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1、 理学院金属材料专业综合课程设计一 1 实训目的 通过训练，使学生把课堂上所学的基本理论、基本知识和基本技能应用于实践中，从而巩固和提高学生的专业水平、培养学生的实际动手和独立工作能力。为学生毕业择业、适应社会、服务社会打下良好基础。2 实训地点 理学院三坡八栋一楼材料工程实验室101,104,117,118,119,120,122室等。3 实训时间本课程设计实训时间安排在开课学期考试周前两周进行，由实训班级学习委员协助教师完成分组（具体分组数目和学生名单按实际班级），提前通知各位学生，了解时间地点内容安排及相关指导教师。指导教师应提前一周以上做好相应的准备工作。时间初定为：周一、周二、周三下
2、午。请准时。每次一个大组参加。4 实训对象金属材料专业各班学生实验分组：分为6个大组，一组10人。一大组可以分为3个小组，每小组3-4人。5 指导教师梁建烈、祝金明、尹彩流、蒙洁丽、朱其明、陈 玲、蓝 奇、崔雪鸿、李光丰6 实训纪律和守则一、学生在实训期间必须遵纪守法，讲文明、讲礼貌，虚心好学，充分展现一名当代大学生应有的良好精神风貌。要按指定的时间进行实验。准时进入实验室，不得迟到、早退,各组组长要认真做好实习期的考勤。二、每次实验前，要仔细阅读实验指导书，基本了解实验内容，目的，实验步骤及机器和仪器的主要原理与使用方法等。三、以小组为单位进行实验。小组长负责管理使用的设备，并组织分工和统一
3、指挥。四、要爱护实验室的一切设备，非指定使用的机器设备不得乱动，以免发生危险或损坏事故。五、在实验过程中，如机器或仪器发生故障应立即向实验指导人员报告，进行检查以便及时排除故障，保证实验的正常进行。六、实验结束后，要清理机器、仪器工具。如有损坏、应及时向实验指导人员报告，听候处理。七、要保持实验室的清洁和安静，养成良好的科学作风。八、实验完毕后，要认真做好实验报告，并对存在问题进行讨论。九、实训结束，学生要认真写个人实训总结及自评实习成绩（分优秀、良好、中等、及格、不及格等五个等级），指导教师要根据学生实训期间的表现等情况写出实训评语和实训成绩（分优秀、良好、中等、及格、不及格等五个等级）。7
4、 考核要求要求同学在实训期间，认真学习，弄清原理，掌握相关器件的工作方法及维护维修要求，熟练使用仪器设备。安全完成实训任务。指导教师应分组分段讲解，分段考核，实际考核同学的动手实践能力。实习结束后，根据同学的实训表现（含考勤、规范操作、遵守实验室安全制度等）（30%）、要求：请参加实训的同学按时向指导老师报到，作为考勤凭证。实验报告（30%）、要求：实验报告必须手写，实验图片打印粘贴在报告相关处。分组考核成绩（40%）综合给出同学本次实训成绩。考核要求：实训结束，报告提交后选定时间分三大组在对应指导老师处进行考核。8 训练实习内容8.1 金相显微镜的使用及金相试样的制备8.1.1实验目的1）
5、掌握金相试样制备的基本方法2） 掌握金相显微镜的使用方法8.1.2原理概述（一）金相显微镜的构造光学金相显微镜的构造一般包括放大系统、光路系统和机械系统三部分，其中放大系统是显微镜的关键部分。(二) 使用显微镜时应注意的事项l)操作者的手必须洗净擦干，并保持环境的清洁、并保持环境的清洁、干燥； 2)用低压钨丝灯泡作光源时，接通电源必须通过变压器，切不可误接在220V电源上；3)更换物镜、目镜时要格外小心，严防失手落地；4)调节物体和物镜前透镜间轴向距离(以下简称聚焦)时，必须首先弄清粗调旋钮转向与载物台升降方向的关系。初学者应该先用粗调旋钮将物镜调至尽量靠近物体，但绝不可接触。然后仔细观察视场
