金属材料实验指导书.docx
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金属材料实验指导书
南溪职中数控专业部
2011年8月
实验一：
铁碳相图平衡组织分析
一、实习目的
1、研究和了解铁谈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，从而加深理解成分，组织和性能之间的关系。
二、概述
图1-1铁碳平衡相图
Fe―Fe3C平衡相图是铁系二元相图中最重要的一个。
根据相图，可以分析铁碳合金平衡组织的相和组织特点。
所谓平衡组织，是指符合平衡相图的组织，即在一定温度，一定成分和一定压力下合金处于最稳定状态的组织，要获得这样的组织，必须使合金发生的相变在非常缓慢的条件下进行，通常将缓冷（退火）后的铁碳合金组织看作为平衡组织。
铁碳合金是目前应用最广泛的工程材料，铁碳合金的平衡组织是研究铁碳合金的性能及相变机理的基础。
因此认识和分析铁碳合金的平衡组织有十分重要的意义。
此外，观察和分析铁碳合金的平衡组织有助于帮助我们理解Fe―Fe3C平衡相图的建立和进一步借助相图来分析问题。
1、铁碳合金的分类
铁碳合金可分为碳钢和白口铸铁两大类，表1―1列出了铁碳合金的分类和组织情况。
表1―1铁碳合金的分类和组织
分类
含碳量（%）
平衡显微组织
碳
钢
亚共析钢
0.02—0.77
铁素体+珠光体
共析钢
0.77
珠光体
过共析钢
0.77—2.11
珠光体+二次渗碳体
白
口
铸
铁
亚共晶白口铸铁
2.11—4.30
珠光体+莱氏体+二次渗碳体
共晶白口铸铁
4.30
莱氏体
过共晶白口铸铁
4.30—6.69
莱氏体+一次渗碳体
从表1—1中可以看出，铁碳合金是以其含碳量来分类的，其中含碳量小于2.11%的称碳钢，大于2.1%的称白口铸铁。
由于含碳量的不同，它们的平衡显微组织也有很大的不同。
2铁碳合金的平衡组织
表1—1中已经列出，铁碳合金的平衡组织共有四种：
铁素体（α相），渗碳体（Fe3C），珠光体和莱氏体，但是从Fe―Fe3C相图上可以看出，铁碳合金在常温下只有两相，即铁素体和渗碳体，由于含碳量的不同，这两个基本相的相对量，形状和分布情况有很大的不同，因此呈现各种不同的组织形态。
下面介绍一下各种显微组织的基本特征：
（1）铁素体：
是碳在α—Fe中的固溶体，碳的浓度是可变的，在727℃时达到最大溶解度，为0.0218%，在常温下，碳的浓度为0.008%左右，铁素体的硬度很低，塑性好，经4%硝酸酒精浸蚀后呈白亮色（如图1-2所示）。
含碳量较低时，铁素体呈块状分布，随含碳量增加，铁素体量减少，在接近共析成分时，铁素体呈网状分布在珠光体周围。
（2）渗碳体：
是碳与铁的一种化合物，化学式为Fe3C，含碳量很高，达6.69%，坚硬而脆，抗浸蚀能力很强，经4%硝酸酒精浸蚀后成白亮色。
在过共晶白口铸铁中的一次渗碳体是从液态中直接结晶成的，故呈条状分布（如图1-10所示）。
在过共析钢和亚共晶白口铸铁中的二次渗碳体（如图1-11所示）是从奥氏体中沿晶界析出的，所以呈网状分布在珠光体的周围。
由于渗碳体硬度很高，所以在磨面上是突起的。
铁素体和渗碳体经4%硝酸酒精浸蚀后都呈白亮色，为了加以区别，可改用苦味酸钠溶液浸蚀（苛性钠25克，苦味酸2克，加水100毫升，在100℃煮沸5—10分钟）。
这时渗碳体被染成暗褐色（接近黑色），铁素体仍呈白亮色。
如图1-12所示。
（3）珠光体：
是铁素体和渗碳体的两相混合物，有片状珠光体和球状珠光体两类。
如图1-7，1-11。
