金属热处理实验报告

金属热处理实验报告（通用9篇）

篇1：金属热处理实验报告

金属材料的热处理实验报告

试验项目：45钢淬火及回火前后硬度测量 班级：机械一班

组长：林文文 学号：201006040112 组员：竹凌东 陈林 陈书尚

指导老师：杨兰英 试验日期：

201006040111 201006040113 201006040114 2011年12月八日 1/5 45号钢的热处理

一、试验目的

1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。

2.了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法。3.初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。4.分析淬火温度的选择对刚性能的影响。5.研究冷却条件刚性能的关系。

二、实验仪器及材料

1.HR—150A型洛氏硬度试验机。2.试样:Φ20×10mm 45钢。3.加热炉。4.磨砂纸

5．冷却液：水（20ºC左右）。HR-150A型洛氏硬度计主要零部件

1.机身 2.加荷手柄 3.升降手把4.手轮5.丝杠保护套（内有丝杠）6.待测试件7主轴 8.小杠杆9.大杠杆10.调整块11.定位标记12.吊环13.螺钉14.砝码变换器15.砝码 16.油针17.油毡18.后盖19.缓冲器20.卸荷手柄21.压头22.上盖23.指示表 24变荷手柄25.工作台

三、实验原理

热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，2/5 通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求淬火与回火。

（一）钢的淬火

钢的淬火：淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上30~50ºC，保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(V冷＞V临)，以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。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：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。

1、淬火温度的选择 正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据Fe-Fe3c相图确定（如图3-1所示）。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为 Ac3+30~50ºC，此实验采用的加热温度为830º。若 加热温度不足（低于780ºC的Ac3温度），则淬火 组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低；

但过高的加热温度（如超过Acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体 而导致硬度和耐磨性的下降。

2、保温时间的确定

淬火加热时间实际上是将试样加热到淬火温度所 需的时间及在淬火温度停留所需时间的总和。加 热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所用的加 热介质、加热方法等因素有关，一般按经验公式 加以估算。（经验公式：加热温度为800ºC的圆柱 形工件，保温时间为1.0分钟/每毫米）。

3、冷却速度的影响

冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少内应力，防止变形和开裂。为保证淬火效果，应选用适当的冷却介质（如水、油等）。此实验的淬火冷却介质选用水。

考虑到实验中加热炉的极限温度，将加热温度定在800 ºC，保温15分钟后进行水冷。(二)钢的回火

钢经经淬火后得到的马氏体组织质硬而脆,并且工件内部存在很大的内应力,如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。因此淬火钢必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得所需的各种不同的组织和性能。

低温回火：回火温度150~250ºC；回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物；性 能特点是硬度高，内应力减少。

中温回火：回火温度350~500ºC；回火后的组织为回火屈氏体；性能特点是硬度适中，有高的弹性。

高温回火：回火温度500~650ºC；回火后的组织为回火索氏体；性能特点是具有良好塑 性、韧性和一定强度相配合的综合性能。

对碳钢来说，回火工艺的选择主要考虑回火温度和保温时间这两个因素。实验所用试样较小，故回火保温时间可为30分钟，回火温度选择低温回火温度，即：150~250ºC。低温回火后在空气中冷却。

回火冷却方式：碳钢回火时，一般采用在空气中冷却。

四、实验内容与步骤：

1、对45钢进行淬火（1）

在进行淬火前先测量实验试样的硬度九次，并将后六次测量的数据计入 3/5 表格中。（2）、将试样放入加热炉中，打开加热炉。使其温度上升到800 ºC开始计时。保温15分钟。（3）、15分钟后，取出试样对其进行水冷。（4）、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。（5）、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。

2、对45钢淬火后进行低温回火（1）、将回火炉的温度设定在200 ºC。（2）、待温度升到200 ºC时，将试样放入加热炉中，并开始计时。保温30分钟（3）、30分钟后，取出试样放在指定位置进行空冷。（4）、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。（5）、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。