6、内的亮度并同时用粗调旋钮缓慢将物镜向远离物体方向调节。待视场内忽然变得明亮甚至出现映象时，换用微调旋钮调至映象最清晰为止。6)用油系物镜时，滴油量不宜过多，用完后必须立即用二甲苯洗净、擦干；7)待观察的试样必须完全吹干，用氢氟酸浸蚀过的试样吹干时间要长些，因氢氟酸对镜片有严重腐蚀作用。（三）金相试样制备金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。1. 镶嵌从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为取样。取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。截取方法有多种，对于软材料可以用锯、车、刨等方法；对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法，对于硬而脆的材料可以用锤击的方法
7、。无论用哪种方法都应注意，尽量避免和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。试样的尺寸并无统一规定，从便于握持和磨制角度考虑，一般直径或边长为1520mm，高为1218mm比较适宜。对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘的试样，可以采取镶嵌或机械夹持的办法。金相试样的镶嵌，是利用热塑性塑料(如聚氯乙烯)，热凝性塑料(如胶木粉)以及冷凝性塑料(如环氧树脂+固化剂)作为填料进行的。前两种属于热镶填料，热镶必须在专用设备一镶嵌机上进行。第三种属于冷镶填料，冷镶方法不需要专用设备，只将适宜尺寸(约l520mm)的钢管、塑料管或纸壳管放在平滑的塑料(或玻璃)板上，试样置于管内待磨面朝下倒入填料，放置一
8、段时间凝固硬化即可。2.粗磨粗磨的目的主要有以下三点：1)修整 有些试样，例如用锤击法敲下来的试样，形状很不规则，必须经过粗磨，修整为规则形状的试样；2)磨平 无论用什么方法取样，切口往往不十分平滑，为了将观察面磨平，同时去掉切割时产生的变形层，必须进行粗磨；3)倒角 在不影响观察目的的前提下，需将试样上的棱角磨掉，以免划破砂纸和抛光织物。黑色金属材料的粗磨在砂轮机上进行，具体操作方法是将试样牢牢地捏住，用砂轮的侧面磨制。在试样与砂轮接触的一瞬间，尽量使磨面与砂轮面平行，用力不可过大。由于磨削力的作用往往出现试样磨面的上半部分磨削量偏大，故需人为地进行调整，尽量加大试样下半部分的压力，以求整个
9、磨面均匀受力。另外在磨制过程中，试样必须沿砂轮的径向往复缓慢移动，防止砂轮表面形成凹沟。必须指出的是，磨削过程会使试样表面温度骤然升高，只有不断地将试样浸水冷却，才能防止组织发生变化。砂轮机转速比较快，一般2850r/min，工作者不应站在砂轮的正前方，以防被飞出物击伤。操作时严禁戴手套，以免手被卷入砂轮机。3.细磨粗磨后的试样，磨面上仍有较粗较深的磨痕，为了消除这些磨痕必须进行细磨。细磨，可分为手工磨和机械磨两种。（1）手工磨手工磨是将砂纸铺在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样在砂纸上作单向推磨。用砂轮粗磨后的试样，要依次由01号磨至05号(或06号)。操作时必须注意：1)加在试样上的力要
10、均匀，使整个磨面都能磨到；2)在同一张砂纸上磨痕方向耍一致，并与前一道砂纸磨痕方向垂直。待前一道砂纸磨痕完全消失时才能换用下一道砂纸。3)每次更换砂纸时，必须将试样、玻璃板清理干净，以防将租砂粒带到细砂纸上。4)磨制时不可用力过大，否则一方面因磨痕过深增加下一道磨制的困难，另一方面因表面变形严重影响组织真实性。5)砂纸的砂粒变钝磨削作用明显下降时，不宜继续使用，否则砂粒在金属表面产生的滚压会增加表面变形。6)磨制铜、铝及其合金等软材料时，用力更要轻，可同时在砂纸上滴些煤油，以防脱落砂粒嵌入金属表面。（2）机械磨目前普遍使用的机械磨设备是预磨机。电动机带动铺着水砂纸的圆盘转动，磨制时，将试样沿盘
