实验三 金相样品的制备与显示

实验三、金相样品的制备与显示

一、实验目的

1. 掌握金相样品制备的一般方法和原理

2. 熟悉常用金属材料金相显微组织显示方法

3. 了解金相样品制备的其他方法

二、样品制备

金相试样的制备过程一般包括取样、镶嵌、磨制、抛光和浸蚀等5个步骤,制备好的试样应能观察到真实组织,无磨痕、麻点与水迹,并使金属组织中的夹杂物、石墨等不脱落。否则,将会严重影响显微分析的正确性。

1. 取样

选取试样截取的方向、部位、数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定进行。垂直于锻轧方向的横截面可以研究金属材料从表层到中心的组织、显微组织状态、晶粒度级别、碳化物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度、腐蚀层深度、表面化学热处理及镀层厚度等。平行于锻轧方向的纵截面可以研究非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、变形后的各种组织形貌、热处理的全面情况等。当检查金属的破损原因时,可以在破损处取样或在其附件的正常部位取样进行比较。

金相试样的大小和形状以便于握持、易于磨制为准,通常采用直径15~20mm、高15~20mm的圆柱体或连长15~20mm的立方体。对于不同性质的材料,试样截取方法不同,可用手锯、砂轮切割机、显微切片机、线切割、化学切割装置、电火花切割机、剪切、锯、刨、车、铣等截取,必要时也可用气割法截取。硬而脆的金属可以用锤击法取样,软的金属材料可用锯、刨、车等方法。不论用哪种方法取样,均应注意避免截取方法对组织的影响,如变形、过热等。根据不同方法应在切割边去除这些影响,也可在切割时采取预防措施,如水冷等。

2. 镶嵌

若试样过于细薄(如薄纸、细线材、细管材等)或试样过软、易碎,或需检验边缘组织为便于在自动磨光和抛光机上研磨的试样,可采用下列方法之一镶嵌试样,所选用的镶嵌方法均不得改变原始组织。

(1)机械镶嵌法

将试样镶入钢圈或钢夹内,如图所示

注意:

(1)试样与钢圈或钢夹紧密接触。钢圈或钢夹的硬度应接近于试样的硬度。

(2)镶嵌板材时,可用较软的金属片间隔,以防磨损试样边缘。

(3)为避免浸蚀剂从试样的空隙中溢出,可将试样浸在熔融的石蜡中使空隙被充满。

(2)树脂镶嵌法

因树脂比金属软,必须考虑样品棱角磨损圆的问题。避免棱角磨圆的方法是将样品夹持在具有相同硬度金属块之间,或样品经电镀或将样品用相同硬度的环状物包围等。树脂镶嵌包括抛砖热压镶嵌法和浇注镶嵌法。

(3)热压镶嵌法

将样品磨面朝下放入模中,树脂倒入模中超过样品高度,封紧模子并加热、加压。其温度、压力、时间根据采用的镶嵌材料而定。一般加热到150oC左右,加压到24.5N/mm2左右后停止加热,冷却后解除压力并打开柜子,完成镶嵌工作。

热压树脂有两种:

(a) 热固性树脂:电木粉和邻苯二甲酸二丙烯等

(b) 热塑性树脂:聚苯乙烯、聚氯乙烯、异丁烯酸甲脂等

(4)浇注镶嵌法

本方法用于不允许加热的试样、软的、形状复杂的以及多孔性试样等。浇注镶嵌采用的树脂有聚酯树脂、丙烯树脂、环氧树脂等,也可使用牙托粉。浇注模可用玻璃、铝、钢、聚四氟乙烯塑料、硅橡胶等。模子可以重复使用或者一次性使用。

(5)特殊镶嵌法

(a)真空冷凝法:可保证塑料填满孔洞,适用于多孔样品、细裂纹样品、易脆样品、脆性材料等

(b)倾斜镶嵌法:对于扩散区、渗层、镀层等薄层试样,此法可以放大镀层在一个方向上的厚度

(c)电镀保护镶嵌法:细线材、异型件、断口或受检处为刃口等的试样,通常在镶嵌之前先电镀,可电镀铜、铁、镍、金、银等金属。电镀金属应比样品软一些,用时不得与样品金属基体起电化学反应,样品电镀后可以采用各种镶嵌方法,以保护电镀层。

3. 试样研磨

试样研磨可以用手工磨,也可用自动磨样机磨。

1)粗磨

粗磨的目的是为了整平试样。切取好的试样,先经砂轮磨平,为下一道砂纸的磨制做好准备,使用压力机粗磨时,须注意接触应力不可过大,若压力过大,可能使砂轮碎裂造成人身和设备事故,同时极易使磨面温度升高引起组织变化,并且使磨痕加深,金属扰乱层增厚,给磨光、抛光带来苦难。粗磨时须用水冷却试样,使金属的组织不因受热而发生变化。

2)磨光

(a)手工磨光:经砂轮磨平、洗净、吹干后的试样,用手工依次由粗到细在各号砂纸上磨制,我国金相砂纸按粗细分为01号、02号、03号、04号、05号、06号等几种,磨光时从粗到细研磨,砂纸须平铺于平的玻璃、金属或板上。从粗砂纸到细砂纸,每换一次砂纸时,试样均须转90o,角与原磨痕成垂直方向,向一个方向磨至磨痕完全消失,新磨痕均匀一致时为止。同时每次须用水或超声将试样洗净,手亦应同时洗净,以免将粗砂粒带到细砂纸上。磨制试样时,注意不可用力太重,每次时间也不可太长。手工磨光如下图

(b)机械磨样机磨光:将由粗到细不同号数的砂纸分别置于机械磨样机上,或以不同粒度的金刚砂镶嵌于腊盘、铅盘或其他盘上依次磨制。

3)抛光

抛去试样上的磨痕以达镜面,且无磨制缺陷。抛光方法可采用机械、电解、化学抛光以及显微研磨等。

(a)机械抛光:经砂纸磨光的试样,可移到装有尼纶、尼绒或细帆布等的抛光机上粗抛光,抛光料可用微粒的氧化铝、氧化镁、氧化铬、氧化铁、金刚砂等。抛光时间2~5min。抛光后用水洗净并吹干。

经粗抛光后的试样,可移至装有尼龙绸、天鹅绒或其他纤维细匀的丝绒抛光盘进行精抛光。根据检验项目的要求,可选用不同粒度的细抛光粉、细金刚砂软膏等。抛光时用力要轻,须从盘的中心至边缘来回抛光,并不时滴加少许磨粉悬浮液。绒布的湿度以将试样从盘上取下观察时,表面水膜能在2~3s内完全蒸发消失为宜。在抛光的完成阶段可将试样与抛光盘的转动方向成相反方向抛光。一般抛光到试样的磨痕完全除去,表面像镜面时为止。抛光后用水洗净吹干,使表面不致有水迹或污物残留。试样抛光时,若发现较粗磨痕不易去除,或试样抛光后在显微镜下观察,发现有凹坑等订制缺陷影响试验结果时,试样应重新订制。试样抛光可采用半自动、自动抛光装置,并可用单盘、双盘、多盘和变速抛光装置。

(b)电解抛光:是在一定的电解液中进行的,最简单的电解抛光机是以试样作阳极,选用耐蚀金属材料为阴极(如不锈钢、铂、铅等)。在接通直流电源后,阳极表面产生选择性溶解,逐渐使阳极表面的刨磨痕消去。通常认为,电解抛光时在阳极表面与电解液之间形成一层具有较大电阻率的薄膜层。样品表面的高低不平,致使这层薄膜的厚度不均匀。表面凸出部分的薄膜厚度比凹下去的部分要薄一些,因此凸出部分的电流密度大,此处阳极溶解快,突出部分渐趋平坦。

在电解抛光时,影响抛光质量的可控参数有电解液的组分、浓度、温度、电解电流密度以及抛光时间等,需根据具体情况制定合适的工艺规程。

(c)化学抛光:是靠化学试剂对试样表面不均匀溶解,逐渐得到光亮表面的结果。但只能使样品表面光滑,不能达到表面平整的要求。对纯金属铁、铝、铜、银等有良好的抛光作用。这种方法操作简单,成本低廉,缺点是夹杂物易被浸蚀掉,且抛光平面平整度较差,只能用于低倍常规检测。

(d)显微研磨:是将显微切片机的刀片用研磨头代替制成。显微切片机切割下来的试样,再经显微研磨机研磨。显微研磨是把磨光和抛光的操作合并并为一步进行。

4)浸蚀

经抛光后的试样若直接放在显微镜下观察,只能看到一片亮光,除某些非金属夹杂物(如MnS及石墨等)外,无法辨别出各种组成物及其形态特征,必须使用浸蚀剂对试样表面进行“浸蚀”,才能清楚地看到显微组织的真实情况。

最常用的金相组织显示方法是化学浸蚀法,其主要原理是利用浸蚀剂对试样表面的化学溶解作用或电化学作用来显示组织。钢铁材料最常用的浸蚀剂为3~4%硝酸酒精溶液或4%苦味酸酒精溶液,见表

浸蚀方法是将试样磨面浸入浸蚀剂中,或用棉花沾上浸蚀剂擦拭表面。浸蚀时间要适当,一般试样磨面发暗时就可停止。如果浸蚀不足,可重复浸蚀。浸蚀完毕后,立即用清水冲洗,接着用酒精冲洗,最后用吹风机吹干。这样制得的金相试样即可在显微镜下进行观察和分析研究。如果一旦浸蚀过度,试样需要重新抛光,甚至还需要在04号砂纸上进行磨光,再去浸蚀。

三、实验设备及材料

1. 碳钢试样

2. 金相砂纸、玻璃板

3. 抛光机及抛光液

4. 浸蚀剂、酒精、玻璃器皿、竹夹子、脱脂棉、滤纸等

5. 金相显微镜

四、实验步骤

1. 领取待研究试样

2. 用砂轮打磨至获得平整平面

3. 用各种砂纸从粗到细磨光

4. 用机械抛光机抛光,获得光亮镜面

5. 选择合适浸蚀剂浸蚀试样磨面,用显微镜观察显微组织,并绘出示意图

6. 将制备好的金相试样放入干燥皿,以备后用

7. 清理仪器设备

五、实验报告要求

1. 简述金相组织分析原理

2. 概述金相试样制备的要点

3. 浸蚀后试样显微组织图

 

第二篇:金相显微样品的制备及金相显微镜的使用

实验一 金相显微样品的制备及金相显微镜的使用

一,实验目的

1. 掌握金相样品的制备过程和基本方法;

2. 了解金相显微镜的基本原理,构造,掌握显微镜的正确使用.

二,实验原理

利用金相显微镜观察金相试样的组织或缺陷的方法称为金相显微分析.它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术,在金属材料研究领域中占有很重要的地位.

在现代金相显微分析中,使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜.这里仅对常用的光学金相显微镜作一般介绍.

显微镜的基本原理,构造及使用

1. 显微镜的基本原理

最简单的显微镜可以仅由两个透镜组成.图1-1为相显微镜成像的光学原理示意图.图中AB为被观察的物体,对着被观察物体的透镜O1叫物镜;对着人眼的透镜O2叫目镜.物镜使物体AB形成放大的倒立实像A''B'',目镜再将A''B''放大成仍然倒立的虚像A"B".其位置正好在人眼的明视距离约250mm处.在显微镜中所观察的就是这个虚像A"B". 1 显微镜的放大倍数

放大倍数由下式确定:

式中:M—显微镜总放大倍数;

M物—物镜的放大倍数;

M目—目镜的放大倍数;

f物—物镜的焦距;

f目—目镜的焦距;

L—显微镜的光学镜筒长度;

D—明视距离250mm.

由上式可知:f物 ,f目越短或L越长,则显微镜的放大倍数越大.

2 物镜的鉴别率

物镜的鉴别率是指物镜能清晰分辨试样两点间最小距离的能力.物镜鉴别率的数学公式为: 式中:d—物镜的鉴别率;

λ—入射光源的波长;

A—物镜的数值孔径,它表示物镜的聚光能力.

由公式可知,波长λ越短,数值孔径A越大,则鉴别能力就越高d越小,在显微镜中就能看到更细微的部分.数值孔径A可由下列公式求出:

北京时代金相显微镜,金相显微镜式中:η—物镜与物体之间介质的折射率;

φ—物镜孔径角的一半,即通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成的角度.

η越大或物镜孔径角越大,则数值孔径越大,由于φ总是小于90,所以在空气介质η=1中使用时,数值孔径A一定小于1,这类物镜称干系物镜.当物镜上面滴有松柏油介质η=1.52时,A值最高可达1.4,这就是显微镜在高倍观察时用的油浸系物镜,每个物镜都有一个设计额定的A值,刻在物镜体上.

3 显微镜的有效放大倍数

由M=M目?M物知,显微镜的同一放大倍数可由不同倍数的物镜和目镜来组合.如45倍的物镜乘以10倍的目镜或者15倍的物镜乘以30倍的目镜都是450倍.对于同一放大倍数,如何合理选用物镜和目镜呢 应先选物镜,一般原则是使显微镜的放大倍数在该物镜数值孔径的500~1000倍,即

这个范围称为显微镜的有效放大倍数范围,若M1000A,则形成"虚伪放大",组织的细微部分将分辨不清.待物镜选定后,再根据所需的放大倍数选用目镜.

