金属材料表面工程方向实验指导书.docx

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1、金属材料表面工程方向实验指导书目录实验一金相样品的制备与显微组织的显露4实验二盐雾腐蚀实验7实验三碳钢的热处理工艺实验9实验四重量法测定金属的腐蚀速度13实验五碳钢热处理后显微组织观察15实验六碳钢的热处理与硬度关系17实验七用线性极化法测量金属的腐蚀速度19实验八铝的阳极氧化与着色21实验九45钢金相组织中晶粒度的测量及定量金相22实验十金属材料复合电沉积实验25实验十一 阳极钝化曲线测量及分析27实验十二化学沉积镍磷合金的镀层及厚度测量30实验一金相样品的制备与显微组织的显露一、 实验目的1、掌握金相样品的制备过程；2、熟悉显微组织的显露方法；3、学习利用金相显微镜进行显微组织分析。二、

2、实验原理利用金相显微镜来研究金属和合金组织的方法叫显微分析法。它可以解决金属组织方面的很多问题，如金属夹杂物、金属与合金的组织，晶粒的大小和形状、偏析、裂纹以及热处理操作是否合理等。金相样品是用来在显微镜下进行分析、研究的试样，所以对金相样品的观察面光洁度要求很高，要求达到镜面一样的光亮，无一点划痕。金相样品的制备过程包括取样、磨制、抛光、腐蚀等步骤。三、 实验设备及用品1、M-2型金相预磨机2、P-2B型金相试样抛光机3、XJP-100型金相显微镜4、45钢试样5、水砂纸、金相砂纸、玻璃板6、抛光粉、呢子、绒布、医用脱脂棉、滤纸7、无水酒精、硝酸8、烧杯、镊子、吹风机四、 实验内容及方法1、

3、取样根据研究的目的，要取具有代表性的部位，如检查轧制材料应截取纵横两个截面的样品；对于一般热处理的零件，由于金相组织比较均匀，试样的截取可在任意截面进行。试样的尺寸通常采用1215mm，高1215mm的圆柱体或边长1215mm的方形试样。在截取试样时不宜使试样温度过于升高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。形状不规则或太小的试样，为了便于制备，应将样品用试样夹夹住或用低熔点金属、电木粉或环氧树脂镶嵌成尺寸适合手握的试样。2、磨制试样截取后，将试样的磨面在砂轮上（或用锉刀）制成平面。在砂轮上磨制时，应握紧试样，使试样受力均匀，压力不要太大，并随时用水冷却，以防受热引起金属组织变化。磨平的试样

4、用水洗净，在预磨机上顺序用用150、240、360水磨砂纸磨制，将水砂纸贴在预磨机的转盘上，磨制时对样品的压力不可过大，并及时加水冷却。每换一号砂纸时将试样用水洗净，以防粗砂粒被带到下一道砂纸上。将预磨机上处理过的试样用水洗净吹干后，随即依次在由粗到细的400、600、800、1000号金相砂纸上磨制，磨制时砂纸应平铺于玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，使磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下把试样向前推磨，用力要均匀，务求平稳，否则会使磨痕过深，并且造成试样磨面的变形。试样退回时不能与砂纸接触。这样“单程单向”地反复进行，直至磨面上旧的磨痕被去掉，新的磨痕均匀一致时为止。在更换下一号更细

5、砂纸时，应将试样上磨屑和砂粒清除干净，试样转动90o（也就是与上一号砂纸的磨痕方向相垂直），将上一号砂纸的磨痕全部磨掉后，再更换更细一号砂纸。3、抛光抛光的目的在于去除磨面上的细磨痕和变形层，以获得光滑的镜面。常用的抛光方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种，其中以机械抛光应用最广，本实验仅介绍机械抛光。机械抛光是在抛光机上进行的，一般用P-2型抛光机来完成。试样经砂纸磨制后要用水冲洗干净，防止砂粒或金属屑带入抛光盘中，本实验的抛光操作分为粗抛光和细抛光两道工序。首先进行粗抛光，在抛光盘上放置呢子，在呢子上撒抛光剂（2%的Al2O3水悬浊液）。抛光机由电机带动抛光盘转动，试样磨面均匀平整地压在

