金属材料实验指导书 - 图文(4)

粒状贝氏体：白块状的铁素体与岛状的组成物组成。

马氏体与贝氏体组织的精细结构必须借助于电子显微镜以及X射线等方法来鉴别。通过光学显微镜只能观察到金相组织的主要特征及形态。

三、实验设备和材料

金相试样（20钢、60钢、T8钢、T12钢、60Si2Mn、18CrNiW、铸铁）、金相显微镜

四、实验内容

每人观察下列经各种热处理后的试样的金相组织，并填写各个试样的金相组织。见表3—１。

表3—1 不同钢种经各种热处理后的试样的金相组织

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 钢种 20钢 20钢 Ｔ8钢 Ｔ8钢 60钢 铸铁 Ｔ12钢 60Si2Mn Ｔ8钢 热处理工艺 940℃加热， 淬冰盐水 1100℃加热，淬冰盐水 780℃加热， 淬冰盐水 1100℃加热，淬冰盐水 1100℃加热，淬冰盐水 淬火 780℃加热，淬火 900℃加热，420℃等温 900℃加热，300℃等温5分钟水冷 10 18CrNiW 870℃加热，100℃／时炉冷 组织 五、讨论思考题

1、试分析含碳量、奥氏体化温度对马氏体形态的影响。 2、简述上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体的组织特征。 六、显微组织照片

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图3-1 图3-2

图3-3 图3-4

图3-5 图3-6

图3-7 图3-8

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图3-9 图3-10

*腐蚀剂均为4%硝酸酒精

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实验四：金属的塑性变形与再结晶

一、实验目的

1、了解工业纯铁经冷塑性变形后，变形度对硬度和显微组织的影响。 2、研究变形度对工业纯铝再结晶退火后经历晶粒大小的影响。 3、观察形变孪晶和退火孪晶。

二、实验原理

在外力作用下，应力超过金属的弹性极限时金属所发生的永久变形称为塑性变形。纯金属经受塑性变形后，不但其外形发生变化，而且晶粒内部也发生明显的变化。随着变形度增大，晶粒逐渐沿受力方向发生变形，如工业纯铁试样在经受压缩时，内部晶粒将由多边形等轴状压成扁平形状，其压扁方向与压力方向是一致的。在被压扁的晶粒内部可观察到一些滑移带，滑移带的数量和分布方向均随变形度而变化，变形度≥70％的工业纯铁（α－Fe），将呈现“纤维”组织。

金属发生塑性变形主要是通过滑移方式进行的，而滑移则是由滑移面上的位错运动造成的，经冷塑性变形后的金属会增加结构缺陷，如位错密度将从106-8/cm2增至1012/cm2；随着变形度增加，可激发出取向不同的多系滑移，此时，位错就会产生交割，位错交割时，交点处的应力状态比较复杂，位借运动就会受到阻碍，从而造成明显的加工硬化现象。在本实验中，将测定变形度为0％、30％、50％、70％的工业纯铁试样的硬度，并在金相显微镜下观察其晶粒形状和滑移带数量及其取向情况，以便了解工业纯铁经冷塑性变形后，变形度对硬度和显微组织的影响。

冷塑性变形后的金属组织是不稳定的，在加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程。当加热温度较高时，原子活动能力增加，此时晶粒外形开始发生变化，从变形拉长的晶粒变成无畸变的新等轴晶粒，这一变化过程实质上也是一个新晶粒重新形核和成长的过程，但它只是晶粒外形和内部滑移带发生变化，而新晶粒的点阵(晶格)类型仍与旧晶粒相同，因此称这一过程为再结晶，以此与重结晶相区别。再结晶完成后，变形金属的加工硬化现象得以消除。金属的机械性能将取决于再结晶后的晶粒大小，再结晶后的晶粒大小则受再结晶前的变形度、退火温度等因素所控制。金属的变形度愈大，则再结晶形核率愈高，再结晶后的晶粒便愈细，金属能进行再结晶的最小变形度通常在2—8%范围内，此时再结晶后的晶粒特别粗大，称

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此变形度为临界变形度。大于临界变形度后随着变形度增加，再结晶后晶粒逐渐细化。生产中应尽可能避免在临界变形度范围内加工，以免形成粗大晶粒而降低机械性能。在本实验中将研究变形度为0％、1％、2％、3％、4％、6％、8％、10％的工业纯铝拉伸试样，对在580℃温度下再结晶退火半小时后的晶粒大小的影响。

金属发生塑性变形还可通过孪生方式进行。孪生是一个发生在晶体内部，产生孪晶的均匀切变过程，孪晶本身是一个晶体中的变形区域，它与相邻未变形区域的晶体取向互成镜面对称关系。形变孪晶的产生与金属的点阵类型和层错能高低等因素有关，如密排六方金属(Zn，Mg等)，易以孪生方式变形而产生孪晶，层错能低的奥氏体不锈钢亦产生形变孪晶。工业纯铁为体心立方金属，它只有在0℃以下受冲击载荷时，才易产生孪晶。在本实验中，可用金相显微镜观察到，经过塑性变形的锌中所产生的变形孪晶，其形貌犹如扁豆又如透镜。有些金属的形变孪晶很狭窄、只能在透射电子显微镜下得到分辨。

某些形变金属在再结晶退火后，在纤维组织中常常可以看到退火孪晶，在本实验中，将用金相显微镜观察α黄铜的退火孪晶，其边很直而且彼此平行，并显示其颜色与基体不同

三、实验设备和材料。 (一)实验设备

1、箱式电炉，热电偶及控温仪表

2、洛氏硬度计[载荷980N（100kgf），用HRB标尺］ 3、卡尺，打记号工具 4、小型手动拉伸机 5、金相显微镜 (二)实验材料

l、变形度为0％、30％、50％、70％的工业纯铁试样两套，其中一套试样用于测定硬度，另一套为已制备好的金相标准试样，用于观察组织。

2、具有纤维组织的工业纯铁的幻灯片。

3、尺寸为160×20×0.5mm的退火状态工业纯铝试片。 4、黄铜的退火孪晶的金相标准试样和幻灯片。 5、锌的形变孪晶的金相标准试样和幻灯片。

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