工程材料与热加工

实验报告册

                                                 专业：                     

班级：               

学号：               

姓名：               

机械工程学院综合实验中心

目  录

实验一    金属材料硬度的测定................................................................. 1

一、实验内容........................................................................................................ 1

二、实验目的和要求............................................................................................ 1

三、实验原理........................................................................................................ 1

四、实验方法与步骤............................................................................................ 1

五、原始数据记录及处理.................................................................................... 2

六、思考题............................................................................................................ 2

实验二   铁碳合金显微组织观察............................................................... 3

一、实验内容........................................................................................................ 3

二、实验目的和要求............................................................................................ 3

三、实验原理........................................................................................................ 3

四、实验方法与步骤............................................................................................ 4

五、原始数据记录及处理.................................................................................... 4

六、思考题............................................................................................................ 4

实验三    铸铁平衡状态下的显微组织.................................................. 6

一、实验内容........................................................................................................ 6

二、实验目的和要求............................................................................................ 6

三、实验原理........................................................................................................ 6

四、实验方法与步骤............................................................................................ 6

五、原始数据记录及处理.................................................................................... 7

六、思考题............................................................................................................ 7

实验四    有色金属及合金显微组织的观察........................................ 9

一 、实验内容........................................................................................................ 9

二、实验目的和要求............................................................................................ 9

三、实验原理........................................................................................................ 9

四、实验方法与步骤............................................................................................ 9

五、原始数据及处理.......................................................................................... 10

六、思考题.......................................................................................................... 10

实验五    常规热处理.................................................................................... 11

一 、实验内容...................................................................................................... 11

二、实验目的和要求........................................................................................... 11

三、实验原理....................................................................................................... 11

四、实验方法与步骤........................................................................................... 11

五、原始数据及处理.......................................................................................... 12

六、思考题.......................................................................................................... 12

实验须知

 1. 实验不得无故缺席，否则取消期未考试资格；

2. 实验前认真做好预习，明确实验目的和原理，了解实验内容和步骤，以及注意事项；

 3. 实验过程中必须服从指导教师的指导，严格遵守安全及设备操作规章制度；

 4. 损坏设备、仪器根据情节轻重按学校规定进行全部或部分赔偿；

 5. 在实验过程中认真记录好实验数据，实验完毕后，实验数据及结果必须经指导教师认可才能结束实验；

6. 实验结束后将实验设备整理整洁，摆回原位置，经指导教师同意后方可离开实验室；

 7. 认真填写实验报告，并按老师规定的时间上交。

实验项目设置

                                         

实验一    金属材料硬度的测定

日实验期：       年   月   日 

指导教师：             

实验成绩：         

实验组成员：                                                               

一、实验内容

1.布氏硬度的测定

2.洛氏硬度的测定

二、实验目的和要求  

1.      了解材料硬度测定原理及方法；

2.      了解布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方法；

3.      了解显微硬度的测量范围及方法；

 三、实验原理                                 

四、实验方法与步骤

五、原始数据记录及处理

六、思考题

1、HRC、HB和HV的试验原理有何异同？各有什么优缺点？各自适用范围是什么？举例说明HRC、HB和HV适用于哪些材料及工艺。

实验二   铁碳合金显微组织观察

实验日期：       年   月   日 

指导教师：          

实验成绩：         

实验组成员：                                                               

一、实验内容

1. 了解金相样品的制备过程。

2. 了解金相显微镜结构，学习使用方法。

3. 观察表1.1中样品的显微组织。

                     表1.1几种铁—碳平衡组织

二、实验目的和要求  

1.      了解金相样品的制备及腐蚀过程；

2. 了解金相显微镜的构造、成像原理，学习金相显微镜的使用方法；

3. 了解铁碳合金在平衡状态下高温到室温的组织转变过程；

4. 分析铁碳合金平衡状态室温下的组织形貌；                          

5．加深对铁碳合金的成分、组织和性能之间关系的理解。

三、实验原理

四、实验方法与步骤

五、原始数据记录及处理

六、思考题

1. Fe-C合金平衡组织中，渗碳体可能有几种存在方式和组织形态？试分析它对性能有什

么影响？

2. 铁碳合金的C%与平衡组织中的P和F组织组成物的相对数量的关系是什么？

3. 绘制铁碳合金相图，标记并说明各相之间的转变。

 

