工程材料液态成型实验指导书

开放实验指导书大纲

实验名称: 工程材料液态成型

引言

什么是液态成型

金属的液态成型常称为铸造，铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。

图-1 铸造示意图

一、实验目的

1．了解铸造的概念及基本原理；

2．了解并掌握铸造的基本工艺及其主要的工艺参数；

3．了解并掌握铸造过程中金属从液态到固态转变过程中影响金属性能和铸件质量的一些基本因素；

4．了解金属收缩的基本规律，以及常见铸造缺陷缩的形成机理，及其影响因素。

二、实验原理

1.铸造的定义

铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一.

铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。

2.铸造的分类

铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。

2.1 普通砂型铸造

以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。

图-2 砂型铸造示意图

2.2 特种铸造

但随着科学技术的发展，对铸造提出了更高的要求，要求生产出更加精确、性能更好、成本更低的铸件。为适应这些要求，铸造工作者发明了许多新的铸造方法，这些方法统称为特种铸造方法，即特种铸造。

图-3熔模铸造示意图图-4压力铸造示意图

图-5 消失模铸造示意图

图-6 连续铸造示意图图-7 离心铸造示意图特种铸造具有以下优势:

①铸件尺寸精确，表面粗糙值低，更接近零件最后尺寸，从而易于实现少切削或无切削加工。②铸件内部质量好，力学性能高，铸件壁厚可以减薄。③减低金属消耗和铸件废品率。④简化铸造工序（除熔模铸造外），便于实现生产过程的机械化、自动化。⑤改善劳动条件，提高劳动生产率。

3. 铸造过程中液态金属的凝固过程

凝固,是极为普遍的物理现象。物质凡由液态到固态的转变一般都经历凝固过程, 广泛存在于自然界和工程技术领域。从雪花凝结到火山熔岩固化，从钢铁、有色金属冶金生产中单铸锭及连铸锭的结晶到材料成形领域铸件及焊缝的凝固,高分子塑料、橡胶在模具中的固化，以及高技术领域的超细晶、非晶、微晶材料的快速凝固, 半导体、激光晶体、超导体等功能材料的生长, 均属凝固过程。

液态金属凝固结晶的条件: 金属熔体存在过冷.

图-8 金属凝固过程

3.1合金的流动性

流动性是指熔融金属的流动能力。合金流动性的好坏，通常以“螺旋形流动性试样”的长度来衡量，将金属液体浇入螺旋形试样铸型中，在相同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇出的试样愈长。

流动性差：铸件易产生浇不到、冷隔、气孔和夹杂等缺陷。流动性好：易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。螺旋形流动性试样衡量合金流动性，如图1-2所示。在常用铸造合金中，灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。

图-9 螺旋试验

影响熔融合金充型的条件: 铸型的温度低、热容量大，充型能力下降；铸型的发气量大、排气能力较低时，会使合金的充型能力下降；浇注系统和铸件的结构越复杂，合金在充型时的阻力越大，充型能力下降；提高浇注速度、浇注温度和增加直浇道的高度会使合金的充型能力提高。

3.2 合金的充型能力

充型能力考虑铸型及工艺因素影响的熔融金属流动性叫合金的充型能力。合金的流动性是金属本身的属性，不随外界条件的改变而变化，而合金的充型能力不仅和金属的流动性相关，而且也受外界因素的影响。

充型能力的影响因素: 1）铸型填充条件a）铸型的蓄热能力即铸型从金属液中吸收和储存热量的能力。铸型的热导率和质量热容越大，对液态合金的激冷作用越强，合金的充型能力就越差。b）铸型温度提高铸型温度，可以降低铸型和金属液之间的温差，进而减缓了冷却速度，可提高合金液的充型能力。c）铸型中的气体铸型中气体越多，合金的充型能力就越差。

3.3 铸件的凝固方式

铸件的凝固方式（1）逐层凝固方式合金在凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开，这种凝固方式称为逐层凝固。常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金及某些黄铜都属于逐层凝固的合金。（2）糊状凝固方式合金在凝固过程中先呈糊状而后凝固，这种凝固方式称为糊状凝固。球墨铸铁、高碳钢、锡青铜和某些黄铜等都是糊状凝固的合金。（3）中间凝固方式大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方式。中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有中间凝固方式。

凝固方式的影响因素（1）合金凝固温度范围的影响合金的液相线和固相交叉在一起，或间距很小，则金属趋于逐层凝固；如两条相线之间的距离很大，则趋于糊状凝固；如两条相线间距离较小，则趋于中间凝固方式。（2）铸件温度梯度的影响增大温度梯度，可以使合金的凝固方式向逐层凝固转化；反之，铸件的凝固方式向糊状凝固转化。

3.4 铸造合金的收缩

铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩。它主要包括以下三个阶段：1.液态收缩金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。2.凝固收缩熔融金属在凝固阶段的体积收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。3.固态收缩金属在固态时由于温度降低而发生的体积收缩。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。

影响合金收缩的因素: 1. 化学成分不同成分的合金其收缩率一般也不相同。在常用铸造合金中铸刚的收缩最大，灰铸铁最小。2. 浇注温度合金浇注温度越高，过热度越大，液体收缩越大。3. 铸件结构与铸型条件铸件冷却收缩时，因其形状、尺寸的不同，各部分的冷却速度不同，导致收缩不一致，且互相阻碍，又加之铸型和型芯对铸件收缩的阻力，故铸件的实际收缩率总是小于其自由收缩率。这种阻力越大，铸件的实际收缩率就越小。

收缩对铸件质量的影响: 1. 缩孔和缩松（1）缩孔的形成缩孔总是出现在铸件上部或最后凝固的部位，其外形特征是：内表面粗糙，形状不规则，多近于倒圆锥形。通常缩孔隐藏于铸件的内部，有时经切削加工才能暴露出来。缩孔形成的主要原因是液态收缩和凝固收缩。（2）缩松的形成宏观缩松多分布在铸件最后凝固的部位，显微缩松则是存在于在晶粒之间的微小孔洞，形成缩松的主要原因也是液态收缩和凝固收缩所致。

图-10 缩孔形成过程

图-11 缩孔形成过程

在铸件的凝固以及以后的冷却过程中，随温度的不断降低，收缩不断发生，如果这种收缩受到阻碍，就会在铸件内产生应力，引起变形或开裂，这种缺陷的产生，将严重影响铸件的质量。

