过冷奥氏体恒温转变综合动力学曲线测定

综合实验说明:本实验为综合设计分析实验,7学时,是材料科学基础实验》(27学时)的一部分,为配合材料物理专业必修课《材料科学基础》而设定。课程负责人:龙毅,执笔:叶荣昌

    本实验以T8钢为研究对象,通过将必须数量的、具有一定大小尺寸的薄试样加热到钢的临界点以上,经保温达到充分奥氏体化,然后,分别转入温度低于A1线的不同温度的等温炉内,进行不同时间的等温停留,使过冷奥氏体在不同温度下进行不同程度的分解。测定奥氏体的组织转变量,以确定奥氏体开始分解(约5%的转变量)、转变50%及转变终了(约有5%未转变)的时间,并由此获得一系列数据,描绘出钢的C曲线。

    由于当试样开始转变或转变接近终了时,转变量很难确定,因此,配合采用硬度法,在试样上测量洛氏硬度。当未发生转变时,组织全部为马氏体,硬度值很高而且平稳,变化不大。当等温转变有转变产物形成时,由于高温和中温转变组织(如珠光体及贝氏体等)的硬度都低于马氏体,因此硬度下降。随着转变量增加,硬度值不断下降,直至转变完了,硬度值趋于平稳。

    金相硬度法是测定过冷奥氏体等温转变曲线最准确的方法,而且可以直接观察到不同等温条件下转变产物的组织形态和数量,这是其它方法所不能代替的。但是,由于金相硬度法需用试样数量较多,实验工作量大,因此,本实验采取分工协作的方式,将全班同学交叉分成六个小组,每组的保温温度相同,保温时间不同。首先,每个同学观测不同等温温度、不同等温时间处理所得显微组织,描绘出所观察到的金相组织,注明组织特征和相对量,并给出各自试样的硬度值;接着,各小组将本组样品叠加后观察奥氏体转变量随保温时间的变化;然后,各小组综合数据,绘出各等温温度下的硬度与保温时间的关系曲线,并分析结果;最后,全班数据综合,将不同温度下奥氏体转变相同的点连接起来,建立C曲线,并分析结果。

    本实验的顺利完成依赖于每一位同学的努力,个人实验结果的好坏对最终的综合数据具有直接影响,因此,通过这一实验不仅可以培养同学们动手实践能力与综合分析问题、解决问题的能力,而且,还可以培养同学们在一个课题研究中相互分工与团结协作的能力。

 

 

一、实验目的

   本实验综合考查学生对所学理论知识与实验技术的综合运用能力,熟悉用金相硬度法测定过冷奥氏体恒温分解动力学曲线的方法,掌握过冷奥氏体在不同温度范围中恒温转变产物的特征,提高对组织的识别能力。此外,培养和考查学生撰写实验报告的能力。学生通过观察思考,对实验结果进行深入分析,通过结合所学理论知识,提出合理解释,并提交完整的实验报告,从而达到提高学生综合素质的目的。

 

二、实验内容及方案

1.按照规定工艺规范对试样进行热处理

2.用金相硬度法测定过冷奥氏体恒温转变综合动力学曲线(即C曲线,或T-T-T曲线)

 

三、实验设备与材料

1.金相显微镜,热处理炉,洛氏硬度计,砂轮,抛光机

2.实验样品:T8钢(φ10mm×2mm)

 

四、实验基本要求

1、试样等温处理规定时间后,淬火处理过程应迅速,尽量降低操作过程的影响;

2、测量洛氏硬度时,试样应用粗砂纸磨平,每块试样至少测三点,取平均值,同时注意尽量降低各测点之间的相互影响;

3、试样在砂轮上磨截面时,应特别注意不能使试样过热,应随时用水冷却,以免发生回火影响组织观测的精度;

4、个人根据各自实验条件,初步分析确定不同等温温度及不同等温时间可能获得的显微组织;

5、个人测定各自试样铬氏硬度,并给出硬度值;

6、个人对各自试样进行显微组织观测,描绘出所观察到的组织形态,分析注明组织特征,并采用定量金相确定奥氏体的转变相对量;

7、各小组将本组样品叠加后观察,分析一定温度下奥氏体转变量随保温时间的变化规律,然后,综合本组数据,绘出相应等温温度下的硬度与保温时间的关系曲线,并分析结果;

8、全班数据综合,分别绘出如下关系曲线,并分析结果;

1)硬度与保温温度及保温时间的关系曲线;

2)组织转变量与保温温度及保温时间的关系曲线;

9、对实验结果进行分析讨论,找出存在的问题及其产生原因,并在200字以内对实验结果作出总结。本次实验是否达到了目的,如何进行改进。

实验中应注意的问题:

1.实验温度,时间如何设计?

2.保温温度及保温时间变化对组织形态有何影响?

3.组织分析时如何确定不同的相?

4.定量金相时如何选用合适的放大倍数以更全面地显示组织形貌特征?

5.分析时要有针对性。

 

五、实验报告要求

    根据以上要求给出一份完整的实验报告,注意实验报告中各部分安排的合理性,整洁程度也计入考核成绩。

 

六、参考书目

1、门学勇主编,钢的相变实验及组织分析,哈尔滨工业大学出版社,1990.12

2、沈桂琴编著,光学金相技术,北京航空航天大学出版社,1992.8

3、孙业英主编,光学显微分析,清华大学出版社,2003

4、韩德伟,张建新编著,金相试样制备与显示技术,中南大学出版社 2005

  
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