五、实验数据记录

1、淬火前的硬度

分析：测量时，由于选择的测量点不同和人为操作因素，每次测量的数据存在误差。试样中心和边沿的硬度明显不同，测量时尽量选择中心处测量。

2、淬火后的硬度

分析：与淬火前相比，淬火后的硬度明显增大。说明适当的淬火可以增大材料的硬度。

3、回火后的硬度

分析：与淬火前相比，回火后钢的硬度明显大于钢的原始硬度，但比淬火后的硬度小些。说明回火后钢的硬度降低 4/5 了。

六、分析与讨论

试验中，钢淬火加热后，必须迅速在水中冷却。这是因为谁的冷却速度快，防止奥氏体转变为珠光体而得不到需要的马氏体组织。通过淬火，钢的硬度得到了明显的提高。淬火钢在回火过程中发生了一系列的组织变化，这必然会引起机械性能发生相应的变化。淬火钢的回火，实质上是一个软化过程，性能变化的总趋势是，随着回火温度的升高，硬度、强度降低，而塑性、韧性提高。

七、实验感想

对于我们机械学生，这是第一次比较专业的实验。因此，实验过程中大家都非常的认真投入。从中切实学习到了知识，提高了自己的动手能力。特别是材料硬度的变化，让我们感受到了材料的魅力，增加了我们对材料的兴趣。

篇2：金属热处理实验报告

学号姓名：刘长军刘倩倩刘嘉威刘校 罗林李鑫林祥祥林晗 老师：袁新娣

时间：

2013年11月

引言认识金属探测器金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测，以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失;目前，就连考试也开始启用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊。由此可见，金属探测器对工业生产及人身安全起着重要的作用。而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的灵敏度。目前。国外虽然已有较为完善的系列产品，但价格及其昂贵；国内传统的金+.属探测器则是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界干扰。

一、设计目的1、进一步了解和运用涡流效应的原理。

2、了解电容三点式振荡电路原理。二：任务和要求

1、任务：设计一种可准确探测小范围内是否存在金属物体的电子。

2、探测器性能要求：（1）工作温度范围：-40℃——+50℃。（2）连续工作时间：一组5号干电池可连续工作40h（小时）。（3）要求当有金属靠近传感器时相应的电路会发出警报。（4）探测距离在20mm以内。

三、总方案设计

1、元器件的准备电路中的NPN型三极管型号为9014,三极管VT1的放大倍数不要太大，这样可以提高电路的灵敏度。VD1-VD2为1N4148。电阻均为1/8W。金属探测器的探头是一个关键元件，它是一个带磁心的电感线圈。磁心可选Φ10的收音机天线磁棒，截取15mm，再用绝缘板或厚纸板做两个直径为20mm的挡板，中间各挖一个Φ10mm的孔，然后套在磁心两端，如图1所示。最后Φ0.31的漆包线在磁心上绕。如果不能自制，也可以买一只6.8mH的成品电感器，但必须是那种绕在“工”字形磁心上的立式电感器，而且电感器的电阻值越小越好。

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2、电路的制作与调试图2是金属探测器电原理图图，组装前将所用元器件的管脚引线处理干净并镀上锡。对照三个图，依次将电阻器、二极管、电容器、三极管、发光二极管、微调电阻器焊到电路板上，再将电感探头连接到电路板上。电路装好，检查无误就可以通电调试。接通电源，将微调电阻器R8的阻值由大到小慢慢调整，直到发光二极管亮为止。然后用一金属物体接近电感探头的磁心端面，这时发光二极管会熄灭。调整微调电阻器R8可以改变金属探测器的灵敏度，微调电阻器R8的阻值过大或过小电路均不能工作。如果调整得好，电路的探测距离可达20mm。但要注意金属探测器的电感探头不要离元器件太近，在装盒时不要使用金属外壳 S L1 6.8mH 1 3 C20.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3kR23.3k R36.8k R4100 R6680k R72M R8 5.1k C4 0.1ufC5 0.1ufC72.2uf Q1A TR_2_IS_N_A 3 1 2 Q1BTR_2_IS_N_A 6 4 5 Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 0.01uf CAP NP D1 DIODED2DIODE D3 LED5V

