格后方可使用，使用中要严格遵守操作规程，并详细填写使用记录。 七、爱护仪器设备，不得动用与本实验无关的仪器设备。要节约用水、电、试剂药品、元器件、材料等。如发生仪器、设备损坏要及时向指导教师报告，属责任事故的，应按有关文件规定赔偿。 八、注意实验安全，遵守安全规定，防止人身和仪器设备事故发生。一旦发生事故，要立即向指导教师报告，采取正确的应急措施，防止事故扩大，保护人身安全和财产安全。重大事故要同时保护好现场，迅速向有关部门报告，事故后尽快写出书面报告交上级有关部门，不得隐瞒不报，不得隐瞒事实真相。 九、实验完毕要做好整理工作，将试剂、药品、工具、材料及公用仪器等放回原处，洗刷器皿，清扫实验场地，切断电源、气源、水源，经指导教师检查合格后方可离开。

土工实验指导书及实验报告

土工实验指导书及实验报告编写毕守一 安徽水利水电职业技术学院 二OO九年五月

目录 实验一试样制备 实验二含水率试验 实验三密度试验 实验四液限和塑限试验 实验五颗粒分析试验 实验六固结试验 实验七直接剪切试验 实验八击实试验 土工试验复习题

实验一试样制备 一、概述 试样的制备是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性，应具备一个统一的试样制备方法和程序。 试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。对于原状土的试样制备主要包括土样的开启、描述、切取等程序；而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序，这些程序步骤的正确与否，都会直接影响到试验成果的可靠性，因此，试样的制备是土工试验工作的首要质量要素。 二、仪器设备 试样制备所需的主要仪器设备，包括： （1）孔径0.5mm、2mm和5mm的细筛； （2）孔径0.075mm的洗筛； （3）称量10kg、最小分度值5g的台秤； （4）称量5000g、最小分度值1g和称量200g、最小分度值0.01g的天平；

（5）不锈钢环刀（内径61.8mm、高20mm；内径79.8mm、高20mm或内径61.8mm、高40mm）； （6）击样器：包括活塞、导筒和环刀； （7）其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。 三、试样制备 （一）原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取土样。 2、检查土样结构，若土样已扰动，则不应作为制备力学性质试验的试样。 3、根据试验要求确定环刀尺寸，并在环刀内壁涂一薄层凡士林，然后刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削直至土样高出环刀，制样时不得扰动土样。 4、采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样，然后擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。 5、切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。 6、从切削的余土中取代表性试样，供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之用。

金属学与热处理实验指导书

金属学与热处理实验指导书 张学萍毕鉴智 沈 阳 理 工 大 学 二O O 七 年 九 月

前言 本书是根据《金属学与热处理》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、热处理及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，而热处理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：材料成型及控制专业

目录 实验一金属的磨片实验 (4) 实验二铁碳合金的平衡组织观察 (14) 实验三钢的热处理综合实验 (21)

实验一金属的磨片实验 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(?12×15)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，其整个过程即为磨片。磨片的方法与步骤如下：1．取样 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取横向试样．如研究夹杂物的形状、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 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

铸钢件热处理作业指导书

热处理作业指导书 1.目的 保证热处理质量。 2.热处理方式 按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火、正火、均匀化处理、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。 3.热处理操作要求 ．退火 退火是将铸钢件加热到Acs 以上20～30℃，保温一定时间，冷却的热处理工艺。退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。碳钢退火后的组织：亚共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。适用于所有牌号的铸钢件。图1—1为几种退火处理工艺的加热规范示意图。表l—1为铸钢件常用退火工艺类型及其应用。表1-2铸钢件退火工艺及退火后的硬度。 图1—1为几种退火处理工艺的加热规范示意图

表l—1为铸钢件常用退火工艺类型及其应用

表1-2铸钢件退火工艺及退火后的硬度 ．正火 正火是将铸钢件目口热到Ac。温度以上30～50o C 保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。图1—2为碳钢的正火温度范围示意图。表1-3铸钢件正火工艺及退火后的硬度，表1-4常用低合金铸件正火或正火+回火工艺及硬度。正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也司作为以后热处理的预备处理。正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，其珠光体组织较细。一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。 图1—2为碳钢的正火温度范围示意图 正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。