片状珠光体是经一般退火后得到的铁素体和渗碳体的片层交叠组织，经4%硝酸酒精浸蚀后，这种组织在显微镜下由于放大倍数不同而有不同的特征，在600倍以上观察时，可见珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈白亮色，而边界呈黑色；在400倍左右观察时，由于显微镜鉴别率降低，白亮的细条渗碳体被黑色的边界所“吞没”而呈黑色，这时看到的珠光体是宽条白亮色铁素体和细条渗碳体相间；在200倍以下观察时，宽条白亮色的铁素体也难以区分了，这时的珠光体特征是暗黑色，低碳钢中的珠光体量很少，片间距细小，即使在较高倍观察时也是暗黑色的。
球状珠光体是过共析钢球化退火后的组织，片状分布的渗碳体变成了球状，经4%硝酸酒精浸蚀后，球状珠光体的特征是在白亮色的铁素体基体上分布着白色的渗碳体颗粒，它们的边界是黑色的。
（4）莱氏体：
是奥氏体和渗碳体的共晶体，刚由液体中结晶出来的莱氏体是渗碳体的基体上分布着颗粒状的奥氏体。
从共晶温度冷却时，从奥氏体中析出二次渗碳体，二次渗碳体和基体渗碳体连接起来，所以在组织中很难区分。
当冷却到共析温度时，奥氏体转变为珠光体。
在常温中观察到的组织已不是渗碳体和奥氏体，而是渗碳体和珠光体，但一般仍称为莱氏体或变态莱氏体（如图1-9所示）。
经4%硝酸酒精浸蚀后，莱氏体的组织特征是在白色的渗碳体基体上分布着许多黑色颗粒状的小条状珠光体。
在亚共晶白口铸铁中，莱氏体被黑色树枝状珠光体所分割，在珠光体周围可看到一圈白亮色的二次渗碳体，在过共晶白口铸铁中，莱氏体则被粗大的白色条状一次渗碳体所分割。
3、各组织的机械性能
为了掌握铁碳合金的机械性能，必须控制各种组织的相对量，已知铁素体软而塑性好，渗碳体硬而脆，珠光体是这两相的机械混合物，莱氏体则是渗碳体和珠光体的混合物。
铁素体、渗碳体、和珠光体的机械性能如表1—2。
表1-2铁素体、渗碳体、和珠光体的机械性能
硬度（HB）
抗拉强度（MPa）
延伸率（δ%）
铁素体
50—90
190—250
40—50
渗碳体
750—880
30
0
珠光体
190—230
860—900
9—12
三、实验设备和材料
1、碳钢试样（亚共析、共析、过共析），球状珠光体试样
2、白口铸铁试样（亚共晶、共晶、过共晶）
3、金相显微镜
四、实验内容和步骤
1、每人轮流在置有各种标准样品的显微镜下观察样品的形貌特征并绘图。
2、调节显微镜的放大倍数，观察珠光体特征变化情况。
3、对某一碳钢试样，估计它各组织所占的面积百分比，估算出它的含碳量，并和标准样品含碳量对比估算误差。
五、思考讨论题
1、什么是平衡组织？
怎样得到平衡组织？
2、铁碳合金中主要有几个相？
几个基本组织？
3、根据相图，叙述不同含碳量的铁碳合金的结晶过程。
4、根据各铁碳合金的显微组织，估计它们的机械性能。
5、决定铁碳合金组织的因素是什么？
为什么？
六、显微组织照片
图1-2纯铁图1-320钢
图1-445钢图1-560钢
图1-6共析钢图1-7T12球状珠光体
图1-8亚共晶白口铸铁图1-9共晶白口铸铁
图1-10过共晶白口铸铁
图1-11T12片状珠光体图1-12T12片状珠光体
*（1-12）腐蚀剂为苦味酸，其余均为4%硝酸酒精
实验二：
二元、三元合金的显微组织分析
一、实验目的：
1、了解和熟悉最基本的二元合金相图
2、研究和分析共晶型和匀晶型合金的结晶过程和组织
3、了解和熟悉三元共晶型合金相图，研究三元共晶型合金中典型成分合金的结晶过程和组织
二、实验原理
（一）、二元合金
合金至少由两个组元组成，由两个组元组成的合金称为二元合金。
二元合金相图大致可分为匀晶型、共晶型、包晶型、偏晶型和形成化合物型五类。
其中最基本的是匀晶型和共晶型。
1、共晶型
图2-1Pb—Sn二元合金相图
Pb—Sn二元合金相图是一个典型的共晶型相图。
其中tAEtB为液相线，tAMNtB为固相线，ME和NG分别为Sn溶于Pb中和Pb溶于Sn中的溶解曲线，也叫固溶线。
在这个合金系中有三个最基本的相L、α和β，其中L为高温相，冷凝后就不存在了。
α相是Sn溶解于Pb中的固溶体，β是Pb溶解于Sn中的固溶体。