6、旋转的抛光盘上，随着抛光盘旋转要不停地滴加Al2O3抛光剂，试样被抛光直到原来砂纸的磨痕全部被抛掉为止。粗抛光完成后进行细抛光，在抛光盘上放置绒布，抛光剂为肥皂水，细抛光过程同粗抛光，直到试样表面像镜面一样光亮为止。注意事项：抛光时要不断地向抛光盘上撒抛光剂，头一定要抬起来，身子站直，手要握稳试样，防止抛光过程中试样飞出发生意外。4、腐蚀抛光好的试样磨面是光滑镜面，在显微镜下只能看到夹杂物、石墨、孔洞、裂纹等。要观察金属的组织，必须经过适当的腐蚀，使显微组织能正确的显示出来。目前最常用的腐蚀方法是化学浸蚀法，本试验采用化学浸蚀法。化学浸蚀法是将抛光好的试样磨面在化学浸蚀剂（常用酸、碱、盐的酒精

7、或水溶液，本实验用3%硝酸酒精溶液作浸蚀剂）中浸润或擦拭一定时间。由于金属材料中各相的化学成分和结构不同，故具有不同的电极电位，在浸蚀剂中就构成了许多微电池，电极电位低的相为阳极而被溶解，电极电位高的相为阴极而保持不变。故在浸蚀后就形成了凹凸不平的表面，在显微镜下，由于光线在各处的反射情况不同，就能观察到金属的组织特征。浸蚀顺序如下：抛光好的样品表面，用水和酒精洗涤干净，用吹风机吹干试样，然后进行浸蚀。试样抛光面浸入浸蚀剂中，并不断轻微移动，抛光面呈暗灰色即可。腐蚀适度后取出试样，迅速用无水酒精冲洗，然后用吹风机吹干（表面需要严格保持清洁），即可进行显微组织观察。腐蚀时间（最短的仅需几秒钟，长

8、的需10多分钟，）取决于金属的性质、浸蚀剂的浓度以及外界温度。总之，浸蚀时间以在显微镜下能清晰地揭示出组织的细节为准，若浸蚀不足，可再继续进行浸蚀，而一旦浸蚀过渡，试样则需在最后一号砂纸上进行磨光，然后再重新抛光，再进行浸蚀。五、 实验报告要求1、简述金相样品的制备及显微组织的显露过程；2、画出自己制备的金相样品的显微组织；3、写出在实验中所发现的问题和体会。实验二盐雾腐蚀实验一、 实验目的1、了解盐雾腐蚀的基本原理以及盐雾腐蚀箱的结构和使用；2、掌握盐雾气氛中金属腐蚀的实验方法。二、 实验原理盐雾实验是一种主要利用盐雾实验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试

9、验。它分为二大类，一类为天然环境暴露试验，另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备盐雾实验箱，在其容积空间内用人工的方法，造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。它与天然环境相比，其盐雾环境的氯化物的盐浓度，可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍，使腐蚀速度大大提高，对产品进行盐雾试验，得出结果的时间也大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验，待其腐蚀可能要1年，而在人工模拟盐雾环境条件下试验，只要24小时，即可得到相似的结果。 盐雾的腐蚀 腐蚀是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。大多数的腐蚀发生在大气环境中，大气

10、中含有氧气、湿度、温度变化和污染物等腐蚀成分和腐蚀因素。盐雾腐蚀就是一种常见和最有破坏性的大气腐蚀。这里讲的盐雾是指氯化物的大气，它的主要腐蚀成分是海洋中的氯化物盐氯化钠，它主要来源于海洋和内地盐碱地区。盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时，氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面。造成对产品极坏的不良反应。人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。 (1) 中性盐雾试验（NSS试验）

11、是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。它采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液PH值调在中性范围（67）作为喷雾用的溶液。试验温度均取35，要求盐雾的沉降率在12ml/80cm².h之间。 (2) 醋酸盐雾试验（ASS试验）是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。它是在5%氯化钠溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降为3左右，溶液变成酸性，最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比NSS试验快3倍左右。 (3) 铜盐加速醋酸盐雾试验（CASS试验）是国外新近发展起来的一种快速盐雾腐蚀试验，试验温度为50，盐溶液中加入少量铜盐氯化铜，强烈诱发腐蚀。它的腐蚀速度大约是NSS试验