水产品加工工艺实验

上海水产大学食品学院2000年3月

前言 本指导书主要总结了以往10多年来水产品加工工艺学科实验课教学的经验，并结合我校的条件编写而成。共收集12个实验，基本体现了水产品加工利用方面的代表性方法与技术。本指导书可以与水产品加工及综合利用工艺学教材配合使用。 通过这些实验技能的训练，可以使学生加深掌握本学科的一些基本理论，主要加工技术的原理，了解加工的工艺条件及相关因素等，从而有助于培养学生从事本专业研究工作的能力。 编者 2000年3月

目录 实验基本要求-------------------------------------------------------------4 实验一油炸与烟熏鱿鱼制作-------------------------------------8 实验二鱼面制作---------------------------------------------------10 实验三鱼糜制品——鱼圆、鱼香肠的制作------------------13 实验四鱼松的炒制------------------------------------------------15 实验五调味酱煮海带加工---------------------------------------17 实验六虾红素的提取---------------------------------------------19 实验七淡碱水解法提取鱼肝油---------------------------------20 实验八蛋白胨的制备---------------------------------------------24 实验九可溶性甲壳素的制备------------------------------------27 实验十精氨酸的制取---------------------------------------------30 实验十一褐藻胶的制备---------------------------------------------35 实验十二琼胶的制备------------------------------------------------41

CAD上机实验指导书及实验报告

北京邮电大学世纪学院 实验、实习、课程设计报告撰写格式与要求 （试行） 一、实验报告格式要求 1、有实验教学手册，按手册要求填写，若无则采用统一实验报告封面。 2、报告一律用钢笔书写或打印，打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 3、统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。 4、实验报告中的实验原始记录，须经实验指导教师签字或登记。 二、实习报告、课程设计报告格式要求 1、采用统一的封面。 2、根据教学大纲的要求手写或打印，手写一律用钢笔书写，统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 三、报告内容要求 1、实验报告内容包括：实验目的、实验原理、实验仪器设备、实验操作过程、原始数据、实验结果分析、实验心得等方面内容。 2、实习报告内容包括：实习题目、实习任务与要求、实习具体实施情况（附上图表、原始数据等）、实习个人总结等内容。 3、课程设计报告或说明书内容包括：课程设计任务与要求、总体方案、方案设计与分析、所需仪器设备与元器件、设计实现与调试、收获体会、参考资料等方面内容。 北京邮电大学世纪学院 教务处 2009-8

实验报告 课程名称计算机绘图（CAD） 实验项目AutoCAD二维绘图实验 专业班级 姓名学号 指导教师实验成绩 2016年11月日

金属硬度测试实验指导书讲解

北京理工大学珠海学院-工程材料及热处理实验 工程材料及热处理实验指导书 北京理工大学珠海学院机械与车辆学院 2012.10

实验一金属材料的硬度实验 一、实验目的 1、了解硬度测定的基本原理及应用范围。 2、了解布氏、洛氏硬度实验机的主要结构及操作方法。 二、概述 金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。另外硬度与其他机械性能（如强度指标σ b及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系。所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。 测量硬度的方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。 压入法硬度试验的主要特点是： ①实验时应力状态最软，（即最大切应力远远大于最大正应力）因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。 ②金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系： σ b=K*HB 式中：σ b ——材料的抗拉强度值；HB——布氏硬度值K——系数 退火状态的碳钢K＝0.34~0.36 合金调质钢K＝0.33~0.35 有色金属合金K＝0.33~0.53 ③硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有一定的参考价值，通常硬度值高，这些性能也就好。在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。 ④硬度测量后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合 于成品检验。 ⑤设备简单，操作迅速方便。 三、布氏硬度 （一）布氏硬度试验的基本原理 布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P，将直径为D的钢球压入被测金属表面（如图1-1所示）保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压出的凹痕面积F凹求