从相图可以看到，这两种固溶体在常温下的溶解度很小，特别是β相，在常温下已经基本上没有溶解度了。
E点称为共晶点，它的成分为38.1%Pn+61.9%Sn。
该成分的合金称为共晶合金（如图2-7所示），在冷却到tE（183ºC）时，成分为E的液相同时转变为成分为M的α相和成分为N的β相，即得到两个固溶体的共晶。
L↔α+β，经盐酸浸蚀后，α相呈黑色，β相呈白色，其组织为黑白相间的两相共晶混合物。
成分在M点左面，即含Sn量小于19.5%的合金，冷却时首先析出α固溶体，随着温度下降，液体温度下降，液体全部结晶为α固溶体。
当温度继续冷却时，由于Sn在Pb中的固溶度逐渐减少，从α固溶体中析出过剩的Sn，它以β固溶体的形式出现，称为次生β固溶体，或称为βⅡ，以区别从液相中直接结晶的初生β固溶体，该合金的纤维组织为黑色的α固溶体基体上分布着白色颗粒状的βⅡ固溶体。
如图2-5所示。
成分在M点和E点之间的合金称为亚共晶合金（如图2-6所示）。
冷却时首先从液相中析出α固溶体，冷却到共晶温度时，α相停止结晶，发生共晶转变，其组织为α+（α+β）共晶，冷却至室温，其组织为α+βⅡ+（α+β）。
其中α固溶体呈黑色树枝状，在晶内可看到次生β固溶体的白色小颗粒，在枝晶间黑白相间的是（α+β）的共晶体。
成分在E点和N点之间的合金称为过共晶合金（如图2-8所示），这类合金的结晶过程和亚共晶合金相似，所不同的是先共晶相是β固溶体，结晶后的组织为β+（α+β）共晶，其中β固溶体为白色圆形。
由于Pb在Sn中的溶解度非常小，（183℃时最大才为0.6％）。
所以在β固溶体上看不到次生α固溶体。
2、匀晶型
所谓匀晶型即二个组元在液态和固态都是完全互溶的。
由液态缓慢冷却时，可得到均匀的单相固溶体组织。
但在快速冷却时，由于两个组元的熔点不一致，扩散速度赶不上结晶速度，容易产生晶内偏析。
由于固溶体的结晶总是以枝晶方式成长，所以又称枝晶偏析。
高温退火（固相线以下100℃长时间保温缓冷）即可消除枝晶偏析，得到均匀的固溶体晶粒。
Cu-Zn合金，又称黄铜，它们的二元系相图是非常复杂的，但是在含Cu量大于70％时，Zn在Cu内可以完全溶解。
Cu-Zn相图的富铜部分完全符合匀晶相图的特征，这样成分的合金在结晶后即可得到Zn在Cu内溶解的单相固溶体α-黄铜，其组织为均匀的等轴晶粒。
（二）、三元合金
三元合金指由三个组元组成的合金。
由于三个组元中每两个组元所组成的合金相图具有不同的类型，在组成三元合金后形成了各种不同类型的三元合金相图。
三元合金相图和二元合金相图一样有的很简单，有的很复杂。
为此，熟悉和掌握三元相图中最基本的三元共晶型相图，观察和分析典型成分合金的显微组织，对进一步掌握其它类型的三元合金相图是十分有意的。
1、相图分析
如图2-2所示，其中A、B、C三组元在液态完全互溶，在固态完全不互溶。
图2-2三元共晶型合金相图（投影图）的示意图
投影图上的三个顶点分别代表纯组元A、B、C；三条边分别代表三个二元共晶型合金A-B、B-C、A-C，它们的共晶点分别为E1、E2、E3，E点代表三元共晶点，即成分为E合金，在一定温度下液相和A、B、C平衡存在，其转变式可写为：
L（E）=A+B+C。
三条实曲线（E1E、E2E、E3E）和三条虚直线（AE、BE、CE）把投影图分为六个三角形区域。
在投影图上确定成分点的位置后，便可根据成分点的位置分析合金的冷凝过程和确定最终组织成分。
成分点位置和组织组成物的关系列于下表2-1中。
表2-1成分点位置和组织组成物的关系
成分点位置
组织组成物
Ⅰ
晶体A“+”二元共晶（A+C）“+”三元共晶（A+B+C）
Ⅱ
晶体A“+”二元共晶（A+B）“+”三元共晶（A+B+C）
Ⅲ
晶体B“+”二元共晶（B+A）“+”三元共晶（A+B+C）
Ⅳ
晶体B“+”二元共晶（B+C）“+”三元共晶（A+B+C）