（1）铸造应力的产生铸造应力按其产生的原因可分为三种：a）热应力铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。b）固态相变应力铸件由于固态相变，各部分体积发生不均衡变化而引起的应力。c）收缩应力铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、箱挡等外力的阻碍而产生的应力。铸件铸出后存在于铸件不同部位的内应力称为残留应力。

图-12 铸件中应力分布

3.5 铸件的常见缺陷

砂型铸造铸件缺陷有：冷隔、浇不足、气孔、粘砂、夹砂等。

三、实验设备及材料准备

1. 加热炉(熔炼炉)

图-13 熔炼炉

2. 熔炼用金属

图-14 铝锭图-15 镁锭3. 熔炼工具

坩埚、工具和锭模

图-16 坩埚图-17 模具四、实验过程及步骤

1．了解铸造的基本设备并熟悉其基本操作；2．炉前准备

由于本试验所用坯料需要加热至液态金属，所需时间较长，故在试验前由指导老师提前加热熔炼至700℃

要求学生掌握配料的计算方法:

根据熔制合金的实际重量W ，计算各元素的需要量A

A ＝100

W ×Q 3. 精炼+浇注

五、实验报告

工程材料液态成型实验报告要求

学院： 专业：

姓名：

学号：

实验时间：

一、实验目的和要求

1.了解铸造工艺的基本过程。

2.通过具体的熔炼浇注工艺，了解基本概念，工艺特点，以用在日常生活中的具体应用。

3.了解一种金属材料(A356)的熔炼基本工序。

二、实验原理

铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。

铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造, ②特种铸造. 根据熔制合金的实际重量W ，计算各元素的需要量A

A ＝100

W ×Q 三、主要仪器设备

实验所用设备包括：加热熔炼炉, 熔炼用金属, 坩埚, 熔炼工具,模具

四、实验内容及实验数据记录

1．了解铸造的基本设备并熟悉其基本操作；

2、配料

熔炼A356铝合金20Kg ，A356化学成分: Si 6.5～7.5％,Mg0.20～0.40％;铝为余量。

根据熔制合金的实际重量W ，计算各元素的需要量A

A ＝100W

×Q

3．炉前准备

由于本试验所用坯料需要加热至液态金属，所需时间较长，故在试验前由指导老师提前加热熔炼至700℃

4. 精炼+浇注

五、思考题

1.常见的液态成型方法

包括砂型铸造, 特种铸造

2.铸件中常见的缺陷有哪些？

液态成形原理名词解释及简答题

一、名词解释。 过冷度：金属的理论结晶温度和实际结晶温度的差值 均质形核：在没有任何外来的均匀熔体中的形核过程 异质形核：在不均匀的熔体中依靠外来杂质或者型壁面提供的衬底进行形核的过程 异质形核速率的大小和两方面有关，一方面是过冷度的大小，过冷度越大形核速率越快。二是和界面有关界面和夹杂物的特性形态和数量来决定，如果夹杂物的基底和晶核润湿，那么形核速率大。 形核速率：在单位时间单位体积内生成固相核心的数目 液态成型：将液态金属浇入铸型之，凝固后获得具有一定形状和性能的铸件或者铸锭的方法 复合材料：有两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成一种多相固体 定向凝固：使金属或者合金在熔体中定向生长晶体的方法 溶质再分配系数：凝固过程当中，固相侧溶质质量分数和液相侧溶质质量分数的比值 流动性是确定条件下的充型能力，液态金属本身的流动能力叫做流动性 液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔获得完整轮廓清晰的铸件能力 影响充型能力的因素：（1）金属本身的因素包括金属的密度、金属的比热容、金属的结晶潜热、金属的粘度、金属的表面张力、金属的热

导率金属的结晶特点。（2）铸型方面的因素包括铸型的蓄热系数、铸型的温度、铸型的密度、铸型的比热容、铸型的涂料层、铸型的透气性和发气性、铸件的折算厚度（3）浇注方面的因素包括液态金属的浇注温度、液态金属的静压头、浇注系统中的压头总损失和 影响液态金属凝固过程的因素：主要因素是化学成分冷却速度是影响凝固过程的主要工艺因素液态合金的结构和性质以及冶金处理（孕育处理、变质处理、微合金化）等对液态金属的凝固也有重要影响 液态金属凝固过程当中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流，自然对流是由于密度差和凝固收缩引起的流动，由密度差引起的对流成为浮力流。凝固过程中由传热。传质和溶质再分配引起液态合金密度的不均匀，密度小的液相上浮，密度大的下沉，称为双扩散对流，凝固以及收缩引起的对流主要主要产生在枝晶之间，强迫对流是由液体受到各种方式的驱动力产生的对流，例如压力头。机械搅动、铸型震动、外加磁场。 铸件的凝固方式：层状凝固方式（动态凝固曲线之间的距离很小的时候）、体积凝固方式（动态凝固曲线之间的距离很大的时候）、中间凝固方式（介于中间情况的时候）、 影响铸件凝固方式的因素有二：一是合金的化学成分，二是铸件断面上的温度梯度。 热力学能障动力学能障：热力学能障是右被迫处于高自由能过度状态下的界面原子产生的他能直接影响系统自由能的大小，动力学能障是由于金属原子穿越界面过程引起的，他与驱动力的大小无关，而仅仅

焊接技术及自动化实验指导书

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材料成型及控制教研室主编 《CBE模式下焊接技术及自动化专业学生实践能力培养体系的改革研究》课题组参编 目录 一、《金属学及热处理》实验指导书 1．实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备 (1) 2．实验二铁碳合金平衡组织的显微分析 (7) 3．实验三碳钢的热处理 (9)

二、《焊接冶金与金属焊接性》实验指导书 1．实验一焊缝金属中扩散氢的测定 (13) 2．实验二斜Y型坡口焊缝裂纹实验 (17) 3．实验三插销实验 (19) 三、《焊接结构》实验指导书 1．实验一不同焊接参数下平板变形量测量与分析 (23) 2．实验二不同焊接方法下平板变形量测量与分析 (25) 3．实验三不同焊接位置下平板变形量的分析 (26) 4．实验四焊接变形的矫正 (27)