12、的8倍。 (4) 交变盐雾试验是一种综合盐雾试验，它实际上是中性盐雾试验加恒定湿热试验。它主要用于空腔型的整机产品，通过潮态环境的渗透，使盐雾腐蚀不但在产品表面产生，也在产品内部产生。它是将产品在盐雾和湿热两种环境条件下交替转换，最后考核整机产品的电性能和机械性能有无变化。三、 实验设备及用品1、盐雾实验箱2、电子分析天平（1/10000）3、45钢试样4、水砂纸、金相砂纸、玻璃板5、盐酸、氯化钠、氢氧化钾、电吹风，pH试纸、游标卡尺四、 实验步骤及方法1、 试液的制备：将氯化钠溶于蒸馏水，并调节pH为6.57.22、 试样的制备：45钢试样表面清洗污垢3、 在电子天平上称重，用游标卡尺测量长

13、宽高。4、 放入盐雾实验箱，合上电源。观察和记录腐蚀情况，清除表面腐蚀产物，干燥后再称量。五、 实验报告要求1、简述盐雾实验的操作步骤；2、记录腐蚀数据，并算出试样在盐雾条件下的腐蚀速率。实验三碳钢的热处理工艺实验一、 实验目的1、了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法；2、研究冷却条件与钢性能的关系；3、分析淬火及回火温度对钢性能的影响。二、 实验原理热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，目的是改变钢的性能，包括使用性能及工艺性能，钢的热处理是通过加热和冷却的方法使金属内部组织结构发生变化，以获得预期工艺性能、机械性能、物理性能和化学性能的工艺方法。热处理工艺方法分为退火、正

14、火、淬火和回火。1、钢的退火和正火退火：把钢件加热到临界温度（见表1所示）AC4或AC3以上，保温一段表1 各种碳钢的临界温度（近似值）类 别钢号临 界 温 度 （C）Ac1Ac3 或AcmAr1Ar3碳 素 结 构 钢207358556808353073281367783540724790680796457247806827605072576069075060727766695721时间，然后缓慢地随炉冷却。此时奥氏体在高温区发生分解而得到比较接近平衡状态组织。正火：将钢件加热到临界温度AC3或ACm以上，进行完全奥氏体化，保温后进行空冷。由于冷却速度稍快与退火组织相比，组织中P相对量较多，

15、且片层较细密，故性能有所改善。低碳钢正火后提高硬度改善切削加工性，提高零件表面光洁度；高碳钢正火后可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火作准备。2、钢的淬火将钢加热到AC3或AC1+3050，保温后放入各种不同冷却介质中快速冷却，以获得以马氏体（M）组织，碳钢经淬火后的组织M+A残。1）淬火温度的选择：根据Fe-Fe3C相图确定，亚共析钢淬火温度一般选择AC3温度+3050，共析钢和过共析钢淬火温度选择AC1温度+3050。2）保温时间的确定淬火加热时间=试样加热到淬火温度所需时间+淬火温度停留时间加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所用的加热介质、加热方法等因素有关，碳钢在箱式电炉中加热时

16、间的确定（经验公式估算）见表2。表2 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定加热温度（C）工 件 形 状圆柱形方形板形保 温 时 间分钟/每毫米直径分钟/每毫米厚度分钟/每毫米厚度70080090010000.51.00.80.42.21.51.20. 6321.60.83）冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后组织和性能。冷却速度V临，保证获得M组织；同时又尽量缓慢冷却，以减小内应力，防止变形和开裂，根据C曲线图，使淬火工件在过冷A最小稳定的温度范围650550进行快冷，而在300100时冷却速度则尽可能小些。为了保证淬火效果，应选用适当的冷却介质（如水、油等）和冷却方法（如双液淬

17、火、分级淬火等）。几种常用淬火介质的冷却能力参见表3。3、钢的回火钢经淬火后得到的M组织硬而脆，工件内部有很大的内应力，如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而丢失精度，甚至开裂。工件淬火后必须进行回火处理（参见表4所示45钢经淬火及不同温度回火的组织性能）。表3 几种常用淬火介质的冷却能力冷却介质在下列范围内的冷却速度（ / 秒）65055030020018的水60027020的水50027050的水10027074的水3020010%NaCl水溶液（18）110030010%NaOH水溶液（18）1200300蒸馏水250200肥皂水30200菜籽油