4 景深:即垂直鉴别率,反映了显微镜对于高低不同的物体能清晰成像的能力.

式中:M—放大倍数;

R—半孔径角;

λ—波长;

n—介质折射率.

由式可知n,R越大,景深越小;物距增加,景深增加.在进行断口分析时,为获得清晰的断口凹凸图像,景深不能太小.

5 透镜的几何缺陷

单色光通过透镜后,由于透镜表面呈球形,光线不能交于一点,则使放大后的象模糊不清,此现象称球面象差.

多色光通过透镜后,由于折射率不同,使光线不能交于一点也会造成模糊图像,此现象称色象差.

减小球面象差的办法:可通过制造物镜时采用不同透镜组合进行校正;调整孔径光栏,适当控制入射光束等办法降低球面象差.

减小色象差办法:可通过物镜进行校正或采用滤色片获得单色光的办法降低色象差.

2. 显微镜的构造

图1-2为不同型式的金相显微镜的基本构造及光学行程.

图1-2 金相显微镜的基本构造及光学行程

金相显微镜分为台式,立时及卧式三种类型,各种类型又有许多不同的型号.虽然显微镜的型号很多,但基本构造大致相同,现以XJB-1型金相显微镜为例介绍显微镜的构造.

金相显微镜通常由光学系统,照明系统和机械系统三大部分组成,有的显微镜还附有摄影装置.

北京时代金相显微镜,金相显微镜图1-3 XJB-1型金相显微镜的光学系统

1-灯泡;2-聚光透镜组;3-聚光镜;4-半反射镜;5-辅助透镜;

6-物镜组;7-试样;8-反光镜;9-孔径光阑;10-视场光阑;

11-辅助透镜;12,13-棱镜;14-物镜

XJB-1型显微镜的光学系统如图1-3所示.由灯泡1发出的光线经聚光透镜组2及反光镜8聚集到孔径光栏9,再经过聚光镜3聚集到物镜的后焦面,最后通过物镜平行照射到试样7的表面上,从试样反射回来的光线又经过物镜组6和辅助透镜5,由半反射镜4转向,经过辅助透镜以及棱镜造成一个被观察物体的倒立的放大实像,该像再经过目镜的放大,就成为在目镜视场中能看到的放大影像.

照明系统:由电源220V经变压器6~8V使灯泡6-8V,15w发光作为光源.还有聚光镜,孔径光栏,视场光栏等装置,组成显微镜的照明系统.

机械系统及其它各部件:

调焦装置:在显微镜体两侧有粗调和微调旋钮.随粗调旋钮的传动,支撑载物台的弯臂作上下移动.微调旋钮使其沿滑轨缓慢移动.

载物台试样台:用于放置金相试样.载物台和下面托盘之间有导轨,用手推动,可使载物台在水平面上作一定范围的十字定向移动,以改变试样的观察部位.

孔径光栏:它是用于控制入射光束的粗细,以保证物像达到清晰的程度.

视场光栏:它的作用是控制视场范围,使目镜中视场明亮而无阴影.在刻有直纹的套圈上还有两个调节螺钉,用来调整光栏中心.

3. 显微镜的使用规程及注意事项

金相显微镜是一贵重精密光学仪器,使用时要细心谨慎.使用前应先了解显微镜的基本原理,构造及各主要部件的位置和作用,然后再按照使用规程和应注意事项进行操作.

北京时代金相显微镜,金相显微镜1 显微镜的使用规程:

先将显微镜的插头插在低压6~8V变压器上,通过变压器接通电源.

根据放大倍数选用所需物镜和目镜,分别安装在物镜座及目镜筒上.

将试样放在载物台中心,并使观察面朝向物镜.

用双手旋转粗调旋钮,将载物台降下,使样品靠近物镜,但不接触.然后边观察目镜边用双手旋转粗调旋钮,使载物台慢慢上升,待看到组织时,再旋转微调旋钮,直至图像清晰为止. 2 使用注意事项:

操作时要细心,动作要轻微.

光学系统等重要部件不得自行拆卸.

使用时如出现故障,应及时报告指导教师进行处理.

显微镜各种镜头严禁用手指触摸或用手帕等擦拭,擦拭镜头需用镜头纸.

显微镜的灯炮电压为6~8v,严禁直接插在220v的电源插座上.

在旋转聚焦旋钮时,动作要慢,碰到阻碍时立即停止操作,并报告指导教师进行处理.

使用完毕,关闭电源,将显微镜恢复到使用前状态,经指导老师检查无误后,方可离开实验室. 金相显微试样的制备

北京时代金相显微镜,金相显微镜金相试样的制备包括取样,磨制,抛光和浸蚀等步骤.

1.取样

试样的选取应根据被检验材料或零件的特点,取其有代表性的部位.例如研究零件的失效原因时,应在失效部位取样,并在完好部位取样,以便对比分析.对于铸造合金,考虑到组织的不均匀性,应从表层到中心各个部位进行选取.对于轧材,研究表层缺陷和夹杂物的分布时应横向取样;研究夹杂物类型,形状,变形程度,带状组织时应纵向取样.对一般热处理后的零件,由于组织均匀,可任意取样

取样时应保证试样观察面不发生组织变化,软材料取样可用锯,刨,车等方法,硬材料取样可用砂轮切片机等方法,脆性材料可用锤击等方法.试样尺寸不宜过大或过小,一般以手拿方便即可,其形状以便于观察为宜.

2.磨制

1 粗磨:粗磨目的是为了获得一个平整的表面,软材料试样可用锉刀锉平;钢铁材料可用砂轮机磨平.磨削时应注意试样对砂轮的压力不宜过大,以免在试样表面上形成较深的磨痕而增加细磨的困难,磨削时应不断用水冷却试样,以免受热引起组织变化,试样边缘要进行倒角,以免在细磨和抛光时划破砂纸和抛光绒布或造成试样从抛光机上飞出伤人.

2 细磨:细磨分手工磨光和机械磨光两种.

手工磨光是用手拿住试样在金相砂纸上进行.金相砂纸按粗细分为01,02,03,04,05号等.细磨时依次从01磨到05号,钢铁材料一般磨到04号即可,软材料如铝,镁等合金可磨到05号砂纸.细磨时必须注意:

1 细磨时应将砂纸放在光滑平整物体如玻璃板上,手指拿住试样,并使磨面朝下,均匀用力由后向前推行磨削.在回程时,提起试样不与砂纸接触,以保证磨面平整而不产生弧度.

2 每换一号砂纸时,应将试样转90°再磨,使磨削方向与前道磨痕方向垂直,以便观察前道磨痕是否全部消除.

3 每更换一次砂纸之前,应把试样,玻璃和手洗净,以免把粗砂粒带到下一号细砂纸上去. 另外,磨削软材料时,可在砂纸上涂一层润滑剂,如机油,甘油,肥皂水等,以免砂粒嵌入试样磨面.

机械磨光是在预磨机上进行.预磨机是由电动机带动转盘,转盘分为蜡盘和砂纸盘两种.蜡盘

就是把混有金刚砂的熔化石蜡浇在转盘上,待凝固车平后装在预磨机上就可使用.做成不同粗细的金刚砂蜡盘,在生产检验中被大量使用.砂纸盘是把水砂纸剪成圆形,用水玻璃粘在预磨机转盘上,水砂纸按粗细分为200,300,400,500,600,700,800,900号等,一般用

200,400,600,800号水砂纸依次磨制即可,用蜡盘和水砂纸盘磨制时,要不断加水冷却.

3. 抛光

抛光由机械抛光,电解抛光,化学抛光等方法,使用最广的是机械抛光.

机械抛光是在抛光机上进行.抛光机由电动机带动抛光盘,抛光盘上铺有不同的抛光布.粗抛时用帆布或粗呢,细抛时用绒布,细呢或丝绸等.抛光过程中要不断向抛光布上倒入适量的水与Cr2O3或Al2O3,MgO等悬浮液.试样的磨面应平正地压在旋转的抛光盘上,压力不宜过大,并使试样从抛光盘边缘到中心不断地作径向往复移动.待试样表面磨痕全部被抛掉而呈现光亮镜面时,抛光即可停止,并将试样用水或酒精洗干净后转入浸蚀.

浸蚀

经抛光后的试样若直接放在显微镜下观察,只能看到一片亮光,除非某些金属夹杂物如MnS及石墨等外,不能辨别出各种组织及其形态.因此,必须用浸蚀剂对试样抛光面进行浸蚀,钢铁材料通常用3~5%硝酸酒精溶液.

浸蚀方法是将待观察面浸入浸蚀剂中,或用玻璃棒缠少许脱脂棉蘸取浸蚀剂擦拭的方法.浸蚀时间要适当,当试样抛光亮面呈灰色时就可停止,并立即用清水或酒精清除残酸,用吹风机吹干后,即可在显微镜下进行观察.若试样浸蚀过度,显微组织模糊不清时,须重新抛光和浸蚀,若浸蚀不足,组织不能完全显露时,可进行补充浸蚀.

三,实验设备及材料

1. 设备:金相显微镜,抛光机,砂轮机.

2. 各号金相砂纸,抛光布,抛光膏,脱脂棉,3~5%硝酸酒精溶液,试样,竹夹子等. 四,实验报告要求

1. 简述实验目的,实验内容.

2. 简述金相试样的制备过程.

实验二北京时代金相显微镜,金相显微镜 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,实验原理

硬度是指材料对另一较硬物体压入表面的抗力,是重要的机械性能之一.它是给初级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能力越大,材料产生塑性变形就越困难,硬度实验方法简单,操作方便,出结果快,又无损于零件,因此被广泛应用.测定金属

硬度的方法很多,有布氏硬度,洛氏硬度和维氏硬度等.

1. 布氏硬度HB

1 布氏硬度试验的基本原理

布氏硬度试验是以一定直径D的钢球上施加一定负荷P,压入被测金属表面如图2-1所示保持一定时间,然后卸荷,根据金属表面的压痕面积F求应力值,以此作为硬度值的计量指标,以HB表示,则

2-1

式中:P—负荷kgf

D—钢球直径mm

h—压痕深度mm

图2-1 布氏硬度实验原理图

由于测量压痕d要比测量压痕深度h容易,将h用d代换,这可由图2-1b中的△Oab关系求出:

2-2

北京时代金相显微镜,金相显微镜将式2-2代入式2-1即得:

2-3

式2-3中,只有d是变数,所以只要测量出压痕直径d,就可根据已知的D和P值计算出HB值.在实际测量时,可根据HB,D,P,d的值所列成的表,若D,P已选定,则只需用读数测微尺将实际压痕直径d放大10倍的测微尺测量压痕直径d,就可直接查表求得HB值.

由于金属材料有硬有软,所测工件有厚有薄,若采用同一种负荷如3000kgf和钢球直径如10mm时,则对硬的金属适合,而对软的金属就不合适,会使整个钢球陷入金属中;若对厚的工件适合,而对薄的金属则可能压透,所以规定测量不同材料的布氏硬度值时,要有不同的负荷和钢球直径,为了保持统一的,可以相互进行比较的数值,必须使P和D之间保持某一比值关系,以保证所得到的压痕形状的几何相似关系,其必要条件就是使压入角保持不变. 由图2-1b可知:

2-4

将式2-4代入式2-3得:

2-5

式2-5说明,当φ值为常数时,为使HB值相同,P/D2也应保持为一定值,因此对同一材料而言,不论采用何种大小的负荷和钢球直径,只要满足P/D2=常数,所得的HB值都是一样的.对不同材料,所测得的HB值也可进行比较.P/D2比值有30,10,2 .5三种,其试验数据和应用范围可参考表2-1.

表2-1 各种负荷,压头及应用范围

材料种类

布氏硬度

范围

试样厚度

mm

负荷P与钢球直径D之间的关系 钢球直径Dmm

负荷Pkgf

负荷持续时间秒

钢铁

黑色金属

140-450

>6

6-3

<3

P=30D2

10

5

2.5

3000

750

187.5

10

同上

6

6-3

6

6-3

6

6-3

70

使用测量硬度质合金,表面淬火层,渗碳层 HRB

1〃/16钢球

100

25~100HB60~230

使用测量有色金属,退火及正火钢

HRC

120 金刚石圆锥

150

20~67HBC230~700

使用测量调质钢,淬火钢

图2-3 洛氏硬度实验原理图

洛氏硬度测定时,需先后两次施加负荷初负荷和主负荷,施加初负荷的目的是使压头与试样表面接触良好,以保证测量结果准确,图5-3中0-0为末加上主负荷的位置,1-1为加上10kgf初负荷后的位置,此时压入深度为h1,2-2位置为加上主负荷后的位置,此时使压入深度为h2,h2包括由加荷所引起的弹性变形和塑性变形.卸荷后,由于弹性变形恢复,压头提高到3-3位置,此时压头的实际压入深度为h3.洛氏硬度就是以主负荷所引起的残余压入深度h=h3-h1来表示的,但这样直接以压入深度的大小表示硬度,将会出现硬的金属硬度小,而软的金属硬度值大的现象,这与布氏强度所表示的硬度大小的概念相矛盾.为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致,故需用一常数K减去h3-h1的差值表示洛氏硬度值.为简便起见又规定每0.002mm的压入深度作为一个硬度单位即表盘上一小格.洛氏硬度值的计算公式如下:

式中的常数K,当采用金刚石圆锥时,K=0.2用于HRA,HRC,采用钢球时,K=0.26用于HRB. 为此,上式可写为:

2 洛氏硬度试验机的技术要求

1 被测金属表面必须平整光洁.