四、《焊接方法与设备》实验指导书 1．实验一不同的酸碱度焊条的焊接工艺性 (29) 2．实验二埋弧自动焊焊接 (32) 3．实验三 CO2保护焊焊接参数对焊缝成形的影响 (36) 4．实验四钨极氩弧焊焊接方法 (41) 5．实验五焊条电弧焊实训项目 (43) 五、《弧焊电源》实验指导书 1．实验一弧焊电源外特性和调节性能的测定 (45) 2．实验二弧焊电源的结构认识与观察 (48)

3．实验三弧焊整流器的结构认识与观察 (50) 六、《Pro/E造型及模具设计》实验指导书 1．实验一基于Pro/E Wirdfire设计软件初步练习 (52) 2．实验二Pro/E截面草绘功能练习 (53) 3．实验三Pro/E基本成型特征功能练习 (57) 4．实验四Pro/E基准特征建模功能练习 (61) 5．实验五 Pro/E零件建模工程特征功能练习 (63) 6．实验六Pro/E实体特征编辑功能练习 (65) 7．实验七Pro/E曲面造型功能练

《工程材料》热处理实验报告

工程材料综合实验 车辆工程10-1 班 实验者： 陈秀全学号：10047101冯云乾学号：10047103高万强学号：10047105

一实验目的 1区别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之 间的相互关系； 3、 了解碳钢的热处理操作； 4、 研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、 观察热处理后钢的组织及其变化； 6、 了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 二实验设备及材料 1、 显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、 金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 3、 三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢 20#、中碳钢45#、高碳钢 T10） 三实验内容 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、 中碳钢和高碳钢，均为退火状 态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 6、 热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 、 分析碳钢成分一组织一性能之间的关系。 四实验步骤： &观察平衡组织并测硬度： （1） 制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2） 观察并绘制显微组织；

（3）测试硬度。 9、进行热处理。 10、观察热处理后的组织并测硬度： （1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）； （2）观察并绘制显微组织。 五实验报告: 、总结出碳钢成分一组织一性能一应用之间的关系

图1工业纯铁图2工业纯铁图3亚共析钢 图6过共析钢图5共析钢调质处理

图8共晶白口铸铁 图7 亚共晶白口铸铁 图10 20#正火（加热到860C +空冷）图9过共晶白口铸铁 图11 45#调质处理图12 T10正火处理

材料工程基础实验指导书

班级： 学号： 姓 名：

实验一金相试样制备与组织观察综合实验 实验学时：6h 实验性质：综合性 一、实验目的 1了解金相显微镜的结构及主要零部件的作用；学会正确使用显微镜，提高物像的质量；了解显微镜的维护方法。 2学习金相试样的制备方法；了解金相试样质量对金相分析的影响。 3掌握二元铸态合金的固溶体，共晶（包括亚共晶和过共晶）和包晶组织的特征，能识别这些组织；掌握Fe—C合金平衡和非平衡组织的特征。 二、实验内容 本次实验为综合实验，要求综合运用金相显微镜和各种金相制样设备学会各种不同试样的金相制样要点，并能分析合金尤其是铁碳合金的典型组织。 实验分三阶段进行，首先熟悉金相显微镜的结构、操作方法和维护要求，再进行具体试样的金相试样制备，第三步观察分析常见二元合金和铁碳合金的组织。实验中各阶段每位同学独立完成。通过预习了解显微镜结构、维护要求以及金相制样方法和不同合金的组织特征，写出实验步骤，然后到实验室通过自己的操作体会各个过程。 三、实验仪器、设备及材料 3.1实验仪器、设备 砂轮机、预磨机、抛光机、电吹风、金相显微镜 3.2实验材料试样：铁碳合金试样及有色金属合金试样（用于组织观察）；制备试样材料选用碳 钢。制样材料：砂纸、抛光剂、抛光布、3-4%硝酸酒精、滤纸 四实验原理 4.1 金相显微镜结构与使用 4.1.1成像原理 简单地说，成像原理就是将物像两级放大。如图1—1 所示。物AB 经物镜放大成一倒立的实像 A ′ B′，再经目镜放大成虚像A ″B″。 1）显微镜的放大倍数 显微镜的放大倍数等于物镜与目镜放大倍数的乘积： 1 250 M M物?M目 f 物f目 f 物，f 目——物镜和目镜的焦距；l——显微镜的光镜筒长度放大倍数的选择决定于组织的粗细和观察的目的。放大倍数大，则组织清晰，但视域小，不能观察全貌，代表性受局限，放大倍数低，则效果完全相反，如图1-2 所示。在金相分析时，根据需要，往往高、低倍变换使用。

机械制造基础实验指导

实验一材料的金相显微组织观察 1.1 实验目的 1、了解金相显微镜的结构及原理； 2、熟悉金相显微镜的使用与维护方法； 1.2 金相显微镜的原理、构造和操作方法 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法之一，特别是在金属材料 研究领域占有很重要的地位。而金相显微镜是进行金相分析的主要工具，利用金 相显微镜在专门制备的试样上观察材料的组织和缺陷的方法，称为金相显微分 析。显微分析可以观察，研究材料的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物在组织 中的数量和分布情况等问题，及可以研究材料的组织结构与其化学成分之间的关 系，确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织，可以判别材料质量的优劣 等。 1、金相显微镜的工作原理 显微镜的简单基本原理如图1.1所示。它包括两个透镜：物镜和目镜。对着 被观测物体的透镜，成为物镜；对着人眼的透镜，成为目镜。被观测物体AB， 放在物镜前较焦点F1略远一点的地方。物镜使AB形成放大倒立的实像A1B1，目镜再把A1B1放大成倒立的虚像A’1B’1，它正在人眼明视距离处，即距人眼 图1.1 显微镜成像光学简图图1.2 物镜的孔径角 250mm处，人眼通过目镜看到的就是这个虚像A’1B’1。显微镜的主要性能有： ①显微镜的放大倍数：它等于物镜与目镜单独放大倍数的乘积，即物镜放 大倍数M ＝A1B1/AB；目镜放大倍数M目＝A’1B’1 /A1B1；显微镜的放大倍数M 物 ＝A’1B’1 /AB＝M物×M目。 ②显微镜的鉴别率：指显微镜能清晰地分辨试样上两点间的最小距离d的 能力，d值越小，鉴别率就越高。它是显微镜的一个重要性能，取决于物镜数值 孔径A和所用光线的波长λ，可用如下的式子表示：