18、（50）20035变压器油（50）1202510%Na2CO3水溶液（18）800270表4 45钢经淬火及不同温度回火的组织性能类型回火温度（）回火后组织回火后硬度（HRC）性能特点低温回火150250M回火+A残+碳化物6057高硬度，内应力减小中温回火350500回火屈氏体3545硬度适中，有高弹性高温回火500650回火索氏体2030具有良好塑性、韧性和一定强度相配合综合性能三、 实验设备及用品1、SX-10M-2.5型箱式电阻炉2、45钢试样3、淬火介质四、 实验内容及方法1、钢的淬火热处理1）淬火温度的确定：根据表1查出材料的临界温度,45钢淬火加热温度=AC3温度+3050C，确

19、定45钢淬火温度为820C。2）保温时间的确定：本实验所采用的试件形状为直径为45毫米的圆柱形，根据表2确定保温时间为45分钟。 3）冷却介质的选择：本实验采用水作为冷却介质。4）45钢试样放入炉中，设定电炉温控器的加热控制温度，开始加热。5）电炉达到加热温度后，开始保温计时。6）出炉，工件放入水中淬火。2、钢的回火热处理1）将820淬火后的45钢试样分别放入温度为200、300、400、500和600炉中。2）电炉达到温度后，开始保温30分钟。3）出炉后放在空气中自然冷却。3、钢的退火热处理1）将45钢试样放入炉中，通过查表确定45钢的退火温度为600C。2）电炉达到温度后，开始保温一个小时

20、。3）出炉后放在空气中自然冷却。五、 实验报告要求1、明确本次实验目的；2、分析加热温度与冷却速度对钢的性能的影响。实验四重量法测定金属的腐蚀速度 一、实验目的 1、通过实验掌握金属腐蚀指示片试验处理方法。 2、通过实验了解某些因素（如不同的介质、浓度、缓蚀剂）对金属腐蚀速度的影响。 3、掌握用重量法测定金属腐蚀速度的原理和方法。 二、概述 重量法测定金属的腐蚀速度是把金属做成一定形状和大小的试件，在一定的条件下（如一定的温度、压力、介质浓度等），经腐蚀介质一定时间的作用后，比较腐蚀前后该试片的重量变化，从而确定腐蚀速度的一种方法。 对于均匀腐蚀，根据腐蚀产物容易除去，或完全牢固地附在试件表面

21、的情况，可分别采用单位时间，单位面积上金属腐蚀后的重量损失或重量增加来表示腐蚀速度。 其中：W试验前后指示片的重量变化 (g) A试件的表面积 (m2) t试件腐蚀的时间 (h) 三、实验仪器与试剂 500305mm玻璃板1块，钢样试件1块，镊子1把，丙酮，无水乙醇，药棉，干燥器1只，250ml烧杯2只，0100温度计1支，砂皮纸及金相砂纸若干。 实验溶液：3%HCl溶液、3%HCl溶液+0.5%Lan826缓蚀剂 四、实验步骤 1. 经刨床加工一定形状的腐蚀指示片，用砂皮纸打磨到具有一定的光洁度，在打磨时把砂皮纸铺于平放的玻璃板上，用手指按着试样沿着一个方向均匀打磨，打磨到一定程度后将试样转

22、换90度方向并继续打磨。直到机械加工的纹条消失为止。 2. 再将试片依次用金相砂皮纸（标号从低到高）打磨，直到前一次的磨痕消失为止。 3. 测量试片的表面积，并作为以后的试验备用。 4. 用滤纸小心消除表面沾附的残屑，然后用少量的药棉浸沾无水乙醇擦洗脱脂，自然风干，并放入干燥器内。 5. 将干燥的金属指示片放在分析天平上称量（准确到0.050.1mg）。 6. 分别取200ml下列溶液放在标记为A、B的二只250ml干净烧杯中： A3%HCl，B3%HCl0.5% Lan826缓蚀剂。 7. 将试样用尼龙丝悬挂，分别浸入恒温40的上述腐蚀介质中，每种试样浸泡深度大致一样，上端应在液面以下2cm

23、。 8. 自试样浸入溶液开始记录时间，半小时后将试样取出，用除盐水清洗，观察和记录试件表面现象。 9. 用软纸擦净试件表面，放入干燥器干燥。腐蚀产物去除原则是除去全部腐蚀产物，尽可能不损磨基体金属。 10. 干燥后的试件用分析天平称量。 五、实验结果评定 1. 观察金属试样腐蚀后的外形，确定腐蚀是均匀的还是不均匀的，观察腐蚀产物的颜色分布情况以及金属表面结合是否牢固。 2. 观察溶液颜色有否变化，是否有腐蚀产物的沉淀。 3. 计算各试件的腐蚀速度： 根据下式可计算：3%HCl溶液中0.5% Lan826缓蚀剂的缓蚀率： 其中：V未加缓蚀剂的腐蚀速度 V加入缓蚀剂的腐蚀速度 思考题： 1. 为什

