1、非平衡組織實(shí)驗(yàn)第1頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四一、非平衡組織實(shí)驗(yàn)的作用和地位二、如何上好非平衡組織實(shí)驗(yàn)課？四、非平衡組織實(shí)驗(yàn)課的要求實(shí)驗(yàn)緒論及準(zhǔn)備知識(shí)三、非平衡組織實(shí)驗(yàn)課的安排第2頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四二、如何上好非平衡組織實(shí)驗(yàn)課？1、每次實(shí)驗(yàn)課前要求預(yù)習(xí)（完成預(yù)習(xí)報(bào)告）2、實(shí)驗(yàn)中認(rèn)真操作和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行適當(dāng)數(shù)據(jù)處理（經(jīng)過(guò)初步處理的實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)必須有教師簽名）3、實(shí)驗(yàn)完成后要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告4、按時(shí)交實(shí)驗(yàn)報(bào)告第3頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四實(shí)驗(yàn)課的安排1、每班分為兩個(gè)A、B兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班2、每?jī)晌煌瑢W(xué)一

2、組3、A、B兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班分別進(jìn)行各自的實(shí)驗(yàn)。4、實(shí)驗(yàn)課成績(jī)有三部分組成：平時(shí)表現(xiàn)(20%)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(40%)、實(shí)驗(yàn)考試(40%)第4頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四非平衡組織實(shí)驗(yàn)課的要求3、應(yīng)注意安全，化學(xué)藥品廢棄物應(yīng)放入專(zhuān)用瓶。實(shí)驗(yàn)后注意衛(wèi)生保持及用品的整潔。1、按時(shí)到實(shí)驗(yàn)室2、上課時(shí)應(yīng)注意秩序，不許大聲喧嘩。第5頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四主要參考書(shū)1、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編著.焊接金相圖譜.機(jī)械工業(yè)出版社 .1987.第6頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四實(shí)驗(yàn)一 低碳鋼弧焊焊縫組織金相實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解

3、低碳鋼焊縫各區(qū)域的典型組織特點(diǎn)；2. 掌握低碳鋼焊接接頭各區(qū)域的組織變化。第7頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容Q235焊縫及熱影響區(qū)各區(qū)域典型組織觀察；2. 20鋼焊縫及熱影響區(qū)各區(qū)域典型組織觀察。第8頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和材料1. 設(shè)備：平板玻璃1塊正置式金相顯微鏡1臺(tái)拋光機(jī)1臺(tái)吹風(fēng)機(jī)1個(gè)2. 試樣：粗細(xì)金相砂紙1套不同焊縫結(jié)晶形態(tài)的典型試片若干低碳鋼焊接接頭試片1塊4%硝酸酒精溶液 無(wú)水醇 脫脂棉若干第9頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四四、實(shí)驗(yàn)原理 焊接接頭由焊縫金屬和焊接熱影響

4、區(qū)金屬組成。焊縫金屬的結(jié)晶形態(tài)與焊接熱影響區(qū)的組織變化，不僅與焊接熱循環(huán)有關(guān)，也和所用的焊接材料和被焊材料有密切關(guān)系。 第10頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四 焊縫凝固時(shí)的結(jié)晶形態(tài)1.焊縫的交互結(jié)晶圖1 焊縫金屬的交互結(jié)晶示意圖2. 焊縫的結(jié)晶形態(tài)第11頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四第12頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四第13頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四圖5 低碳鋼焊接熱影響區(qū)分布特征第14頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四3、20鋼焊接熱影響區(qū)（1）熔合區(qū)（2）粗晶區(qū)（

5、3）細(xì)晶區(qū)（4）不完全重結(jié)晶區(qū)第15頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟 1、將已焊好試件(以結(jié)422焊條在的試件上堆焊)，切成的試片，然后把試片四周用砂輪打去毛刺，并把四個(gè)角打磨成圓角。2、用金相砂紙打磨紙上。試片研磨完生，用清水沖洗，進(jìn)行機(jī)械拋光，拋光后再用清水沖洗試片。3、將拋光好的試片，用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，大約經(jīng)過(guò)510s左右，立即用清水沖洗，然后用無(wú)水乙醇輕輕擦去水分，并用吹風(fēng)機(jī)吹干。4、4、把已制備好的試片在顯微鏡下進(jìn)行觀察與分析分清焊接接頭各區(qū)域后，仔細(xì)辨認(rèn)各區(qū)域組織的特征，在顯微鏡下，測(cè)定焊接熱影響區(qū)各區(qū)域的寬度，把各區(qū)的寬度及組織填