机械工程材料综合实验心得体会

机械工程材料综合实验心得体会 篇一：机械工程材料总结 第01章材料的力学性能 静拉伸试验：材料表现为弹性变形、塑性变形、颈缩、断裂。 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。表示引起单位变形所需要的应力。 强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 断裂的类型：韧性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与沿晶断裂、剪切断裂与解理断裂 布氏硬度 HB：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。洛氏硬度 HR 、维氏硬度HV 冲击韧性：A k = m g H – m g h (J)（冲击韧性值）a k= AK/ S0 (J/cm2) 疲劳断口的三个特征区：疲劳裂纹产生区、疲劳裂纹扩展区、断裂区。 断裂韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标，是应力强度因子的临界值。K ? C a C 工程应用要求：? YIC

磨损过程分：跑和磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段阶段 蠕变性能：钢材在高温下受外力作用时，随着时间的延长，缓慢而连续产生塑性变形的现象，称为蠕变。（选用高温材料的主要依据） 材料的工艺性能：材料可生产性：得到材料可能性和制备方法。铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的方法。锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。 决定材料性能实质：构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料的元素种类以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工过程有密切的关系。 第02章晶体结构 晶体：是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体有固定的熔点，具有各向异性。非晶体：是指原子呈无序排列的固体。各向同性。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。 晶格：晶体中，为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称

工程材料及材料成型实验指导书

工程材料及材料成型实验指导书 青岛大学机械基础实验教学中心

实验一铁碳合金平衡组织观察 一、实验目的 1、进一步掌握不同成分铁碳合金在平衡状态下的显微组织。 C相图在铁碳合金组织分析中的作用 2、进一步掌握Fe- Fe 3 3、掌握铁碳合金成分与组织变化的关系和规律，能够根据显微组织的特征估算亚共析钢中碳的质量分数。 4、熟悉金相显微镜的结构与使用。 二、实验原理 铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在极其缓慢的冷却条件下所得到的组织，C相图所对应的组织。 即Fe- Fe 3 实际生产中，要想得到一种完全的平衡组织是不可能的，退火条件下得到的组织比较接近于平衡组织。因此我们可以借助退火组织来观察和分析铁碳合金的平衡组织。 根据Fe- Fe C相图，我们把铁碳合金相图分为工业纯铁、亚共析钢、共析钢、 3 过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁 1、工业纯铁 工业纯铁是ωc<0.0218%的铁碳合金，在室温下的组织为铁素体组织，铁素体呈多角形块状，晶界为黑色条状，有时可以看出在晶界处少量分布的三次渗碳体。 2、亚共析钢 亚共析碳钢的质量分数为0.0218%<ωc<0.77%，室温下的组织由铁素体和珠光体组成。经经硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下观察，铁素体呈白色多边形块状，珠光体在放大倍数较低时呈暗黑色。随着碳的质量分数的增加，铁素体量逐渐减少，珠光体量逐渐增加，铁素体的形态逐渐由块状变为碎块状或网状。 3、共析钢 共析钢是ωc＝0.77%的铁碳合金，室温组织为单一的珠光体。显微镜下每个珠光体晶粒中渗碳体与铁素体片层的方向、大小、宽窄都不一样，这是因为每个珠光体晶粒的位向不同，其截割截面不一致导致的结果。

机械工程材料实验与实践教学

《机械工程材料》实验与实践教学 实验一铁碳合金平衡组织分析 一、实验目的 1. 熟练运用铁碳合金相图，提高分析铁碳合金平衡凝固过程及组织变化的能力。 2. 掌握碳钢和白口铸铁的显微组织特征。 二、原理概述 铁碳合金相图是研究碳钢组织、确定其热加工工艺的重要依据。按组织标注的铁碳相图见图。铁碳合金在室温的平衡组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）两相按不同数量、大小、形态和分布所组成。高温下还有奥氏体（A）和δ固溶体相。 利用铁碳合金相图分析铁碳合金的组织时，需了解相图中各相的本质及其形成过程，明确图中各线的意义，三条水平线上的反应及反应产物的本质和形态，并能做出不同合金的冷却曲线，从而得知其凝固过程中组织的变化及最后的室温组织。 根据含碳量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、碳钢及白口铸铁三大类，现分别说明其组织形成过程及特征。 1. 工业纯铁 碳的质量分数小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。见图1-1。当其冷到碳在α-Fe中的固溶度线PQ以下时，将沿铁素体晶界析出少量三次渗碳体，铁素体的硬度在80HB左右，而渗碳的硬度高达800HB，因工业纯铁中的渗碳体量很少，故硬度、强度不高而塑性、韧性较好。

图1-1 工业纯铁组织 2. 碳钢 碳的质量分数C w 在（0.0218~2.11）%之间的铁碳合金称为碳钢，根据合金在相图中的位置可分为亚共析、共析和过共析钢。 （1）共析钢 成分为%77.0=C w ，在727℃以上的组织为奥氏体，冷至727℃时发生共析反应： {}{}C Fe F A C C 3%0218.0%77.0+→ 将铁素体与渗碳体的机械混合物称珠光体（P ）。室温下珠光体中渗碳体的质量分数约为12%，慢冷所得的珠光体呈层片状。 图1-2 珠光体电镜组织 图1-3 珠光体光镜组 织 采用电子显微镜高倍放大能看出Fe 3C 薄层的厚度，图1-2中窄条为Fe 3C ，

材料成形原理1、2、3章

绪论 材料成形： 将材料加工成具有一定形状、尺寸和性能要求的零部件或毛坯的工艺方法。 材料成形主要方法： 除去加工法、连接加工法、变形加工法、液态及粉末成形加工法。 液态金属的结构和性质 在熔点附近，空穴数目可以达到原子总数的1% 金属由固态变为液态，体积膨胀为3%·5% 熔化潜热： 在熔点温度的固态，变为同温度下的液态，金属要吸收大量的热量 原子在固态的规则排列熔化后紊乱程度不大，液态金属原子间结合键只破坏了一部分，液态金属的结构应接近固态金属而远离气态金属（熔点和过热度不大时）。 纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子和空穴组成的。 结构起伏： 原子集团和空穴的变化现象。 实际合金熔体的结构是极其复杂的，包含各种化学成分的原子集团、游离原子、空穴、夹杂物及气泡等，是一种混浊的液体。液态金属中存在温度起伏、相起伏和浓度起伏。 液态金属的粘度： 粘度的本质是原子间的结合力。