实验三    铸铁平衡状态下的显微组织

实验日期：       年   月   日 

指导教师：          

实验成绩：         

实验组成员：                                                               

一、实验内容

1.观察表3.1中所列金相样品的显微组织。

表3.1  铸铁显微组织观察样品状态

二、实验目的和要求

1.      从组成物和形态上区别白口铸铁与灰口铸铁；

  2. 掌握灰口铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁中石墨形态的特征；

  3. 掌握铸铁的三种不同基体。       

三、实验原理

四、实验方法与步骤

五、原始数据记录及处理

六、思考题

1. 从化学成分、组织、性能说明铸铁与钢的区别。

2. 不同基体的灰口铸铁性能有哪些差别？

3．三种铸铁的使用范围是什么？                

实验四    有色金属及合金显微组织的观察

实验日期：       年   月   日 

指导教师：          

实验成绩：         

实验组人员：                                                               

一  、实验内容

1．观察表4.1中所列金相样品的显微组织。

表4.1  铸铁显微组织观察样品状态

二、实验目的和要求

1．了解Al-Si合金变质与未变质的组织形态；

2．了解a-黄铜的显微组织；

3．了解不锈钢的显微组织；

4．了解轴承合金的显微组织。

三、实验原理

四、实验方法与步骤

五、原始数据及处理

六、思考题

1．铸造铝硅合金的特性及经变质处理后的力学性能。

2．简述H68，H62黄铜的性能及各自的用途。

实验五    常规热处理

实验日期：       年   月   日 

指导教师：          

实验成绩：          

实验组人员：                                                               

一  、实验内容

1    掌握热处理的工艺操作；

2    掌握热处理的工艺曲线；

3    各种热处理工艺处理后的组织；

4    观察各种热处理工艺处理后的组织形貌；

二、实验目的和要求

1    了解常规热处理的操作方式；

2    掌握常规热处理（退火、正火、淬火、回火）的工艺及热处理后的组织与性能；

3    加深认识热处理工艺对钢组织与性能的影响。

三、实验原理

四、实验方法与步骤

五、原始数据及处理

六、思考题

比较各热处理（退火、正火、淬火、回火）工艺的定义、目的、组织转变过程、性能变化、用途和适用的钢种、零件的范围。

 

 

第二篇：金工实习报告

金工实习报告

金工实习即金属加工工艺实习。金属与我们的日常生活息息相关，无论是衣、食、住、行都离不开金属。金属加工工艺的发展直接推动着人类的发展，从我国古代的青铜鼎铸造到农耕时代的铸铁，西方工业革命的大量铁钢材的生产与应用，铝的大量生产与应用，再到现代稀有金属加工成精密仪器等。由上可知金属加工的发展在推进人类进步中起着无可替代的作用。

金工实习的内容主要涉及铸造、锻造（或压力加工）、焊接、钢铁材料及热处理、机械加工、钳工、装配等方面的实习。由于我们的专业是电气工程及其自动化和学校条件有限等原因，我们的实习有所侧重。我们的实习分为钳工、热加工、机加工和数控加工四部分，时间为两周。

钳工实习

金工实习的第一项——钳工实习。第一天早上，毕竟是第一次实习，第一次由书本学习转入到实际生产操作，我们带着期待的心情来到金工实习基地。首先观看有关钳工的简介、基本工具和操作规范的录像。钳工是指利用钳工工具对原材料、金属工件、机械设备等进行加工、制作、修理的加工方法，一般以手工为主，具有设备简单、操作方便、适用面广的特点，但生产效率低，劳动强度大，适合于单件、小批量制作或装配、维修作业。这也是钳工这一工种能延续到现在而没有被机器所替代的原因。普通钳工技能包括：划线、錾削、锉削、锯削、钻孔、攻丝、套丝等方面。我们钳工实习的工具有：300mm平锉、半圆锉、三角锉、方锉、手锯、手锤、平刮刀、钢丝刷、毛刷、划针、样冲、300mm钢尺、直角尺、角度规、圆规、单脚规、检测方框、扁錾。

我们的任务是将一块毛坯铁加工成一副零件。首先用扁錾将铁块上的焊屑錾削掉，找一条相对平整的边作为基本参考边，用方锉的侧面锉削掉氧化层，接着用正面锉平且使之与铁块垂直。锉削时采用交叉锉法，注意平锉要尽量放平衡，使得削得的面与侧面垂直，如果中间偏高，则用推锉锉平。锉削的过程中要用直角尺测量、修正锉削面。接着将铁块锯成大小相同的两块，其中操作包括画线、用样冲冲基准点、锯割、锉平。安装锯条时要注意锯条齿尖的方向要朝前，如果方向相反就不能正常进行锯割。起锯，左手大拇指紧贴锯条，偏角大概15度先锯出一条槽。锯割时要注意姿势，不当的姿势容易锯断锯条，锯割过程中加机油润滑。锯断、锉平整就加工出零件的基本轮廓。钳工中最为辛苦的就是锉削和锯割，耗体力的同时还耗精力，有很多同学都出了汗。我发现这两个工序还很讲究经验，有经验的同学加工零件快且精准。加工出基本的轮廓后就到钻孔了。用划线盘划出圆心，样冲冲眼，钻床钻孔。用台式钻床钻穿，用立式钻床或摇臂钻床钻倒角（以便攻丝），钻头是麻花钻。特别注意：操作钻床的过程中禁止带手套，以免被钻床齿轮、钻头等卷到而受伤。攻丝，先用头锥起攻，起攻时要注意保证丝锥中心线与底孔中心

