实验二 金相分析及热处理综合实验
一、实验目的及要求
本实验为综合性实验，要求学生在老师指导下独立完成，包括：原材料检测（金相组织、硬度）→ 热处理（淬火）→ 终检（金相组织、硬度）的全过程并得出相关实验结果。 1、熟悉金相分析基本方法（金相试样的制备、观察、金相显微镜的使用） 2、熟悉钢的热处理工艺及操作（淬火工艺、热处理炉的使用） 3、熟练掌握洛氏硬度计的操作，了解工业生产中常用硬度检测方法
二、实验设备及材料
1、设备：
金相显微镜 热处理炉及控温仪表 洛氏硬度计 砂轮机 预磨机 抛光机 吹风机 2、试样材料：20 45 T10(任选一种)
3、消耗材料：Cr203抛光液 4％硝酸酒精溶液 棉花 水砂纸 金相砂纸 抛光布 水
三、实验步骤及方法
每人一个试样，做完该试样实验的全过程。 第1步：粗磨
用砂轮机或锉刀将试样待观察面制成平面，再用粗砂纸磨制，得到平整磨面为止。 第2步：冲洗 清水洗净并擦干 第3步：细磨
消除粗磨后的磨痕，得到平整而光滑的磨面。依次在由粗到细的三种不同粒度的砂纸上把磨面磨光。
方法：将砂纸放在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，并使磨面朝下，均匀用力沿直线向前推行，返回时试样要离开砂纸，如此反复，直至磨面上的磨痕被去掉，新的磨痕均匀一致时为止。每换一种砂纸，试样的磨制方向转动90°，即与上一道磨痕方向垂直。 第4步：冲洗 清水洗净 第5步：抛光
去除细磨时留下来的细微磨痕和变形层，是靠极细的抛光粉末与磨面间产生相对磨削和滚压作用来消除磨痕，使其成为光滑的镜面。抛光时应在抛光盘上不断滴注抛光液，抛光液采用Cr2O3细粉末在水中的悬浮液。 第6步：冲洗 清水洗净
第7步：浸蚀 浸蚀剂为3-5％硝酸酒精溶液
方法：将试样磨面浸入浸蚀剂中，或用棉花沾上浸蚀剂擦拭表面。时间要适当，一般磨面发暗时就可停止，如浸蚀不足可重复浸蚀；如浸蚀过度，则需重新抛光后，再来一次。 第8步：冲洗 先用清水冲洗，再用酒精冲洗。
第9步：吹干 用吹风机吹干试样或用棉球擦干后即可进行观察。 第10步：显微观察（XJP-200金相显微镜）
要求画出观察到的组织示意图，标明材料牌号、放大倍率、浸蚀剂及所观察到的组织组成物的名称。
第11步：硬度测试（HR-150A洛氏硬度计或HRD-150电动洛氏硬度计或TH320全洛氏硬度计）
要求记录测试的数据，每个试样(在不同部位)测三个点，取其平均值。 第12步：热处理（SX系列或SG系列或RJM系列热处理炉）
同种牌号试样放同一热处理炉进行热处理，并依据铁碳相图上的临界温度确定好热处理温度及保温时间。淬火时，试样用钳子夹好，出炉、入水迅速，并不断在水中搅动，以保证热处理质量。取放试样时炉子要断电。
第13步：热处理后的试样用砂纸磨去两端氧化皮。 第14步：重复第1步至第11步进行操作。
四、实验结果记录
材料的牌号：
热处理工艺：加热温度 保温时间 冷却方式 热处理前 硬度值： 组织组成： 处理状态： 示意图： 放大倍率： 浸蚀剂：
热处理后 硬度值： 组织组成： 处理状态： 示意图： 放大倍率： 浸蚀剂：
五、实验报告要求
1、写出实验目的； 2、写出实验过程；
3、实验结果记录，示意图上应标明组织组成物名称；
3、根据热处理原理，分析热处理前后的组织变化情况，对比热处理前后的硬度值，分析硬度值变化的原因； 4、本次实验的体会。
六、注意事项
1、本实验加热所用的设备都为电炉，由于炉内电阻丝距离炉膛较近，容易漏电，所以电炉一定要接地。在取、放试样时必须先切断电源。
2、往炉中放、取试样必须使用夹钳，夹钳必须擦干，不得沾有油和水。开关要迅速，炉门打开时间不宜过长。
3、试样在淬火液中应不断搅动，以免因冷却不均而出现软点。
4、在观察显微组织时，可先用低倍全面地观察，找出典型组织，再用高倍放大，局部详细观察。移动金相试样时，不得用手指触摸试样表面，以免影响观察。
5、硬度测试时，试样两端要平行，表面应平整，若有油污或氧化皮，可用砂纸打磨；如测试圆柱形试样的侧面，应放在带有“V”型槽的工作台上操作，以防试样滚动。 6、加载应细心操作，以免损坏压头，若加载阻力太大，应停止加载，立即报告。 7、测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。
8、金刚石压头系贵重物件，质硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其它物件碰撞。
附件1：硬度计操作方法指导
硬度是材料对另一较硬的物体压入表面抵抗塑性变形的一种能力，硬度试验简单易行，又无损于零件，故应用较广。常用的硬度试验方法有布氏硬度（用于黑色、有色金属的原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测验）和洛氏硬度（用于热处理后的金属产品的性能检测）。
HR-150A洛氏硬度计：
检测洛氏硬度HRC，所用压头为120°金刚石圆锥，负荷1500N，是根据压痕深度来确定硬度值指标，测定时，需要两次施加载荷（预载荷和主载荷）。
方法：将试样放在试样台上，顺时针旋转手轮，使试样与压头缓慢接触，直至表盘小指针指到“0”为止，将表盘大指针调整至零点，此时已预加载荷（10kgf），其目的是使压头与试样表面接触良好，以保证测量结果准确。然后旋转摇柄加上主载荷，当表盘中大指针反向旋转若干格并停止时，持续3－4秒，再反向旋转摇柄，直至自锁为止，即卸除主载荷，
此时大指针退回若干格，由表盘可直接读取洛氏硬度值（HRC读外圈黑刻度）。
TH320全洛氏硬度计：
本硬度计功能设置方法详见其操作规程。
将试样放置在样品台中央，顺时针平稳转动手轮，使样品台上升，试样与压头接触。此时屏幕上出现压头运动过程示意图，最后一格表示加载初试验力终止位置。平缓转动手轮，直到压头达到终止位置，同时伴有蜂鸣报警，此时应立即停止转动手轮。
如果手轮转动有少量过量，不影响测量结果即精度，如果转动过量较大，试验机自动报警，并提示此时应重新开始。
初试验力加载完成后，测试开始自动进行。依次完成一下过程：主试验力加载，加载完成后开始设定保持时间倒计时，保持总试验力，时间到后立即开始卸载，最后显示测试结果。
逆时针转动手轮，样品台下降，全部试验力卸除，所有试验参数自动记忆，等待下次测试。
附件2：普通热处理工艺及常用钢材应用举例