冶金综合实验报告 - 图文 - >实验报告 题 目：锰含量为0.5%的A356铸造铝合金的金相组织和力学性能 学 院：材料科学与工程 系 别：材料与冶金工程 专 业：冶金工程 学 号： 姓 名： 指导教师： 年月日 一、实验目的 通过本综合实验，使学生掌握如下知识： 〔1〕通过参加不同配比的锰粉理解锰元素对A356铸造铝合金性能的影响； 〔2〕通过对A356铸造铝合金的进展热处理工艺，总结热处理工艺对其的影响； 〔3〕加深学生对热处理如何影响金相组织的认识； 二、实验原理 1、锰在铝中的固溶度 锰在铝中的固溶度平衡状态下，锰除固溶于铝基体外，还形成Al6Mn平衡相；在非平衡转变时，还可形成Al3Mn、Al4Mn等亚稳相 在含Zn、Mg、Cu、Si的多元铝合金中, 可形成多种含锰相，如Al24Mn5Zn、Al11Mn3 (ZnCu2) 锰元素在铝中的扩散速度较低，在500 ℃时，锰在铝中的扩散系数为1×10-12 cm2s-1通常,较低的扩散速度有利于进步铝合金的高温强度 锰在铝中的最大固溶度质量分数1.82% ，但锰在铝中的固溶度随冷速的增加急剧增大。
冷速为200 ℃ /s时,最大固溶量可达3. 2%,而冷速为500 °C /s锰在铝中的固溶量高达4. 1%因此,通过改变含锰铝合金的冷却速度，增加锰在铝基体中的固溶量，从而进步了铝合金的固溶强化才能，有利于铝合金强度的进步 2、奥林巴斯倒置式系统金相显微镜 奥林巴斯可在不同放大倍数下观察金相组织，拍摄图像其倒置式载物台放宽了对样品形状的要求，不用考虑物体非观察面的平整和上下情况，用于观察较厚和较大的金属、材料等的截面同时利用系统软件可以分析^p 样品的金相组织，如：晶粒度评级、第二相的面积测量、层深长度测量等 3、箱式电阻炉简介 箱式电阻炉 适用于科研单位，产品质检中心，工矿企业实验室作产品或材料高温条件下的性能实验炉壳采用优质钢板折边焊接制成，说明静电喷涂工艺处理工作室为耐火材料制成的炉膛数显控温 中小型电炉的炉门可用配重及手动装置来开闭，下部一般均有砂封槽，有些炉门上边也设有砂封槽，以保证良好的密封性，炉门关闭时，用压紧装置使炉门严密的与门框接触，减少漏气大型电炉可以用电动或气动、液压开闭炉门，电加热元件一般 可以在炉膛内左右侧墙上及底面上布置，为了得到良好的热场，最好在护顶上也布置电加热元件，因为炉内工件一般堆放高度不会超过宽度，所以以上下两个方面加热比左右两个方面加更为有效。
大型及中型箱式电阻炉(马弗炉)可以在护门上及后墙上适当的布置一些电加热元件，以减少炉内的温差，为了保证炉门口的热损失能得到更好的平衡，可以在较大的箱型电炉上靠炉门口的炉膛长度1/3处作为一个控制区 通保护气体的炉子应设有保证平安运行的必要装置及良好曲密封性 4、数字式维氏硬度计 维氏硬度计是采用精细机械技术和光电技术的新型维氏硬度计该机内置硬度计算器，可通过输入压痕对角线长度，直接在LCD屏幕上显示硬度值试验力保持时间，以LCD显示测量系统采用独特的测微目镜一次测量读数机构，使用方便，测量精度高 三、实验设备与材料 1．实验设备：奥林巴斯倒置式系统金相显微镜、抛光机、砂纸、砂轮机、石墨坩埚、数字式维氏硬度计、砂箱、感应加热炉、电子称、钢锯、研钵 2．实验材料： A356铸造铝合金、Mn粉 四、实验过程 1、找到铝合金、锰含量的配比关系，详细配比见表 元素 2号试样 百分百 质量 A356 99.5％ 298.5g 锰 0.5％ 1.5g 2、称量物质，配料： 试验时，考虑物质的氧化、成渣不能按物质为100g量取，量取量应同时扩大n倍使用电子称称量铝合金A356块、锰粉质量实验用铝为块状，锰为粉末状。
共300g 按配比进展计算，称量，配料 3、熔炼过程： 1〕锰的熔点1244℃，铝合金的熔点660℃，所以应形成合金固溶体当A356熔化后参加锰，为防止氧化烧损，用铝片包裹锰粉一同参加由于很多外在因素：加热炉、物质本身、坩埚等因素的影响，应加热铝为750 ℃ 2〕将称好的A356块放入石墨坩埚中，将坩埚放在加热炉中加热，等待温度为750℃ 3〕根据锰的氧化才能、熔化温度、密度及铝液存在外表张力来确定：锰化学性质活泼，遇高温铝液极易被氧化所以用纯铝包裹锰粉参加铝液中防止锰在铝液外表被氧化而使其含量缺乏将用铝箔包好的锰投入铝液中，用铁棒将其按入坩埚底部，防止氧化并使其快速熔化 4〕先把坩埚由室温加热两个小时加热到750℃，在750℃下熔炼,30分钟后，待铝合金A356完全融化参加锰10分钟后翻开炉盖进展搅拌，再到达750℃之后再保温30分钟后即可浇注 4、热处理 通过固溶处理工艺，研究了固溶处理工艺与合金的力学性能之间的关系当温度为535℃时，随着保温时间的延长，抗拉强度、硬度及延伸率根本上都是 先升后降当保温时间为3.5～4.5h 时，A356铝合金的强度、硬度及延伸率才能到达很好的匹配。
先预热电阻炉使温度恒定在545℃，放入试样保温四个小时保温到四个小时后在80℃的水中进展淬火并且随水的温度一同冷却 5、制样和观察金相组织 将铸锭用钢锯锯去上部下部，留中间局部，用于在金相显微镜下观察一个面用锯锯开，分别磨制一个面：先用砂轮机打平，倒角，再用砂纸细磨：280、320、400、500、600、800、1000号磨制，再分别用抛光机粗抛光和精抛光，之后观察组织形态，拍照分别照下放大100倍、200倍、500倍、1000倍下的组织形态用于观察和比照将热处理和不需要热处理的试样进展编号分组，然后把十一个小组成员前八个负责磨金相试样，后三个负责金相显微镜拍照并进展记录 6、利用维氏硬度计测量合金试样的硬度 将试样放在数字式维氏硬度计上进展测量并且记录数据 2号没经第一次测 第二次测 第三次测 67.0HV 68.0HV 66.3HV 平均数 67.1HV 过热处理 2号经过67.9HV 热处理后 表1-1 68.5HV 68.3HV 68.2HV 五、实验报告 1、记录实际实验过程现象及参数； 〔1〕物料配比实际质量： 各元素质量 样号 2号件 A356〔g〕 398.5g〔99.5%〕 锰〔g〕 1.5g〔0.5%〕 表2-1 2、测量浇铸未处理、热处理、的试样棒的硬度： 第一次测 2号没经67.0HV 第二次测 第三次测 68.0HV 66.3HV 平均数 67.1HV 过热处理 2号经过67.9HV 68.5HV 68.3HV 68.2HV 热处理后 表2-2 第 页 共 页。