2 试样厚度应不低于压入深度的10倍.

3两相邻压痕及压痕距试样边缘的距离均不应小于3mm.

4 加初负荷时,应谨防试样与金刚石压头突然碰撞,以免将金刚石压头碰坏.

3 洛氏硬度试验机的结构及操作

HB-150型洛氏硬度试验机的结构如图2-4所示.

图2-4 HB-150型洛氏硬度试验机结构图

它是由加卸负荷和测量两部分组成的.前者都是利用杠杆和砝码,后者是用百分表测量压痕深度的,即洛氏硬度值可直接由百分表盘上读出.

实验时,先将试样置于试样台上,并对准压头,顺时针转动手轮,使试样上升与压头接触,继续

缓慢转动手轮使百分表刻度盘上的短时针顺时针转动直到对准红点,然后再转动表盘使表盘上的长针对准0点,此时,压头利用弹簧压缩的方法将10kgf的负荷加到了试样上,然后将负荷手柄缓慢向后推4~5秒钟,于是主负荷加到试样上,主负荷加上后,长针由转动到停止,待持续一秒后,再将负荷手柄向前拉,回到原始位置,待长针停止转动后,长针所指示的读数即为该材料的硬度值.

最后,逆时针回转手轮,使试样台下降,取下试样,放回原处.

三,实验设备及材料

1. 设备:洛氏硬度试验机,HB-3000布氏硬度试验机,读数显微镜;

2. 试样,标准硬度块.

四,实验报告要求

1. 简述布氏,洛氏硬度试验原理.

2. 如何测定金属材料的布氏,洛氏硬度值

3. 进行试验时,应注意哪些基本要求

北京时代金相显微镜,金相显微镜实验三 铁碳合金平衡组织的显微分析

一,实验目的

1. 认识和熟悉铁碳合金平衡状态下的显微组织特征;

2. 了解含碳量对鉄碳合金平衡组织的影响以及Fe-Fe3C状态图与平衡组织的关系;

3. 了解平衡组织的转变规律,并能应用杠杆定律和显微组织示意图分析碳钢的种类.

4. 熟悉金相显微镜的使用.

二,实验原理

所谓平衡状态指的是鉄碳合金在非常缓慢的冷却条件下完成转变的组织状态.在实验条件下,可以将退火状态下的碳钢组织作为平衡状态下的组织.

1. 观察碳钢显微组织所使用的常规仪器是金相显微镜,金相显微镜的成像原理可以参阅实验一,金相显微镜属于精密光学仪器,使用时要加以小心和爱护,避免将仪器损坏.

2. 为了观察金属的显微组织,需要按下列方法制备试样

1 取样:从所研究的部位处截取试样,试样尺寸最好是厚度及直径均为10至15毫米的圆柱,以便于制样和观察.对于薄板,细线材或需要研究边缘组织时,可将试样镶在塑料中或装入特制的夹具中进行磨样.

2 磨制:试样经砂轮打平,倒角后,用砂纸由粗到细依次将试样磨平,磨制试样时考虑一下怎样磨制试样效率更高,效果更好.

3 抛光:抛光的目的在于去除试样表面的细磨痕,得到平滑的镜面.抛光分机械抛光和化学抛光.

4 浸蚀:抛光的试样在金相显微镜下只能看到夹杂物,要看到金属组织还必须进行浸蚀.由于合金中不同相或不同部位的晶粒耐蚀性不同,试样经浸蚀,表面会出现凸凹不平的情况,由于它们对光线的反射程度不同,在光线下就会呈现不同的明暗区域或线条,这样就可看到金属的金相显微组织.

显示钢铁金相显微组织常用的浸蚀剂是3%到5%的硝酸酒精溶液.

制备试样很费时间,所以要爱护制好的试样表面,更要避免被硬物划伤,在实验过程中不要用手去动试样表面.

3. 铁碳合金的各种基本组织特征

1 铁素体:碳在α—Fe中的固溶体,呈白色块状.

2 渗碳体:铁和碳的间隙化合物.抗蚀能力很强,故是白亮的.一次渗碳体呈板状,分布在莱氏体之间,二次渗碳体是从奥氏体中析出的,呈网状分布在珠光体的边界上.三次渗碳体分布在铁素体的边界上,量少极分散,一般看不到.

铁素体和渗碳体经3%到5%的硝酸酒精溶液浸蚀后都呈白色.若用苦味酸钠热蚀,渗碳体呈黑褐色.由此可以区分铁素体和渗碳体.

3珠光体:它是碳钢含碳量为0.77%的铁素体和渗碳体的机械混和物.铁素体和渗碳体都是片层状,边界易腐蚀,故显微镜下看到的是较密的黑条,若放大倍率较低,条间分不清楚,珠光体是黑色的块状.

4 莱氏体:它是铸铁室温时含碳量为4.3%的铁素体和渗碳体的混合物,渗碳体基本是白亮的;珠光体是黑色棒状或条纹状.

三,实验内容

1. 观察试样,根据铁碳合金状态图判断各组织组成物,区分金相显微镜下观察到的各种金相显微组织.观察的试样有各种含碳量的铁碳合金,通过观察金相组织,判断所观察的试样是属于哪一类铁碳合金.

2. 画出相应金相试样的组织示意图,标明各组织组成物名称,并注明材料名称,处理条件、浸蚀剂、放大倍数等不要将划痕、夹杂物、锈蚀坑等画到示意图上.

四,实验设备及材料

1. 设备:金相显微镜,金相图谱及放大的金相照片;

2. 材料:各种铁碳合金的显微样品.

五,实验报告要求

1. 写出实验目的;

2. 附上所画组织图,说明各合金自液态冷至室温时组织变化过程,计算室温下各组织组成的相对重量铸铁部分可以选作.

3. 讨论铁碳合金含碳量与组织的关系.

4. 总结实验分析结果,给出你所得到的结论.附表:各种铁碳合金在室温下的显微组织 合金分类

含碳量%

显微组织

工业纯铁

低于0.0218

铁素体F

碳钢

亚共析钢

0.0218~~0.77

F+珠光体P

共析钢

0.77

P

过共析钢

0.77~~2.11

P+二次渗碳体CⅡ

白口铸铁

亚共晶白口铸铁

2.11~~4.3

P+CⅡ+莱氏体Lˊe

共晶白口铸铁

4.3

Lˊe

过共晶白口铸铁

4.3~~6.69

Lˊe+一次渗碳体CⅠ

实验四 浇铸条件对铸锭结构的影响

一,实验目的

1. 了解铸造条件对铸锭结构的影响.

2. 运用结晶理论分析铸锭结构

二,实验原理北京时代金相显微镜,金相显微镜

铸造条件的不同,对铸锭结构有很大影响.铸锭的结晶过程及其组织与模子的种类,浇铸温度,

金属的过热温度,变质处理等许多因素有关.这些影响铸锭结构的因素,在课本中已作较详细阐述,本实验是用纯铝熔点为660℃作为浇铸材料,考查模子冷却能力,浇铸温度及过热温度对铸锭结构的影响.

三,实验步骤

1. 考查铸模冷却能力对铸锭结构的影响

备好壁厚5,10,15mm的铁模各一个和制作砂模一个.

将纯铝块装入坩埚中,并放进炉子中加热到680℃.

待铝块熔化后,将坩埚取出,将铝液分别注入铁模和砂模中.

待铝液凝固后,取出铝锭.

2. 考查浇铸温度及过热温度对铸锭结构的影响.

备好壁厚10mm的两个铁模.

将铝块熔化并加热至850℃.

将铝液注入一个模子中,余下的铝液待冷至680℃时,再注入另一模子中.

待凝固后取出铝锭.

试样制备过程

将每一铝锭用钢锯锯成四块,然后用锉刀锉平.

用01,02号砂纸将锉平面磨光.

将磨面洗净后,浸入腐蚀剂中进行浸蚀.视试样表面有一层黑色沉淀可停止腐蚀. 将试样用水洗净,吹干,观察.

四,实验设备及材料北京时代金相显微镜,金相显微镜

1. 设备:箱式电阻炉,铁模,砂模,钢锯,锉刀,铁钳子;

2. 材料:纯铝锭,腐蚀剂,烧坏.

五,注意事项北京时代金相显微镜,金相显微镜

1. 用铁钳子从炉子里取出坩埚时,应特别小心,以免铝液烧伤人及损坏仪器.

2. 禁止将铝试样拿到砂轮上磨,以免使铝粘在砂轮上.

腐蚀剂按30mlHNO2+40mlHCl+30mlH2O+5gCu配制.

4. 表皿里同时可浸入2~3试样,但不宜过多,以免产生大量热量将表皿烧杯.

六,实验报告要求

1. 画出各铸锭组织示意图,注明浇铸条件.

2. 应用结晶理论分析所得结果.

分析各铸锭组织结构与缩孔的关系.

实验五 金属的塑性变形与再结晶

一,实验目的北京时代金相显微镜,金相显微镜

1. 分析塑性变形对金属组织的影响.

2. 了解金属经过冷塑性变形后显微组织及机械性能的变化.

3. 掌握变形度与加热温度对再结晶后晶粒大小的影响.

二,实验原理北京时代金相显微镜,金相显微镜

金属经过冷变形后,产生大量晶体结构上的缺陷,这些缺陷阻碍了变形的进一步发展,在性能上产生加工硬化现象,在显微组织上,则产生晶粒形状上的改变和出现滑移带.

1. 冷变形后金属的显微组织与机械性能

冷加工变形后,晶粒的大小、形状及分布都会发生改变.晶粒沿外力方向被拉长或被缩短,当变形度很大时晶界已不明显,分辨不出晶粒形状,看到的只是纤维状组织.

在变形过程中,由于滑移带的转动及晶粒的破碎,晶格弯曲和冷变形使得位错密度增加,造成临界切应力提高,继续变形发生困难即产生所谓的加工硬化现象.

2. 冷加工变形后金属在加热时的变化

金属经过冷塑性变形以后其金相组织处于不稳定状态,因而在随后的加热升温过程中,会出现回复、再结晶及晶粒长大三个过程.再结晶退火后金属发生软化,即加工硬化被消除.再结晶后金属的机械性能取决于晶粒大小,而晶粒大小则受预先冷变形度和再结晶温度的控制. 变形度对再结晶后晶粒长大的影响特别显著.金属存在一个能进行再结晶的最小变形度,此时会得到过大的晶粒,该变形度被称为临界变形度铝大约3%,当超过临界变形度时,金属的变形度越大,再结晶后的晶粒越小,而超过80%变形度后晶粒又变大.

当变形度一定时,加热温度越高,再结晶进行得越快,再结晶后形成的新晶粒也越大.

三.实验内容

1. 实验材料北京时代金相显微镜,金相显微镜

本实验使用材料为纯铝片,先将铝板切成条状试片,拉伸前的铝片有一定变形,为消除在剪切过程中铝片所受的冷加工效应,避免影响随后得到的变形度,必须预先将铝片进行退火500 C 保温60分钟,使试片处于软化状态.

2. 加工变形

首先在退火软化的铝片上划好标距如图5-1然后将试样安放到拉伸机上,调整好后进行拉伸,当标距被拉长到需要的长度时即停止拉伸,变形严重不均匀者报废.

100mm

图5-1 实验用的试样

拉伸变形度按下式进行计算:

δ=[L-Lo/Lo]?100%

式中: δ为变形度,以%表示;

Lo为拉伸前标距长度MM;

L为拉伸后标距长度MM;

本实验所用变形度及试样编号由学生自行确定,应注意不要使试样片受到任何冲击和不应有的变形,以保证试验结果的准确.

3. 再结晶退火北京时代金相显微镜,金相显微镜

各组将拉伸后的铝片按各组制定的退火温度进行退火,加热时要等炉温升到规定的温度再放试样,保温60分钟,试样取出后空冷.

4. 酸侵蚀北京时代金相显微镜,金相显微镜

将退火完的铝片用混合酸溶液进行侵蚀,待晶粒显出后即停止侵蚀,用水冲洗干净后吹干.

5. 晶粒度测定北京时代金相显微镜,金相显微镜

铝的形变再结晶晶粒比较粗大,因此肉眼可以直接观测,为了计算晶粒大小,有直接测量晶粒面积或直径法和标准图比较法.其中直径测定法方法如下:

首先在侵蚀好的铝片上用铅笔划4~5条线,每条线的长度以能割10~20个晶粒为限,大晶粒的可以直接目测,细小的可以用放大镜测.数出各直线截着完整的晶粒数及不完整的晶粒数的一半两个不完整的晶粒数算一个,代入下式即可求出晶粒的平均直径Dm.