图2 金属探测器总原理图

3、电路工作原理涡流效应图3涡流传感器结构图根据电磁理论，我们知道，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。据此，将一交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的涡流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。金属的电导率越大，交变电流的频率越大，则涡电流强度越大，对原磁场的抑制作用越强。通过以上分析可知，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，无论是介质磁导率的变化，还是金属的涡流效应均能引起磁感应强度B的变化。对于非铁磁性的金属[包括抗磁体(如:金、银、铜、铅、锌等)和顺磁体(如锰、铬、钦等)μr1， 较大，可以认为是导电不导磁的物质，主要产生涡流效应，磁效应可忽略不计；对于铁磁性金属（如：铁、钴、镍）μr很大，也较大，可认为是既可导电又导磁的物质，主要产生磁效应，同时又有涡流效应。金属探测器电路中的主要部分是一个处于临界状态的振荡器，当有金属物品接近电感L（即探测器的探头）时，线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流，这个能量损失来源于振荡电路本身，相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近，电路中的损耗加大，线圈值降低，使本来就处于振荡临界状态的振荡器停止工作。从而控制后边发光二极管的亮灭。在这个电路中三极管VT1与外围的电感器和电容器构成了一个电容三点式振荡器用如图4所示。VT1的静态工作点：取R6=6.8K（电位器）,R2=3.3K,VBQ=0.5VCC。当图2中三极管基极有一正信号时，由于三极管的反向作用使它 的集电极信号为负。两个电容器两端的信号极性通过电容器的反馈，三极管基极上的信号与原来同相，由于这是正反馈，所以电路可以产生振荡，R8和R1的存在，消弱了电路中的正反馈信号，使电路处于刚刚起振的状态下。S L1 6.8mH 1 3 C2 0.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3k0.01uf CAP NP

图4 电容三点式振荡电路理论计算振荡器的频率为：（C是C1，C2的串联）金属探测器的振荡频率约为40KHz，主要由电感L、电容器C1、C2决定。调节电位器R8减小反馈信号，使电路处在刚刚起振的状态。电阻器R6是三极管VT1的基极偏置电阻。微弱的振荡信号通过电容器C4、电阻器送到由三极管VT2、电阻器R3、R9及电容器C5等组成的电压放大器进行放大。然后由二极管VD1和VD2进行半波整流，电容器C7进行滤波。整流滤波后的直流

电压使三极管VT3导通，它的集电极为低电平，发光二极管VD3亮。在金属探测器的电感探头L接近金属物体时，振荡电路停振，没有信号通过电容器C4，三极管VT3的基极得不到正电压，所以三极管VT3截止，发光二极管熄灭。

R4 100 C72.2uf Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 D1 DIODE D3 LED5V

图5 发光二极管检测电路

四、原件清单

NPN9014

3个

0.01uF无极性电容

3个

0.1uF电容

2个

202uF电容

1个自制电感线圈

1个二极管1N4004

2个

发光二极管

1个 6.8K电阻

1个 6.8K变阻器

1个 3.3K电阻

2个 100欧姆电阻

1个 2M电阻

1个 5.1K变阻器

1个 9K电阻

1个

篇3：金属热处理实验报告

1 引导演示实验法在《金属材料与热处理》教学中的运用

1.1 运用建构主义理论进行实验教学创新设计

建构主义理论认为, 学生是认知的主体, 是教学的中心, 是知识意义的主动建构者。因此, 教师必须创设出有利学生主动探究的实验设计, 以利提高学生的实验能力。在新课程理论的指导下, 实验教学由原来教师被动传授知识的过程变成由学生主动学习、协作探究的过程。在这一过程中。要求教师在精心备课, 分析实验教学的目标, 确定实验内容, 提供足够的实验条件和背景资料的前提下, 创设出有利学生主动探究、有序操作的实验项目, 并在实验过程中有利学生间的评价和共同提高。

在具体的实施过程中, 教师应从某些典型的问题出发, 挖掘那些有利于发挥学生创新潜能的实验内容, 启发学生质疑探究, 去寻找其内在规律并加以拓展;设计出既有问又有引的问题, 让学生在明确实验目标、内容、方法、要求中完成学习任务。那些要求学生做的实验内容也即教师要演示的, 若是教师一边演示, 一边又要提醒学生观察这, 观察那, 那么, 教师讲得口干舌燥, 疲惫不堪, 学生还是觉得听得吃力, 不知所云, 事倍功半。如果让学生带着问题去实验, 带着目标去操作, 那么, 既可提高学生的实际动手能力, 又能达到事半功倍的效果。

1.2 重在引导, 努力启发学生质疑问难

运用演示实验教学法确实有很多优点, 但在学生演示时教师如何引导又须讲究艺术。俗话说, 学起于思, 思源于疑, 疑则诱发探究。若教师能结合教学内容适时启发, 引导学生质疑问难, 或创设若干个富有探究性的新问题, 那将在《金属材料与热处理》教学中起到良好的作用。

