實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(材料工程基礎(chǔ))

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1、《材料工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書《材料工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書適用專業(yè):材料科學(xué)與工程課程代碼:8103670總學(xué)時(shí):56總學(xué)分:3.5編寫單位:材料科學(xué)與工程學(xué)院編寫人:向軍審核人:審批人:-8-《材料工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目錄實(shí)驗(yàn)一鋁合金的熔煉與鑄錠…………………………………………………………………………2實(shí)驗(yàn)二鋼的熱處理操作………………………………………………………………………………5-8-《材料工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一鋁合金的熔煉與鑄錠一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)1、掌握鋁合金熔化的基本原理。2、掌握鋁合金鑄錠的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)儀

2、器、設(shè)備及材料1、坩堝電阻爐2、澆鑄模(可自由脫模式)3、必要的工具(扒渣棒、抱鉗等)4、熱電偶及控溫儀表5、鋁塊6、銅板7、天平8、坩堝三、實(shí)驗(yàn)原理鋁銅合金的熔煉工藝流程熔化工藝參數(shù)和規(guī)程1、熔煉溫度熔煉溫度愈高，合金化程度愈完全，但熔體氧化吸氫傾向愈大，鑄錠形成粗晶組織和裂紋的傾向性愈大。通常，鋁合金的熔煉溫度都控制在合金液相線溫度以上50～100℃的范圍內(nèi)。從圖1的AI-Cu相圖可知，A1-5％Cu的液相線溫度大致為660~670℃，因此，它的熔煉溫度應(yīng)定在710(720)℃～760(770)℃之間。澆注溫度為73

3、0℃左右。-8-《材料工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2、熔煉時(shí)間熔煉時(shí)間是指從裝爐升溫開始到熔體出爐為止，爐料以固態(tài)和液態(tài)形式停留于熔爐中的總時(shí)間。熔煉時(shí)間越長(zhǎng)，則熔爐生產(chǎn)率越低，爐料氧化吸氣程度愈嚴(yán)重，鑄錠形成粗晶組織和裂紋的傾向性愈大。精煉后的熔體，在爐中停留愈久，則熔體重新污染，成分發(fā)生變化，質(zhì)量降低的可能性愈大。因此，作為一條總的原則，在保證完成一系列的工藝操作所必需的時(shí)間的前提下，應(yīng)盡量縮短熔煉時(shí)間。3、合金化元素的加入方式與鋁相比，銅的比重大，熔點(diǎn)雖高(1083℃)，但在鋁中的溶解度大，溶解熱也很大，無需預(yù)熱即可溶解，

4、因此，可以以純金屬板的形式在主要爐料熔化后直接加入熔體中，亦可與純鋁一同加入。4、要注意覆蓋眾所周知，鋁在高溫熔融狀態(tài)，極易形成A1203氧化膜，因此要對(duì)鋁熔體進(jìn)行保護(hù)。就鋁銅合金而言，所用的覆蓋劑為：40％KCI+40％NaCI+20％冰晶石(Na3AIF6)的粉狀物。它的比重約為2.3g／cm3，熔點(diǎn)約670℃，這種覆蓋劑不僅能防止熔體氧化和吸氫，同時(shí)還具有排氫效果。這是因?yàn)樗娜埸c(diǎn)比熔體溫度低，比重比熔體小，還具有良好的潤(rùn)濕性能，在熔體表面能夠形成一層連續(xù)的液體覆蓋膜，將熔體和爐料隔開，且具有—定的精煉能力，因而，

5、這種覆蓋劑具有良好的覆蓋、分離、精煉的綜合工藝性能。加入量一般為熔體質(zhì)量的2～5％。5、要注意扒渣當(dāng)爐料全部熔化后，在熔體表面會(huì)形成一層有溶劑、金屬氧化物和其它非金屬夾雜物所組成的熔渣。在進(jìn)行澆注之前，必須將這層渣除掉。其目的是：(1)防止熔體夾渣；(2)減少熔體吸氣機(jī)會(huì)(因?yàn)槿墼撬魵獾牧己幂d體)；(3)加強(qiáng)傳熱。扒渣時(shí)，工具要干凈，要預(yù)熱，操作要平穩(wěn)不起波浪。6、金屬模要上涂料并加熱到300℃左右一、實(shí)驗(yàn)步驟1、備料按照Al-5%Cu的質(zhì)量百分比，用天平稱好爐料（按每爐1Kg計(jì)算）；2、裝料將鋁塊和銅板同時(shí)加入坩堝

6、電阻爐中，然后加入覆蓋劑；-8-《材料工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書3、升溫4、測(cè)溫控制在710-770℃之間，用紅外測(cè)溫儀進(jìn)行；5、調(diào)溫主要是為澆注作準(zhǔn)備，熔體溫度太低，流動(dòng)性不佳，不易充滿模子，而溶體溫度太高，易氧化和形成粗大晶粒；6、澆注將熔體倒入預(yù)先準(zhǔn)備的模子中，待完全凝固后，再脫模；7、脫模取出鑄錠，注意要戴手套。一、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、說明試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)器材、試驗(yàn)原理；2、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過程，并寫出心得體會(huì)。二、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)嚴(yán)格按照操作步驟進(jìn)行，注意安全。三、思考題1、什么叫熔煉與鑄錠?它們有何作用?2、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過程及心得體會(huì)。

7、主要參考文獻(xiàn)1、周美玲等?材料工程基礎(chǔ)?北京：北京大學(xué)出版社，2001.042、邵潭華?材料工程基礎(chǔ)?西安：西安交通大學(xué)出版社，2003.033、謝希文?材料工程基礎(chǔ)?北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999-8-《材料工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)二鋼的熱處理操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)1.能根據(jù)所學(xué)的熱處理理論知識(shí)制定相關(guān)的熱處理工藝參數(shù)。2.了解碳鋼的含碳量、加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對(duì)熱處理后鋼性能(硬度)的影響。3.熟悉和掌握碳鋼的幾種基本熱處理操作方法（淬火、正火、回火等）。二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材料1.箱式電阻爐及控溫儀

8、表2.洛氏硬度計(jì)3.布氏硬度計(jì)及讀數(shù)顯微鏡4.冷卻劑：水、油5．實(shí)驗(yàn)用材料：20鋼，45鋼，T8鋼，T12鋼等三、實(shí)驗(yàn)原理鋼的熱處理是通過加熱、保溫和冷卻，改變其內(nèi)部組織，從而獲得所要求性能的工藝過程。一般熱處理的基本方法有退火、正火、淬火及回火等。退火和正火是將鋼加熱到Ac3、Ac1或Accm以上，保溫一段時(shí)間，然