影响粘度的因素： 化学成分、温度和夹杂物。 化学成分： 难溶化合物的液体粘度较高，而熔点低的共晶成分的合金粘度低，对于共晶成分的合金，异类原子之间不发生结合，而同类原子聚合时，由于异类原子的存在而使它的聚合缓慢，晶坯的形成拖后，故粘度较非共晶成分低。 非金属夹杂物： 夹杂物的存在使液态金属成为不均匀的多相体系，液相流动时的内摩擦力增加，粘度增加。 粘度意义： 对液态金属净化的影响；对液态合金流动阻力的影响；对凝固过程中液态合金对流的影响。 液体以层流方式流动时，流动阻力大，金属液在浇注系统和型腔中的流动一般为紊流，有利于顺利充填型腔。但在充型后期或狭窄的枝晶间的补缩和细薄铸件中呈现为层流。 温度差和浓度差产生的浮力，是液态合金对流的驱动力，粘度越大，对流强度越小。 表面张力： 一小部分的液体在大气中单独存在时，力图保持球形状态，说明总有一个力使其趋向球状 表面张力的实质是质点间的作用力，是由质点间的作用力不平衡引起的，指向液体内部的合力是表面张力产生的根源。 表面自由能即单位面积自由能，表面能或表面张力是界面能或界面张力的一个特例，对于液体来说，表面张力和表面能大小相等，只是单位不同，体现为从不同角度来描述同一现象。

逆向工程实验指导书

实验一：逆向工程技术实验三维测量操作 一、实验目的 了解逆向工程的基本原理和工作流程，初步掌握使用柔性关节臂式三坐标扫描仪系统对样件进行测量的方法，并了解利用测量所得的数据进行三维重构的过程。 二、实验的主要内容 样件外形测量与三维重构。 三、实验设备和工具 柔性关节臂式三坐标扫描系统 装有IMAGEWARE软件的计算机 四、实验原理 1、三维测量的方法简介 不同的测量对象和测量目的，决定了测量过程和测量方法的不同。 2、非接触式测量的三角测量原理 激光探头的测量原理目前均以三角法为主。如下图所示，激光由激光二氧化碳激光发生器产生，经聚光透镜（F1）投射到工件表面，由于光束反射作用，部份光源经固定透镜（F2）聚焦后投射在光传感器（D）上。当物体沿y方向上下运动或者探头沿y方向移动，其散射光投射在光传感器的位置（X）亦将改变。 2、柔性关节臂式三坐标扫描仪系统简介 柔性关节臂式三坐标扫描仪系统由柔性关节臂式（FARO）三坐标测量机和Kreon激光扫描系统构成。 Kreon激光扫描系统是基于激光截面三角测量的原理，对工件表面进行非接触式的扫描，在激光线条上采集非常密集的数字化(坐标)点，通过与电子控制器(ECU)的连接，记录激光线与工件相交的位置。摄像机摄取激光线位置获得立体影像，ECU电子控制器对每条激光线条上所记录的600个坐标点在Z轴方向的位置，以初始校正时所记录的绝对零位为依据作重复计算。 3、三坐标测量技术在逆向工程上的应用 测量数据的三维实体重构是目前逆向工程领域研究的“瓶颈”，实际应用中，因原始数据的获取方式、三维重构支撑环境、三维重构方法和目标不同，其理论依据、技术路线、算法和工作内容有较大差异。 数据压缩、曲线曲面的光顺处理噪声去除、数据匀化数据预处理曲面重构特征提取与数据分块 五、实验方法和步骤 1、Kreon激光扫描系统数据处理”-->“SELECT MACHINE”，在对话框中选“FARO Arm.par”，按OK，跟着会出现一个读取ECU的进程。 “Services”-->“Positioning” 将工件放在台面上使扫描头能扫到所有要扫的面。被扫工件应先喷上显像剂 Digitization --> Add digitization：Name(Path) 按Run digitization定义步距、频率等 按Record开始扫描，一个方向扫完后，可用Face检查，未扫到部分再换方向局部补扫。将已扫的结果点云过滤。 将结果输出，保存为逆向工程软件所用的格式文件。 2、在逆向工程软件中处理测量所得的数据，并进行曲面重构，得到计算机三维模型，最后在三维CAD软件中完成样件的三维造型设计。

工程材料综合实验报告

工程材料综合实验 1.金相显微镜的构造及使用 2.金相显微试样的制备 3.铁碳合金平衡组织观察 实验目的 1、了解金相显微镜的光学原理和构造，初步掌握金相显微镜的使用方法及利用显微镜进行显微组织分析。 学习金相试样的制备过程，了解金相显微组织的显示方法。 3、识别和研究铁碳合金(碳钢和白口铸铁)在平衡状态下的显微组织，分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。 实验步骤与过程 金相显微镜的构造及使用 ①．实验原理 由灯泡发出—束光线，经过聚光镜组(一)及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组(二)，再度将光线聚集在物镜的后焦面上。最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片(一)、半透反光镜、辅助物镜片(一)、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。该象被目镜再次放大。照明部分的光学系统是按照库勒照明原理进行设计的，其优点在于视场照明均匀。用孔径光栏和视场光栏，可改变照明孔径及视场大小，减少有害漫射光，对提高象的衬度有很大好处。

②．主要结构 1．底座组： 底座组是该仪器主要组成部分之一。底座后端装有低压灯泡作为光源，利用灯座孔上面两边斜向布置的两个滚花螺钉，可使灯泡作上下和左右移动；转松压育直纹的偏心圈，灯座就可带着灯泡前后移动，然后转紧偏心圈，灯座就可紧固在灯座孔内。 灯前有聚光镜、反光镜和孔径光栏组成的部件，这织装置仅系照明系统的一部分，其余尚有视场光栏及另外安装在支架上的聚光镜。通过以上一系列透镜及物镜本身的作用，从而使试样表面获得充分均匀的照明。 2.粗微动调焦机构： 粗微动调焦机构采用的足同轴式调焦机构。粗动调焦手轮和微动调焦手轮是安装在粗微动座的两侧，位于仪器下部，高度适宜。观察者双手只需靠在桌上及仪器底座上即可很方便地进行调焦，长时间的使用也不易产生疲劳的感觉。旋转粗动调焦手轮，能使载物台迅速地上升或下降，旋转微动调焦手轮，能使载物台作缓慢的上升或下降，这是物镜精确调焦所必需的。右微动手轮上刻有分度，每小格格值为0．002毫米，估读值为0．001毫米。在右粗动调焦手轮左侧，装有松紧调节手轮，利用摩擦原理，根据载物台负荷轻重，调节手轮的松紧程度(以镜臂不下滑，且粗、微动调焦手轮转动舒适为宜)。这也就解决了仪器长期使用后因磨