焊接热处理作业指导书

热处理作业指导书 一、工程概况 1.1本工程为江苏常州中天钢铁集团有限公司热电厂一台240吨纯燃高炉煤气锅炉安装工程及相应的汽水、消防、电气、热控等配套系统。锅炉设备由上海锅炉厂有限公司设计制造。 二、编制依据 2.1西北电力设计院设计图纸 2.2《施工组织总设计》 2.3《小型火力发电厂设计规范》“GB50049-94” 2.4“DL5000-2000”《火力发电厂设计技术规程》及《火力发电厂施工图设计手册设计》 2.5《汽水管路支吊架手册》1983年版 2.6《电力建设安全操作规程》(火力发电厂部分)2002年版 2.7《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）1996年版 2.8《电力建设施工及验收技术规范》(焊接篇) 1996年版 2.9 《电力建设施工及验收技术规范》(管道篇) 1996年版 2.10《电力建设施工及验收技术规范》（DL/T821-2002射线篇、DL/T5048-95超声波篇） 2.11《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004 三、作业条件 3.1 技术准备 3.1.1焊接工艺经过评定，符合工艺要求。 3.1.2作业指导书编制并审批完成，开工报告审批完成。

3.1.3工程所用的材料到位并验收合格。 3.1.4施工人员及工机具设备到位(特殊工种持证上岗)。 3.1.5施工场地清洁无杂物，具备施工的条件。 3.1.6人员组织机构建立并开始行使职责。 3.1.7 检查该项作业的上道工序应具备的技术条件。 3.1.8 施工技术交底和安全交底完成，且交底与被交底人员进行了双签字 3.2热处理前先决条件 3.2.1热处理操作工必须经过专业培训，并具有相应资质的考核委员会签发的资格证书。 3.2.2所使用的热处理设备运转正常。 3.2.3检测、计量器具已经检查和校验，且在检定的有效期内。 3.2.4施工交底工作已经完成，所有操作和检验人员必须熟悉热处理程序和相应的施工措施中的各项规定和要求。 3.2.5焊后热处理应在施焊工作结束并完成焊接自检和专检合格后进行。 四、作业人员及机具配置 4.1作业人员配置、人员资格及职责：

《流体力学》课程实验(上机)指导书及实验报告格式

《流体力学》课程实验指导书袁守利编 汽车工程学院 2005年9月

前言 1.实验总体目标、任务与要求 1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上，通过伯努利方程实验、动量方程实 验，实现对基本理论的验证。 2）通过实验，使学生对水柱（水银柱）、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。 2.适用专业 热能与动力工程 3.先修课程 《流体力学》相关章节。 4.实验项目与学时分配 5. 实验改革与特色 根据实验内容和现有实验条件，在实验过程中，采取学生自己动手和教师演示相结合的方法，力求达到较好的实验效果。

实验一伯努利方程实验 1．观察流体流经实验管段时的能量转化关系，了解特定截面上的总水头、测压管水头、压强水头、速度水头和位置水头间的关系，从而加深对伯努利方程的理解和认识。 2．掌握各种水头的测试方法和压强的测试方法。 3．掌握流量、流速的测量方法，了解毕托管测速的原理。 二、实验条件 伯努利方程实验仪 三、实验原理 1．实验装置： 图一伯努利方程实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.电源 4.溢流管 5.整流栅 6.溢流板 7.定压水箱 8.实验 细管9. 实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌 2.工作原理 定压水箱7靠溢流来维持其恒定的水位，在水箱下部装接水平放置的实验细管8，水经实验细管以恒定流流出，并通过调节阀11调节其出水流量。通过布置在实验管四个截面上的四组测压孔及测压管，可以测量到相应截面上的各种水头的大小，从而可以分析管路中恒定流动的各种能量形式、大小及相互转化关系。各个测量截面上的一组测压管都相当于一组毕托管，所以也可以用来测管中某点的流速。 电测流量装置由回水箱、计量水箱和电测流量装置（由浮子、光栅计量尺和光电子

