《工程材料》课程实验教学大纲
课程编号：115157 学 分 数：4
课程类别：专业课 课程性质：限选
总学时数：64 实验学时：6
授课学期：5 独立设课：否
一、实验课程的目的与任务
《工程材料》是机械类专业的一门技术基础课程，而机械工程材料实验是其配套的极为重要的实践环节。实验不仅可使学生通过实践来验证和加深课堂基本理论，而且对培养学生严肃认真的工作作风、实事求是的科学态度有着十分重要的作用。
实验的目的与实验的任务：
1、学会观察和分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织；了解铁碳合金（碳钢、白口铸铁）中的相及组织组成物的本质、形态和分布特征。了解金相显微镜的基本原理、构造及使用方法；金相试样的制备方法。
2、在钢的热处理方面，熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火、回火等）；了解成分、加热温度、冷却速度等因素对碳钢热处理后硬度的影响。学会布氏、洛氏硬度计的使用方法。
3、在合金钢、有色金属显微组织观察方面，观察常用合金钢和有色金属的显微组织；分析上述金属材料成分－热处理－组织－性能的关系及应用。
二、实验项目基本情况一览表
| 序号 | 实验项目 | 学时 | 实验内容及要求 | 每组人数 | 实验类型 | 选 做 | 必 做 | 备注 |
| 1 | 铁碳合金平衡组织观察 | 2 | 内容：观察工业纯铁、20、45、Ｔ8、Ｔ10钢，以及白口铸铁显微组织 要求：画出组织示意图。 | 15 | 验证 | | 必做 | |
| 2 | 钢的热处理及硬度实验 | 2 | 内容：碳钢（45或Ｔ10）退火、正火、淬火（水冷、油冷）、低温回火、中温回火、高温回火处理基本操作。 要求：洛氏硬度计的正确使用。 | 15 | 综合 | | 必做 | |
| 3 | 铁碳合金非平衡组织观察 | 2 | 内容：观察碳钢（45或Ｔ10）退火、正火、淬火（水冷、油冷）、低温回火、中温回火、高温回火处理后的组织。 要求：了解各热处理方法对应的组织形貌。 | 15 | 验证 | | 必做 | |
三、考核及实验报告
（一）考核
对学生实验的全过程进行考核，以操作过程的安全性、正确性和测试数据过程的正确性，实验报告的完整性和正确性为考核的主要依据，另外考核出勤情况和学习态度，各占实验成绩的25%，实验成绩按照优秀、良好、中等、及格和不及格等五等级考核，折合成百分制分别为95分、85分、75分、65分和60分以下。
（二）实验报告
实验报告的内容：
1.实验一
实验名称：铁碳合金平衡组织观察
实验目的：
(1) 了解铁碳合金中的相和组织组成物的形态及分布特征。
(2) 观察和分析不同成分的铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
(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。
实验内容：
(1)将金相试样放在载物台中心，如需要固定应当用载物台上的固定装置进行固定。
(2)）进行调焦。调焦过程是首先通过粗动调焦机构使试样与物镜之间达到一定成像的距离(物镜与试样不能接触)，然后通过微动调焦机构进一步精确调焦，使成像达到最佳。
(3)根据观察试样的要求，适当调节孔径光栏和视场光栏，以获得最好的物像效果。
(4)将要观察的试样工业纯铁、20、45、T8、T12、共晶、亚共晶、过共晶等逐一观察，并画出要求的试样的显微组织。
实验报告的要求：
每位学生必须按照实验指导书要求严肃认真完成实验报告中全部内容，对思考题的回答要完整。
实验报告递交形式的要求：
每位学生按时完成实验报告，以书面形式递交。
实验报告书写要求：
书写认真清楚，图形绘制正确。
2.实验二
实验名称：钢的热处理及硬度实验
实验目的：
(1)熟悉碳钢热处理的基本方法。
(2)了解不同热处理方法对碳钢组织与性能的影响。