6、入表。 第16頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所繪制的低碳鋼焊接接頭和組織和所測(cè)定各區(qū)域?qū)挾龋Y(jié)合低碳鋼的狀態(tài)圖以及焊接熱循環(huán)曲線(xiàn)，繪制低碳鋼焊接接頭的組織圖和所測(cè)定各區(qū)域?qū)挾龋Y(jié)合低碳鋼的狀態(tài)圖以及焊接熱循環(huán)曲線(xiàn)，繪制低碳鋼焊接接頭組織變化與狀態(tài)圖的關(guān)系示意圖。2. 分析低碳鋼焊接接頭各區(qū)域組織變化的特征，說(shuō)明各組織的生成機(jī)理及對(duì)焊接接頭性能的影響。3. 由實(shí)驗(yàn)繪制焊縫典型結(jié)晶形態(tài)；根據(jù)濃度過(guò)冷理論，分析等軸晶，樹(shù)枝狀晶，胞狀晶等組織與過(guò)冷的關(guān)系；說(shuō)明材料成分對(duì)焊縫結(jié)晶形態(tài)的影響。解釋同一焊縫中存在不同結(jié)晶形態(tài)的原因。從理論上分析實(shí)驗(yàn)中觀

7、察到的結(jié)果 ，分別說(shuō)明各焊縫組織從熔合區(qū)到焊縫 中心變化的趨勢(shì)。第17頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 試樣磨制時(shí)需要注意平整度；2. 各區(qū)域照片拍攝需注意結(jié)晶狀態(tài)的典型性。第18頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四八、思考題1. 低碳鋼焊接熱影響區(qū)中，為什么會(huì)出現(xiàn)魏氐體組織 ?能否出現(xiàn)馬氐體組織?2. 焊縫組織是否有可能全部是等軸晶?為什么?第19頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四實(shí)驗(yàn)二 5CrNiMoV鋼與H90銅焊接接頭性能 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察與分析5CrNiMoV鋼與H90銅熔敷焊接頭的顯微組織；

8、2. 了解5CrNiMoV鋼熱影響區(qū)顯微組織特征。 第20頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 5CrNiMoV鋼與H90銅焊接接頭試樣制備；2. 接頭組織觀察。第21頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和材料1. 設(shè)備：感應(yīng)焊機(jī) 1 套金相顯微鏡 1 臺(tái)吹風(fēng)機(jī) 1 個(gè)2. 材料：腐蝕液 稀釋為10%的草酸(C2H2O42H2O分析純 )水溶液1000mL熔敷焊試片 6對(duì)乙醇、丙醇、棉花、各號(hào)金相砂紙等 若干第22頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四四、實(shí)驗(yàn)原理 熔敷焊方法是指采用某種加熱方式使預(yù)置在鋼

9、基體上的合金帶或環(huán)（本文實(shí)驗(yàn)采用銅帶和銅環(huán)）局部或整體熔化與鋼基體發(fā)生冶金結(jié)合，而鋼基體不熔化的一種焊接方法。熔敷焊既不同于熔化堆焊，也不同于釬焊。與電弧堆焊相比，其共同點(diǎn)是將熔化的金屬堆敷在基體金屬表面，并在其上凝固結(jié)晶形成熔敷層（堆焊層），因而它具有熔化焊的結(jié)合性質(zhì)。第23頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四 其不同點(diǎn)如下：電弧堆焊是將焊絲或焊條或焊粉在電弧中熔化，依靠熔滴過(guò)渡、電弧推力等將熔化的液態(tài)金屬堆敷在基體金屬表面，電弧產(chǎn)生于電極和鋼基體之間，基體金屬的熔化在所難免；而熔敷焊是將熔敷層原態(tài)金屬帶或圈預(yù)置于基體金屬之上，熱源對(duì)熔敷層金屬而非基體金屬加熱，基體金屬僅

10、受熱傳導(dǎo)和輻射熱的作用，界面溫度較低，通過(guò)控制加熱速率來(lái)控制熔敷層的溫度梯度，進(jìn)而控制界面溫度，可保證基體金屬不發(fā)生熔化，而實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬和固態(tài)基體的冶金結(jié)合。第24頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四 與釬焊方法相比，兩者都是固相與液相金屬發(fā)生冶金結(jié)合，都依靠釬劑或保護(hù)劑去除界面的氧化物，都具有焊接溫度低的特點(diǎn)，但釬焊依靠毛細(xì)作用使釬料（第3種金屬）在去膜后的基體表面鋪展填滿(mǎn)釬縫實(shí)現(xiàn)焊接，而熔敷焊無(wú)釬料及填縫過(guò)程，熔敷金屬作為母材全部熔化并與基體母材實(shí)現(xiàn)焊接，熔敫金屬在強(qiáng)制或自由狀態(tài)下成形。 第25頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四典型銅-鋼熔敷焊界面

11、 典型熔敷焊鋼側(cè)熱影響區(qū)組織 第26頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1、將已焊好試件切成的試片，然后把試片四周用砂輪打去毛刺，并把四個(gè)角打磨成圓角。2、用金相砂紙打磨紙上。試片研磨完生，用清水沖洗，進(jìn)行機(jī)械拋光，拋光后再用清水沖洗試片。3、將拋光好的試片，用腐蝕液進(jìn)行腐蝕，大約經(jīng)過(guò)510s左右，立即用清水沖洗，然后用無(wú)水乙醇輕輕擦去水分，并用吹風(fēng)機(jī)吹干。4、把已制備好的試片在顯微鏡下進(jìn)行觀察與分析 分清焊接接頭各區(qū)域后，仔細(xì)辨認(rèn)各區(qū)域組織的特征，在顯微鏡下，測(cè)定焊接熱影響區(qū)各區(qū)域的寬度，把各區(qū)的寬度及組織填入表。繪制各區(qū)域組織示意圖。第27頁(yè)，共39頁(yè)

