模具材料及表面处理实训(实验)教学指导书(1)

来源:51模材网 

  三、实训方式、方法


  主要采用实验室、热处理现场教学和现场操作训练。使学生对力学性能、热处理知识及热处理设备有直观地认识。实训项目与实际产品相结合,培养学生解决生产实际问题的能力。


  四、实验操作内容


  实验1、金属力学性能试验


  Ⅰ拉伸试验


  [实验目的]


  1.测定金属的强度指标(屈服极限σs抗拉极限σb)和塑性指标(伸长率δ及断面收缩率ψ)。


  2.加深对碳钢拉伸曲线的理解。


  3.了解万能试验机的主要结构和使用方法。


  [实验设备及材料]


  1.万能试验机一台


  2.低碳钢及铸铁拉伸试样各若干根。


  [实验组织及步骤]


  1.实验前复习教材上第一章第三节“强度与塑性”有关内容。


  2.全班分为若干组,每个小组做低碳钢及铸铁拉伸试验各一次。


  3.了解万能试验机的大致结构、试验方法及注意事项。


  4.测量、记录试样原始直径d0和标距尺寸L0(L0=10d0或L0=5d0)。


  5.调整校对试验机。夹装试样,检查试样夹装是否正确。检查测力及绘图机构是否能正常工作。


  6.开动机器后,仔细观察载荷及试样变形情况。当测力盘指针来回摆动或几乎不动时(绘图纸上出现水平或锯齿形线段),材料发生屈服现象,记下载荷Fs;过屈服阶段,指针继续转动,曲线又开始上升。载荷达到某一数值后,指针开始回转,此时试样产生缩颈现象,曲线又开始向下,记下此时载荷Fb,它是试样断裂前的最大载荷。


  7.试样拉断后,停止机器工作,取下断试样,测量并记录缩颈处最小直径d1及断裂后标距长度L1。


  8.填写实验报告。


  Ⅱ硬度试验


  [实验目的]


  1.了解布氏、洛氏硬度测定的基本原理和应用范围。


  2.了解布氏、洛氏硬度计的主要结构,掌握操作方法。


  3.根据不同金属零件的性能特点,掌握选择测定硬度的方法。


  [实验设备及材料]


  1.布氏硬度试验机;


  2.洛氏硬度试验机


  3.读数显微镜


  4.淬火钢、退火钢、铸铁、有色金属试样


  [实验组织]


  1.实验前,应复习教材“硬度”有关内容。


  2.了解各种硬度计的构造原理、操作规程及注意事项


  3.全班分若干小组在几个硬度计上轮流进行操作。


  [试样及测试技术条件]


  1.试样被测表面应制成光滑平面,不应有氧化皮及污物。试样面应保证压痕直径(或压痕对角线)能精确测量。布氏、洛氏硬度试样表面粗糙度Ra值一般不应大于0.8um。


  2.在试样制备过程中,应尽量避免由于受热及冷加工对试样表面硬度的影响。


  3.布氏、洛氏硬度试样的最小厚度应大于压痕深度的10倍。


  4.试验一般应在10~35℃温度范围内进行。


  5.试验时,必须保证试验力作用方向与实验面垂直。对不规则的试样,应根据其形状采用合适的支承台,以保证压头与轴线垂直。


  [实验步骤与要求]


  一.布氏硬度试验


  步骤


  1.根据试样材质及预计硬度范围,选择压头材料及直径,试验力及试验力保持时间。


  2.将选定的钢球或硬质合金球压头装入硬度计主轴衬套内并紧固,调好砝码和时间定位器。


  3.将试样稳固的放在工作台上,顺时针方向转动工作台升降手轮,使压头与试样接触,直至升降手轮与螺母发生空转为止。


  4.准备就绪后,施加试验力。开电源开关,电源绿色指示灯亮后,按下加力按钮:当红灯亮时,表示试验力已加上,迅速拧紧时间定位器的压紧螺钉使其转动,开始计时,达到预定加力时间后,红灯熄灭,试验力自动卸除。