Dm=L?P?103/z?v μ

式中: L为直线长度;

P为平行直线数目;

Z为总晶粒数;

V为放大倍数{目测为V=1,放大镜测时V不等于1};

三,实验设备及材料

1. 设备:箱式电阻炉,切板机,万能拉伸机,铁钳子,瓷盘;

2. 材料:纯铝片,浓硝酸,浓盐酸,量杯,竹夹子.

四,实验报告要求

1. 绘出各种变形度在退火后的组织示意图;

2. 说明金属在同一退火温度及同一保温时间条件下,不同的预先变形度对再结晶 后组织与性能的影响.

3. 总结分析结果,得出分析结论.

实验六 奥氏体晶粒度的测定

一,实验目的

1.进一步明确钢的晶粒度的概念.

2.了解显示出奥氏体晶粒的方法.

3.掌握测定钢中奥氏体晶粒度的方法.

二,实验原理

金属及合金的晶粒大小与金属材料的机械性能,工艺性能及物理性能有着密切的关系.细晶粒金属材料的机械性能,工艺性能均比较好,它的冲击韧性和强度都比较高,塑性好,易于加工,在淬火时不易变形和开裂.

金属材料的晶粒大小称为晶粒度,评定晶粒粗细的方法称为晶粒度的测定.为了便于统一比较和测定,国家制定了统一的标准晶粒度级别.按晶粒大小分为8级,1~3级为粗晶粒,4~6级为中等晶粒,7~8级为细晶粒.

钢的晶粒度测定,分为测定奥氏体本质晶粒和实际晶粒,本实验首先显示出钢的奥氏体晶粒,然后进行晶粒度测定.下面具体介绍奥氏体晶粒的显示和测定晶粒度的方法.

三,实验内容

1. 奥氏体晶粒的显示

由于奥氏体在冷却过程中发生相变,因而在室温下一般已不存在,要确定钢的奥氏体晶粒大小,必须设法在冷却以后仍能显示出奥氏体原来的形状和大小,常用的方法:

1 常化法

试样加热到所需的温度,保温后在空气中冷却.对中碳钢0.30~0.6%C当加热到Ac3以上温度以后,在空气中冷却时通过临界温度区域,会沿着奥氏体晶粒边界析出铁素体网.对于过共析碳钢试样加热到Acm以上后缓冷,可根据沿晶界析出的渗碳网来确定晶粒度.

2 氧化法

将抛光的试样置于弱氧化气氛的炉中加热一定时间后,放于水中淬火或空气中冷却,试样在炉中形成一层氧化膜,由于晶界较晶内化学活性大氧化深,所以能在100倍显微镜下直接观察到晶粒,如晶界不太清楚可轻度抛光,再用4%苦味酸酒精溶液浸蚀,便可以显露出原来的奥氏体晶粒,看到晶界呈黑色网络,可用于测定亚共析碳钢,共析碳钢及合金钢的奥氏体晶粒度.

3 渗碳法

将试样放于有40%BaCO3+60%木炭或30%Na2CO3+70%木炭的渗碳箱中,加热到920~940℃保温8小时,然后缓慢冷却.此法常用来测定低碳钢的奥氏体晶粒度.

除上述方法以外,还有油淬法,晶界边腐蚀法,金属扩散法等.

2. 测定晶粒度的方法

下面介绍两种测定晶粒度的方法.

1 比较法

测定晶粒度时,把已制备好的试样放在100倍显微镜下进行观察,然后与标准晶粒度级别图进行比较,最近似的晶粒度级别定为试样的晶粒度级别.如果显微镜的放大倍数不是100倍时,仍可按标准晶粒度级别图测定观察时的晶粒度,然后再查有关附表换算成100倍时的标准晶粒度级别,若试样晶粒不均时,则可记7~8级,7~5级等,前一级别的晶粒占多数. 2 弦长计算法

先将待测试样选择有代表性的部位,在显微镜下直接测定,或摄成金相照片,放大倍数一般为100倍,当晶粒过大或过小时,放大倍数可适当小或放大,使视场内不少于50个晶粒为限,用带有标尺或线段亦可为一个圆圈的目镜,数出相截的晶粒总数,如为照片,则在照片上画出几条线段,数出相截的晶粒总数.线段端部或尾部未被完全相截的晶粒,应以一个晶粒计之,然后按下式计算弦的平均长度,查表6-1确定晶粒度级别.

式中:d—弦的平均长度mm

n—线段条数,一般为3条

L—每条线段长度mm

τ—相截晶粒总数

M—放大倍数.

如用带有线段或圆圈的目镜测定时,因线段或圆周长度,已用该放大倍数的显微测微尺标定,所以用上式不再考虑放大倍数.

四,实验设备及材料

1. 设备:金相显微镜;

2. 材料:碳钢试样,各号金相砂纸,抛光布,抛光膏,脱脂棉,3~5%硝酸酒精溶液,试样,竹夹子等.

五,实验报告要求

1. 写出显示奥氏体晶粒的基本原理及常用方法.

2. 简述本实验所用测定奥氏体晶粒度的方法.

3. 讨论温度对奥氏体晶粒大小的影响.

表6-1

晶粒度号

放大100倍时,每64.5mm2面积内所含晶粒数目

实际mm2面积平均含有晶粒数

平均每一晶粒所占面积mm2

计算的晶粒平均直径mm

弦的平均长度mm

最多 最少 平均 -3※ 0.09 0.05 0.06 1 1 1

0.886 -2※ 0.19 0.09 0.12 2 0.5 0.707 0.627 -1※ 0.37 0.17 0.25 4 0.25 0.500 0.444 0 0.75 0.37 0.5 8

0.125

0.363 0.313 1

1.5 0.75 1 16

0.0625 0.250 0.222 2 3

1.5 2 32

0.0312 0.177 0.157 3 6 3 4 64

0.0156 0.125 0.111 4 12 6 8 128 0.0078 0.088

0.0783 5 24 12 16 256 0.0039 0.062 0.0553 6 48 24 32 512 0.0019 0.044 0.0391 7 96 48 64 1024 0.0098 0.031 0.0267 8 192 96 128 2048 0.00049 0.022 0.0196

9 384 192 256 4096

0.000244 0.0156 0.0138 10 768 384 512 8192

0.000122 0.0110 0.0098 11 1536 768 1024 16384 0.000061 0.0078 0.0069 12 3072 1536 2048 32768 0.000030 0.0055 0.0049

※为了避免在晶粒度号前出现"一"号,近来有人把-3,-2,-1等晶粒度改写为0000,000及00

号.

实验七 钢的淬透性测定

一,实验目的

熟悉应用末端淬火法测定钢的淬透性的原理及操作;

绘制淬透性曲线,掌握它的应用.

二,实验原理

在实际生产中,零件一般通过淬火得到马氏体,以提高机械性能.钢的淬透性是指钢经奥氏体化后在一定冷却条件下淬火时获得马氏体组织的能力,它的大小可用规定条件下淬透层的深度表示.通常,将淬火件的表面至半马氏体区50%M体+其余的50%为珠光体类型组织间的距离称为淬透层深度.淬透层的深度大小将因钢的淬透性,淬火介质的冷却能力,工件的体积,工件的表面状态等所影响,所以测定钢的淬透性时,要将淬火介质,工件的尺寸等都规定下来,才能通过淬透层深度以确定钢的淬透性.

三,实验内容

末端淬火法GB225-63规定试样尺寸,长100mm,直径25mm,并带有"台阶",直径30mm,台高3mm.淬火在特定的试验装置上进行如图7-1,在试验之前应进行调整,使水柱的自由喷出高度为65mm,水的温度为10-20℃,试样放入试验装置时,冷却端与喷嘴距离为12.5 mm.

图7-1 末端淬透性实验示意图

试验时,要将待测的一定钢号的试样,加热到奥氏体化温度,保温后由炉中取出,迅速放入淬火的试验装置.这时,试样的一端被喷水冷却,冷却速度约为100℃/秒,而离开淬火端冷却速度逐渐降低,到另一端时约为3~4℃/秒.

试样冷却后,取出,在试样两侧各磨去0.2~0.5mm,得到互相平行的沿纵向的两个狭长的平行平面.在其中的一个平面上,从淬火端开始,每隔1.5mm测一次硬度HRC,并做出淬透性曲线HRC-X关系曲线.

再由半马氏体硬度曲线,根据钢的含碳量确定半马氏体硬度,并据此在淬透性曲线上找出半马氏体区至水冷却端的距离d,即是末端淬火法确定的该钢淬透性,图7-2表示为J,如J即该钢半马氏体硬度为HRC44,半马氏体区距水冷端距离为10mm,此即该钢的淬透性.

图7-2 端淬曲线

四,实验设备及材料

1. 设备:箱式电阻炉,末端淬火设备,洛氏硬度试验机,砂轮机,铁钳子,游标卡尺;

2. 材料:45号钢试样.

五,注意事项

1. 按要求对淬火试验装置进行调整,必须严格,认真;

2. 要检查试样的表面质量,必须时,应进行处理;

试样两侧磨出的平面应平行,并在测硬度前,应划线定好测硬度的位置,力求准确;

4. 取试样放入淬火装置时,动作要迅速,但要注意安全.

六,实验报告要求

1. 说明本次实验目的;

2. 简述末端淬火法的试验原理和方法;

3. 绘制淬透性曲线;

4. 说明钢的淬透性的实际意义.

实验八 碳钢的热处理及组织性能分析

一,实验目的

1. 掌握钢的退火,正火,淬火,回火工艺.

2. 分析含碳量,加热温度,冷却速度,回火温度对碳钢性能的影响.

了解碳钢热处理后的基本组织.

二,实验原理

热处理工艺通常由加热,保温,冷却三个阶段组成.

退火:将钢加热到一定温度,保温一段时间后缓慢冷却,如炉冷.

正火:将钢加热到某一临界温度以上,保温后在空气中冷却.

淬火:将钢加热到某一临界温度以上,保温后快速冷却,如淬入水或油里.

回火:将淬火后的钢再加热到A1线以下某一温度后冷却.

热处理温度的选择

亚共析钢:

淬火,正火,退火的加热温度在Ac3以上30~50℃.

共析钢,过共析钢:

淬火,退火的加热温度,在Ac1以上30~50℃;

正火加热温度在Acm以上30~50℃.

亚共析钢和过共析钢的淬火,退火温度范围不同见图8-1,这是由于如果亚共析钢的淬火温度过低,在Ac1以上30~50℃,这时钢的组织是铁素体和马氏体,使钢件上出现软点.而过共析钢在两相区加热后淬火得到的组织是马氏体和渗碳体.由于渗碳体本身硬度很高,不会影响钢的硬度;相反如果过共析钢加热到奥氏体单相区淬火,得到的组织是马氏体和大量的残余奥氏体,硬度反而要下降.

图8-1淬火加热温度范围

过共析钢在退火时若加热到奥氏体单相区,冷却时将在晶介析出网状渗碳体,使钢的塑性,冲击韧性降低.所以过共析钢退火加热温度不能过高.

过共析钢的正火主要是为了消除已经形成的网状渗碳体,只是加热到Acm线以上才能使网状

渗碳体全部溶入奥氏体,由于正火的冷却速度较快,网状渗碳体来不及析出而被消除. 回火温度是根据零件所要求的机械性能确定的,通常将回火分为低温,中温,高温回火: 低温回火:150~250℃所得的组织为回火马氏体,硬度约为HRC60,目的是降低淬火后的应力,减少钢的脆性,但保持钢的高硬度,这种回火常用于切削刀具和量具.

中温回火;350~500℃所得组织为回火屈氏体,硬度约为HRC40,目的是获得高的弹性极限,同时有较好的韧性,主要用于中高碳钢弹簧的热处理.

高温回火:500~650℃所得组织为回火索氏体,硬度约为HRC30,目的是获得既有一定强度,硬度,又有良好冲击韧性的综合机械性能,主要用于中碳结构钢的热处理.

确定保温时间:

保温时间与加热介质,加热温度,钢的成分和工件的形状尺寸等因素有关.生产上一般根据经验公式确定.试验中碳钢所用的保温时间可按每毫米直径1分钟计算.

冷却方法:

热处理时的冷却方法适当,才能获得所要求的组织和性能,退火一般采用随炉冷却.正火多采用空气冷却,大件常进行吹风冷却.淬火的冷却方法非常重要.一方面冷却速度要大于临界冷却速度,以保证得到马氏体组织;另一方面冷却速度应尽量缓慢,以减少内应力,避免变形和开裂.为此,可根据C曲线图见图8-2,估计连续冷却速度的影响.

图8-2 淬火加热温度范围

碳钢的热处理后的显微镜组织

1 共析钢连续冷却时的显微组织:

V1炉冷,得100%的珠光体.

