金相實驗
螺栓材料檢測
專業：材料成型級控制工程
班級： k1233-1
姓名: 龍旭岑金星
學號：20129330135 20129330103
一實驗前準備：
樣品名稱：六角螺栓零件
2.材質：
強度( 500 n/mm2 以下或 60000 psi 以下 )的螺栓使用一般軟鋼材,一般使用 sae 1008 或是 jis swrm 8( 或 swrch 8 ).
較低強度( 600 n/mm2 或74000 psi )的螺栓使用一般軟鋼材, 但限定含碳量等級, 一般使用 sae 1010 - 1015或是jis swrm 10 - 15( 或 swrch 10 – 15 ).
較高強度( 800 n/mm2 或125000 psi )的螺栓中碳鋼, 低碳硼鋼加淬火及回火, 一般使用 sae 1035 - 1040或是swrch 35k – 40k.
高強度( 900 n/mm2以上或150000 psi以上)的螺栓使用中碳合金鋼或是低碳硼鋼, 在應用上, 公制class 10.9 級使用低碳硼鋼者, 其印記需在級數印記下加上底線成為 10.9 , 英製8.
2級其印記也和一般grade 8螺栓使用印記不同, 以便於識別, 使用低碳硼鋼製作之高強度螺栓不可用於高溫狀態下使用. 設計強度超過class 12.9 或是astm a574 超高強度螺栓限用中碳合金鋼加淬火及回火.
根據上述，猜測我們所選擇的螺栓主材是q235
3.樣品巨集觀**：
4.加工工藝流程：
退火--酸洗--成型--輾牙--熱處理--表面處理
5．熱處理
（一）退火（珠光體型鋼）
1、預熱處理：正火
高溫回火（馬氏體型鋼）
（1）、正火目的是細化晶粒，減少組織中的帶狀程度，並調整**度，便於機械加工，正火後，鋼材具有等軸狀細晶粒。
2、淬火：將鋼體加熱到850℃左右進行淬火，淬火介質可根據鋼件尺寸大小和該鋼的淬透性加以選擇，一般可選擇水或油甚至空氣淬火。處於淬火狀態的鋼，塑性低，內應力大。
3、回火：
（1）、為使鋼材具有高塑性、韌性和適當的強度，鋼材在400-500℃左右進行高溫回火，對回火脆性敏感性較大的鋼，回火後必須迅速冷卻，抑制回火脆性的發生。
（2）、若要求零件具有特別高的強度，則在200℃左右回火，得到中碳回火馬氏體組織。
（二）、彈簧鋼：
1、淬火：於830-870℃進行油淬火。
2、回火：於420-520℃左右進行回火，獲得回火屈氏體組織。
（三）、滲碳鋼：
1、 滲碳：化學熱處理的一種，指在一定溫度下，在含有某種化學元素的活性介質中，向鋼件表面滲入c元素。分預熱（850℃） 滲碳（890℃） 擴散（840℃）過程
2、淬火：碳素和低合金滲碳鋼，一般採用直接淬火或一次淬火。
3、回火：低溫回火以消除內應力，並提高滲碳層的強度及韌性。
綜上採用熱處理溫度：正火850，淬火840，回火500。
調質處理後零件具有良好的綜合機械效能，廣泛應用於各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨。可用調質＋表面淬火提高零件表面硬度。
6.加工工序技術要求：
1、 硬度：材質為1018、1022線材退火後硬度為hv120-170，材質為中碳線材退火後硬度為hv120-180。
2、外觀：表面不得有氧化膜及脫碳現象。
低碳和中碳（合金）鋼淬成馬氏體後，隨回火溫度的公升高，其一般規律是強度下降，而塑性、韌性上公升。但由於低、中碳鋼中含碳量不同，回火溫度對其影響程度不同。所以為了獲得良好的綜合機械效能，可分別採取以下途徑：
（1）、選取低碳（合金）鋼，淬火後進行低溫250℃以下回火，以獲得低碳馬氏體。為了提高這類鋼的表面耐磨性，只有提高各面層的含碳量，即進行表面滲碳，一般稱為滲碳結構鋼。
（2）、採取含碳較高的中碳鋼，淬火後進行高溫（500-650℃）回火（即所謂調質處理），使其能在高塑性情況下，保持足夠的強度，一般稱這類鋼為調質鋼。如果希望獲得高強度，而寧肯降低塑性及韌性，對含碳量較低的含金調質可採取低溫回火，則得到所謂「超高強度鋼」。
（3）、含碳量介於中碳和高碳之間的鋼種（如60，70鋼）以及一些高碳鋼（如80，90鋼）， 如果用於製造彈簧，為了保證高的彈性極限、屈服極限和疲勞極限，則採用淬火後中溫回火。
（4）、脫碳：指黑色金屬材料（鋼）表面碳的損耗。熱處理後會有脫碳現象，輕微脫碳是允許的，脫碳層深度影響表面硬度。脫碳層越深，表面硬度值越小。
7.樣品用途：