工程材料液态成型实验指导书

开放实验指导书大纲 实验名称: 工程材料液态成型 引言 什么是液态成型 金属的液态成型常称为铸造，铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。 图-1 铸造示意图 一、实验目的 1．了解铸造的概念及基本原理； 2．了解并掌握铸造的基本工艺及其主要的工艺参数； 3．了解并掌握铸造过程中金属从液态到固态转变过程中影响金属性能和铸件质量的一些基本因素； 4．了解金属收缩的基本规律，以及常见铸造缺陷缩的形成机理，及其影响因素。

二、实验原理 1.铸造的定义 铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一. 铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。 2.铸造的分类 铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。 2.1 普通砂型铸造 以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。 图-2 砂型铸造示意图

机械工程测试技术基础实验指导书讲解

《机械工程测试技术基础》实验指导书实验一观测50Hz非正弦周期信号的分解与合成 一、实验目的 1、用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅立叶级数各项的频率与系数作比较。 2、观测基波和其谐波的合成 二、实验设备 1、信号与系统实验箱：TKSS-A型或TKSS-B型或TKSS-C型： 2、双综示波器。 三、实验原理 1、一个非正弦周期函数可以用一系列频谱成整数倍的正弦函数来表示，其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波，其它成分则根据其频率为基波频率的 2、 3、 4、。。。、n等倍数分别称二次、三次、四次、。。。、n次谐波，其幅度将随谐波次数的增加而减小，直至无穷小。 2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波，反过来，一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。 3、一个非正弦周期函数可用傅立叶级数来表示，级数各项系数之间的关系可用一个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图，各种不同波形及其傅氏级数表达式如下，方波频谱图如图2-1表示 图2-1方波频谱图

1、方波 ()?? ? ??++++= t t t t u t u m ωωωωπ7sin 715sin 513sin 31sin 4 2、三角波 ()?? ? ??++-= t t t U t u m ωωωπ5sin 2513sin 91sin 82 3、半波 ()?? ? ??+--+= t t t U t u m ωωωππ4cos 151cos 31sin 4212 4、全波 ()?? ? ??+---= t t t U t u m ωωωπ6cos 3514cos 1512cos 31214 5、矩形波 ()?? ? ??++++= t T t T t T U T U t u m m ωτπωτπωτππτ3cos 3sin 312cos 2sin 21cos sin 2图中LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期函数的直流分量。BPF 1～BPF 6为调谐在基波和 各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。 四、预习要求 在做实验前必须认真复习教材中关于周期性信号傅立叶级数分解的有关内容。 五、实验内容及步骤 1、调节函数信号发生器，使其输出50Hz 的方波信号，并将其接至信号分解实验模块 BPF 的输入端，然后细调函数信号发生器的输出频率，使该模块的基波50Hz 成分BPF

3D打印实验指导书

3D打印实验指导书 一实验目的 1、理解快速成型制造工艺原理与特点; 2、了解快速成型制造过程与传统的材料去除加工工艺过程的区别; 3、推广该项技术的普及与应用。 二实验要求 1、利用计算机对原形件进行切片,生成STL文件,并将STL文件送入FDM快速成型系统;对模型制作分层切片;生成数据文件; 2、快速成型机按计算机提供的数据逐层堆积,直至原形件制作完成; 3、观察快速成型机的工作过程,分析产生加工误差的原因。 三实验主要仪器设备 FDM快速成型系统 四实验原理 实验原理: 该工艺以ABS材料为原材料,在其熔融温度下靠自身的粘接性逐层堆积成形。在该工艺中,材料连续地从喷嘴挤出,零件就是由丝状材料的受控积聚逐步堆积成形。该工艺示意图如下: 图1 快速成型原理 这样就将一个物理实体复杂的三维加工转变成一系列二维层片的加工,因此大大降低

了加工难度。由于不需要专用的刀具与夹具,使得成形过程的难度与待成形的物理实体的复杂程度无关,而且越复杂的零件越能体现此工艺的优势。 主要技术指标: 最大成品尺寸:254×254×406mm 精确度:±0.127mm 原料:ABS 阔度0、254 —2.54mm 厚度0、05 —0.762mm 快速原型技术的基本工作过程 快速成形技术就是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状三维物理实体技术的总称。其基本过程就是: 1、首先设计出所需零件的计算机三维模型,并按照通用的格式存储(STL文件); 2、跟据工艺要求选择成形方向(Z方向),然后按照一定的规则将该模型离散为一系列有序的单元,通常将其按一定厚度进行离散(习惯称为分层),把原来的三维CAD模型变成一系列的层片(CLI文件); 3、再根据每个层片的轮廓信息,输入加工参数,自动生成控制代码; 4、最后由成形机成形一系列层片并自动将它们联接起来,得到一个三维物理实体; 5、后处理,小心取出原型,去除支撑,避免破坏零件。用砂纸打磨台阶效应比较明显处。如需要可进行原型表面上光。 这样就将一个物理实体复杂的三维加工转变成一系列二维层片的加工,因此大大降低了加工难度。由于不需要专用的刀具与夹具,使得成形过程的难度与待成形的物理实体的复杂程度无关,而且越复杂的零件越能体现此工艺的优势。 快速原型技术的特点 1、由CAD模型直接驱动; 2、可以制造具有复杂形状的三维实体; 3、成形设备就是无需专用夹具或工具的成形机; 4、成形过程中无人干预或较少干预; 5、精度较低;分层制造必然产生台阶误差,堆积成形的相变与凝固过程产生的内应力也会引起翘曲变形,这从根本上决定了RP造型的精度极限; 6、设备刚性好,运行平稳,可靠性高;

机械工程材料试验

机械工程材料实验钢的热处理 题目：钢的热处理 指导老师：克力木·吐鲁干 姓名：杨达 所属院系：电气工程学院 专业：能源与动力工程 班级：能动15-3 完成日期：2017年12月3日 新疆大学电气工程学院