24、么对金属指示片的表面光洁度要求这样高？ 2. 什么叫缓蚀剂？为什么要加缓蚀剂？怎样计算缓蚀率？ 3. 分析重量法测定金属腐蚀速度的误差来源和适用范围？ 4. 重量法测定金属的腐蚀速度是否适用于评价局部腐蚀？为什么？实验五碳钢热处理后显微组织观察一、实验目的1、观察和分析几种特殊热处理试样的显微组织特征；2、了解这些材料成分、特殊热处理工艺与组织和性能之间的关系3、了解造成这些试样特殊的原因二、实验原理表面淬火是将钢件的表面淬透到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火方法。表面淬火时通过快速加热，使钢件表面层很快达到淬火温度，在热量来不及传到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。表面淬火的目

25、的在于获得高硬度、高耐磨性的表层，而心部仍保持原有的良好韧性，常用于机床主轴、齿轮、发动机的曲轴等。表面淬火所采用的加热方法有多种，如电感应、火焰、电接触、激光等，目前应用最广的是电感应加热法。化学热处理是将钢放在某种介质中加热和保温，使介质中的某些元素的活性原子渗入钢的表层，以改变表层的化学成分，从而改变表层性能的热处理方法。钢的化学热处理工艺按渗入的元素不同分为很多种，每种工艺所能达到的性能也不相同：渗碳、渗氮（又称氮化）和碳氮共渗（又称氰化）可提高钢的硬度和耐磨性；渗铬将显著提高钢的耐磨性和耐蚀性；渗硅可显著提高钢的耐酸性；渗铅可显著提高钢的抗高温氧化性；渗硼可提高钢的硬度、耐磨性和耐蚀

26、性。其中最常见的是渗碳和氮化。热处理操作中出现的异常情况，也会导致钢件的显微组织以及形态特征发生改变。三、实验设备及用品1、XJP-100型金相显微镜2、特殊热处理样品3、擦镜纸、洗耳球四、实验内容及方法1、观察表1给出的几种特殊热处理试样的显微组织形态特征：2、每组顺序更换实验样品，分别在指定的显微镜上观察，确认显微镜光亮度调节钮在最低位，方可打开显微镜电源开关。表1 特殊热处理样品编号材料状态组织浸蚀剂2115钢渗碳后退火渗碳组织3%硝酸酒精2245钢渗硼渗硼组织溶液2340Cr软氮化软氮化组织30T8钢退火脱碳表层脱碳组织47T12钢过烧珠光体+碳化物3、根据不同试样用5X、10X目镜与

27、10X、40X物镜构成100倍、200倍、400倍的显微观察。4、分析并区别不同热处理方法对材料的影响，观察组织特点，描绘观察到显微组织。5、观察结束后，先将光亮度调节钮推至最低位，而后切断电源，将金相显微镜复原。五、实验报告要求1、画出所观察金相样品的显微组织示意图，并在图中标出组织，在图下标出：编号、材料名称、处理状态、金相组织、浸蚀剂、放大倍数等。编 号 _材料名称_处理状态 金相组织 侵 蚀 剂 放大倍数 2、注明不同试样金相组织形态特征，并分析热处理方法对材料的显微组织的改变以及性能的影响。实验六碳钢的热处理与硬度关系一、实验目的1、熟练掌握洛氏硬度计的操作方法；2、了解基本热处理（

28、退火、正火、淬火及回火）的作用及工艺制定原则；3、分析加热温度、冷却速度、回火温度对碳素钢热处理后硬度的影响。二、实验原理本实验使用HR150A型洛氏硬度计，根据被测金属材料的硬度高低，按表1选定压头和载荷。表1 洛氏硬度试验规范标尺硬度值符号压头负荷（kgf）测量范围应用AHRA120度金刚石圆锥602088 HRA测量硬脆金属或表面硬化层，如硬质合金、渗碳层、表面淬火层BHRB1/16钢球10020100 HRB测量较软金属，如有色金属、退火钢CHRC120度金刚石圆锥1502070 HRC测量较硬金属，如淬火钢、调质钢三、实验设备及用品1、HR150A型洛氏硬度计2、M-2型金相预磨机3