Ⅴ
晶体C“+”二元共晶（C+B）“+”三元共晶（A+B+C）
Ⅵ
晶体C“+”二元共晶（A+B）“+”三元共晶（A+B+C）
AE
晶体A“+”三元共晶（A+B+C）
BE
晶体B“+”三元共晶（A+B+C）
CE
晶体C“+”三元共晶（A+B+C）
E1E
二元共晶（A+B）“+”三元共晶（A+B+C）
E2E
二元共晶（B+C）“+”三元共晶（A+B+C）
E3E
二元共晶（C+A）“+”三元共晶（A+B+C）
E点
三元共晶（A+B+C）
从上表中可以明确地看到，不管是什么成分的合金，在结晶完成后的组织中都有三元共晶。
另外，还可以看出，实曲线是不同的单元晶体的分界线，虚直线则是不同的二元共晶的分界线。
2、结晶过程和组织
图2-4Bi—Pb—Sn三元合金相图（投影图）
为了直观地分析合金的结晶过程和组织情况，选择有代表性的Bi—Pb—Sn三元共晶型合金作为研究对象，分析其典型成分合金的结晶过程。
从Bi—Pb—Sn三元合金相图（投影图）的富Bi角部分可以看出，这是一种典型的三元共晶型合金。
A、B、C、D四点代表四种典型成分合金，它们的精确成分分别为：
A：
66%Bi+5%Pb+29%Sn
B：
60%Bi+25%Pb+15%Sn
C：
58%Bi+16%Pb+26%Sn
D：
51%Bi+32%Pb+17%Sn
下面简单分析这四种成分合金的结晶过程。
合金A位于三角形BiEE2区域内，在结晶过程中，首先析出晶体Bi，继续冷却时，晶体Bi停止析出，而开始析出（Bi+Sn）二元共晶，再冷却到三元共晶温度时，形成细小的（Bi+Pb+Sn）三元共晶，结晶后的最终组织应为晶体Bi”+”二元共晶（Bi+Sn）”+”三元共晶（Bi+Pb+Sn）。
如图2-12。
合金B位于虚直线BiE上，在晶体Bi停止析出后，便形成三元共晶，它的最终组织是晶体Bi“+”三元共晶（Bi+Pb+Sn）。
如图2-10。
合金C位于实曲线E1E，在结晶的开始阶段，首先析出的是（Bi+Sn）二元共晶，当二元共晶析出停止后，再形成三元共晶，因此它的最终组织是二元共晶（Bi+Sn）“+”三元共晶（Bi+Pb+Sn）。
如图2-11。
合金D的位置和E点重合，在结晶后形成的组织中只有三元共晶（Bi+Pb+Sn）。
如图2-9。
三、实验设备和材料
1、标准试样
Pb-Sn合金：
38.1%Pb+61.9%Sn
90%Pb+10%Sn
70%Pb+30%Sn
20%Pb+80%Sn
Cu-Zn合金：
70%Cu+30%Zn
Bi-Pb-Sn合金：
66%Bi+5%Pb+29%Sn
60%Bi+25%Pb+15%Sn
58%Bi+16%Pb+26%Sn
51%Bi+32%Pb+17%Sn
2、金相显微镜
四、实验内容和步骤
对已制备好的标准试样进行观察并绘制组织图。
五、思考讨论题
1、二元共晶型相图有什么特征？
2、先共晶相是如何产生的，有什么特征？
3、三元共晶型相图有什么特征？
六、显微组织照片
图2-5α+βⅡ图2-6α+（α+β）+βⅡ
图2-7α+β图2-8β+（α+β）
图2-9三元共晶图2-10Bi+三元共晶
图2-11（Bi+Sn）+三元共晶图2-12Bi+（Bi+Sn）+三元共晶
*腐蚀剂均为盐酸
实验三：
钢中几种常见马氏体与贝氏体组织形态的金相观察
一、实验目的
通过本次实验了解常见马氏体和贝氏体的组织形态。
二、实验原理
马氏体是钢中较常见和使用较广泛的组织形态。
高碳、低碳、和中碳三种马氏体作具有不同的机械性能，这是与其不同的组织状态有关。
钢中马氏体的典型形态是板条马氏体和片状马氏体两种。
低碳钢（低碳合金钢）淬火可得到板条状马氏体，高碳钢（高碳高合金）淬火可得到片状马氏体。
而中碳钢（中碳合金钢）往往得到两种马氏体的混合组织。
光学显微镜下观察马氏体组织的金相特征是：
板条马氏体：