V2空冷,的较细的珠光体即索氏体

V3油冷,得屈氏体和马氏体和残余奥氏体

V4水冷,得马氏体和A残

2 亚共析和过共析钢连续冷却时的显微组织:

亚共析钢的C曲线与共析钢相比,在珠光体转变开始前多一条铁素体析出线.

V1炉冷,得铁素体和珠光体.

V2空冷,得铁素体和索氏体.

V3油冷,得网状分布屈氏体和马氏体可有少量贝氏体.

V4水冷,得马氏体.

过共析钢的转变与亚共析钢相似,不同之处是过共析钢先析出的是渗碳体,并且连续冷却得不到贝氏体.

6. 基本组织金相特征:

1 索氏体S

是铁素体与渗碳体的机械混合物.其片层比珠光体更细密,在显微镜的高倍700倍以上放大才能分辨,硬度约为HRC30.

2 屈氏体T

也是铁素体与渗碳体的机械混合物,片层比索氏体还细密,在一般光学显微镜下无法分辨.当其少时析出时,沿晶介分布,呈黑色网状,包围着马氏体,当析出量较多时,呈大块黑色团状,只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层.硬度约HRC35~40.

3 马氏体M

马氏体有两种形态.高碳马氏体呈针叶状,针叶大小不一,互不平行,最先形成的马氏体较粗大,往往横穿整个奥氏体晶粒,将其分割,使以后形成的马氏体针的大小受到限制.并使针与针之间残留有奥氏体.片状马氏体的硬度HRC62~65,韧性较差,低碳马氏体呈板条状,许多平行的板条形成一束,束与束之间有较大的位向差,一个奥氏体晶粒内可有几个马氏体束或区,板条状马氏体的韧性较好.

4 残余奥氏体Ar

奥氏体淬火时,被保留到室温的未转变的部分,在显微镜下呈白亮色,分布在马氏体之间,无固定形态,未经回火时,Ar与M很难区分,都呈白亮色;只有马氏体回火变暗后残余奥氏体才能被辨认.

5 回火马氏体M回

马氏体经低温回火150~250℃所得到的组织为回火马氏体,它仍具有原马氏体形态的特征,针状马氏体由于有极细的碳化物析出,容易受浸蚀,在显微镜下为黑针状,M回具有高的强度和硬度,而韧性和塑性较淬火马氏体有明显改善.

6 回火屈氏体T回

马氏体经中温回火350~500℃所得到的组织为回火屈氏体,保留有模模糊糊的马氏体外形.它是铁素体与细粒状渗碳体组织的混合物,用光学显微镜极难分辨,只有在电镜下才可观察到.回火屈氏体有较好的强度,最佳的弹性,韧性也较好.

7 回火索氏体S回

马氏体经高温回火500~650℃所得到的组织为回火索氏体,它是再结晶了的铁素体基本上分布着粒状渗碳体,回火索氏体具有优良的综合机械性能.

回火屈氏体和回火索氏体是淬火马氏体的回火产物,它的渗碳体呈粒状,且均匀分布在铁素体基体上,而屈氏体和索氏体是奥氏体过冷时直接形成的,它的渗碳体呈片状,所以,回火组织同直接冷却组织相比,在相同的硬度下具有较好的塑性及韧性.

三,实验设备及材料

1. 设备:箱式电阻炉及控温仪表,洛氏硬度试验机,砂轮机,铁钳子;

2. 材料:钢试样,水,油.

四,实验内容

1. 按下表工艺进行热处理操作,并测定经热处理后的各块样品的硬度. 实验任务表

钢号

热处理工艺

硬度值HRC或HRB

换算为HB或HV

预计组织

加热温度

冷却方式

回火温度

1

2

3

平均

45

860

炉冷

空冷

油冷

水冷

水冷

200

水冷

400

水冷

600

750

水冷

T12

750

炉冷

空冷

油冷

水冷

水冷

200

水冷

400

水冷

600

860

水冷

2. 观察实验室制备的下列样品的显微组织: 样品序号

钢号

热处理工艺

腐蚀剂

显微组织

1

45钢

860℃空冷

4%硝酸酒精

F+S

2

45钢

860℃油冷

4%硝酸酒精

M+F

3

45钢

860℃水冷

4%硝酸酒精

M

4

45钢

860℃水冷,600℃回火

4%硝酸酒精

S回

5

T12

750℃水冷,200℃回火

4%硝酸酒精

M回+CmⅡ+Ar

6

T12

750℃球化退火

4%硝酸酒精

P粒状+CmⅡ粒状

画出所观察样品的显微组织示意图

五,实验步骤

1. 全班每七人分成一组,每人一个试样.炉冷试样可由实验室事先处理好.

2. 将炉温升到860℃,放入钢样,保温后其中一块气冷,一块油冷,四块水冷和一块T12的试样保温后水冷.

3. 从两种加热温度的水冷试样中各取出三块45钢和T12钢试样,分别放入

200℃,400℃,600℃的炉内进行回火,回火保温时间为30分钟.

4. 淬火时,试样用钳子夹好,出炉,入水迅速,并不断在水中或油中搅动,以保证热处理质量,取放试样时炉子要先断电.

5. 热处理后的试样用砂轮磨去两端面氧化皮,然后测定硬度HRC或HB每个试样测三点,取平均值,并将数据填于表内.

6. 每个同学必须抄下本组的全部实验数据,以便独立进行分析.

六,实验报告要求

1. 写出实验目的.

2. 附上全套硬度数据.

3. 画出冷却速度—硬度;回火温度--硬度曲线,并分析含碳量和淬火温度对硬度的影响.

4. 画出所观察的热处理试样的显微组织示意图.

实验九 合金钢的显微组织分析

一,实验目的

1. 观察和研究各种不同类型合金钢的显微组织特征.

2. 了解几种合金钢的成分,显微组织对性能的影响.

二,实验原理

合金钢的显微组织比碳钢复杂,在合金钢中存在的基本相有:合金铁素体,合金奥氏体,合金碳化物包括合金渗碳体及特殊碳化物及金属化合物等,其中合金铁素体与合金渗碳体及大部分的合金碳化物的组织特征,与碳钢中的铁素体和渗碳体无明显区别,而合金钢中的金属化合物的组织形态则随种类不同而各异,合金奥氏体在晶粒内常常存在滑移线和孪晶的特征. 合金钢按用途可分为结构钢,工具钢,特殊性能钢三大类.合金钢的显微组织因其处理方法不同,处于不同状态下则有不同的组织,如退火状态有亚共析钢,共析钢,过共析钢及莱氏体钢,正火状态有珠光体类,贝氏体类,马氏体类及奥氏体类钢,还有些钢在固态下具有铁素体组织,故称之为铁素体钢,如高铬不锈钢.

三,实验内容

本实验对各类合金钢中,对常见的典型组织,进行分析研究.

1. 高速钢

高速钢是高合金工具钢,具有良好红硬性或热硬性.对典型钢种W18Cr4V观察分析.由于钢中存在有大量的合金元素,因此除了形成合金铁素体与合金渗碳体外,还会形成各种合金碳化物如Fe4W2C,VC等,这些组织特点决定了高速钢具有优良的切削性能.

高速钢的铸态组织:按组织特点,高速钢属莱氏体钢,因此在铸态组织中出现莱氏体组织,在显微镜下能观察到鱼骨状共晶莱氏体,δ共析体暗黑色,马氏体白亮色及残余奥氏体. 高速钢的退火:铸态高速钢组织很不均匀,有粗大的碳化物,必须经反复锻造,使碳化物锻碎均匀分布.锻造后的组织为屈氏体+马氏体的基体上分布有均匀的碳化物.由于硬度较高不利于切削加工,要进行退火.退火后组织:索氏体+碳化物.其中粗大白亮色的颗粒为初生共晶碳化物,较小的次生碳化物及索氏体内的极细的共析碳化物,退火后的硬度HB207~255.

高速钢淬火后的组织:马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体.马氏体呈隐针状,很难显出针状形态,但能看到明显的奥氏体晶界及分布的未溶碳化物,淬火后硬度为HRC61~62.

W18Cr4V钢淬火后需经三次560℃回火,其组织为回火马氏体+过剩碳化物和少量的残余奥氏体约2~3%,回火后硬度为HRC63~65.

2. 不锈钢

不锈钢中应用最广的为0Cr18Ni9,含有17.00~19.00%Cr,8.00~11.00%Ni, ≤0.06%C 的奥氏体不锈钢,这种钢如缓冷到室温时,在奥氏体晶界处常会出现碳化物和铁素体,产生晶间腐蚀现象,所以必须进行固溶处理1100℃水淬,使其组织呈现出单一的奥氏体晶粒内有孪晶,才具有良好的耐腐蚀性能.

3. 耐磨钢

高锰钢含有0.9~1.3%C和10~14% MnMn13耐磨钢目前广泛应用于制造耐磨零件.高锰钢由于

有强烈的加工硬化现象,难以切削加工,因此常以铸造状态使用,铸造高锰钢的组织为奥氏体与碳化物,由于碳化物沿晶界分布,使钢呈现出相当大的脆性,为了得到单相奥氏体组织,需进行水韧处理1000~1050℃水冷.此钢在承受塑性变形时,强化和硬化的倾向很大,因此有很好的耐磨性.

4. 合金结构钢

本实验除观察上述典型的合金钢组织外,还要观察几种常用的合金结构钢的显微组织,如40Cr钢在退火和调质状态的组织;GCr15钢在球化退火和淬火+低温回火后的组织等.

实验前,实验室已经准备好一套合金钢金相试样.实验时,学生对已准备好的试样进行观察,并绘出几种合金钢的组织示意图.

画出所观察的显微组织示意图

四,实验设备及材料

1. 设备:金相显微镜,金相图谱及放大的金相照片;

2. 材料:各种合金钢的显微样品.

五,实验报告

1. 要求绘出几种合金钢的组织示意图,并能标明组织组成物.

2. 简述几种典型合金钢的组织特征,处理方法.

3. 分析元素的作用以及组织和性能的关系.

实验十 铸铁的显微组织分析

一,实验目的

1. 观察和分析几种铸铁的显微组织.

2. 了解不同铸铁的性能,成分,组织的特点及其应用.

二,实验原理

根据石墨的形态,铸铁可分为灰口铸铁石墨呈片状,可锻铸铁石墨呈团絮状和球墨铸铁石墨呈球状等三种.

1. 灰口铸铁

灰口铸铁中碳全部或部分以自由碳片状石墨形式存在,断口呈灰黑色,其显微组织根据石墨化的程度不同为铁素体或珠光体或铁素体+珠光体基体上分布片状石墨.

普通灰口铁中石墨片粗大,如浇注前在铁水中加入孕育剂,则石墨以细小片状形式析出,这种铸铁称之孕育铸铁.

在铸铁中由于含磷较高,在实际铸造条件下磷常以Fe3P的形式与铁素体和Fe3C形成硬而脆的磷共晶,因此在灰铸铁的显微组织中,除基体和石墨外,还可以见到具有菱角状沿奥氏体晶界连续或不连续分布的磷共晶又叫斯氏体,用硝酸酒精或苦味酸腐蚀时Fe3P不受腐蚀,呈白亮色,铁素体光泽较暗,在磷共晶周围通常总是珠光体.由于磷共晶硬度很高,所以磷共晶若

以少量均匀孤立地分布时,有利于提高耐磨性,并不影响强度.磷共晶如形成连续网状,则会使铸铁强度和韧性显著降低.

2. 可锻铸铁

可锻铸铁又称马铁或展性铸铁,它是由一定成分的白口铁经退火处理得到的,其中石墨呈团絮状,故显著地减弱了石墨对基体的割裂作用,其机械性能比普通灰口铸铁有显著地提高.可锻铸铁分铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两种,前者应用较多.

3. 球墨铸铁

球墨铸铁属高强铸铁,是铁水中加入球化剂后石墨呈球状析出而制得的,由于球状石墨使石墨割裂金属基体的不利影响,限制到最低程度,所以金属基体强度利用率高达70~90%灰铸铁只达30%左右,因而其机械性能远远优于普通灰铸铁.

球墨铸铁的显微组织特征是:石墨呈球状分布在金属基体上,基体组织是铁素体.珠光体或铁素体加珠光体,目前应用最广泛的是前面两种基体,铸铁的基体即钢的几种基本组织,所以也可以通过热处理来改变基体组织,从而改变铸铁的机械性能,其中,球墨铸铁应用热处理较多些,如应用正火,是为了增加基体中珠光体数量,以提高其强度和耐磨性,应用调质处理,是为了得回火索氏体的基体组织,以提高综合机械性能.应用等温淬火,为得下贝氏体,部分马氏体和少量残余奥氏体,可具有较高的强度,耐磨性,一定的塑性,韧性和小的内应力.

4. 蠕墨铸铁

蠕墨铸铁是近年来得到迅速发展的一种新型铸铁材料.它兼备灰铸铁和球墨铸铁的某些优点,可以用来代替高强度灰铸铁,合金铸铁,黑心可锻铸铁,及铁素体球墨铸铁,因此日益引起人们的重视.