29、、热处理后的碳素钢样品、水磨砂纸四、实验内容及方法 1、测定表2给出试样的洛氏硬度值2、测试样品处理：对试样进行水磨处理，除去表面热处理痕迹，使试样表面平整光滑，无油污，无氧化物及明显加工痕迹。3、根据被测金属试样的硬度高低，按表1洛氏硬度试验规范选定压头和载荷。4、试验前准备工作 调整主试验力的加荷速度：根据选定压头及载荷，使手柄置于卸荷位置，将标准硬度块放在工作台上，加上初试验力及主试验力，从开始转动到停止的时间应在4-8秒范围内，如不符，可转动油针进行调整，反复进行，直到合适为止。表2 测试样品及实验记录表材料状 态测试数据1测试数据2测试数据3平均45钢原始退火（600）淬火（820）

30、淬火后200回火淬火后300回火淬火后400回火淬火后500回火淬火后600回火 试验力的选择，转动手把使选用的试验力对准红点。5、实验操作 将处理好的试样放置于工作台上，旋转手轮使工作台缓慢上升，并顶起压头，到小针指着红点，大指针旋转三圈垂直向上为止（允许相差5个刻度，若超过5个刻度，此点应作废，重新试验），注意试样厚度 压入深度的10倍。 旋转刻度盘外壳，使C、B之间长刻度线与大指针对正（顺时针、逆时针均可）。 拉动加荷手柄，施加主试验力（注意加载时力的作用线，必须垂直于试样表面），刻度盘上的大指针按逆时针方向转动，当指针的转动显著停顿下来后，即可将卸荷手柄推回，卸除主试验力。 卸荷后在洛

31、氏硬度计上直接读洛氏硬度值。采用金刚石压头试验时，按表盘外圈的黑字读取，采用钢球压头试验时，按表盘内圈的红字读取。 转动手轮使工作台下降，再移动试样，选取新的硬度测点，按以上步骤进行新的试验。注意选取硬度点两相邻压痕及压痕离试样边缘的距离3mm。6、实验记录：将测试的硬度数据填写在表2中五、实验报告要求1、分析加热温度、冷却速度、对碳素钢热处理后硬度的影响。2、绘制45钢回火温度与硬度的关系曲线，并根据显微组织，分析其性能变化的原因。实验七用线性极化法测量金属的腐蚀速度 一、 实验目的 1. 了解用线性极化技术测定金属腐蚀速度的原理及其适应范围。 2. 学习应用线性极化技术测定金属腐蚀速度的方

32、法。 3. 了解腐蚀介质中各种成分对金属腐蚀速度的影响。 二、 基本原理 线性极化技术是快速测定金属腐蚀速度的一种电化学方法。特点是灵敏、快速。由于极化电流很小，所以不致于破坏试样的表面状态，用一个试样可作重复连续测试，并适用于现场监控。 根据线性极化技术的原理，如果构成腐蚀体系的两个局部反应皆受活化控制，且腐蚀电位离两个局部反应的平衡电位相距较远时，则在自然腐蚀电位Ecorr附近的微小极化电位区（一般10mV）,极化电位E和极化电流I成线性关系。根据Stern和Geory的理论推导，极化电阻与自腐蚀电流密度之间存在如下关系： 式中：Rp极化电阻 （cm2） E极化值（V） i极化电流密度（A

33、/cm2） icorr金属的自腐蚀电流密度（A/cm2） a在腐蚀过程中局部阳极反应的塔菲尔常数（V） c在腐蚀过程中局部阴极反应的塔菲尔常数（V） 确定了体系的a、c后，再根据测量的Rp，就可知icorr，由icorr再根据法拉第定律即可算出金属的腐蚀速度V (失重指标)。 对于一个给定的腐蚀体系，在一个不太长的时间间隔内，可以近似地认为a、c是常数，可用极化曲线的方法，挂片失重法或从文献资料中查得。 Rp的测量方法有恒电流法、恒电位法、动电流法和动电位法、交流阻抗法等。 本实验中，电极为同种材料的等距离三电极体系。 三、 实验仪器与介质 实验仪器:腐蚀速度测量仪电化学腐蚀测试系统实验介质:

34、 （1）3%HCl溶液； （2）3%HCl+0.5%Lan826缓蚀剂； 四、 实验方法与步骤 1. 电极制备： 用砂纸打磨电极表面，由粗到细，用无水乙醇擦洗电极表面，再用除盐水冲洗，滤纸吸干。 2. 测试前的准备工作： 将烧杯洗净，倒入所用介质，把电极浸入介质中等一定时间，使电极开路电位基本稳定。 3. 使用电化学腐蚀测试系统测极化电流I。 （一）电化学腐蚀测试系统使用方法 （二）腐蚀速度测量仪使用方法五、 实验数据处理 1. 画表列出实验所得结果。 2. 求出所加缓蚀剂的缓蚀效率： 思考题: 1. 极化电阻与自腐蚀电流密度关系式成立应具备哪些条件？ 2. 在应用线性极化技术测定金属腐蚀速度

35、时，影响测量准确性的因素有哪些? 3. 线性极化法测定金属的腐蚀速度适用于什么体系？ 实验八铝的阳极氧化与着色一、 实验目的要求 1. 了解铝阳极氧化的原理和掌握阳极氧化工艺。 2. 氧化膜着色工艺操作。 二、 基本原理 金属或合金的电化学氧化。将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性 、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。三、实验设备及用品1、WYK10020直流稳压稳流电源2、草酸、磷酸、添加剂等4、铝合金试样5、烧杯、镊子、吹风机，刮刀四、实验内容及方法1、溶液配制2、样品制备1）将铝合金切割成50mm2

36、5mm1mm 尺寸，然后砂纸进行打磨，达到光亮效果, 以去除表面缺陷。2）碱洗：碱洗是为了除去试样表面油垢，用50g/L NaOH, 40g/L Na2CO3, 10g/L Na3PO412H2O配制的碱性洗液，用毛刷清洗干净试样表面，用自来水冲洗干净试样表面碱液。3）酸洗：酸洗是为了除去金属表面的氧化物、嵌入试样表面的污垢以及附着的冷加工屑等。10% HCl, 室温下浸泡3min，用自来水清洗，再用蒸馏水清洗干净试样表面。4）铝合金阳极氧化膜的制备：将试样放入氧化液中，控制电流密度，恒定电压，保持沉积时间50min5）水洗吹干：用蒸馏水清洗试样表面，再用吹风机吹干试样。五、实验报告要求1、简

37、述阳极氧化溶液的配制过程；2、简述阳极氧化膜的制备过程；实验九45钢金相组织中晶粒度的测量及定量金相一、实验目的1、学习掌握金相组织中晶粒度的测量方法2、学习掌握金属材料微区组分定量金相二、实验原理材料的晶粒的大小叫晶粒度。它与材料的有关性能有密切关系，因此测量材料的晶粒度有十分重要的实际意义。材料的晶粒度一般是以单位测试面积上的晶粒的个数来表示的。目前，世界上统一使用的是美国的ASTM推出的计算晶粒度的公式：NA=2G-1G=lg NA /lg2+1式中：G为晶粒度级别，NA为显微放大100倍下6.45cm2（1平方时）的面积上晶粒的个数。材料科学的进展已逐渐揭示了组织与性能的定量关系。定量

38、金相方法是利用点、线、面和体积等要素来描述显微组织的定量特征的。最常用的测量方法有以下几种：比较法、计点法、截线法、截面法及联合截取法等。常用显微组织参数的测定主要有：晶粒大小的测量、第二相相对量的测定和第二相间距的测量。三、实验设备及用品1、XJL-03型金相显微镜2、PL-A600 Series Camera Kit Release 3.2型数码摄像系统3、DT2000图像分析系统4、XJP-100型金相显微镜5、45钢样品6、擦镜纸、洗耳球四、实验内容及方法采用“金相样品的制备与显微组织的显露”实验所制备的45钢金相试样进行以下内容的实验：1、用XJP-100型金相显微镜测量45钢样品金

39、相组织中珠光体平均晶粒度及铁素体的面积分数。1）用带刻度的10倍目镜与40倍物镜构成400倍的显微观察。2）选择一个合适的视域，测量视域中珠光体晶粒的等效圆直径尺寸的目镜刻度值，至少选择有代表性的晶粒40个进行测量，将所测量的目镜刻度值转换成实际长度，计算出所测量珠光体的平均晶粒度。3）选择一个合适的视域，用截线法测量视域中铁素体晶粒所占的相对量。2、用XJL-03型金相显微镜、PL-A600 Series Camera Kit Release 3.2型数码摄像系统及DT2000图像分析软件测量45钢样品金相组织中铁素体、珠光体晶粒大小，铁素体、珠光体面积分数及晶粒间距。1）用XJL-03型金