低碳钢熔化焊焊接接头组织分析

低碳钢熔化焊焊接接头组织分析 一、实验目的 1观察焊接接头的宏观组织及焊接缺陷 2、观察焊缝、热影响区及母材的各种典型结晶形态 3、掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化 4、测定在不同的焊接工艺下热影响区的宽度 二、实验概述 手工电弧焊的焊接过程如图1所示。当电弧在焊条与焊件之间引燃后，电弧热使焊件（与电弧接触部分）及焊条末端熔化，熔化的焊件和焊条（以熔滴形式下落）形成共同的金属熔池。焊条外面的药皮受热熔化并发生分解反应，产生液态熔渣和大量气体。液态熔渣包围着 熔滴，当其进入金属熔池后，因其比重小而浮在熔池表面。所产生的气体则包围在电弧和熔池周围。 图1手工电弧焊过程示意图 1、焊条芯 2、焊条药皮 3、液态熔渣 4、固态渣壳 5、气体 6、金属熔滴 7、熔池8焊缝9、工件 焊条因不断熔化下滴而应连续向下送进，以保持一定的电弧长度。同时，焊条还应沿焊接方向前进。当电弧离开熔池后，被熔渣覆盖的熔化金属就缓慢冷却凝固成焊缝金属，液态熔渣也凝固成固态熔壳。在电弧移达的下方，又形成新的熔池及其上的液态熔渣，以后又凝固成新的焊缝金属和渣壳。上述过程继续进行下去，只至整个焊缝被焊完为止。从而形成一条连续的焊缝金属。

在焊接过程中，由于焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。组织的 不同，导致机械性能的变化。对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性能鉴定的不可 缺少的环节。 焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。 宏观分析的主要内容为：观察与分析焊缝成型、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。 显微分析的主要内容为：借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区金属的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。 焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。焊缝金属的结晶形态与焊接热影响区的 组织变化不仅与焊接热循环有关，而且与所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。 （一）焊缝凝固时的结晶形态 熔化焊是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。联接处的母材和焊缝金属具有交互结晶的特征，图2为母材和焊缝金属交互结晶的示意 图。由图可见，焊缝金属与联接处母材具有共同的晶粒，即熔池金属的结晶是从熔合区母材 的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长的。这种结晶形式称为交互结晶或联生结晶。当晶体最 易长大方向与散热最快方向一致时，晶体便优先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成长会被竭止，这就是 所谓选择长大，并形成焊缝中的柱状晶形态，如图3（a）所 示。 图2焊缝金属的交互结晶示意图 (a)

《塑料成型工艺学实验》指导书

《塑料成型工艺学实验》课程指导书 适用专业：高分子材料与工程专业1001~2班 指导老师：刘雄祥 一、 课程的性质和任务 《塑料成型工艺实验》是塑料成型工艺学课程结束后的一次综合性专业 实践，是学生结合专业课程所学高分子材料成型加工理论知识与实际相结合的实际训练。通过实验使学生更深入掌握和巩固高分子材料成型加工的基本原理、基本工艺过程、基本操作与控制方法，培养学生的实际技术技能和动手能力。 本实验的主要任务是： 1、高速混合机工艺操作实验 2、PVC 挤出造粒工艺操作实验 3、注射成型工艺操作实验 二、实验教学环节与课时安排 本实验课时为8学时，在《塑料成型工艺学》课程结束后进行。学生83人分组 进行，每组10~11人，每组实验一天（8 课时），由老师指导完成以上三个实验，共8个组8天做完，每组各自在上机前事先按给定材料设计一个PVC 配方，每组按各自的配方按如下顺序做实验： 配方计量 高速混合 挤出造粒 注射成型。 具体实验课时分配如下表： 表1 高分子材料成型工艺实验课时分配表 本实验要求学生在进入实验室实验前必须熟悉掌握实验指导书内容和相关实验设备的操作规程、安全知识和操作方法，没有掌握这些知识的不得上机实验。