蠕墨铸铁中的石墨是一种介于片状石墨和球状石墨之间的一种过渡型石墨.灰铸铁中片状石墨的特征是片长而薄,端部较尖.球墨铸铁中石墨大部分呈球状.蠕虫状石墨在光学显微镜下的形状似乎也呈片状,但是石墨片短而厚,头部较钝,较圆,形似蠕虫状,故有蠕墨铸铁之称. 蠕墨铸铁的机械性能介于基体组织相同的灰铸铁和球墨铸铁之间.当成分一定时,蠕墨铸铁的强度和韧性比灰铸铁高.由于蠕虫状石墨是互相连接的,其塑性和韧性比球墨铸铁低,但强度接近于球墨铸铁.蠕墨铸铁还具有优良的抗热疲劳性能.此外,蠕墨铸铁的铸造性能和减震能力都比球铁为优.因此蠕墨铸铁广泛用来制造电动机外壳,柴油机缸盖,机座,机床床身,钢锭模,飞轮,排气管,阀体等机器零件.

三,实验内容

应用金相显微镜对已制备好的标准试样,进行观察,分析.标准试样如下表:

编号

试样名称

处理状态

腐蚀剂

金相组织

1

灰口铸铁P基 铸造

4%硝酸酒精 P+片状石墨 2

灰口铸铁F基 铸造

4%硝酸酒精 F+片状石墨 3

灰口铸铁F基 孕育处理

4%硝酸酒精

F+细小片状石墨 4

可锻铸铁F基 可锻化退火 4%硝酸酒精 F+团絮状石墨 5

球墨铸铁F+P基 铸造

4%硝酸酒精 F+P+球状石墨 6

球墨铸铁

等温淬火

4%硝酸酒精

M+B下+A残+球状石墨 7

蠕墨铸铁

铸造

4%硝酸酒精

P+蠕虫状石墨

四,实验设备及材料

1. 设备:金相显微镜,金相图谱及放大的金相照片;

2. 材料:各种铸铁的显微样品.

五,注意事项

1. 注意比较不同铸铁的石墨形态及基体组织的特征.

2. 弄清用否腐蚀剂对石墨形态及基体组织的影响.

六,实验报告要求

绘出所观察试样的显微组织.

2. 分析观察的结果.

实验十一 有色合金的显微组织分析

一,实验目的

1.观察常用的铝合金,铜合金及轴承合金的显微组织特征.

2.了解合金的成分,显微组织对性能的影响

二,实验原理

1.铝合金

1 铸造铝合金

应用最广泛的铸造铝合金是含10~13%Si的铝—硅系合金,常称"硅铝明".典型硅铝明牌号为ZL102.成分在共晶成分附近,因而具有优良的铸造性能.铸态组织为α固溶体亮色和粗大针状共晶硅灰色组成的共晶体及少量呈多面体状的初晶硅.这种粗大针状硅晶体严重降低合金的塑性,因此通常在浇注前向合金溶液中加入占合金重量2~3%的变质剂常用

2/3naf+1/3nac1进行变质处理,变质处理后使合金共晶点11.6%Si向右移,使原来的合金变成亚共晶,其组织为枝晶状初生α固溶体亮及细的α+Si共晶体黑色,因而使合金强度和塑性提高.

2 形变铝合金

最重要的形变铝合金是硬铝Al-Cu-Mg系时效合金.由于强度大和硬度高而得名,在国外又称杜拉铝.硬铝的强化相主要是CuMgAl2.

硬铝的自然时效组织与淬火组织基本相同,由不同方位的固溶体晶粒组成.

2. 铜合金

工业上广泛使用的铜合金有黄铜铜-锌合金,锡青铜铜-锡合金,铝青铜铜-铝合金,铍青铜铜-

铍合金及白铜铜-镍合金等.这里以黄铜和锡青铜为主进行分析.

1 黄铜

常用的黄铜中含锌量均在45%以下,含锌在36%以下的黄铜呈α固溶体单相组织,称为单相黄铜或α黄铜,典型牌号为H70即三七黄铜.铸态组织为树枝状α固溶体,经变形和再结晶退火后组织为多边形α晶粒并有明显的退火孪晶.

退火后的α黄铜能承受极大的塑性变形,可进行冷加工.

含锌量为36~45%的黄铜为α+β′两相组织,称α+β′黄铜或两相黄铜,典型牌号为H62即四六黄铜,铸态组织中α相呈亮白色,β′相为暗黑色β′是以CuZn电子化合物为基的固溶体,在室温下β′相较α硬得多,因而只能承受微量的冷态变形,但β′相在600℃以上迅速软化,因此适于进行热加工.

2 锡青铜

铜锡合金为锡青铜,工业上大部分用于铸造,常用的锡青铜含锡量为3~14%,常用牌号为

QSn10含10%Sn.本应为单项α固溶体组织,但由于铸造时冷却较快,锡扩散困难,产生严重树枝偏析,最后凝固的树枝间含锡量高,形成α+δ共析体

3. 巴氏合金

以锡,铅等为基的耐磨轴承合金称为巴氏合金,用来制造滑动轴承的轴瓦及其内衬.此合金为易熔轴承合金,常直接浇于轴承套上.

轴瓦材料应同时兼有硬和软两种性质,因此理想的组织应是由软硬不同的相组成的混合物.以锡或铅为基的轴承合金具有满足这种要求的组织特征.最常用的锡基巴氏合金为

ZCh-SnSb11-6含11%Sb,6%Cu,其余为Sn.组织为锑在锡中的α固溶体软基体暗黑色及少量嵌镶在基体上的β′以化合物SnSb为基的固溶体亮的方形和三角形和Cu3Sn或Cu6Sn5白色针状和星状硬质点.

铜加入形成Cu3Sn,防止比重偏析产生.

这种轴承合金摩擦系数小,硬度适中,疲劳抗力高,是一种优良的轴承合金,但价格较贵,只用于重要的轴承上.

常用的铅基轴承合金为ZChPbSn16-16-2含有16%Sb,16%Sn,2%Cu其余为铅.属于过共晶合金,组织为花纹状软基体αpb+β共晶体,化合物SnSb白色方块状硬质点及白色针状晶体Cu2Sb硬质点.

这种轴承合金强度,硬度和耐磨性低于锡基轴承合金,但由于含锡量减少,成本降低,此外铸造性能及耐磨性也较好,一般用于制造中,低载荷的轴瓦,如汽车曲轴轴承.

三,实验设备及材料

1. 设备:金相显微镜,金相图谱及放大的金相照片;

2. 材料:各种有色合金的显微样品.

四,实验方法

1. 实验内容及步骤

全班同学分4~5组, 1人一台显微镜,轮流观察每个试样,并分析对比每个试样的组织特性,画出所观察合金的组织示意图.

2. 注意事项

对各合金可结合相图对比分析,着重区别各自的组织形态特征.

五,实验报告要求

1. 明确实验目的.

2. 根据观察,综合分析合金的显微组织特征及对性能的影响.

3. 画出观察到的合金组织示意图.

实验十二 轴承钢原材料金相检验及分析

一,实验目的

1. 了解影响高铬轴承钢力学性能的显微组织因素

2. 掌握球化组织和网状碳化物评级的方法

3. 掌握影响球化组织和网状碳化物级别的因素

二,实验原理

一 球化退火组织检验

1. 退火原理

冶金产品的铬轴承钢一般是采用不完全退火进行球化处理,即将钢材加热到稍高于Ac1温度,然后控制适当的保温时间和冷却速度,使钢材退火后得到合格 的球化组织.

球化退火是符合相变规律的,这个过程是在加热和保温阶段,碳化物逐渐溶解和奥氏体形成.在一定的保温时间内,奥氏体成分不够均匀,形成许多浓度峰.冷却时发生碳化物析集,在碳化物的生核和长大过程中,大量未溶的碳化物质点,是碳化物析出的非自发核心,而奥氏体不均匀地区的浓度峰,则是碳化物核心的产地.冷却过程中形成稳定的碳化物晶核,继而形成的碳化物则处于均衡状态.表面能最低的等轴的球状分布在铁秦体的基体上.

2. 球化组织评级原则

1 检验球化组织试样是在交货状态下即退火每批取二个试样,截取横向试样进行检验. 2 试样制备好后经2-4%硝酸-酒精溶液浸蚀,以显示清晰为止.

3 将己浸蚀好的试样,在500倍金相显微镜上观察并参考评级图片进行 评定.

1级:点状和粒状碳化物和少量片状珠光体.

2级:细粒状碳化物加少量点状碳化物.

3级:均匀分布粒状加少量点状碳化物.

4级:较均匀分布粒状碳化物.

5级:较4级粗的粒状碳化物加少量粗片状珠光体.

6级:大小不均匀的粒状碳化物加少量粗片状珠光体.

3. 球比退火不良组织产生原因

细片状珠光体产生原因:

1 由于加热温度不足原始组织未完全转变,组织特征是全部或部分片状珠光体,没有较大的碳化物颗粒.

2 加热温度过高,或保温时间过长,奥氏体部分区域均匀化,随后快冷也能形成细片状珠光体. 粗片状珠光体产生原因:

1 加热温度过高或保温时间过长,部分奥氏体区域均匀化,随后慢冷形成粗片状珠光体. 2重复退火处理使奥氏体部分均匀化,随后慢冷,组织特征是大球状加小球状及粗片状珠光体.

粗球状珠光体产生原因:

1 温度高,保温时间过长但还没有达到奥氏体均匀化,碳化物聚集严重.

2 温度虽然不高,保温时间过长,碳化物聚集也严重.

3 加热温度高和保温时间都正常,但冷却极慢,也造成碳化物聚集严重.

密集"黑团"产生原因:

由于钢中偏析严重,退火时加热温度偏低,保温时间较短,未溶碳化物质点过于密集,可呈密集"黑团".

二网状碳化物检验

网状碳化物是铬轴承钢在热加工后冷却过程中碳化物沿晶界析出成网,称为网状碳化物. 一般来说,热加工终了温度越高,随后冷却越缓慢时,网状碳化物也就越严重.由于碳化物的存在,削弱了金属间的结合力,使钢的冲击韧性下降,脆性增加.网状碳化物可通过正火来消除.

1. 评级原则

1 经淬火回火后磨制横断面进行检验,可用脱碳样,但必须进行淬火和回火处理.

2 试样用3-5%硝酸-酒精溶液浸蚀至黑灰色,在500倍金相显微镜下进行观察,检验评级.

2. 对评级图的理解

1级:二次碳化物呈均匀粒状分布,并允许有1-3条呈短小条状存在.

2级:二次碳化物少量呈链长条形,个别有呈弯曲形存在.

3级:二次碳化物呈弯曲形存在,部分构成串网.

三,实验内容

1. GCr15轴承钢球化退火组织检验与分析.

2. GCr15轴承钢网状碳化物检验与分析.

四,实验材料及设备

材料:退火态GCr15轴承钢

设备:电阻炉,砂轮机,抛光机,显微镜

五,实验步骤

一球化退火组织检验

1. 按标准要求取样,制样.

2. 在显微镜下对原材料退火态进行珠光体球化级别评级.

二网状碳化物检验

1. 对原材料进行淬火-回火处理850±10℃加热,油淬;150-160℃回火.

2. 试样热处理完毕后,按标准要求取样,制样.

3. 在显微镜下进行组织观察和网状碳化物评级.

六,实验报告

1. 画出GCr15退火态试样的显微组织示意图并按照标准对其评级;

2. 分析退火组织形成的可能原因.

3. 画出GCr15淬火回火试样的显微组织示意图并按照标准对其评级.

4. 分析网状碳化物级别的成因.

实验十三 不锈钢晶间腐蚀试验与分析

一,实验目的

1. 掌握影响奥氏体不锈钢晶间腐蚀的因素;

2. 掌握不锈钢晶间腐蚀试验的方法;

二,实验原理

18-8型奥氏体不锈钢在许多介质中具有高的化学稳定性,但在400-800℃范围内加热或在该温度范围内缓慢冷却后,在一定的腐蚀介质中易产生晶间腐蚀.晶间腐蚀的特征是沿晶界进行浸蚀.使金属丧失机械性能,致使整个金属变成粉末.

1. 晶间腐蚀产生的原因

一般认为在奥氏体不锈钢中,铬的碳化物在高温下溶入奥氏体中,由于敏化400-800℃加热时,铬的碳化物常于奥氏体晶界处析出,造成奥氏体晶粒边缘贫铬现象,使该区域电化学稳定性 下降,于是在一定的介质中产生晶间腐蚀.为提高耐蚀性能,常采用以下两种方法.

1 将18-8型奥氏体不锈钢碳含量降至0.03%以下,使之减少晶界处碳化物析出量,而防止发生晶间腐蚀.这类钢成称为超低碳不锈钢,常见的有00Cr18Ni10.

2 在18-8型奥氏体不锈钢中加入比铬更易形成碳化物的元素钛或铌,钛或铌的碳化物较铬的碳化物难溶于奥氏体中,所以在敏化温度范围内加热时,也不会于晶界处析出碳化物,不会在腐蚀性介质中产生晶间腐蚀.为固定18-8型奥氏体不锈钢中的碳,必须加入足够数量的钛

或铌,按原子量计算,钛或铌的加入量分别为钢中碳含量的4-8倍.