  5.关闭电源,逆时针方向转动手轮,使工作台下降,取下试样。


  6.用读数显微镜测出试样表面压痕直径d(在两个垂直方向各测一次,取其平均值)。


  7.根据压痕平均直径d,用教材附表2查出所测材料的布氏硬度值。


  要求


  1.试验后,压痕直径应在(0.24~0.6)D之间,否则无效。此时应更换砝码,调整试验力,再做试验。


  2.压痕中心距试样边沿距离不应小于压痕平均直径的2.5倍,两相邻压痕中心距离不应小于压痕平均直径的4倍,布氏硬度小于35时,上述距离英分别为压痕直径的3倍和6倍。


  二.洛氏硬度试验


  步骤


  1.根据试样材质及预计硬度范围,选择压头类型和初、主载荷(见教材第9页表1-3)。


  2.根据试样形状和大小,选择适宜的工作台,将试样平稳的放在工作台上。


  3.顺时针方向缓慢转动工作台升降手轮,将试样与压头缓慢接触使指示器指针或指示线至规定标志即加上初始载荷。如超过规定则应卸除初载荷,在试样另一位置试验。


  4.调整指示器至零点后,加主载荷(应在4~8s内完成)。


  5.施加完主载荷后,总载荷的保持时间应以示值指示器指针基本停止移动为准。


  6.卸除主载荷后,从表盘指针所指读数即为所测洛氏硬度值。


  7.逆时针方向旋转手轮,降下工作台,取下试样。


  注意


  1.试样两相邻压痕中心距离或任一压痕中心距试样边缘距离一般不小于3mm。特殊情况下,这个距离可以减小,但不应小于压痕直径的3倍。


  2.在每个试样上的试验点数应不小于4点(第一点不计)。


  3.要十分注意工作台升降手轮的旋转方向,特别是在实验快结束需下降工作台卸除载荷取下试样或调换试样位置时,手轮不得转错方向,否则就容易损坏压头。


  Ⅲ冲击试验


  [实验目的]


  1.了解冲击试验机的结构及操作原理。


  2.了解金属材料在常温下冲击韧性的测定方法。


  [实验设备及材料]


  1.冲击试验机;


  2.冲击试样(材料一般用中碳钢)。


  [实验组织及步骤]


  1.实验前,应复习教材“冲击韧性”有关内容。


  2.实验前,应了解冲击试验机的结构原理及操作方法。


  3.检查试样尺寸,安装试样。


  4.进行冲击试验。


  5.式样冲断后,记录表盘上数值。


  6.填写实验报告。


  实验2、铁碳合金的平衡组织观察


  [实验目的]


  1.鉴别铁碳合金常温下的显微组织。


  2.分析成分(含碳量)对铁碳合金显微组织的影响,从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。


  3.了解金相试样的制备过程及金相显微镜的使用方法。


  [实验设备及材料]


  金相显微镜;金相标准试样;制备金相样品(取样、磨制、抛光及腐蚀)所需的设备及材料。


  [实验组织及步骤]


  1.实验前复习教材“铁碳合金的基本组织”有关内容。


  2.了解金相试样的制备过程及金相显微镜的主要结构、使用方法及注意事项(如严禁用手帕或一般纸擦镜头或试样等)。


  3.根据设备条件,分两人或数人一组,每组显微镜一台,标准试样一套,金相图谱一本。


  4.了解显微镜的操作过程。


  5.按观察要求,选择物镜与目镜,并装在显微镜上。


  6.将试样磨面对着物镜放在载物台上。


  7.接通电源。


  8.用双手慢旋粗调焦(距)手轮,试试样缓慢靠近物镜,同时在目镜上观察,视场由暗到亮,调至看到组织。然后再旋动微调焦(距)手轮,直至看到最清晰图像为止。调节动作要缓慢,勿使试样与物镜接触。


  9.观察一般组织时,由低倍数到高倍数,并移动载物台,对试样各部进行观察。


  10.分析比较试样内部组织。


  11.填写实验报告。


  [金相试样的制备]


  金相试样的制备主要包括取样、磨制、抛光及腐蚀等步骤


  1.取样


  在需要分析观察的材料或零件具有代表性的部位,截取(用锯、切割机、锤击等方法)试样的工作称为取样。取样时,应注意保证不使试样被观察面的金相组织发生变化。试样尺寸一般以高为10~15㎜、边长或直径为15~25㎜的方形或圆柱形较合适。试样太小或形状不规则的小颗粒,可以镶嵌在熔点低的电木粉或环氧树脂内,或用夹具夹持。

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