高材1001~1002班《高分子材料成型加工》实验按排表 三、安全注意事项 1、进入实验室必须遵守实验室安全注意事项 2、上机实验前必须熟悉安全操作规程及操作方法，禁止在不了解仪器设备的操作方法时盲目操作，因此而造成仪器设备损坏者，要照价赔偿。 3、实验配料过程中不得徒手接触化学制剂或撒落到身体皮肤上，已防中毒。必须用专用工具盛装称量物料，配料操作后必须注意洗手。 4、对于高温操作，应戴好帆布手套，以防烫伤。 5、实验时，必须专心一致，相互协同，不得各行其是，不得喧哗吵闹。 6、实验时必须作好详细操作记录和数据记录以及不正常现象及处理方法记录。 7、实验结束，应按操作规程停机，并清洁仪器设备，搞好现场清洁卫生。 四、实验内容与要求

电磁场实验指导书及实验报告

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 题目利用Matlab模拟点电荷电场的分布姓名xxxx 学号xxxxxxxxxx 班级电气xxxx班 任课老师xxxx 实验日期2010-10

电磁场理论 实验一 ——利用Matlab 模拟点电荷电场的分布 一．实验目的： 1．熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况； 2．学会使用Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形； 二．实验原理： 根据库伦定律：在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F 满足： R R Q Q k F ? 212 = (式1) 由电场强度E 的定义可知： R R kQ E ? 2 = (式2) 对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E 的势函数为 R kQ U = (式3) 而 U E -?= (式4) 在Matlab 中，由以上公式算出各点的电势U ，电场强度E 后，可以用Matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。 三．实验内容： 1. 单个点电荷 点电荷的平面电力线和等势线 真空中点电荷的场强大小是E=kq /r^2 ,其中k 为静电力恒量, q 为电量, r 为点电荷到场点P(x,y)的距离。电场呈球对称分布, 取电量q> 0, 电力线是以电荷为起点的射线簇。以无穷远处为零势点, 点电荷的电势为U=kq /r,当U 取

常数时, 此式就是等势面方程.等势面是以电荷为中心以r 为半径的球面。 平面电力线的画法 在平面上, 电力线是等角分布的射线簇, 用MATLAB 画射线簇很简单。取射线的半径为( 都取国际制单位) r0=, 不同的角度用向量表示( 单位为弧度) th=linspace(0,2*pi,13)。射线簇的终点的直角坐标为: [x,y]=pol2cart(th,r0)。插入x 的起始坐标x=[x; *x].同样插入y 的起始坐标, y=[y; *y], x 和y 都是二维数组, 每一列是一条射线的起始和终止坐标。用二维画线命令plot(x,y)就画出所有电力线。 平面等势线的画法 在过电荷的截面上, 等势线就是以电荷为中心的圆簇, 用MATLAB 画等势 线更加简单。静电力常量为k=9e9, 电量可取为q=1e- 9; 最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点 r0=。其电势为u0=k8q /r0。如果从外到里取7 条等势线, 最里面的等势线的电势是最外面的3 倍, 那么各条线的电势用向量表示为: u=linspace(1,3,7)*u0。从- r0 到r0 取偶数个点, 例如100 个点, 使最中心点的坐标绕过0, 各点的坐标可用向量表示: x=linspace(- r0,r0,100), 在直角坐标系中可形成网格坐标: [X,Y]=meshgrid(x)。各点到原点的距离为: r=sqrt(X.^2+Y.^2), 在乘方时, 乘方号前面要加点, 表示对变量中的元素进行乘方计算。各点的电势为U=k8q. /r, 在进行除法运算时, 除号前面也要加点, 同样表示对变量中的元素进行除法运算。用等高线命令即可画出等势线 contour(X,Y,U,u), 在画等势线后一般会把电力线擦除, 在画等势线之前插入如下命令hold on 就行了。平面电力线和等势线如图1, 其中插入了标题等等。越靠近点电荷的中心, 电势越高, 电场强度越大, 电力线和等势线也越密。