2. 晶间腐蚀的试验方法

晶间腐蚀的试验方法有C法,T法,L法,F法和X法.这里介绍容易实现的C法和F法. 试样状态:

1 含稳定化元素Ti或Nb或超低碳C≤0.03%的钢种应在固溶状态下经敏化处理的试样进行试验.敏化处理制度为650℃保温1小时空冷.

2 含碳量大于0.03%不含稳定化元素的钢种,以固溶状态的试样进行试验;用于焊接钢种应经敏化处理后进行试验.

3 直接以冷状态使用的钢种,经协议可在交货状态试验.

4 焊接试样直接以焊后状态试验.如在焊后要在350℃以上热加工,试样在焊后要进行敏化处理.

试样制备:

1 试样从同一炉号,同一批热处理和同一规格的钢材中选取.

铸件试样从同一炉号的钢水浇铸的试块中选取.

含稳定化元素钛的钢种,在该炉号最末浇铸的试块中选取.

焊后试样从产品相同的钢材和焊接工艺焊成的试样上选取.

2 试样热处理应在试样磨光前进行.试样表面无氧化,光洁.

试验方法:

C法:

草酸电解浸蚀试验.

1 试验溶液:100克草酸溶解于900毫升蒸馏水中.

2 试验程序:

a. 检验面用酒精或丙酮洗净,干燥.

b. 试样为阳极,不锈钢为阴极.

c. 容器内溶液的多少,视容器大小而定.

d. 接通电源,电流密度按试样试验部分的表面积计算,每平方厘米1安培,试验溶液温度为20-50℃,试验时间为15分钟.

e.试验后试样洗净,干燥.在显微镜下放大150-500倍评定.

F法:

1 试验装置:带盖塑料试验容器,恒温水浴槽.

2 试验溶液:25%硝酸,加2%氟化钠.

溶液配制:在塑料容器内,加入593毫升蒸馏水和277毫升比重为1.39的65%硝酸,在70℃时加入20克氟化钠,待氟化钠溶解后,立即注入试验容器进行试验.3 试验程序:

a:试样用氧化镁或丙酮除油,洗净,干燥.

b:试验容器中放入塑料支架,试样置于支架上,试样之间互不接触.

c:溶液量按试样表面积计算,每平方厘米不少于5毫升.

d:在70±1 ℃试验3小时,防止溶液蒸发损失.

e:试验后取出试样,刷去腐蚀产物,洗净,干燥.

3. 试验结果的评定

1 C法评定

用金相显微镜观察试样的浸蚀部位,放大倍数150-500倍,压力加工试样的腐蚀组织分为四级,见表13-1,铸件,焊接件试样的腐蚀组织分为三级,见表13-2.

表13-1

级 别

组 织 特 征

一 级

晶界没有腐蚀沟,晶粒之间成台阶状

二 级

晶界有腐蚀沟,但没有一个晶粒被腐蚀沟包围

三 级

晶界有腐蚀沟,个别晶粒被腐蚀沟包围

四 级

晶界有腐蚀沟,大部分晶粒被腐蚀沟包围

表13-2

级 别

组 织 特 征

一 级

晶界有腐蚀沟,铁素体被显现

二级

晶界有不连续的腐蚀沟,铁素体被腐蚀

三级

晶界有连续的腐蚀沟,铁素体被严重腐蚀

2 F法试验后的试样,厚度小于或等于1毫米时弯曲角度为180℃,弯心直径等于试样厚度;厚度大于1毫米时弯曲角度为90℃压力加工试样弯成Z字型,弯心直径等于5毫米.焊接试样沿熔合线进行弯曲.

3 弯曲后的试样用10倍放大镜观察,若只有一个试样上发现有裂纹,即有晶间腐蚀倾向.当

试样不能进行弯曲或弯曲裂纹性质可疑时,用金相法评定.金相试样经浸蚀后,在150-500倍金相显微镜上观察,如发现晶间腐蚀,即有晶间腐蚀倾向.

三,实验内容

1. 检验并分析00Cr18Ni10焊接钢板的晶间腐蚀倾向

2. 检验并分析1Cr18Ni9冷变形钢板的晶间腐蚀倾向

四,实验材料及设备

材料: 00Cr18Ni10和1Cr18Ni9不锈钢板

仪器设备:电阻炉,砂轮机,抛光机,电解腐蚀仪,显微镜

五,实验步骤

1. 按标准要求处理,制备试样.

2. 按标准要求配制腐蚀液.

3. 按标准进行试验并评定晶间腐蚀倾向.

六,实验报告

1. 实验原理

2. 实验步骤

3. 实验结果分析

实验十四 金相显微摄影

一,实验目的

1. 熟悉金相显微镜及其摄影机构;

2. 掌握显微摄影操作;

3. 了解感光片的类型,种类和用途,感光片的性能及使用注意事项.

二,实验内容

1. 金相显微镜的结构;

2. 金相显微镜摄影操作过程;

3. 研究被摄物亮度,组织特征,感光材料的感光度,滤色片的颜色等对摄影质量的影响. 三,实验原理

利用金相显微镜观察金相试样的组织或缺陷的方法称金相显微分析.它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术,在金属材料研究中占有重要地位.

一金相显微镜的基本原理,构造及使用

参照实验一的显微镜的基本原理

二显微摄影操作

大部分金相显微镜都附有摄影装置,可以将显微组织拍摄下来,这种将经过显微放大的组织拍摄下来的过程称为显微摄影.

显微摄影的底片经冲洗,印象,放大等操作,就可得到我们所需的组织照片,供研究和保存使用.

一张好的金相显微照片,不但要求黑白分明,而且要求由深浅浓淡的各级层次来显示组织中不同的组成物.显微摄影的质量主要取决于金相样品制备的质量,摄影感光材料的正确选用,显微镜的正确调节,底片的正确曝光以及暗室工作的水平等多方面因素.哪一个环节都必须细心,准确.

下面主要介绍显微摄影中金相试样的制备,底片的曝光,显微摄影的操作过程等.

1. 金相试样的制备

样品的制备是采用金相显微镜观察和摄影获得正确,清晰的金相组织关键的一步,不可粗心大意.金相显微摄影样品的制备的质量比一般仅作观察的样品的质量要求更高,样品表面必须平坦,无磨痕,凹陷,污点,拖尾以及紊乱的金属层.试样磨制时,砂纸最好不跳号.在机械抛光后,常常还需要细致精抛.样品的浸蚀不宜过重,低倍照相时浸蚀的要深些,高倍照相的应浅些.

如果试样经过一次浸蚀,发现反差太低,则不应直接再去浸蚀.应该经过重新抛光后重新延长时间来浸蚀,浸蚀后试样应立即进行摄影,否则,因存放也会引起试样表面污损或减少反差.

2. 底片的曝光

显微摄影的成败与曝光有密切关系.曝光首先要确定正确的曝光时间,而曝光时间与光源强弱,光圈系数,感光材料的感光率,被摄物体的亮度,组织特征等有关,在这里被摄物体的亮度主要取决于光源的强弱,滤色片的颜色,组织特征等.例如组织很光亮而且鲜明,如单相晶粒就要比片层的球光体,屈氏体的曝光时间要短些.

根据一般使用经验,在小型显微镜上用Z型显微镜摄影仪照相时,用GB21 全色胶片,光源为3伏,光圈在3-5格,用8X物镜,放大100倍左右,φ60圆片光亮,拍摄磨面如铸铁的石墨,曝光时间为2-3秒,淡灰磨面如钢的调质组织,曝光时间为4-5秒,深兰和黑色磨面如钢淬火回火组织,曝光为7-8秒,铜合金试样比钢铁试样曝光时间延长2-4倍,铝合金则减少1-2倍;当采用蓝色滤色片时,曝光时间延长4倍,用绿色滤光片则延长20倍;放大倍数必须适当增减.用45X物镜曝光时间延长4倍,用100X物镜则延长8倍.

本次实验,我们采用的试样是高合金钢中马氏体组织,因光源较弱,实验用江南光学仪器厂立式显微镜,曝光时间为1.5分左右.

3. 显微摄影的操作过程

显微摄影时,其光学照相原理和目镜观察一样,只不过是由试样磨面反射回来的光线不是到达目镜,而是通过照相目镜,快门,达到暗箱的底片上.例如:南京光学仪器厂产XJL-02A型立式金相显微镜就附有摄影机构,其操作过程如下:

1 在暗室内将底片装入照相盒,乳剂层向外,盖好.

2 在目镜上选择试样中具有代表性的部位.

3 调节焦距使成象清晰明亮.

4 将五角棱镜旋出光程.扭动五角棱镜变换手轮,在目镜筒内观察时,将五角棱镜旋入光程,作投影时将五角棱镜旋出光程.

5 检查快门是否关闭.

6 在显微镜摄影暗箱的毛玻璃上观察影像清晰后,取下毛玻璃板,换上装有底片的底片夹,抽出底片夹的保护板不要抽掉.

7 打开快门使底片进行曝光.曝光时间由实验确定.曝光结束后将保护板推回原处,取下底片盒.立即换上毛玻璃,防止灰尘落入暗箱内.

显微照相时,实际放大倍数不仅与物镜及照相目镜的放大倍数有关,而且还与底片的放置位置有关.

底片的鉴别率比人眼的鉴别率要高,所以摄影时的放大倍数低于观察放大倍数时,底片同样能把观察所能分辨的细致组织记录下来.或者说,在同样放大倍数下,观察分辨不够清楚的细节,底片都能鉴别.

三感光片基本知识

1. 感光片的组成

一般感光片有保护膜,乳剂膜,结合膜,片基,防光晕膜等层.

1 片基:分:硬片,软片,相纸,其中软片基中的醋酸片基安全,性能好,用的多.

2 感光乳剂:又称感光膜,是主要组成部分,担负感光作用.它由银盐,明胶和色素组成. 1 银盐:感光物质,起记录影像作用,感光后经化学处理还原成黑色银粒,分布于明胶中.

溴化银:感光速度快

银盐特性

氯化银:感光速度较慢

碘化银:感光速度慢

2 色素:明胶和银盐组成感光剂,仅感紫色和蓝色光区,加入色素可获所需光谱中的各种颜色,即能感受光的各种颜色.

3 防光晕膜:起吸收穿透乳剂膜和片基的多余光线,防止反射光线的作用,可使影像清晰.

分色片:多为红色

防晕膜颜色

全色片:为灰,兰和绿色

彩色片:为黑色,绿色

2. 常用感光片的用途

1 全色片:加入各种色素,对光谱中诸色均能感受.感色波长范围:3300-70000.33μ-0.7μ.可表现明暗比例和色调,显示出正确的黑,白,灰的丰富层次.金相摄影一般采用全色片.它对绿光感受较弱,冲片时可在暗绿灯下观察显影情况.

2 彩色片:

又分:日光型:5400K色温

灯光型:3200K

色温:表示光的放射能,兰,紫光的色温高,红光低.

灯光型:适合在标准钨丝灯或强光灯下拍摄.

适应色温范围是3200-3400K,标准色温是:3200K.它对蓝光表现能力较强,如误用于日光下拍摄,冲洗后偏蓝色.

日光型:适合日光下或5400K色温下拍摄.

适应色温范围是5400K-6000K,标准色温是:5600K.它对橙色,红色光表现力较强,如误用于灯光下,影像偏橙红色.

3. 感光片的主要性能

1 感光度感光速度

表示感光材料对光线作用的敏感程度.我国生产的感光片其感光度代号是"GB",一般可分: 低速:GB17 以下,感光度慢,颗粒细,反差大,适合在强光下拍摄.

中速:GB21 -23 ,感光度适中,颗粒较细,是常用胶片.

高速:GB24 以上,感光度快,颗粒粗,反差弱,适合弱光下拍摄.

金相显微摄影以选GB17 -GB21 为宜.

2 反差性

反差指感光片显影后,底板上的明亮部分和最暗部分的强弱差别.

对于被摄组织,若要求放大倍数低,反差大,可选用感光速度低的分色或全色片,若要求反差弱的可选用全色片感光速度快的.

3 鉴别能力

表示被摄物体影像的微细部分在感光片上清晰地分辨程度.

分辨能力与银盐颗粒大小,分布均匀程度和防反光膜有关.一般,银盐颗粒愈细,分布愈均匀,

乳剂层薄,防反光膜愈完善,分辨能力愈高.

4. 感光片的类型及使用注意事项

1 感光片类型

1 散页软片包装:1225张两种.

金相摄影大部分采用的尺寸为:4.5?3cm,9?6cm,9?12.5cm.

2 120卷片:

有:6?9cm 8张;6?6cm 12张;4.5?6cm 16张;背后有一张安全纸,标志数字,借计数孔观察用.

3 135电影胶片

两边带有孔的卷片.宽35mm,中间24mm宽,可拍摄24?36mm幅面36张.

4 彩色胶片:

分日光型,灯光型彩色胶卷.如:富士,柯达等胶卷.