钢的热处理 一总述 热处理是可以改变金属内部的组织结构，从而改变金属的性能。热处理是把钢件加热至一定的温度，保温足够的时间，然后以一定速度冷却的过程。一般热处理工艺有退火、正火、淬火和回火等。 45钢和T8钢是工厂生产中绝大部分零件的辅助用钢、在零件的制造过程中，零件的力学性能检验主要采用硬度检测。碳钢的淬火工艺是提高其力学性能的有效方法之，实践证明零件经热处理后得到的硬度直接受含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度这四个因素的影响。本文通过对碳钢进行淬火试验,确定这些因素对碳钢硬度的影响。 二钢的退火和正火 退火和正火是应用最广泛的热处理工艺，除经常作为预先热处理工序外，在一些普 通铸件、焊接件以及某些不重要的热加工工件上，还作为最终热处理工序。钢的退火通常是把钢加热到临界温度AC或AC 以上，保温一段时间，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接近平衡状态的组织。正火则是把钢加热到A或A以上，保温后在空气中冷却。由于冷却速度稍快，与退火相比较，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对低碳钢来说，正火后硬度提高，可改善切削性能，有利于降低零件表面粗糙度; 对高碳钢则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火做准备。 三钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3亚共析钢或Ac1 (过共析钢)以上30-50℃保温后放入各种不同的冷却介质V冷应大于V临以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火必须考虑下列三个重要因素淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 1淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量可根据相图确定。对亚共析钢其加热温度为30-50℃若加热温度不足低于则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢加热温度为30-50℃ 淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。 2保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加

2019年道路工程材料试验指导书.doc

《道路工程材料实验》指导书 （交通工程）

实验一水泥混凝土 本试验根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）、《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）进行，主要内容包括：混凝土拌合物和易性试验、混凝土拌合物表观密度试验、混凝土立方体抗压强度试验。 一、混凝土拌合物和易性（坍落度）试验 本方法适用于测定集料最大粒径大于40mm、坍落度不小于10mm的混凝土拌合物稠度测定。 （一）试验目的 通过测定拌合物流动性，观察其粘聚性和保水性，综合评定混凝土的和易性，作为调整配合比和控制混凝土质量的依据。 （二）主要仪器设备 台秤（称量50kg，感量50g）； 天平（称量5kg，感量1g）； 拌板（1.5m×2.0m左右）、量筒（200m、1000mL）、拌铲等； 标准坍落度筒（金属制圆锥体形，底部内径200mm，顶部内径100mm，高300mm，壁厚大于或等于1.5mm）； 弹头形捣棒（φ16×600mm）； 装料漏斗（与坍落度筒配套）。 直尺、抹刀、小铲 （三）试件制备 称量精度要求：砂石为±1%，水泥、水为±0.5%。配制用料与工程实际用料相符，同时满足技术标准。拌和时，环境温度宜处于（20±5）℃。根据所设计的计算配合比，称以15L混凝土拌合物所需各材料用量。 （四）测定步骤 1、用湿布将拌板、拌铲等搅拌工具、坍落度筒擦净并涧湿，置于适当的位置，按砂、水泥、石子、水的投放顺序，先把砂和水泥在拌板上干拌均匀（用铲在拌板一端均匀翻拌至另一端，再从另一端又均匀翻拌回来，如此重复）。再加石子干拌成均匀的干混合物。 2、将干混合物堆成堆，其中间做一凹槽，将已称量好的水倒入一半左右于凹槽内（不能让水流淌掉），仔细翻拌、铲切，并徐徐加入另一半剩余的水，继续翻拌、铲切，直至拌和均匀。 从加水至搅拌均匀的时间控制参考值：拌合物体积在30L以下时为4~5min；拌合物体积在30~50L时为5~9min；拌合物体积在50~70L时为9~12min。 3、将润湿后的坍落度筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住两边的脚踏板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。 4、将已拌匀的混凝土试样用小铲装入筒内，数量控制在经插捣后层厚为筒高的1/3左右。每层用捣棒插捣25次，插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，各次插捣点在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜；插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度；插捣第

《机械工程测试技术》实验指导书

《机械工程测试技术》 实验指导书 山东大学机械工程学院实验中心 2008年2月

目录 实验一信号分析实验——————2 实验二传感器的标定实验——————8 实验三测试装置特性实验——————————15 实验四静态应力应变测试实验——————23 实验五动态应力应变测试实验——————33 实验六机械振动测试梁的固有频率测定实验————42 实验七传感器应用---转速测量实验————48 实验八扭转振动测量实验————————38 实验九设计实验—————————————50

实验一信号分析 一、实验目的 1.掌握信号时域参数的识别方法，学会从信号时域波形中观察和获取信号信息。 2.加深理解傅立叶变换的基本思想和物理意义，熟悉典型信号的频谱特征，掌握使用频谱分析提取测量信号特征的方法。 3.理解信号的合成原理，观察和分析由多个频率、幅值和相位成一定关系的正弦波叠加的合成波形。 4. 初步了解虚拟仪器的概念。 二、实验原理 1．信号时域分析 信号时域分析又称为波形分析或时域统计分析，它是通过信号的时域波形计算信号的均值、均方值、方差等统计参数。信号的时域分析很简单，用示波器、万用表等普通仪器就可以进行分析。通过本实验熟悉时域参数的识别方法，能够从信号波形中观测和读取所需的信息，也就是具备读波形图的能力。 2信号频谱分析 信号频谱分析是采用傅里叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。频谱是构成信号的各频率分量的集合，它完整地表示了信号的频率结构，即信号由哪些谐波组成，各谐波分量的幅值大小及初始相位，揭示了信号的频率信息。信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。工程上习惯将计算结果用图形方式表示，以频率f为横坐标，X(f)的实部