线重合。目测丝锥是否与工件表面垂直，慢慢修正。当锥头进入底孔后，两手均匀用力转动绞手，每转动绞手半圈倒转四分之一圈以便切屑脱落，攻丝过程中加适当润滑油润滑。头锥攻完后，改用二锥修正内螺纹。在这道工序中，我由于平衡掌握得不够好，将螺纹攻偏了。攻丝后进入最后一道工序——锉圆弧。在工件的直角上锉出一条圆弧边。划线，锉出圆弧的边界线后顺着圆弧锉削直至得到满意圆弧为止。这样就做好了一工件，另外还要做一枚四方头螺丝。用方锉锉出四方头，然后套丝，套丝与攻丝类似，工具改用板牙进行套丝。最后，钳工的任务就完成了。

通过三天的钳工实习，虽不能精通钳工，但起码知道了钳工是怎么一回事，学会钳工的基本操作。最后交上去的工件虽不是最好的，但它出自自己的手，别有一番成就感。

热加工

三天钳工实习后就到了两天的热加工实习。热加工实习的基地为学校租用石化公司的厂房，踏进厂房更有实习的感觉。热加工包括钣金展开（俗称放样）、铸造、锻造、焊接、压力加工、热处理等。我们实习的内容是：气割、气焊、电弧焊、压力加工。

首先进行的是气割。气割与气焊除了割炬和焊炬不同外，其余的部分相同。用乙炔作燃料，氧气助燃。乙炔用白色钢瓶储存，氧气用天蓝色钢瓶储存，两者至少相隔5米放置，储气瓶与作业的地方至少相隔7米。氧气用红色输气管，乙炔用黑色输气管。氧气气割是利用氧气-乙炔焰热量将被切金属预热到燃点，再用高压氧射流，使金属在高温纯氧中剧烈燃烧并放热，借助氧射流的压力将切割处形成的氧化物吹走，从而形成比较整齐的切口的切割方法。适合用氧气切割的材料是低碳钢、中碳钢和低合金高强度结构钢。高碳钢、黄铜、铝及其合金不宜进行氧切割。点火时，先稍开一点氧气阀门，再开乙炔阀门，随后用明火点燃。调节预热氧阀门，得到合适火焰，再调乙炔阀门收火焰焰心，使之达到切割所需要的火焰。从被切材料—铁块的边缘开始预热，直到有少量火星射出后，加大氧气，割嘴稍向移动的方向倾，缓慢移动割嘴切割材料。割嘴与铁块的距离不要过大，也不要过小，保持在2mm到5mm。距离过大达不到要切割的效果，过小容易造成回火。在切割的过程中发生回火应立即关闭乙炔阀门，防止进一步回火造成安全事故。

气焊是利用气体燃烧时产生的热量熔化焊件和焊丝，形成焊接接头的焊接方法。乙炔焊的温度可达3150度左右。其火焰安氧、乙炔比分为碳化焰（小于1.0）、中性焰（1.0~1.2）、氧化焰（大于1.2）。气焊主要用于厚度在3mm以下的钢板、铜、铝等。气焊操作方便，易于控制，灵活性强，特别适用于无电源的野外作业。气焊的点火方式如气割。气焊时，先加热焊件，使之溶化再加焊丝，把焊丝端插入熔池，使其溶化形成共同的熔池。

焊条电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的电弧焊，利用焊条端与焊

件之间的空气电离区内产生的一种强烈而持久的放电现象形成的高温熔化焊条和焊件以达到焊接的目的。电弧焊弧柱区中心温度可达6000~8000K，远大于气焊。其焊条由金属焊芯和药皮部分组成。药皮由多种矿石粉和铁合金粉等组成，起到稳定电弧、隔离空气的作用。焊件需要开适当的坡口和留钝边以便于焊接。引燃电弧可用敲击法或划擦法。将焊条末端与工件表面接触形成短路，然后迅速向上提起2~4mm，即可引燃电弧。焊条的高度和移动焊条的速度要适中以获得需要的效果。