2 使用感光片应注意的问题

1 在暗室进行冲洗时要严防跑光.

2 操作时要注意感光片清洁,严防指纹等污染药膜.

3 注意有效期,要防潮,防高温,防日晒等,最好在冰箱中保存.

4 散片要注意乳剂面.在感光片右上角有个半圆或"v"型缺口,对着的面为乳剂面.一般利用片向乳剂翘曲,乳剂面发滑等办法也可鉴别乳剂面.

现在一些高档的进国及国产的显微镜,不需要用传统的摄影方法来拍摄金相照片,比如德国蔡司公司生产的Axioskop 2 mat型金相显微镜,它的设备组成是硬件:显微镜,摄像头,计算机,打印机;软件:专业图像分析软件;工作原理是显微镜上安装的摄像头将来自显微镜的光学图像转换为数字信号,将显微镜下的试样图像输入到计算机中,利用专业图像分析软件对数字图像进行各种处理和测量,最后将图像及测量结果打印输出.

四,实验报告要求

1. 实验目的.

2. 显微镜的基本结构和使用注意事项.

3. 显微摄影操作过程及盆中冲洗底片的过程.

4. 常用感光片的性能和使用注意事项.实验十五 宏观摄影

一,实验目的

熟悉照相机的基本结构.

使用照相机拍摄实物断口,裂纹,连铸坯震痕等缺陷或实物.

掌握罐中显影胶卷过程.

研究景深的作用.

二,实验原理

照相机

照相机种类很多.基本结构:镜头,暗箱,卷片装置,光圈,快门五个主要部分.

镜头焦距越短,在底片上形成的影像越小,焦距可在镜头上.此外相机上还有:取经器反光式,重影式,截影式,取景框等.

自拍装置:一般从按动快门到拍摄为10秒钟左右.

X,M插座是与闪光泡和闪光灯相连的插座.

使用时出现故障多为人为,因此应注意下面几点:

电磁霉烂.主要原因是内部电路连线脱落造成短路,另一原因是用完没有取出电池.并注意正负极性.

卷带机构传动齿轮崩或轴松脱.

原因:胶卷质量低劣,安装不正确,转动力矩过大,从而出现夹片或不倒片等现象.

卷片轴损坏.安装不正确造成,操作用力过猛,致使卷片轴的棘爪崩裂损坏,造成过片打滑. 防潮,尘,冲撞,抛掷,阳光长期直射,防高温,化学气体等.

不要随意拆卸.电子元件痕小,易损坏.

我国相机生产是与50年代,现已生产出高级相机;

1 "东风"以二零高级新闻相机单镜头反光相机,可调换镜头,调换后背,适于各种摄影, 2 "红旗"—20型135高级相机.上海照相机二厂生产,实验新闻摄影.

3海鸥双镜头反光相机中级,海鸥DF单镜头反光相机.

小型相机:北京时代照相机厂"长城GZ35"相机.

天津照相机厂生产的"东方"相机.

江西照相机厂生产的"海鸥205"型相机.

北京时代照相机厂生产的"长城"相机以及自代闪光灯的袖珍型俗称"傻瓜相机","珠江","东方","虎丘"等新型相机.

镜头口径较大,一般都是F2.8焦距小38mm~50mm景深大,装有电子测光,闪光设备. 曝光

第一步:分清光源性质.顺光,侧光,逆光或各种光源.

第二步:估计被摄物体反射光的亮度,可采用曝光表.

第三步:被摄物与相机距离.

然后根据感光度调节光圈和速度.

曝光组合举例:

采用21胶卷,1/100秒,光圈随景物情况的变化

拍摄对象

强烈日光

薄云晴天

多云晴天

阴天

海滨,雪景,明亮物体

f/16

f/11

f/8

f/5.6

人物,近景,一般物体

f/11

f/8

f/5.6

f/4

树阴,深色建筑物,阴暗物体

f/8

f/5.6

f/4

f/3.5

一般室内:1/2秒,光圈2.8

一般室外:上午:8,9,10点,下午:3,4,5点用1/100秒,光圈11.

摄影过程

将卷片装入相机内.注意头要夹住,齿孔要对正.精心操作,防止卡卷.]

却动拍摄对象.进行取景,对焦.

注意取景视差,处单镜头反光相机和抹煞玻璃取景,对焦的相机外,一般相机都存在微小的视差.必须经多次摄影,反复观察,体验才可掌握.

确定光圈和曝光时间曝光组合.

在教师指导下,拍摄实物.

拍摄完毕,将卷倒出进行冲洗注意听教师指导,装卷,取卷等应在指导教师指导下进行. 三,实验内容

1. 在指导教师的指导下,熟悉照相机的基本结构及使用方法.

2. 在指导教师指导下进行实物拍摄.

3. 罐中或盆中冲洗胶卷.

4. 改变对焦距离和光圈,考察其景深的作用.

四,实验报告要求

1. 简述照相机基本结构.

拍摄过程及其参数.

冲卷过程,并附底片一张.

选用不同景深的底片个一张,以便对比.

对底片进行评说,并说明原因.

实验十六 底片冲洗

一,实验目的

1. 掌握底片胶卷冲洗的全过程.

2. 在明亮处把曝光底片放入显影液和定影液中观察现象,并分析其结果.

3. 学会盆中及罐中冲洗底片胶卷方法.

4. 考察摄影曝光时间,显影液温度,浓度,成分,显影时间等参数对照片质量的影响. 二,实验原理

底片的冲洗:拍照之后,胶片乳剂膜中的卤化银,经感光已经起了一定变化形成了潜影,要使潜影变成可见影像要对胶卷进行显影冲洗,使银盐还原之后成为可见影像,然后进行定影处理,使影像稳定保留下来.

冲洗胶卷是一项细致工作,除在冲洗过程中应一丝不苟,严格操作外,还要具备一定的冲洗条件和了解必要的基本知识.

一 准备工作

1. 对暗室进行安全检查漏光,灯等;

2. 将用具冲洗干净以免污染,划伤底片;

3. 将显影液,定影液准备好,放入盘中,摆好次序在黑暗中工作以免搞错.

二底片冲洗过程

1. 一切准备工作做好后,熄灯,呆一会儿开始工作;

2. 从暗盒中取出底片,放入水中浸数秒,再放入显影液中,药面向上,可获得均匀的显影效果;要控制好显影温度18-20℃,对正常底片按说明确定时间显影.对曝光不正常的底片,可在显影进行一半时间后,在绿灯下观察一下距离1米以外时间不要过长,当看出背面呈灰色,正面黑白分明即可;

3. 取出,放水中洗一下后放定影液中定影,定影10-15分钟,作用是除去未感光的溴化银;

4. 定影完毕后取出用流水冲洗30-60分钟,以除去存在于底片乳剂膜内一切化学药品,否则负片会退色变黄.

5. 晾干后,可用来印放正片.

此项工作,除显影一半可在绿灯下观察外,显影和定影全部在黑暗下进行.

三底片冲洗方法

主要有两种:罐中显影和盘中显影

1. 用显影罐冲洗方法

罐中显影时,首先在暗室或暗袋中把胶卷插在胶带背后,装在显影罐中盖好盖,然后就可在白光下进行冲洗工作.步骤如下:

1 先向罐中注入清水,然后倒出,以便使显影均匀:

3 将约500-600ml显影液注入显影罐,按说明规定时间和温度进行一般18-20℃,20分钟;倒出显影液,注入清水清洗,然后倒出;

3 注入500-600ml定影液,定影 15分钟左右;

4 将卷从罐中取出水洗,30分钟,可先放入2%亚硝酸钠溶液中浸2-3分钟,在自来水管下冲洗5分钟,进行快速水洗.

5 取出晾干.

优点:可不在暗室进行,时间易掌握,可防划伤底片.

2. 用显影盘冲洗方法:

过程和上述一样,但必须在暗室中操作.如果是散页软片,可直接水平放入盘中,药面向上. 四影响显影的因素

1. 显影时间:增加显影时间,强光部分强,反差大.

2. 显影温度:显影温度高时,显影快,产生灰雾,层次不清,但可提高反差;温度降低,显影速度慢,反差弱,低于14℃几乎不起作用.

3. 显影液浓度:提高显影液浓度,强光部分强,反差大.

4. 显影成分的影响:海德尔多,强光部分密度大,使反差增加;米吐尔多,强光部分密度小,使反差减小;促进剂多,强,显影时间短,反差大;抑制剂量多,阴暗部分显现少,使反差增大. 五冲洗容量

D76:盆中显影12-16分钟,罐中显影20分钟;1升可冲洗5卷左右;

D72:冲洗胶卷4-6分钟,1升可冲洗5-10卷,10*12寸相纸6-10张.

定影液:1000ml,10*12寸,40张.120胶卷15-20卷.

三,实验内容

1. 将上次实验拍摄的底片进行冲洗.

2. 学会配制显影药和定影药及注意事项.

3. 将曝光底片在明亮处放入显影液和定影液中观察,并分析其结果.

4. 显影液浓度,温度,显影时间以及底片曝光时间等因素对照片质量影响的考察以及正确参

数的确定.

四,实验报告要求

1. 实验目的.

2. 底片冲洗过程.

3. 附上负片一张,并分析负片中的缺陷,总结获得良好负片的经验.

4. 分析实验中出现的现象.

实验十七 印相和放相

一,实验目的

1. 熟悉相纸的种类和性能.

2.了解和掌握印相和放大过程.

3. 考察曝光时间,显影液温度,浓度和显影时间对照片质量的影响.

二,实验原理

照片的冲洗---印相和放大

晒印照片是将负片影像转印成正片影像,它分接触印相和投影印相即放大,冲洗的基本过程如下:

曝光 → 显影 → 停影 → 定影 → 水洗 → 晾干.

一印相

印相前,配制好显影液和定影液.

采用D72作相片显影.配制显影液按说明进行:显影液,50℃以下水,先溶小包,然后溶解大包,调整温度到18-20℃使用.

定影液可在70-80℃以下水中一次溶完.

印相操作:室内安全灯为红灯15W红灯泡或专用安全灯.采用印相箱进行印象.印相箱内有红和白灯泡.

1. 先开红灯,将负片放在印相箱玻璃板上底片药面向上.如玻璃板不洁,应首先进行清洗.将底片固定.

2. 在负片上盖上印相纸药面向下,然后开白光灯曝光,曝光时间可由实验确定.

晒印正片时一般是根据负片的质量来选择晒印纸.

3. 显影:D7218-20℃时间1.5-2分钟.

4. 停显,定影:15分钟.

5. 水洗:30分钟.

6. 烘干上光在上光机上进行.

上光机是一块上光板放在加热器上,将水洗后的照片药面向上光板相对贴上,然后用帆布压好,并用上光辊辊压出气泡.

二放大

许多小型照相机底片的尺寸都比较小,而印相得到的照片只能与底片同样大小,有局限性.比如,工业图片,新闻图片,科研图片及展览图片等都需要大一些,放大是采用放大机进行的. 国产放大机有浦江牌,海鸥牌等,其基本结构如下:光源,隔热玻璃,滤色片抽屉,聚光镜,底片夹,调焦皮腔,镜头,红镜片,压纸板.

放大镜头焦距有5cm,7.5cm,10.5cm,13.5cm等,选择镜头时应注意焦距是否和自己所放大的底片适合,用焦距短的镜头放大尺寸的底片将会由于涵盖力不足等弱点而造成四角黑暗而没有影像的结果.通常为当镜头焦距等于所放大底片对角线的长度时就正好可以配套使用.如:120胶卷拍成的6*6cm底片的对角线约为8cm,这时选用7,5和9cm焦距的放大镜头都可以.下表是上海产放大机镜头和底片尺寸表:单位:cm

型号

焦距

相对口径

最大底片尺寸

备注

F2

7.5

1:4.5

6?6

F3

9

1:4.5

6?7.5

F5

13.5

1:4.5

9?12

放大摄影两用

S1

18

1:4.5

12?15

放大摄影两用

放大操作:

1. 清洁设备;

2. 底片药面向下,反向装入底片夹;

3. 确定放大的尺寸,调焦清晰;

4. 放入红镜,把相纸防到压纸板上,药面向上;

5. 移去红镜,进行暴光,暴光时间要试摄确定;

6. 取下放大纸,按上述印相冲洗过程处理.

采用放大机放大照片的优点;

除获得大幅照片外,可对照片进行剪裁,纠正变形,突出主体.不同部位可采用不同暴光时间等来完成画面.

放大机的改造利用:

1. 利用现有放大机,在镜头和皮腔之间加一个9cm筒,将皮腔加长一倍,这样就可使底片缩小一倍,即2寸底片可放出一寸照片.

2. 用放大机进行翻拍,即当照相机使用.

三,实验内容

1. 认识相纸的包装,种类和性能.

2. 用冲洗出的底片印制和放大照片.

3. 印相过程中,考察曝光时间,显影液温度,浓度和显影时间对照片质量的影响. 四,实验报告要求

1. 实验目的.

2. 附印制的照片和发大照片各一张.

3. 简述印放照片过程.

4. 分析正片的缺陷及产生原因.

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