《材料科学基础》-实验报告###

实 验 报 告

实验课程： 材 料 科 学 基 础 学生姓名： 学 号：

专业班级：

年 月 日

实验一 浇注和凝固条件对铸锭组织的影响

一、实验目的

1. 研究金属注定的正常组织。

2. 讨论浇注和凝固条件对铸锭组织的影响。 3. 初步掌握宏观分析方法。

二、实验内容说明

金属铸锭（件）的组织一般分为三个区域：最外层的细等轴晶区，中间的柱状晶区和心部的粗等轴晶区。最外层的细等轴晶区由于厚度太薄，对铸锭（件）的性能影响不大；铸锭中间柱状晶区和心部的粗等轴晶区在生产上有较重要的意义，因此认为地控制和改变这两个区域的相对厚度，使之有利于实际产品，有很大意义。

铸锭的组织（晶区的数目、相对厚度、晶粒形状的大小等）除与金属材料的性质有关外，还受浇注和凝固条件的影响。因此当给定某种金属材料时，可借变更铸锭的浇注凝固条件来改变三晶区的大小和晶粒的粗细，从而获得不同的性能。

本实验是通过对不同的锭模材料、模壁厚度、模壁温度、浇注温度及用变质处理和振动等方法浇注成的铝锭的宏观组织的观察，对铸锭的组织形成和影响因素进行初步的探讨，并对金属研究中经常要采用的宏观分析方法进行一次初步的实践。 本实验用以观察的铸锭样品浇注和凝固条件如后表：

三、实验步骤

1. 教师介绍金属宏观分析方法，讲解各样品浇注和凝固条件。

2. 学员轮流观察各种样品，结合已知的浇注和凝固条件分析各样品宏观组织的形成过程。 3. 描述所观察到的各样品的宏观组织。

四、实验报告要求

1. 叙述浇注正常组织的形成过程。

2. 逐一描绘各试样的宏观组织图，分析浇注和凝固条件对铸锭（件）组织的影响。

表1 铸锭样品浇注和凝固条件 模壁厚度序号 材料 模壁材料 模壁温度(℃) 冷却方法 其它 (mm) 1 纯铝 低碳钢 15 室温 随模冷却 700℃浇注 2 纯铝 低碳钢 15 室温 随模冷却 800℃浇注 700℃浇注 3 纯铝 低碳钢 15 室温 随模冷却 加细化剂 4 纯铝 型砂 15 室温 随模冷却 700℃浇注 5 纯铝 型砂 15 500 随模冷却 900℃浇注 五、思考题

1. 简述宏观组织的特点及分析方法。

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实验一 浇注和凝固条件对铸锭组织的影响

实验报告

班级： 日期：

姓名： 学号：

同组姓名：

纯铝在不同凝固条件下凝固得到铸锭宏观组织的观察分析报告： 1. 叙述纯铝铸锭中不同晶区的形成过程。

2. 逐一描绘各试样的宏观组织图，分析浇注和凝固条件对铸锭组织的影响。 样品宏观组织及分析 序号 模壁温浇注温宏观组织图 分析 铸模 度(℃) 度(℃) 1 低碳钢 室温 700 2 低碳钢 室温 800 3 型砂 室温 700 4 型砂 500 800 3. 简述宏观分析方法。

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实验二 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铝硅合金的非平衡组织。 2. 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。 3. 掌握二元合金中成分、组织和性能之间变化的规律。

二、实验内容说明

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。

本实验准备了几种典型成分的合金试样，供大家观察其平衡组织，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。 本实验所用试样如下： (a) 20钢 退火态 4%硝酸酒精腐蚀； (b) 45钢 退火态 4%硝酸酒精腐蚀； (c) T12钢 退火态 4%硝酸酒精腐蚀；

(d) Al-7Si亚共晶合金 铸态 0.5HF水溶液腐蚀； (e) Al-12Si共晶合金 铸态 0.5HF水溶液腐蚀； (f) Al-17Si过共晶合金 铸态 0.5HF水溶液腐蚀； (g) Pb-75Sn过共晶合金 铸态 4%硝酸酒精腐蚀 Al-Si，Pb-Sn相图见附图。

三、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。 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。

四、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。

五、思考题

1. 试分析Al-7Si亚共晶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。

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实验二 二元合金显微组织分析

实验报告

班级： 日期：

姓名： 学号：

同组姓名：

二元合金微观组织的观察分析报告：

1. 描绘各样品的显微组织，标注其中的特征组织，并详细分析各种组织形成过程。 样品序号 微观组织及分析 合金 微观组织简图 分析 Al-7Si亚共晶合金 1 Al-12Si共晶合金 2 Al-17Si过共晶合金 3 2. 选择其中一种合金计算其平衡组织中各相的相对含量。

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