12、，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 根據(jù)金相觀察畫(huà)出焊接接頭顯微組織示意圖。2. 分析焊接接頭各區(qū)域顯微組織特征。3. 分析接頭常見(jiàn)缺陷的種類(lèi)及產(chǎn)生原因。4. 分析銅晶粒大小及變化原因。第28頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 試樣磨制時(shí)需要注意平整度；2. 各區(qū)域照片拍攝需注意各區(qū)域組織的典型性。第29頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四八、思考題1. 5CrNiMoV鋼與H90銅焊接接頭界面形成的微觀機(jī)理是什么?2. 影響熔敷焊接頭質(zhì)量的主要因素有哪些?第30頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，

13、3點(diǎn)24分，星期四實(shí)驗(yàn)三 LF21鋁合金的釬焊接頭觀察 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察與分析LF21釬焊接頭的顯微組織；2. 了解焊接工藝對(duì)接頭組織特征及焊接質(zhì)量的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. LF21釬焊接頭試樣制備；2. 接頭組織觀察。第31頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和材料1. 設(shè)備：真空釬焊爐 1 臺(tái)金相顯微鏡 1 臺(tái)吹風(fēng)機(jī) 1 個(gè)2. 材料：腐蝕液 采用5%NaOH水溶液 1000mL釬焊試片 6對(duì)乙醇、丙醇、棉花、各號(hào)金相砂紙等 若干第32頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四四、實(shí)驗(yàn)原理 釬焊的生產(chǎn)過(guò)程包括很廣，如釬焊前準(zhǔn)備、零件裝

14、配和固定、釬焊、釬焊后清理及質(zhì)量檢驗(yàn)等。其中釬焊過(guò)程應(yīng)包括熔態(tài)釬料的填充過(guò)程及釬料與母材的相互作用。( 1 ）熔態(tài)釬料的填充過(guò)程：能實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的必要條件是釬料的潤(rùn)濕作用和毛細(xì)作用。影響釬料潤(rùn)濕作用的主要因素有：釬料和母材組成；釬焊濕度；母材表面氧化物；母材表面粗糙度；釬劑。( 2 ）釬料與母材的相互作用。這種作用可歸為兩種：一種是固態(tài)母材向液態(tài)釬料的溶解；另一種是液態(tài)釬料向母材的擴(kuò)散。這些相互作用對(duì)釬焊接頭性能影響很大。 第33頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四對(duì)釬焊材料的基本要求：a ）合適的熔化溫度范圍，一般比母材的熔化溫度低b ）在釬焊溫度下具有良好的潤(rùn)濕作用，能

15、充填充接頭間隙c ）與母材的物理、化學(xué)作用應(yīng)保證它們之間形成牢固的結(jié)合d ）成份穩(wěn)定盡可能減少釬焊溫度下元素的損耗；少 含或不含 稀有金屬和貴重金屬e ）能滿(mǎn)足釬焊接頭物理、化學(xué)及力學(xué)性能等要求釬料可分為:軟釬料（易熔釬料，熔點(diǎn)低于450 ) 硬釬料（難熔釬料，熔點(diǎn)高于450 )軟釬料主要包括：鉍基、銦基、錫基、鎘基、鋅基和鉛 基等釬料。 硬釬料主要包括：鋁基、銀基、銅基、錳基、鎳基、金基、鈀基、鎂基、鉬基和鈦基等釬料。 第34頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四a. 615 b.620 典型LF21釬焊界面 第35頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四五

16、、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1、將試件加工成已焊好試件切成的試片，然后把試片表面采用300#砂紙打磨。2、將試片采用清水沖洗然干凈后，投入5%NaOH溶液進(jìn)行清洗3-5分鐘。3、進(jìn)行裝夾，采用HL400釬料進(jìn)行釬焊實(shí)驗(yàn)。搭接面可采用10mm寬度，焊后切開(kāi)釬縫，進(jìn)行觀察試樣磨制。第36頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)24分，星期四4、采用100#、280#、400#、600#砂紙依次磨制試樣，然后進(jìn)行Al2O3拋光處理，用腐蝕液進(jìn)行腐蝕，大約經(jīng)過(guò)510s左右，立即用清水沖洗，然后用無(wú)水乙醇輕輕擦去水分，并用吹風(fēng)機(jī)吹干。5、把已制備好的試片在顯微鏡下進(jìn)行觀察與分析分清焊接接頭各區(qū)域后，仔細(xì)辨認(rèn)各區(qū)域組織的特征，在顯微鏡下，測(cè)定釬縫中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的寬度，把各區(qū)的寬度及組織填入表。第37頁(yè)，共39頁(yè)，2022