北京科技大学液态成形理论与工艺复习题答案10-19

第10讲铸件的宏观组织 1、简述铸件典型晶粒组织包括哪几部分？各部分的形成机理各是什么？ 2、固相无扩散、液相均匀混合。假设右图PQ线是C S’（T1时固相成分）与界面处固相成分C S*的算术平均值，试证：C S＂= C0(2-k0） 3、如何在铸件中获得细等轴晶组织？ 第11讲砂型铸造 1、试述砂型铸造的特点和应用范围。 第12讲、第13讲特种铸造 1、金属型铸造有何优点？ 2、熔模铸造的主要工艺过程包括哪些工序？该方法有何特点？ 3、试述压力铸造、低压铸造与差压铸造各自的特点。试分析三者的异同。 4、什么是离心铸造？它有何优缺点？它应用在什么场合？ 5、什么是实型铸造？该方法有何特点？ 第14讲常用铸造合金与液态成形新工艺 1、为什么球墨铸铁的强度和塑性比灰铸铁高，而铸造性能比灰铸铁差？ 答：①灰铸铁中的片状石墨的强度、硬度极低（Rm≤20MPa），塑性接近于零，因此灰铸铁的组织如同在钢的基体中分布着大量裂纹，同时石墨尖角处容易造成应力集中，容易导致铸件断裂。所以灰铸铁的强度和塑韧性较差。球墨铸铁通过球化处理使石墨呈球状，它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度，基体强度的利用率可达70~90%，因此球墨铸铁具有比灰铸铁高得多的力学性能。②因为灰铸铁的碳当量接近共晶成分，结晶温度范围小，并呈逐层凝固方式结晶，因而其流动性好，铸造性能好；而球墨铸铁的碳当量较高，一般是过共晶成分，结晶温度范围较宽，倾向于糊状凝固，在结晶后期外壳不坚固，不足以承受本身石墨化的膨胀压力，促使型腔扩大，故它比灰铸铁易于产生缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷，因而铸造性能比灰铸铁差。 2、铸钢与球墨铸铁的力学性能和铸造性能有哪些不同？为什么？ 答：①一般而言，铸钢具有较高的强度与塑韧性，其力学性能比铸铁好。而球墨铸铁中的石墨呈球状，它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度，基体强度的利用率可达70~90%，抗拉强度可以和钢媲美（Rm=400-900MPa），塑韧性较好（A=2%~18%）。②铸钢的铸造性能比球墨铸铁差，因为：其熔点高，钢液易氧化；流动性不好；收缩较大，体收缩率为10~14%，线收缩率为2.2~2.5%。球墨铸铁结晶时由于石墨析出发生体积膨胀而可以抵消部分收缩，使总收缩较小。 3、为什么可锻铸铁只适宜生产薄壁小铸件？壁厚过大易出现什么问题？ 答：可锻铸铁具有较高的力学性能，其碳、硅含量低（W C=2.4~2.8%，W Si=0.4~1.4%），熔点较高，流动性差、收缩大，因为其铸态组织为白口（碳以化合态Fe3C存在），没有石墨化

关于工程材料综合实验报告标准范本

报告编号：LX-FS-A70497 关于工程材料综合实验报告标准范 本 The Stage T asks Completed According T o The Plan Reflect The Basic Situation In The Work And The Lessons Learned In The Work, So As T o Obtain Further Guidance From The Superior. 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑

关于工程材料综合实验报告标准范 本 使用说明：本报告资料适用于按计划完成的阶段任务而进行的，反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想的汇报，以取得上级的进一步指导作用。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 篇一：工程材料综合实验报告 一，实验目的 1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的

使用。 二，实验设备及材料 1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢T10） 三，实验内容 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢， 均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式） 实验中对低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢

工程材料及热加工》实验指导书

工程材料及热加工 实 验 指 导 书 湖北文理学院机械与汽车工程学院 机械基础教研室

实验一 硬度实验 一、实验目的 1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计、里氏硬度计的主要构造及操作方法。 2、初步掌握布氏硬度值、洛氏硬度值、里氏硬度值的测定方法。 3、初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系和热处理能改变材料硬度的概念。 二、实验概述 硬度试验设备简单，操作迅速方便，不需要专门制备试样，也不破坏被测试的工件。因此，在工业生产中，被广泛应用于产品质量的检验。此外，硬度值与其他力学性能及某些工艺性能（如切削加工性、冷成形性等）都有一定的联系，故在产品设计图样的技术条件中，硬度是一项主要技术指标。 目前，在测定硬度的方法中，最常用的是压入硬度法。其中以布氏硬度和洛氏硬度应用最广。它们的试验原理都是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测金属材料的表面，根据压头被压入的程度来测定其硬度值。 1、布氏硬度 布氏硬度试验方法是将一直径为D 的淬火钢球或硬质合金球在规定载荷F 的作用下压入被测试金属表面，停留一定时间后卸除载荷，在被测试金属表面上形成一个直径为d 的压痕。计算出压痕单位面积所承受的平均压力，以此作为被测试金属的布氏硬度值。但实际试验时都是用读数显微镜测出压痕直径d ，再根据d 值，查对照表得出所测的硬度值。 当压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS ，适用于布氏硬度值低于450的金属材料；当压头为硬质合金球时，硬度符号为HBW ，适用于布氏硬度值为450～650的金属材料。 在进行布氏硬度试验时，应根据被测试金属材料的种类和试样厚度，选用不同大小的球体直径D 、施加载荷F 和载荷保持时间。 布氏硬度试验法因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测试金属的平均硬度，故试验结果较准确。但因压痕较大，不宜测试成品或薄片金属的硬度。 2、洛氏硬度 洛氏硬度试验方法是以一个锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为 1.588mm )16 1 ( in 的钢球为压头，在先后两次截荷（初载荷与主载荷）作用下，压入被测试金属表面，然后卸除主截荷，在保留初载 荷情况下，测出由主截荷引起的塑性变形的压力深度h ，再由h 值确定洛氏硬度值。h 值愈大时，被测试金属的洛氏硬度值愈低；反之，则愈高。在实际试验时，都是由硬度计的指示器表盘上直接读出所测的硬度值。 洛氏硬度试验时，可用不同压头和不同的主载荷组成不同的洛氏硬度标尺。最常用的是HRA 、HRB 、HRC 三种，其中HRC 适用于测量硬度值高于230HBS 的较硬金属；HRB 适用于测量硬度值低于230HBS 的较软金属；HRA 适用于测量硬脆的金属材料或浅层表面硬化的金属。 洛氏硬度试验操作迅速简便，且压痕较小，可以测定成品或较薄金属的硬度，故目前生产上应用广泛。 退火状态碳钢的硬度一般是随着含碳量的增加而逐渐增加。 3、里氏硬度 ●工作原理 用规定质量的冲击体在弹力作用下，以一定速度冲击试样表面，用冲头在距试样表面1mm 处回弹速