物理化学实验报告

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班级

学号 姓名 马彦宝

实验五 二元合金相图

实验者

实验前温度和压强

实验后温度和压强 马彦宝 27.4℃ 27.4℃ 712.10mmHg 712.20mmHg

1、 实验仪器及试剂

SWKY型数字仪器一台

铅（CP） 仪 器 KWL-08可控温电炉一台 药 品 锡（CP） 样品管一只

2、 实验原理

测绘相图通常使用的方法是热分析法。将一体系加热熔融成一均匀液相，然后将体系冷却，并每隔一分钟读体系温度一次，通过温度对时间作图得一曲线，此曲线称步冷曲线。取一系列组成不同的体系，做出它们的步冷曲线，找出各转折点，既能绘出简单二元相图。

3、 实验步骤

依次测定含锡61.9%、80%、40%、20%等样品的步冷曲线。将样品放在加热电炉中加热，样品的温度不能升高的太高，一般样品熔化后，再升高30℃左右。样品熔化后，关闭电源，将传感器插入样品管中，使样品缓慢冷却，每隔1分钟记录一次数据，直到步冷曲线水平部分以下为止。

四、实验数据及数据处理

铅 锡

熔点/℃ 327.502 231.89

18

18.5 19 19.5 20 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5 31 31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 36 36.5 37 37.5 38 38.5 39

39.5

40 40.5 41 41.5 42 42.5 43 43.5 44 44.5 45 45.5 46 46.5 47 47.5 48 48.5 49 49.5 50 50.5 51 51.5 52 52.5 53 53.5 54 54.5 55 55.5 56 56.5 57 57.5 58 58.5 59 59.5 60 60.5

61

61.5 62 62.5 63 63.5 64 64.5 65 65.5 66 66.5 67 67.5 68 68.5 69 69.5 70 70.5 71 71.5 72 72.5 73 73.5 74 74.5 75 75.5 76 76.5 77 77.5 78 78.5 79 79.5 80 80.5 81 81.8 82

82.5

83 83.5 84 84.5 85 85.5 86 86.5 87 87.5 88 88.5 89 89.5 90 90.5 91 91.5 92 92.5 93 93.5 94 94.5 95 95.5 96 96.5 97 97.5 98

温度T/℃

350

300

250

200

150

100

50

含锡量为20％时的步冷曲线时间t/min

温度T/℃

300含锡量为40％时的步冷曲线

250

200

150

100

50

时间t/min

温度T/℃

300含锡量为61.9％时的步冷曲线

250

200

150

100

50

时间t/min

温度T/℃

350

300

250

200

150

100

50

含锡量为80％时的步冷曲线时间t/min

右上图不同锡含量下的温度变化得拐点：

用以上数据的如下相图：

温度T/℃

340

320

300

280

260

240

220

200

180

160

140

时间t/min

5.思考及讨论

1.何为热分析法?用热分析法测绘相图时,应注意哪些问题?

答: 热分析法就是将系统缓慢而均匀地冷却(或加热)时,当系统内不发生相变化时,则温度将随时间均匀(或线性地)慢慢改变, 当系统内发生相变化时,由于相变时伴随的吸热或放热现象,所以,温度-时间图上就会出现转折点或水平线,依次而绘制步冷曲线,从而可以得出共熔物的一些性质的方法.

应该注意以下问题:

a.每次实验要保证样品完全熔化,熔化后还要使温度升高30℃左右. b.冷却时间要从分,直到温度下降到步冷曲线水平部分以下为止. c.实验中保证样品不被影响物污染.

2.用相律分析在各条步冷曲线上出现平台的原因?

答;这是由于相变化时伴随的吸热和放热现象,所以, 在各条步冷曲线上就会出现平台.

3.为什么在总质量相同但是组成不同的熔融的步冷曲线上,最底共熔点的水平线段长度不同?

答:由于Pb-Sn的组成不同,而Pb融化热和Sn融化热不相同,放热量和吸热量也就不相同,所以最底共熔点的水平线段长度不同.

 

第二篇：实验六 二元合金显微组织分析

实验六 二元合金显微组织分析

一、实验目的

1. 熟悉几种典型的二元合金平衡和非平衡显微组织及几种典型成分的铁碳

合金的平衡组织。

2.