如拿学生钳工实习时用的锯条来说, 正常使用的锯条用手可折成二半, 其性能是硬度高而脆性大。这时, 教师可提出以下问题诱导学生思考:将它放入炉中加热到780℃, 再进行水冷, 用手一折, 可变成三、四段, 这是为什么?若将它改成空冷, 无论用手怎么折, 锯条都不会断, 这又说明了什么?从这两个不同的介质得到不同的结果, 又会引发怎样的结论?这些很有探索意义的问题, 以激发学生的探究欲望, 这有利于激发学生好奇心, 产生浓厚的学习兴趣。

又如, 高速钢是应用比较多的合金工具钢 (如W18Cr4V) , 但它只有经过适当的热处理以后才能获得较好的组织和性能, 学生掌握有一定难度。如果教师问W18Cr4V为什么要加热到1280℃?并且分两次预热?又要进行三次550～570℃回火?这么多的问题学生会感到迷茫, 即使教师加以引导也不太容易回答。如果先让学生动手操作实验, 加热温度、回火温度改变会带来什么结果?学生有了感性认识, 再进行思考, 引导就会轻松得多。

1.3 分组适当提前分散教学难点

按教学常规, 往往都是教师演示实验在先, 学生分组实验在后。这样既化时又化力, 而在教师讲明实验目的、内容、方法、注意事项后, 放手让学生先进行分组演示实验, 在做中思考、分析、合作和讨论。教师在做好组织、引导、点拨的前提下, 重在分散教学难点, 可以以组为单位, 根据学生实际分配不同的实验任务, 提出不同的要求。在学生完成任务后, 让各组在全班交流, 相互借鉴, 共同提高。并要求学生提出新的想法、新的见议、新的设计方案, 为下一次实验奠定基础。这既完成了教学任务, 有培养了学生的实验能力, 更重要的是培养了创新意识和创新精神。

如热处理这一章是《金属材料与热处理》课的重点及难点, 学生学起来较难, 在讲解热处理时, 教师可通过生活、生产中的例子来激发学生的学习兴趣, 突破难点。

例如:学生演示钢的热处理这一实验, 可设计如下表格:

现有7件45钢 (淬火) 经不同温度回火后其硬度的关系表。

通过这次实验, 使学生对热处理的重要性和作用有了明确的了解与把握, 强化了教学效果, 达到了教学目标, 使学生的操作更加规范。并且解决了学生学习中的疑难问题, 为以后再让学生分组实验创造了条件, 可想而知, 学生实验的成功率将大大提高。

2 实验教学法在《金属材料与热处理》教学中运用后的几点思考

2.1 激发学生的学习兴趣是提高学习成绩的关键。

学生在引导实验教学中所表现出的高涨热情、积极参与精神和强烈的表现欲是我们在研究和实践时始料不及的, 学生学会了操作、描述、倾听、分析与借鉴, 也学会了协同发展和分享成果, 欣赏他人的创造, 以调整和提高自己。

2.2 在引导实验教学时要控制好时间, 调控好教学“场”;

要根据教学实际灵活运用, 要努力使预设和生存和谐相融, 要注意实验操作时安全, 否则会影响教学的进程和效度。

2.3

建构主义的教学设计虽然有许多优点, 但并非适用于所有的实验教学内容。

2.4 运用建构主义指导实验教学设计和教学过程, 强调以学生为中心, 并非否认和忽略教师的主导作用。

教师的组织、引导和调控显得尤为重要。

总之, 引导学生演示实验教学改变了过去“教师忙, 学生闲”、教师唱“独脚戏”的被动局面, 构建了一种以教师为主导与学生为主体有机结合的互动教学模式。既发挥了教师的主导作用, 又调动了学生学习的积极性和主动性, 提高了教学效率, 使学生的学习富有主动性、独立性、独特性、体验性、问题性, 又培养了学生的创新精神和实践能力, 为学生可持续发展和终身学习打下了基础。

参考文献

[1]吴元徽.热处理工 (初级) [M].机械工业出版社, 2006.

[2]陈建伟, 陈琼.简论建构学习和教学[j].教育研究, 1995, (5) .

