实验指导书(材料工程基础)

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1、《材料工程基础》实验指导书《材料工程基础》实验指导书适用专业:材料科学与工程课程代码:8103670总学时:56总学分:3.5编写单位:材料科学与工程学院编写人:向军审核人:审批人:-8-《材料工程基础》实验指导书目录实验一铝合金的熔炼与铸锭…………………………………………………………………………2实验二钢的热处理操作………………………………………………………………………………5-8-《材料工程基础》实验指导书实验一铝合金的熔炼与铸锭一、实验目的和任务1、掌握铝合金熔化的基本原理。2、掌握铝合金铸锭的基本方法。二、实验仪

2、器、设备及材料1、坩埚电阻炉2、浇铸模(可自由脱模式)3、必要的工具(扒渣棒、抱钳等)4、热电偶及控温仪表5、铝块6、铜板7、天平8、坩埚三、实验原理铝铜合金的熔炼工艺流程熔化工艺参数和规程1、熔炼温度熔炼温度愈高，合金化程度愈完全，但熔体氧化吸氢倾向愈大，铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。通常，铝合金的熔炼温度都控制在合金液相线温度以上50～100℃的范围内。从图1的AI-Cu相图可知，A1-5％Cu的液相线温度大致为660~670℃，因此，它的熔炼温度应定在710(720)℃～760(770)℃之间。浇注温度为73

3、0℃左右。-8-《材料工程基础》实验指导书2、熔炼时间熔炼时间是指从装炉升温开始到熔体出炉为止，炉料以固态和液态形式停留于熔炉中的总时间。熔炼时间越长，则熔炉生产率越低，炉料氧化吸气程度愈严重，铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。精炼后的熔体，在炉中停留愈久，则熔体重新污染，成分发生变化，质量降低的可能性愈大。因此，作为一条总的原则，在保证完成一系列的工艺操作所必需的时间的前提下，应尽量缩短熔炼时间。3、合金化元素的加入方式与铝相比，铜的比重大，熔点虽高(1083℃)，但在铝中的溶解度大，溶解热也很大，无需预热即可溶解，

4、因此，可以以纯金属板的形式在主要炉料熔化后直接加入熔体中，亦可与纯铝一同加入。4、要注意覆盖众所周知，铝在高温熔融状态，极易形成A1203氧化膜，因此要对铝熔体进行保护。就铝铜合金而言，所用的覆盖剂为：40％KCI+40％NaCI+20％冰晶石(Na3AIF6)的粉状物。它的比重约为2.3g／cm3，熔点约670℃，这种覆盖剂不仅能防止熔体氧化和吸氢，同时还具有排氢效果。这是因为它的熔点比熔体温度低，比重比熔体小，还具有良好的润湿性能，在熔体表面能够形成一层连续的液体覆盖膜，将熔体和炉料隔开，且具有—定的精炼能力，因而，

5、这种覆盖剂具有良好的覆盖、分离、精炼的综合工艺性能。加入量一般为熔体质量的2～5％。5、要注意扒渣当炉料全部熔化后，在熔体表面会形成一层有溶剂、金属氧化物和其它非金属夹杂物所组成的熔渣。在进行浇注之前，必须将这层渣除掉。其目的是：(1)防止熔体夹渣；(2)减少熔体吸气机会(因为熔渣是水蒸气的良好载体)；(3)加强传热。扒渣时，工具要干净，要预热，操作要平稳不起波浪。6、金属模要上涂料并加热到300℃左右一、实验步骤1、备料按照Al-5%Cu的质量百分比，用天平称好炉料（按每炉1Kg计算）；2、装料将铝块和铜板同时加入坩埚

6、电阻炉中，然后加入覆盖剂；-8-《材料工程基础》实验指导书3、升温4、测温控制在710-770℃之间，用红外测温仪进行；5、调温主要是为浇注作准备，熔体温度太低，流动性不佳，不易充满模子，而溶体温度太高，易氧化和形成粗大晶粒；6、浇注将熔体倒入预先准备的模子中，待完全凝固后，再脱模；7、脱模取出铸锭，注意要戴手套。一、实验报告要求1、说明试验目的、试验器材、试验原理；2、简述实验过程，并写出心得体会。二、实验注意事项严格按照操作步骤进行，注意安全。三、思考题1、什么叫熔炼与铸锭?它们有何作用?2、简述实验过程及心得体会。

7、主要参考文献1、周美玲等•材料工程基础•北京：北京大学出版社，2001.042、邵潭华•材料工程基础•西安：西安交通大学出版社，2003.033、谢希文•材料工程基础•北京：北京航空航天大学出版社，1999-8-《材料工程基础》实验指导书实验二钢的热处理操作一、实验目的和任务1.能根据所学的热处理理论知识制定相关的热处理工艺参数。2.了解碳钢的含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度对热处理后钢性能(硬度)的影响。3.熟悉和掌握碳钢的几种基本热处理操作方法（淬火、正火、回火等）。二、实验仪器、设备及材料1.箱式电阻炉及控温仪

8、表2.洛氏硬度计3.布氏硬度计及读数显微镜4.冷却剂：水、油5．实验用材料：20钢，45钢，T8钢，T12钢等三、实验原理钢的热处理是通过加热、保温和冷却，改变其内部组织，从而获得所要求性能的工艺过程。一般热处理的基本方法有退火、正火、淬火及回火等。退火和正火是将钢加热到Ac3、Ac1或Accm以上，保温一段时间，然