40、相显微镜，10倍目镜与25倍物镜构成250倍的显微观察。2）图像采集：用PL-A600 Series Camera Kit Release 3.2型数码摄像系统及DT2000图像分析软件将图像采集到程序主界面中，在主界面中将该图像直接以JPG的格式存到磁盘，以便分析，同时采集窗口关闭。3）图像定标、叠加标尺： 在图像测量菜单中对图像进行“定标”，在编辑菜单中“叠加标尺”后保存图像。4）测量铁素体晶粒大小、相对量及晶粒间距图像中的浅色是铁素体晶粒，在测量中计算机习惯处理深色部分，所以在图像处理菜单中对图像进行“图像反相”，使颜色发生逆转，将铁素体晶粒变成深色；在目标处理菜单中进行“自动分割”，铁

41、素体晶粒变成红色，对连在一起的晶粒进行“颗粒切分”，每个晶粒间出现明显界线；在编辑菜单中进行“测量设置”，测量晶粒度只选取参数“等效圆直径”即可；在图像测量菜单中进行“目标测量”，自动显示出图像中铁素体相对量，先记录数据，再进行数据传送excel，保存数据。铁素体相间距的测量 在图像测量菜单中进行“直线测量”，测定10个点，选择时注意选择颗粒附近，不要跳跃太大，数据传送excel，保存数据。5）测量珠光体的晶粒大小、相对量及晶粒间距图像中的深色是珠光体晶粒，在目标处理菜单中进行“自动分割”，珠光体晶粒变成红色，对连在一起的晶粒进行“颗粒切分”，每个晶粒间出现明显界线；在编辑菜单中进行“测量设置

42、”，测量晶粒度只选取参数“等效圆直径”即可；在图像测量菜单中进行“目标测量”，自动显示出图像面积中珠光体相对量，先记录数据，再进行数据传送excel，保存数据。珠光体相间距的测量 在图像测量菜单中进行“直线测量”，测定10个点，选择时注意选择颗粒附近，不要跳跃太大，数据传送excel，保存数据。3、实验记录：参见表1所示：表1 实验记录表序号珠光体晶粒度（m）铁素体晶粒度(m)相间距测量镜下观察DT2000图像分析DT2000图像分析序号铁素体珠光体11223310平均相对量测量（标尺单位m）铁素体珠光体总视场目标40目标/ 平均视场五、实验报告要求1、在放大400倍的金相显微镜下观察（测量）

43、，并和DT2000图像分析软件测量结果进行比较；2、简述晶粒度对钢的性能的影响；3、简述定量金相方法的优缺点。实验十金属材料复合电沉积实验一、实验目的1、掌握电沉积制备金属合金的工艺；2、熟悉电沉积溶液配制方法；3、熟悉检测涂层结合力的方法。二、实验原理将直流电流的正负极分别用导线连接到镀槽的阴、阳极上，当直流电通过两电极及两极间含金属离子的电解液时，电镀液中的阴、阳离子由于受到电场作用，发生有规则的移动，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，这种现象叫“电迁移”。此时，金属离子在阴极上还原沉积成镀层，而阳极氧化将金属转移为离子。当然，离子的移动除电迁移外，还可以通过对流和扩散迁移。当阴，阳离子到达

44、阳，阴极表面时，就会发生氧化还原反应：1、阴极还原反应：Men+ne=Me2、阳极氧化反应：Me-ne=Men+。实际上，阴极上还可能发生:2H+2e=H2（易引起氢脆，应避免）。当阳极发生钝化时，阳极上也可能发生：OH-4e=2H2O+O2 以上就是电沉积的过程及反应。而复合电沉积是在电沉积的基础上，掺杂固体粉末，实现与金属共沉积，可获得各种功能性涂层材料。三、实验设备及用品1、WYK10020直流稳压稳流电源2、镍盐，还原剂，络合剂，光亮剂3、氨水、氢氧化钠、磷酸钠、磷酸、碳酸钠、碳化硅粉末4、45钢试样5、水砂纸、金相砂纸、玻璃板、PH值试纸6、烧杯、镊子、吹风机，刮刀四、实验内容及方法1、溶液配制2、样品制