[3]朱慕菊.走进新课程--与课程实施者对话[M].北京师范大学出版社, 2002.

[4]王宪成.《个性心理学》[M].高等教育出版社, 2001.

篇4：金属热处理实验报告

关键词：金属热处理工艺；教学改革；实践能力

作者简介：冯佃臣（1977-），男，内蒙古乌兰察布人，内蒙古科技大学材料与冶金学院，讲师，北京科技大学新金属材料国家重点实验室博士研究生；胡晓燕（1980-），女，内蒙古乌兰察布人，内蒙古科技大学实训中心，讲师，内蒙古科技大学信息工程学院硕士研究生。（内蒙古 包头 014010）

基金项目：本文系内蒙古科技大学教学（教改）研究项目（项目编号：JY2012011）的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0166-02

随着社会的发展，对高级专业技术人才的需求越来越高，因此培养具有综合分析与解决问题能力的高级专业技术人才显得尤为重要。实验实践教学是高等学校教学工作中一个重要组成部分，对培养大学生创新能力、动手能力等具有重要意义。由于金属材料工程专业属于实践性比较强的专业，因此发挥实验教学的作用对该专业方向学生的培养而言更显紧迫。然而，传统的实验教学体系规模小，实验项目相对独立、分散，且严重依附理论教学，不利于相近课程或专业知识的交叉与融合，已不能满足现代培养高素质、复合型人才的客观需求。2009年开始，结合内蒙古科技大学实际情况，我们对金属材料热处理方向“金属热处理工艺”实验课程进行了改革，单独设立一门实验实践课程“金属材料改性实践”。并于2010 年在07级金属材料热处理方向学生中进行了实践。本文对本次“金属热处理工艺学”实验教学的改革和实践进行总结，为进一步整合实验教学提供参考。[1]

一、“金属热处理工艺学”课程特点

内蒙古科技大学（以下简称“我校”）金属材料工程专业的培养方案设置了金属材料热处理、金属材料焊接两个专业方向。学生在大学三年级可以根据自己的兴趣爱好及学院的教学情况，选择其中一个专业方向进行学习。金属材料热处理方向针对金属材料的热处理工艺设计、钢铁材料组织和性能研究、钢铁材料的冶金质量控制进行专业学习和训练。该方向是本专业的特色之一。

“金属热处理工艺学”课程是我校金属材料热处理方向的本科生继“材料科学基础Ⅰ”和“固态相变原理”专业基础课程后学习的重要一门专业课程。“金属热处理工艺”主要讲授了如何实现在“固态相变原理”（即金属热处理原理）的五大转变：奥氏体转变、珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变和回火转变，四把火：退火、正火、淬火和回火，再加上表面热处理和化学热处理，包括渗碳、渗氮和渗金属等内容。

该课程实践性很强，学生毕业后，在企业里运用最多。根据已毕业学生反馈回来的信息，遇上具体钢的热处理的时候，他们往往不知道如何设计热处理工艺。为此有必要对该门课程的实验教学加以改革。

二、课程的实验环节存在的问题

“金属热处理工艺”课程的教学目标之一即让学生灵活运用热处理工艺来解决实际问题，那么怎样提高学生理论与实际联系的能力？实验教学是解决这一问题很好的途径，通过实验教学环节，既可以培养学生理论联系实际的思维方式，提高学生的实践能力，反过来又可以促进理论教学效果的增强。[2]

因此，为了培养学生理论联系实际独立解决问题的能力，目前“金属热处理工艺”课程的教学是在本课程的教学过程中划分出8学时的实验课，实验学时占总课时的25%。学生在实验室完成老师已经设计好的实验，例如，钢的淬透性测定实验，材料的热处理过程由实验教师完成，仅由学生进行硬度测试并绘制硬度随深度变化曲线，确定硬化层深度，比较不同材料的淬透性。虽然学生在实践上有一定的收获，但这样的实验教学，都是老师制备好试样后让学生去观察组织，或是老师制定好热处理工艺，学生按照老师的要求做完实验、写实验报告。实验教学结束后学生学习到的东西很少，遇到实际问题时不知如何下手。在每年本专业毕业论文的题目中60%以上是与材料的热处理有关的，在本科生做毕业论文的过程中，要求学生制定热处理实验方案，完成热处理操作过程和分析实验结果的时候，我们发现：大部分的学生都不知道如何制定热处理方案，也不会热处理操作，在后续撰写毕业论文、分析实验结果、组织分析和性能分析时，都遇到很多困难。因此，有必要进行该课程实验教学的改革。

