材料科學(xué)與工程實驗教程

內(nèi)容概要

　　《材料科學(xué)與工程實驗系列教材：材料科學(xué)與工程實驗教程（金屬材料分冊）》匯編了材料科學(xué)與工程專業(yè)系列課程典型的和共性的實驗，主要包括材料科學(xué)基礎(chǔ)（金屬學(xué)）、金屬熔煉與鑄造、金屬塑性加工、金屬材料熱處理、材料力學(xué)性能、材料物理性能、金屬腐蝕與防護(hù)、X射線衍射及電子顯微分析（材料結(jié)構(gòu)分析）等專業(yè)主干課程的79個實驗。實驗內(nèi)容以全面提高學(xué)生實驗技能的常規(guī)基礎(chǔ)實驗為主，按照材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗、材料工程基礎(chǔ)實驗、材料性能檢測實驗、材料結(jié)構(gòu)與成分分析實驗四大部分進(jìn)行分模塊排序；此外，根據(jù)材料科學(xué)與工程專業(yè)發(fā)展的需要，又特意編寫了以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力為主的綜合性、設(shè)計性與研究創(chuàng)新性實驗。本教材旨在為材料類專業(yè)課程的實驗教學(xué)提供指導(dǎo)。　　《材料科學(xué)與工程實驗系列教材：材料科學(xué)與工程實驗教程（金屬材料分冊）》可作為高等院校材料類專業(yè)，如材料學(xué)、材料物理、材料加工工程、材料成形與控制工程、材料化學(xué)等相關(guān)專業(yè)本科生系列課程實驗教學(xué)的教材，也可供有關(guān)教師、研究生和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一章 材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗第一節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)及金屬凝固基礎(chǔ)實驗實驗1 典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的鋼球堆垛模型分析實驗2 金屬凝固過程觀察實驗3 用熱分析法建立二元合金相圖第二節(jié) 金相顯微組織分析基礎(chǔ)實驗實驗4 金相顯微鏡的構(gòu)造、成像原理與使用實驗5 金相樣品的制備與顯微組織觀察實驗6 鐵碳合金平衡組織觀察與分析實驗7 二元和三元合金顯微組織觀察與分析實驗8 金屬的塑性變形與再結(jié)晶組織分析實驗9 碳鋼熱處理后顯微組織的觀察與分析第三節(jié) 擴(kuò)散與固態(tài)相變基礎(chǔ)實驗實驗10 擴(kuò)散實驗實驗11 鋼的C曲線測試實驗12 鋼的珠光體轉(zhuǎn)變及顯微組織觀察實驗13 鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變及顯微組織觀察實驗14 鋁合金的脫溶（時效硬化）實驗第二章 材料工程基礎(chǔ)實驗第一節(jié) 金屬熔煉與鑄造基礎(chǔ)實驗實驗15 合金鋼的真空電弧爐熔煉實驗16 鋁合金的熔煉與鑄造實驗17 鋁硅合金的晶粒細(xì)化與組織變質(zhì)處理實驗18 鑄造工藝對金屬鑄錠組織的影響實驗19 金屬熔煉爐前檢測及鑄造性能實驗第二節(jié) 金屬塑性加工基礎(chǔ)實驗實驗20 金屬塑性變形基本特點的觀察實驗21 金屬室溫壓縮的塑性及其流動規(guī)律實驗22 最大咬入角及摩擦系數(shù)的測定實驗23 擠壓變形力變化規(guī)律與金屬流動實驗24 拉拔的安全系數(shù)及拉伸力的測量實驗25 沖壓成形（拉深）實驗第三節(jié) 金屬熱處理實驗實驗26 鋼的普通熱處理實驗27 滲碳及滲層組織性能分析實驗28 高頻感應(yīng)加熱表面淬火及其性能檢測實驗29 固溶淬火溫度對鋁合金時效效果的影響實驗30 鋼的淬透性測定第四節(jié) 宏觀分析及無損檢測實驗實驗31 宏觀斷口、缺陷及低倍組織分析實驗32 晶粒度的測定實驗33 鋼的火花鑒別實驗34 內(nèi)部缺陷無損檢測實驗35 表面缺陷無損檢測第三章 材料性能檢測實驗第一節(jié) 力學(xué)性能實驗實驗36 金屬拉伸力學(xué)性能的測定實驗37 金屬材料硬度測定實驗38 金屬缺口試樣沖擊韌性的測定實驗39 金屬平面應(yīng)變斷裂韌度K的測定實驗40 金屬疲勞實驗實驗41 金屬磨損實驗第二節(jié) 物理性能實驗實驗42 綜合熱分析實驗實驗43 金屬材料熱膨脹系數(shù)的測定實驗44 導(dǎo)熱系數(shù)的測定實驗45 雙電橋法測量金屬及合金的電阻實驗46 磁性材料的直流磁特性測量第三節(jié) 腐蝕與電化學(xué)性能實驗實驗47 鹽霧腐蝕實驗實驗48 線性極化法測定金屬的腐蝕速度實驗49 