马氏体以尺寸大致相同的板条为单元，定向的平行排列的板条结合成马氏体束，在同一个奥氏体晶粒中，可以有几个不同取向的马氏体束。
片状马氏体：
相邻马氏体片单元互不平行，不规则地分布于母相奥氏体中。
先后形成的马氏体片尺寸差别很大。
先形成的马氏体片可以跨越整个奥氏体晶粒，并连续地分割奥氏体，从而限制了随后形成的马氏体片的大小。
有时在片状中还可观察到“脊骨”，有的马氏体片组成闪电花样。
奥氏体化温度愈高，只会使马氏体愈粗愈明显。
在有些钢中，随着淬火温度的升高，形成板条马氏体的倾向会愈大。
淬火时，由于零件尺寸增大而受到淬透性的限制，往往会得到马氏体与贝氏体的混合组织。
或者当零件采用等温淬火时也获得贝氏体组织。
钢中常见的贝氏体组织形态有上贝氏体、下贝氏体。
上贝氏体的高温抗蠕变性能较好，而下贝氏体具有效好的综合机械性能。
近年研究得较多的是粒状贝氏体。
其它还有柱状贝氏体、反常贝氏体。
这几个组织状态都在一定的成分和热处理条件下才能获得。
光学显微镜下观察几种贝氏体组织的特征是：
上贝氏体：
成束的铁素体条互相平行，一般是羽毛状特征。
铁素体条之间分布的不连续碳化物在光学显微镜下分辨不清。
下贝氏体：
铁素体呈单个片状，片与片常常相交。
在铁素体片内沉淀有碳化物粒子，但碳化物粒子在光学显微镜下分辨不清。
粒状贝氏体：
白块状的铁素体与岛状的组成物组成。
马氏体与贝氏体组织的精细结构必须借助于电子显微镜以及X射线等方法来鉴别。
通过光学显微镜只能观察到金相组织的主要特征及形态。
三、实验设备和材料
金相试样（20钢、60钢、T8钢、T12钢、60Si2Mn、18CrNiW、铸铁）、金相显微镜
四、实验内容
每人观察下列经各种热处理后的试样的金相组织，并填写各个试样的金相组织。
见表3—１。
表3—1不同钢种经各种热处理后的试样的金相组织
序号
钢种
热处理工艺
组织
1
20钢
940℃加热，淬冰盐水
2
20钢
1100℃加热，淬冰盐水
3
Ｔ8钢
780℃加热，淬冰盐水
4
Ｔ8钢
1100℃加热，淬冰盐水
5
60钢
1100℃加热，淬冰盐水
6
铸铁
淬火
7
Ｔ12钢
780℃加热，淬火
8
60Si2Mn
900℃加热，420℃等温
9
Ｔ8钢
900℃加热，300℃等温5分钟水冷
10
18CrNiW
870℃加热，100℃／时炉冷
五、讨论思考题
1、试分析含碳量、奥氏体化温度对马氏体形态的影响。
2、简述上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体的组织特征。
六、显微组织照片
图3-1图3-2
图3-3图3-4
图3-5图3-6
图3-7图3-8
图3-9图3-10
*腐蚀剂均为4%硝酸酒精
实验四：
金属的塑性变形与再结晶
一、实验目的
1、了解工业纯铁经冷塑性变形后，变形度对硬度和显微组织的影响。
2、研究变形度对工业纯铝再结晶退火后经历晶粒大小的影响。
3、观察形变孪晶和退火孪晶。
二、实验原理
在外力作用下，应力超过金属的弹性极限时金属所发生的永久变形称为塑性变形。
纯金属经受塑性变形后，不但其外形发生变化，而且晶粒内部也发生明显的变化。
随着变形度增大，晶粒逐渐沿受力方向发生变形，如工业纯铁试样在经受压缩时，内部晶粒将由多边形等轴状压成扁平形状，其压扁方向与压力方向是一致的。
在被压扁的晶粒内部可观察到一些滑移带，滑移带的数量和分布方向均随变形度而变化，变形度≥70％的工业纯铁（α－Fe），将呈现“纤维”组织。
金属发生塑性变形主要是通过滑移方式进行的，而滑移则是由滑移面上的位错运动造成的，经冷塑性变形后的金属会增加结构缺陷，如位错密度将从106-8/cm2增至1012/cm2；随着变形度增加，可激发出取向不同的多系滑移，此时，位错就会产生交割，位错交割时，交点处的应力状态比较复杂，位借运动就会受到阻碍，从而造成明显的加工硬化现象。