三、课程实验教学改革的措施

鉴于以上的问题，我们在“在金属热处理工艺学”课程的基础上专门单独设立一门课程——“金属材料改性实践”，该课程要求学生在给定的材料后独立制定热处理工艺、独立完成热处理操作并分析热处理后的实验现象，目的是使学生学习完“金属热处理工艺学”理论课程后，能在实验实践课程中实践实习。例如，钢的淬透性测定实验，改革后该实验为综合设计性实验，学生根据给定材料的化学成分，基于学习过的理论知识，首先合理制定淬火工艺路线，然后在实验室独立完成热处理工艺操作，这一环节结束后再进行硬度测试、不同材料淬透性比较等过程。新方式能更好地调动学生学习的主动性，强化了学生对理论知识的理解。这样让学生在学会给定材料和使用性能的基础上制定出热处理工艺，并亲自动手去完成热处理的过程，分析热处工艺对材料组织和性能的影响。这对学生掌握热处理工艺在材料中的应用，热处理如何影响材料的组织和性能很有帮助，对他们的毕业论文的完成和毕业后走上工作岗位后的工作中有很大的帮助。

一直以来，我校材料成型和冶金工程专业学生也开设与热处理工艺相关的课程，在传统的教学体制下，对材料的组织与性能方面等传统实验方法学习和实践环节尽管较多，但效果不是很好。由于近年学生的毕业论文都是做导师的科研项目，部分材料成型和冶金专业的学生的毕业论文也涉及到热处理工艺制定、热处理操作、组织和性能的分析。该门课程改革后，这两个专业的学生也可以选修本课程。通过本课程的学习，对他们后续的毕业论文完成具有一定的实践意义。

四、总结

为了更好地完成“金属热处理工艺学”课程的改革，同时为了适应目前社会的发展，将学生培养成实用型人才，在教学中根据课程性质、内容及特点，针对该课程存在的问题，提出单独设立一门“金属材料改性实践”课程的改进措施，目的是提高学生的实践动手能力，使得学生掌握实际生产过程中热处理方面的相关知识，毕业后能够很快转变角色，在岗位上得心应手地工作。

另外，由于这几年毕业生就压力很大，很多用人单位对学生考取的各种证件很看重，多一个证件可能对学生的就业有决定性的意义。鉴于此，我们正在和中国机械工程学会协商开办材料热处理工程师资格证书的培训。热处理工艺实践教学改革针对材料热处理工程师资格证书进行相关的设置，学生在完成正常学业的过程中还能够拿到认证证书，一举两得。按照本课程的改革后体系教学，能够使学生毕业后走到工作岗位上体现出我校的办学特色之一——上手快。

总之，在“金属热处理工艺学”课程实验教学改革中，不仅要重视知识的教授，更要重视理论联系实际，要不断深入地改进教学手段，提高教学质量，培养学生的动手能力与勤于思考问题的能力，分析问题与解决问题的能力。还应不断充实和完善课程体系，以培养具有扎实的理论基础和较强的实践能力、创新能力的实用型人才为目的。

参考文献：

[1]张覃轶，叶卫平，孙伟，等.金属材料“专业综合实验”的改革和实践[J].中国水运，2008，（1）：234-235.

[2]段园培，张海涛，李传瑞，刘明朗.浅谈热处理原理及工艺课程的教学策略[J].中国教育技术装备，2013，（3）：112-113.