3.

二、实验设备

1．金相显微镜30台；2. 标准金相试样5套；3. 标准金相挂图1套；4. 铁碳相图挂图1套。

三、实验内容

由于纯金属性能的局限，特别是在强度方面远不能满足工业的要求，故生产中使用的金属材料几乎都是合金。实用合金有二元合金，也有多元合金。而不少多元合金可粗略地作为二元合金来分析。所以就金属材料的研究而言，二元合金是最基本的合金体系。

二元合金的主要分析方法，一是借助于合金相图以分析相的组成；二是借助于显微观察以分析显微组织的形状。二元相图的种类很多，不同种类的二元合金经不同处理后的显微组织观察也有很丰富的内容。本实验选配了几种典型成分的合金，经不同处理，供大家观察其组织，从而进一步熟悉不同的二元相图及二元系合金中成分、组织及性能之间的关系，同时了解平衡组织与实际铸造生产时所得到的非平衡组织之间的差异和联系。

铁碳相图是比较复杂的二元相图，它是由四种基本形式的相图—匀晶相图、包晶相图、共晶相图和共析相图所构成。铁碳合金在工业生产中有着广泛的应用，铁碳合金的研究对生产实验有着重要的指导意义。本实验准备了各种典型成分的碳钢退火态试样和铸态白口铸铁试样，供大家观察其平衡组织（铁碳合金不平衡组织的观察作为另一项实验的内容），以进一步了解钢（铁）的碳分、组织和性能三者之间的关系。 学会根据已知相图及显微组织观察分析各种组织的形成过程。 建立二元合金中成分、组织和性能之间变化的规律。

本实验所用试样如下： 1. 铁碳合金试样：

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)

纯铁 20钢 45钢 60钢

退火态 退火态 退火态 退火态 退火态 退火态 退火态

4%硝酸酒精腐蚀； 4%硝酸酒精腐蚀； 4%硝酸酒精腐蚀； 4%硝酸酒精腐蚀； 4%硝酸酒精腐蚀； 4%硝酸酒精腐蚀； 苦味酸钠腐蚀；

T8钢 T12钢 T12钢 T12钢

球化退火 4%硝酸酒精腐蚀； 铸态 铸态

4%硝酸酒精腐蚀； 4%硝酸酒精腐蚀； 4%硝酸酒精腐蚀；

亚共晶白口铁 共晶白口铁 过共晶白口铁

铸态

2. 其它二元合金试样：

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)

四、实验步骤

1. 认真观察实验室准备的碳钢和其它二元合金各个试样的显微组织，联系

相图了解其组织形成过程。

纯铜

退火态； 铸态； 铸态；

铸造后 900℃退火； 退火态； 铸态； 铸态； 铸态； 铸态慢冷； 铸态快冷； 铸态快冷；

含氧工业纯铜 30%Ni-70%Cu 30%Ni-70%Cu 纯Ni

12%Sb-88%Sn 20%Sb-80%Sn 8%Sb-92%Sn

13%Sb-87%Pb 135Sb-87％Pb 30％Sb-70％Pb

2. 抓住特征描绘每只样品的显微组织图，在图下注明材料名称、处理状态、

浸蚀剂、放大倍数和组织名称，并用箭头把组织名称标在组织图上。

3. 计算45钢室温时自由铁素体、总的铁素体、渗碳体的含量。

4. 讨论碳钢的碳分、组织与性能关系。

五、实验报告要求

1. 描绘各样品的显微组织。

2. 详细分析各种组织形成过程。

3. 选择一、二个合金计算其平衡组织中各相的相对含量。

六、思考题

1. 试分析含碳3.5%的Fe-C合金平衡冷却时组织变化过程，说明用杠杆定

律计算相组成物与组织组成物时应注意之点。

2. 对匀晶合金、共晶合金、亚共晶合金以及包晶合金如何根据相图及观察

到的组织（平衡冷却与非平衡冷却之组织）分析冷却速度对组织形态的影响。

3. 试从相组成及形态特点分析低、中、高碳钢平衡组织的性能特点。