極化曲線的測定與分析實驗50 鋼鐵的氧化發(fā)藍(lán)處理實驗51 鋁合金的陽極氧化、著色與封閉處理第四章 材料結(jié)構(gòu)與成分分析實驗第一節(jié) X射線衍射分析實驗實驗52 X射線衍射儀的結(jié)構(gòu)、原理與使用實驗53 物相定性分析實驗54 物相定量分析實驗55 點陣常數(shù)的精確測量實驗56 微觀應(yīng)力與亞晶尺寸的測量第二節(jié) 電子顯微分析實驗實驗57 掃描電鏡的結(jié)構(gòu)、工作原理及使用實驗58 掃描電鏡的二次電子像及斷口形貌分析實驗59 掃描電鏡的背散射電子像及高倍組織觀察實驗60 透射電鏡的結(jié)構(gòu)、成像原理及使用實驗61 透射電鏡樣品的制備及典型組織觀察實驗62 電子探針的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用第三節(jié) 能譜、波譜與光譜分析實驗實驗63 能譜儀的結(jié)構(gòu)、原理及使用實驗64 波譜儀的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用實驗65 等離子體原子發(fā)射光譜分析實驗66 紅外光譜分析實驗67 激光拉曼光譜分析第五章 材料綜合性、設(shè)計性與研究創(chuàng)新性實驗第一節(jié) 綜合性實驗實驗68 材料熱處理綜合實驗實驗69 材料力學(xué)性能綜合實驗實驗70 材料現(xiàn)代分析測試綜合實驗實驗71 典型金屬材料顯微組織的觀察與分析第二節(jié) 設(shè)計性實驗實驗72 鋼的強韌化設(shè)計實驗73 鋼的熱處理工藝設(shè)計與組織性能分析實驗74 材料失效案例分析實驗75 典型零件材料的選擇和應(yīng)用第三節(jié) 研究創(chuàng)新性實驗實驗76 熱模擬法測定金屬的高溫力學(xué)性能實驗77 電阻法研究合金的相變過程實驗78 熱膨脹法測定鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖實驗79 形狀記憶合金相變的微觀結(jié)構(gòu)分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　淬火時金屬內(nèi)部會發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，除最主要的相態(tài)變化外，還會產(chǎn)生再結(jié)晶、晶粒長大以及與周圍介質(zhì)的作用等，這些變化對淬火后合金的性能都會帶來影響。在確定淬火溫度時，應(yīng)根據(jù)不同合金的特點予以考慮。例如，在不發(fā)生過燒的前提下，提高淬火溫度有助于加速時效強化過程，但某些合金（如6A02鋁合金）在高溫下晶粒長大傾向大，則應(yīng)限制最高的加熱溫度?！　∵^燒是淬火時易于出現(xiàn)的缺陷。輕微過燒時，表面特征不明顯，顯微組織觀察到晶界稍變粗，并有少量球狀易熔組成物，晶粒也較大。反映在性能上，沖擊韌性降低，腐蝕速率大為增加。嚴(yán)重過燒時，除了晶界出現(xiàn)易熔物薄層，晶內(nèi)出現(xiàn)球狀易熔物外，粗大的晶粒晶界平直、嚴(yán)重氧化，三個晶粒的銜接點呈黑三角，有時出現(xiàn)沿晶界的裂紋在制品表面，顏色發(fā)暗，有時也出現(xiàn)氣泡等?！　?.淬火加熱保溫時間　　保溫的目的在于使相變過程能夠充分進(jìn)行（過剩相充分溶解），使組織充分轉(zhuǎn)變到淬火需要的形態(tài)，在工業(yè)成批生產(chǎn)條件下，保溫時間應(yīng)當(dāng)自爐料最冷部分達(dá)到淬火溫度的下限算起。保溫時間的長短主要取決于成分、原始組織及加熱溫度。溫度越高，相變速率越大，所需保溫時間越短。例如2A12鋁合金在500℃加熱，只需保溫10min就足以使強化相溶解，自然時效后獲得最高強度（441MPa）；若480C加熱則需保溫15min，自然時效后的最高強度也較500C淬火時的低（412MPa）。材料的預(yù)先處理和原始組織（包括強化相尺寸、分布狀態(tài)等）對保溫時間也有很大影響。通常，鑄態(tài)合金中的第二相較粗大，溶解速率較小，它所需的保溫時間遠(yuǎn)比變形后的合金長。就同一變形合金來說，變形程度大的要比變形程度小的所需時間短。退火狀態(tài)合金中，強化相尺寸較已淬火一時效后的合金粗大，故退火狀態(tài)合金淬火加熱保溫時間較重新淬火的保溫時間長得多。保溫時間還與裝爐量、工件厚度、加熱方式等因素有關(guān)，裝爐量越多、工件越厚，保溫時間應(yīng)越長。浴爐加熱比氣體介質(zhì)加熱（包括熱風(fēng)循環(huán)爐）速度快、時間短?！　　?/pre>








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