篇5：1金属活动性探究实验报告

合作者：

实验目的：

1、通过探究实验初步掌握金属与酸反应的这一化学性质；

2、从金属与酸的反应中探究金属的活动性，加深对金属性质的认识 ；

3、体验实验探究的过程，初步学会运用比较、分析、概括、归纳等方法对获取的信息进行加工并得出结论的方法 ；

实验用品：

试管、火柴、滴管、镊子、稀盐酸（滴瓶）、锌粒、铁丝、铜片、试管刷，废液缸、抹布

实验步骤：

1、在试管里放入少量锌，加入少量 5mL 稀盐酸，2、另取两只试管，分别放入铁 si 和铜加入 5mL 稀盐酸.观察记录实验现象，比较反应的剧烈程度。

实验记录：步骤 1 现象：

步骤 2 现象：

实验结论：三种金属的活动性顺序为：

问题讨论：

1、为什么有些金属要打磨？

答：

2、判断生成的气体是什么？

答：

篇6：金属热处理实验报告

金属线胀系数得测定

测量固体得线胀系数，实验上归结为测量在某一问题范围内固体得相对伸长量。此相对伸长量得测量与杨氏弹性模量得测定一样 , 有光杠杆、测微螺旋与千分表等方法.而加热固体办法 , 也有通入蒸气法与电热法。一般认为 , 用电热丝同电加热 , 用千分表测量相对伸长量 , 就是比较经济又准确可靠得方法。

一、实验目得

1.学会用千分表法测量金属杆长度得微小变化。

2.测量金属杆得线膨胀系数。

二、实验原理

一般固体得体积或长度，随温度得升高而膨胀，这就就是固体得热膨胀。

设物体得温度改变时 , 其长度改变量为 , 如果足够小 , 则与成正比 , 并且也与物体原长成正比，因此有

（1)

式（１)中比例系数称为固体得线膨胀系数 , 其物理意义就是温度每升高 1℃时物体得伸长量与它在 0℃时长度之比.设在温度为 0℃时, 固体得长度为，当温度升高为℃时 , 其长度为，则有

即（2)如果金属杆在温度为, 时 , 其长度分别为 ,，则可写出

（3)(4）

将式（3)

代入式(4）,又因与非常接近，所以，于就是可得到如下结果

:

（5）

由式（５）, 测得 ,，与 , 就可求得值。

三、仪器介绍

（一）加热箱得结构与使用要求 1.结构如图 5—1。

2.使用要求

（1）被测物体控制于尺寸；

（2）整体要求平稳，因伸长量极小, 故仪器不应有振动；

（3）千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好得接触（读数在 0、2~0、3mm 处较为适宜 , 然后再转动表壳校零）

;（4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线

.（二）恒温控制仪使用说明面板操作简图 , 如图 5— 2 所示.图 5—2

1.当电源接通时，面板上数字显示为 FdHc，表示仪器得公司符号 , 然后即刻自动转向 A X X、X 表示当时传感器温度，即.再自动转为、（表示等待设定温度)。

2.按升温键 , 数字即由零逐渐增大至实验者所选得设定值，最高可选８０

℃、3.如果数字显示值高于实验者所设定得温度值

,可按降温键，直至达到设定值。

4.当数字达到设定值时 ,即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯会闪亮，发光频闪与加热速率成正比.5.确定键得另一用途就是可作选择键,可选择观察当时得温度值与先前设定值。

6.实验者如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。四、实验步骤

1.接通电加热器与温控仪输入输出接口与温度传感器得航空插头。

2.测出金属杆得长度 (本实验使用得金属杆得长度为 400mm）,使其一端与隔热顶尖紧密接触。

3.调节千分表带绝热头得测量杆 ,使其刚好与金属杆得自由端接触 ,记下此时千分表得读数。

4.接通恒温控制仪得电源 ,先设定需要加热得值为 30 ℃，按确定键开始加热，在达到设定温度后降温至室温，降温时也应读数。

注视恒温控制仪，每隔３ ℃读一次读数 ,同时读出千分表得示数，将相应得读数 ,，⋯ ,，，⋯，，⋯,，,，⋯，记在表格里。

(其中 =（+)/2)

5.显然 ,金属杆各时刻上升得温度就是— ,-,⋯,-，相应得伸长量就是－ ,— ,⋯,-，则式(5)可表示为

＝

即

(6)