11、的径向来回移动，用力要均匀，边磨边用水冲。水流既起到冷却试样的作用，又可以借助离心力将脱落砂粒、磨屑等不断地冲到转盘边缘。机械磨的磨削速度比手工磨制快得多，但平整度不够好，表面变形层也比较严重。因此要求较高的或材质较软的试样应该采用手工磨制。4.抛光抛光的目的是去除细磨后遗留在磨面上的细微磨痕，得到光亮无痕的镜面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中最常用的是机械抛光。机械抛光在抛光机上进行，将抛光织物(粗抛常用帆布，精抛常用毛呢)用水浸湿、铺平、绷紧并固定在抛光盘上。启动开关使抛光盘逆时针转动，将适量的抛光液(氧化铝、氧化铬或氧化铁抛光粉加水的悬浮液)滴洒在盘上即可进行抛光，抛
12、光时应注意：1)试样沿盘的径向往返缓慢移动，同时逆抛光盘转向自转，待抛光快结束时作短时定位轻抛。2)在抛光过程中，要经常滴加适量的抛光液或清水，以保持抛光盘的湿度，如发现抛光盘过脏或带有粗大颗粒时，必须将其冲刷干净后再继续使用。3)抛光时间应尽量缩短，不可过长，为满足这一要求可分粗抛和精抛两步进行。4抛有色金属(如铜、铝及其合金等)时，最好在抛光盘上涂少许肥皂或滴加适量的肥皂水。机械抛光与细磨本质上都是借助磨料尖角锐利的刃部，切去试样表面隆起的部分。抛光时，抛光织物纤维带动稀疏分布的极微细的磨料颗粒产生磨削作用，将试样抛光。目前，人造金刚石研磨膏(最常用的有W0.5 W1.0 W15 W25
13、W3.5五种规格的溶水性研磨膏)代替抛光液，正得到日益广泛的应用。用极少的研磨膏均匀涂在抛光织物上进行抛光，抛光速度快，质量也好。5.浸蚀抛光后的试样在金相显微镜下观察，只能看到光亮的磨面，如果有划痕、水迹或材料中的非金属夹杂物、石墨以及裂纹等也可以看出来，但是要分析金相, 组织还必须进行浸蚀。浸蚀的方法有多种，最常用的是化学浸蚀法，利用浸蚀剂对试样的化学溶解和电化学浸蚀作用将组织显露出来。纯金属(或单相均匀固溶体)的浸蚀基本上为化学溶解过程。位于晶界处的原子和晶粒内部原子相比，自由能较高，稳定性较差，故易受浸蚀形成凹沟。晶粒内部被浸蚀程度较轻，大体上仍保持原抛光平面。在明场下观察，可以看到一
14、个个晶粒被晶界(黑色网络)隔开。如浸蚀较深，还可以发现各个晶粒明暗程度不同的现象，这是因为每个晶粒原子排列的位向不同，浸蚀后，以最密排面为主的外露面与原抛光面之间倾斜程度不同的缘故。两相合金的浸蚀与单相合金不同，它主要是一个电化学浸没过程，在相同的浸蚀条件下，具有较高负电位的相(微电池阳极)被迅速溶解凹陷下去；具有较高正电位的相(微电池阴极)在正常电化学作用下不被浸蚀，保持原有的光滑平面。结果产生了两相之间的高度差。以共析碳钢层状珠光体浸蚀为例，层状珠光体是铁素体与渗碳体相间隔的层状组织浸蚀过程中，因铁素体具有较高的负电位而被溶解，渗碳体因具有较高的正电位而被保护，另外在两相交界处铁素体一侧因
15、被严重浸蚀形成凹沟。这样在显微镜下可以看到渗碳体周围有一黑圈，显示出两相的存在。多相合金的浸蚀，同样也是一个电化学溶解过程，原理与两相合金相同。但多相合金的组成相比较复杂，用一种浸蚀剂来显示多种相是难以作到的，只有采用选择浸蚀法及薄膜浸蚀法等专门方法才行。化学浸蚀的方法虽然很简单，但是只有认真对待才能制备出高质量的试样。将抛光后的试样用水冲洗同时用脱脂棉擦净磨面，然后用滤纸吸去磨面上过多的水，吹干后用显微镜检查磨面上是否有道痕、水迹等。同时证明未经过浸蚀的试样是无法分析组织的。经检查后合格的试样可以放在浸蚀剂中，抛光面朝上，不断观察表面颜色的变化。这是浸蚀法。也可以用沾有浸蚀剂的棉花轻轻擦拭抛光面，观察表面颜色的变化。此为擦蚀法。待试样表面被浸蚀得略显灰暗时即刻取出，用流动水冲洗后在浸蚀面上滴些酒精，再用滤纸吸去过多的水和酒精，迅速用吹风机吹干，完成整个制备试样的过程。8.1.3实验内容1)观察金相显微镜的构造与光路；2)操作显微镜，比较熟练地掌握聚焦方法，了解孔径光阑、视场光阑和滤光片的作用；3)熟悉物镜、目镜上的标志并合理选配物镜和目镜；4)分别在明场照明和暗场照明下观察同一试样，分析组织特征及成因；5)借助物镜测微器确定目镜测微器的格值。6)按粗磨细磨机械抛光浸蚀的步骤制备金相试样； 7)