在本实验中，将测定变形度为0％、30％、50％、70％的工业纯铁试样的硬度，并在金相显微镜下观察其晶粒形状和滑移带数量及其取向情况，以便了解工业纯铁经冷塑性变形后，变形度对硬度和显微组织的影响。
冷塑性变形后的金属组织是不稳定的，在加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程。
当加热温度较高时，原子活动能力增加，此时晶粒外形开始发生变化，从变形拉长的晶粒变成无畸变的新等轴晶粒，这一变化过程实质上也是一个新晶粒重新形核和成长的过程，但它只是晶粒外形和内部滑移带发生变化，而新晶粒的点阵（晶格）类型仍与旧晶粒相同，因此称这一过程为再结晶，以此与重结晶相区别。
再结晶完成后，变形金属的加工硬化现象得以消除。
金属的机械性能将取决于再结晶后的晶粒大小，再结晶后的晶粒大小则受再结晶前的变形度、退火温度等因素所控制。
金属的变形度愈大，则再结晶形核率愈高，再结晶后的晶粒便愈细，金属能进行再结晶的最小变形度通常在2—8%范围内，此时再结晶后的晶粒特别粗大，称此变形度为临界变形度。
大于临界变形度后随着变形度增加，再结晶后晶粒逐渐细化。
生产中应尽可能避免在临界变形度范围内加工，以免形成粗大晶粒而降低机械性能。
在本实验中将研究变形度为0％、1％、2％、3％、4％、6％、8％、10％的工业纯铝拉伸试样，对在580℃温度下再结晶退火半小时后的晶粒大小的影响。
金属发生塑性变形还可通过孪生方式进行。
孪生是一个发生在晶体内部，产生孪晶的均匀切变过程，孪晶本身是一个晶体中的变形区域，它与相邻未变形区域的晶体取向互成镜面对称关系。
形变孪晶的产生与金属的点阵类型和层错能高低等因素有关，如密排六方金属（Zn，Mg等），易以孪生方式变形而产生孪晶，层错能低的奥氏体不锈钢亦产生形变孪晶。
工业纯铁为体心立方金属，它只有在0℃以下受冲击载荷时，才易产生孪晶。
在本实验中，可用金相显微镜观察到，经过塑性变形的锌中所产生的变形孪晶，其形貌犹如扁豆又如透镜。
有些金属的形变孪晶很狭窄、只能在透射电子显微镜下得到分辨。
某些形变金属在再结晶退火后，在纤维组织中常常可以看到退火孪晶，在本实验中，将用金相显微镜观察α黄铜的退火孪晶，其边很直而且彼此平行，并显示其颜色与基体不同
三、实验设备和材料。
（一）实验设备
1、箱式电炉，热电偶及控温仪表
2、洛氏硬度计[载荷980N（100kgf），用HRB标尺］
3、卡尺，打记号工具
4、小型手动拉伸机
5、金相显微镜
（二）实验材料
l、变形度为0％、30％、50％、70％的工业纯铁试样两套，其中一套试样用于测定硬度，另一套为已制备好的金相标准试样，用于观察组织。
2、具有纤维组织的工业纯铁的幻灯片。
3、尺寸为160×20×0.5mm的退火状态工业纯铝试片。
4、黄铜的退火孪晶的金相标准试样和幻灯片。
5、锌的形变孪晶的金相标准试样和幻灯片。
6、奥氏体不锈钢的形变孪晶（透射电镜幻灯片）。
四、实验内容和步骤
将全班学生分组轮流完成以下实验内容：
（一）测定工业纯铁的硬度（HRB）与变形度的关系
已知工业纯铁试样在经受压缩时的变形度分别为0％、30％、50％、70％，设ε为变形度，h0为试样的原始厚度（mm），h1为试样压缩变形后的厚度（mm），则变形度可用下列公式求得：
测量变形试样和原始试样的硬度，每个试样至少测三点，取其平均值，然后将试验结果列入“变形与硬度关系”的表内。
根据表中数据，以变形度为横坐标，硬度为纵坐标，绘出硬度与变形度关系曲线。
（二）研究变形度对工业纯铝片再结晶退火后晶粒大小的影响
每组学生领取8片工业纯铝（退火状态，具有均匀的微细晶粒）试样。
在该试样中段划出相距100mm的刻度，然后分别在小型手动拉伸机上拉伸到指定的
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