1、普通外六角--應用比較廣泛，特點是緊固力量比較大，缺點是在安裝時要有足夠的操作空間來，安裝時可以使用活扳手或者開口扳手，或者眼鏡扳手以上扳手都需要很大的操作空間。
2、圓柱頭內六角--是所有螺釘中使用最廣泛的，因為他緊固力比較大，使用內六角扳手就可以操作，安裝時很方便，幾乎使用於各種結構，外觀比較美觀整齊，缺點是緊固力梢低於外六角，另外反覆使用容易損壞內六角造成無法拆卸。
3、盤頭內六角--機械上很少使用，機械效能同上，大多用在家具上，主要作用是與木製材料增加接觸面並且增加外觀的觀賞性。
4、無頭內六角--某些結構上必須使用，比如需要很大頂緊力的頂絲結構，或者需要隱藏圓柱頭的地方
8.使用中常見失效形式
螺紋聯接根據載荷性質不同，其失效形式也不同：受靜載荷螺栓的失效多為螺紋部分的塑性變形或螺栓被拉斷；受變載荷螺栓的失效多為螺栓的疲勞斷裂；對於受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯接，其失效形式主要為螺栓杆剪斷，栓杆或被聯接件孔接觸表面擠壓破壞；如果螺紋精度低或聯接時常裝拆，很可能發生滑扣現象。
二實驗過程及分析：
樣品處理：
1.磨製
(1) 粗磨：粗磨目的是為了獲得乙個平整的表面，軟材料試樣可用銼刀銼平；鋼鐵材料可用砂輪機磨平。磨削時應注意試樣對砂輪的壓力不宜過大，以免在試樣表面上形成較深的磨痕而增加細磨的困難，磨削時應不斷用水冷卻試樣，以免受熱引起組織變化，試樣邊緣要進行倒角，以免在細磨和拋光時劃破砂紙和拋光絨布或造成試樣從拋光機上飛出傷人。
(2) 細磨：細磨分手工磨光和機械磨光兩種。 手工磨光是用手拿住試樣在金相砂紙上進行。
金相砂紙按粗細分為01、02、03、04、05號等。細磨時依次從01磨到05號，鋼鐵材料一般磨到04號即可，軟材料（如鋁、鎂等合金）可磨到05號砂紙。
1) 細磨時應將砂紙放在光滑平整物體(如玻璃板)上,手指拿住試樣,並使磨麵朝下,均勻用力由後向前推行磨削。在回程時，提起試樣不與砂紙接觸，以保證磨麵平整而不產生弧度。
2) 每換一號砂紙時，應將試樣轉90°再磨，使磨削方向與前道磨痕方向垂直，以便觀察前道磨痕是否全部消除。
3) 每更換一次砂紙之前，應把試樣、玻璃和手洗淨，以免把粗砂粒帶到下一號細砂紙上去。
3. 拋光
拋光是在機械拋拋光機上進行。粗拋光過程中要不斷向拋光布上倒入適量的拋光劑。試樣的磨麵應平正地壓在旋轉的拋光碟上，壓力不宜過大，並使試樣從拋光碟邊緣到中心不斷地作徑向往復移動。
待試樣表面磨痕全部被拋掉而呈現光亮鏡面時，拋光即可停止，並將試樣用水或酒精洗乾淨後轉入浸蝕。
4. 浸蝕
經拋光後的試樣若直接放在顯微鏡下觀察，只能看到一片亮光，除非某些金屬夾雜物（如mns及石墨等）外，不能辨別出各種組織及其形態。因此，必須用浸蝕劑對試樣拋光面進行浸蝕，鋼鐵材料通常用3~5﹪硝酸酒精溶液。浸蝕方法是將待觀察面浸入浸蝕劑中，或用玻璃棒纏少許脫脂棉蘸取浸蝕劑擦拭的方法。
浸蝕時間要適當，當試樣拋光亮面呈灰色時就可停止，並立即用清水或酒精清除殘酸，用吹風機吹乾後，即可在顯微鏡下進行觀察。若試樣浸蝕過度，顯微組織模糊不清時，須重新拋光和浸蝕，若浸蝕不足，組織不能完全顯露時，可進行補充浸蝕。
5.觀察
將試樣晾乾後用顯微鏡觀察。
1）、根據觀察試樣所需的放大倍數要求，選取20*40的鏡頭組合。
2）、調節載物台中心與物鏡中心對齊，將製備好的試樣放在載物台中心，試樣的觀察表面應朝下。
3）、將顯微鏡的燈泡插在低壓變壓器上(6~8v)，再將變壓器插頭插在220v的電源插座上，使燈泡發亮。
4）、轉動粗調焦手輪，降低載物台，使試樣觀察表面接近物鏡;然後反向轉動粗調焦旋鈕，公升起載物台，使在目鏡中可以看到模糊形象;最後轉動微調焦手輪，直至影象最清晰為止。
5）、適當調節孔徑光闌和視場光闌，選用合適的濾鏡片，以獲得理想的物像。
6）、前後左右移動載物台，觀察試樣的不同部位，以便全面分析並找到最具代表性的顯微組織。
7）、觀察完畢後應及時切斷電源，以延長燈泡使用壽命。
8）、實驗結束後，應小心卸下物鏡和目鏡，並檢查是否有灰塵等汙染，如有汙染，應及時用鏡頭紙輕輕擦試乾淨，然後放入乾燥器內儲存，以防止潮濕霉變。顯微鏡也應隨時蓋上防塵罩。
六.分析
最後得到清晰的相後，截圖如下
圖一圖二
圖三圖四
由金相圖可知，該料主材為q235,圖中黑色部分為鐵素體，黃色發亮的為珠光體。由圖可知，鐵素體和珠光體分布均勻熱處理效果較好。
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