焊接除了电弧焊外还有：埋弧自动焊、钨极氩弧焊、二氧化碳焊、手工电弧焊、机器人焊、焊接专机等。以前都是看别人使用焊接工具，这次自己操作电焊、气焊，感觉到新鲜的同时也终于体会到焊接作业的感觉。曾以为焊条电弧焊是将焊条贴着焊件焊接，在这次实习中通过学习电弧焊的原理我知道了焊条电弧焊是需要稍提起来焊接的等等。

热加工除了上述工种外还有铸造、锻造、热处理、压力加工等。铸造有铸铁、铸铜、铸铝等。锻造用于加工受压零件、高速工作零件、高负荷零件等。热处理方式有淬火、回火和正火。压力加工又叫冷加工，加工机器有：四柱液压机、剪板机、卷板机、冲床等。

机加工

实习了钳工、热加工后就到机加工。机加工包括：车床车削加工、铣床铣削加工和刨床刨削加工。其中我们实习车床车削加工，见习铣床铣削加工和刨床刨削加工。车削加工是利用切削刀具对工件相对运动，从坯料上切除多余材料的加工。凡是具有回转体表面的工件，都可以在车床上用车削加工的方法来完成。车床由床身、主轴箱、进给箱、溜班箱、光杆和丝杆、刀架部件、尾座组成。

车削加工的任务是加工一枚没有螺纹的螺丝头。先粗加工，加工出零件的大概模型，再到精加工，加工到所需要的尺寸。粗加工，车速350转/分，用端面刀车削出侧面圆端面，改用外圆刀车削出标准圆柱体。细加工，车速67转/分，用端面刀车削出图纸要求的尺寸。为避免一次切削过度，分为几步切削，每步切削后有游标卡尺或千分尺测量以决定下一刀切削的尺寸。细加工要加乳化液冷却润滑。切断工件用切断刀，车速为350转/分，只能手动进刀。在操作车床的过程中严禁戴手套。

车削加工相对于钳工来说比较轻松，但需要处理的数据比较多。车床操作要很细心，转轮误差一点点可能使得工件成为不合格品。

铣床的种类有：卧式铣床、立式铣床和龙门铣床。铣床可用于加工水平面、垂直面、T型槽、键槽、燕尾槽、螺纹、螺纹槽、分齿零件以及成形面等。刨床有牛头刨床和龙门刨床。刨床可以加工平面、平行面、垂直面、台阶、沟槽、斜面、曲面等。

数控加工

数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字信号对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。数控机床就是采用了数控技术

的机床。数控机床具有加工精度高、生产效率高、加工成本低、可加工形状复杂零件和具灵活适应性等特点。我们实习的机床有数控车床和数控铣床。这两种机床都有三维坐标，首先要对刀，确定坐标零点，再输入程序，输入加工数据。启动后其就能自动加工出所要的零件。

最后我们还见习了电火花成形加工，其机床有：高速电火花小孔加工机床和精密电火花成形机床。其加工精度高但生产效率低。

数控加工更能体现出现代化的工业加工需求。数控加工操作需要记住其程序指令、编程序。而我们实习的时间比较短，没有学习编程，故还不能完全学会操作。

总结：

为期两周的金工实习已经结束，在这次实习中我最大的收获就是：读万卷书不如行万里路。两周时间虽短，但我在金工实习的这两周里学到的东西却很多，这些知识不是光靠看书本就能学会的，还有一些知识是在书本上学不到的。比如钳工里一个“锉”字书面上容易理解，但实际操作起来不容易，要锉得好就更难了。气焊、气割、电弧焊这些虽在我们的生活中有，但却不能接触得到，这次实习是我第一次使用气焊、气割和电弧焊。还有机床，如果只看书，呆板的文字很难理解，但操作过之后就容易记住，哪些按键、开关有什么功能一目了然。通过对比数控机床与普通机床，我们更能感受到数字控制的魅力······这些都是通过实践之后才能理解，实践之后才能检验真理。通过这次实习我对社会需要什么人才有一些感悟，理论与实践同等重要，即要懂原理又要懂操作，这样就可以改进加工工具，创新工具，提高生产效率。

在这次金工实习中我觉得老师们特别有责任心，讲解详细易懂，充分体现出师者的风范。如果学生遇到问题，只要向老师提问，老师们都会耐心、详细地解答。老师们为学生的安全考虑的很周全，让学生放心地去操作等等。在这里我要特别感谢我们金工实习的老师们！在这里我也想向学校提点建议：希望能增加多一些机器供学生操作，如机加工的机器太少了；实习时侧重一下我们的电气工程及其自动化这一专业，如在数控加工时详细讲解机床的控制部分及其原理等。

参考文献：王英杰，韩世忠主编·金工实习指导·北京：中国铁道出版社，20xx。