(3)掌握硬度测量的基本原理和应用范围。
(4)了解洛氏硬度计的主要结构并掌握其操作方法。
实验内容：
(1)介绍电炉、硬度计、读数显微镜、砂轮机和预磨机的使用方法及安全注意事项。
(2)取一组45或T10钢试样(共7块，其中一块退火试样已提前备好)。
(3)将试样放入箱式或坩锅电炉中加热至一定温度(45钢为860 ℃ ；T10为780℃)，保温时间为10分钟。
(4) 2人一组，分别进行水冷(4块)、油冷(1块)、空冷(1块)操作
(5)将水冷试样取出3块分别放入200 ℃ 、400 ℃、600 ℃的炉火中回火，保温时间为30分钟
(6)热处理后的试样依次用砂轮机、预磨机磨去两端氧化皮,然后测量硬度:炉冷、空冷试样测布（洛）氏硬度(各测2点)，其它试样测洛氏硬度(各测3～4点)并填入表中。
实验报告的要求：
每位学生必须按照实验指导书要求严肃认真完成实验报告中全部内容，对思考题的回答要完整。
实验报告递交形式的要求：
每位学生按时完成实验报告，以书面形式递交。
实验报告书写要求：
书写认真清楚，数据处理正确。
3.实验三
实验名称：铁碳合金非平衡组织观察
实验目的：
（1）观察了解碳钢几种典型的热处理后的显微组织特点。
（2）了解合金钢金相组织及特征。
（3）分析上述材料的金相组织与性能的关系
实验内容：观察下表里的试样显微组织
| 序号 | 材料 | 热处理工艺 | 显微组织 |
| 1 | T12 | 780℃水淬 | M+ A残 +Cm粒 |
| 2 | T12 | 780℃水淬+200℃回火 | M回 + A残+Cm |
| 3 | T10 | 球化退火 | F+ Cm粒 |
| 4 | 40Cr | 调质处理 | 回火索氏体 |
| 5 | GCr15 | 840℃油淬+200℃回火 | M回 +A残+ 碳化物 |
| 6 | 20Cr | 淬火 | 板条状马氏体 |
| 7 | W18Cr4V | 1280℃油淬 | M+ A残+粒状碳化物 |
| 8 | 20 | 820正火 | S |
实验报告的要求：
每位学生必须按照实验指导书要求严肃认真完成实验报告中全部内容，对思考题的回答要完整。
实验报告递交形式的要求：
每位学生按时完成实验报告，以书面形式递交。
实验报告书写要求：
书写认真清楚。
四、主要仪器设备
1.实验一：
光学显微镜、铁碳合金平衡组织标准试样
2.实验二：
热处理炉、洛氏硬度计
3.实验三：
光学显微镜、铁碳合金非平衡组织标准试样
五、教材及参考书
六、说明
适用于机械设计制造及其自动化、材料成型与控制工程等专业。
执笔人： 戈晓岚 审核人：陈本德 分管院系领导：
综合性实验教学大纲
实验课程名称：工程材料实验
实验项目名称：钢的热处理及硬度实验
实验类型：综合性实验
实验类别：专业课
实验学时：2
所涉及的课程及知识点：
一、实验目的
在钢的热处理方面，熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火、回火等）；了解成分、加热温度、冷却速度等因素对碳钢热处理后硬度的影响。学会布氏、洛氏硬度计的使用方法。
二、实验内容
碳钢（45或Ｔ10）退火、正火、淬火（水冷、油冷）、低温回火、中温回火、高温回火处理基本操作。
洛氏硬度计的正确使用。
三、实验仪器设备和材料清单
热处理炉、洛氏硬度计
20、20Cr、40Cr、T10、T12、GCr15、W18Cr4V
四、实验要求
1、熟悉碳钢热处理的基本方法。
2、了解不同热处理方法对碳钢组织与性能的影响。
3、掌握硬度测量的基本原理和应用范围。
4、了解洛氏硬度计的主要结构并掌握其操作方法。
五、实验报告要求
每位学生必须按照实验指导书要求严肃认真完成实验报告中全部内容，对思考题的回答要完整。
实验报告递交形式的要求：
每位学生按时完成实验报告，以书面形式递交。
实验报告书写要求：
书写认真清楚，数据处理正确。
六、思考题
1、简要说明钢为什么能通过热处理改变其性能？