由此可知，线膨胀系数就是以

-为纵坐标、以—为横坐标得实验曲线得斜率。把

各测量值填入下表 ,作－与-得曲线（即与曲线)，先算出，再求出.另外还可根据式(6）来计算出。因为长度得测量就是连续进行得，故用逐差法对进行处理。

五、实验数据

T ｎ

/ ℃

Nn

／

mm

六、数据处理

1.图像法

根据实验数据作出与曲线如下图所示

因,故数据正相关相关性很高。

可得 =0、0０46mm/

℃,又因

=４０

0mm

求得

／ ℃ 2.逐差法

同理求得 , 根据查得得 ℃求出

根据式(6), 则／ ℃ ,其中 ,代入数据求得

／ ℃

则 /℃

七、误差分析

两种方法所测得得结果几乎一致，而逐差法中，数量级很小。

故而误差在允许范围内。

产生误差得原因：

1、在读取数据时得读数误差

.２、仪器本身存在得误差。

八、注意事项

1.在测量过程中，整个系统应保持稳定，不能碰撞。

2.读取 ,数据时，特别就是读取时，一定要迅速

.九、试验总结

篇7：热处理实验报告要求

1、要求每一位同学独立完成自己的实验报告，禁止抄袭。

2、书写实验报告具体要求：

封面： 实验室名称：

金属材料试验室

实验课程名称： ［对应的理论课名称］

实验项目名称： 热处理试验

第二页：

一、试验目的 ［参阅实验指导书］

二、实验原理 ［参阅实验指导书］

三、使用仪器、材料（箱式电阻炉、水桶、45号钢：Φ16X25试样）

第三页：

四、实验步骤：

①、淬火前硬度测定（具体数据）。

②、依据什么条件选定淬火加热温度及保温时间。

③、出炉冷却方法。

④、淬火后硬度测定。

⑤、（调质处理：）回火加热温度、保温时间确定及冷却方法。

⑥、回火后硬度测定。

五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）

［誊写原始记录单上所有的表格实验数据］ 第四页：

六、实验结果及分析

①、根据铁碳合金相图分析45号钢从高温液相状态缓慢冷却到常温状

态过程中各个温度段组织构成情况。

②、淬火前45号钢是什么组织构成情况（参阅金相试验中的挂图），测

定的硬度多少？从组织构成情况分析原因：是什么组织导致试样硬

度值低。

③、根据什么制定45号钢淬火加热温度、如何确定保温时间？（冷却方

式）水冷与临界冷却速度有何关系？

④、淬火后是什么组织构成情况？测定的硬度多少？从组织构成情况分

析硬度值高的原因（参阅教材说明）。

⑤、回火加热温度及保温时间确定过程（参阅实验指导书），测定的硬

度多少？组织构成情况如何？从组织构成情况分析硬度低于淬火

篇8：金属热处理实验报告

1.1 重金属废水的危害

大部分的重金属污废水中常含有多种以上的有毒有害成分，如硝化镀铬废水中既有砷又有铬。此外，除了含有有毒有害成分外，电镀污废水中还含大量不易降解的有机添加剂。

电镀污废水毒性非常大，如氰为剧毒物，可短时间对动物或人致死，即便是低浓度，长期接触也可能会造成重金属元素慢性中毒。镉引起肾脏发生病变，并会导致人体产生腰痛等病变。铬，尤其是六价铬，是之爱之际重金属元素，可引发各种癌症，并会在人体骨、脾和肝脏内蓄积。因此，必须对电镀污废水进行妥善的处理后方可进行排放，且还必须严格控制。

1.2 六价铬的危害

铬，属于银白色的重金属，自然界中一般以二价、三价和六价化合物的形式出现，其中又以三价和六价化合物的形式最为常见。重金属铬在环境中的污染主要表现是：重金属采矿场、重金属矿分选厂、冶金冶炼工厂、电镀加工工厂、机器生产厂、汽车生产厂、飞机制造厂、化工染料厂、印刷印染厂等工业加工部门排出的污废水与烟粉尘。不管是三价铬还是六价铬，凡是含铬化合物都含有剧毒性。其中又以六价铬化合物的毒性最强，三价次之，二价毒性相对最小，六价铬化合物毒性超出三价铬化合物近100倍左右。重金属铬在环境中经常以液态、粉尘或蒸汽的形态对环境造成污染并危害人体健康，通常会通过皮肤对其黏膜产生刺激作用，引起皮肤疾病;通过消化道入侵引起咽喉疾病，最终还可导致病变以致患癌，如六价铬化合物可以诱发肺癌和鼻咽癌，对人的致死量为5g。

2 电镀重金属废水治理技术的现状及方法

根据目前国家行业现状进行调查发现，我国电镀行业的电镀污废水处理主要依靠以下7种不同的方法：1)化学沉淀法，又包含中和沉淀法和硫化物沉淀法两种;2)氧化还原处理，分为化学还原法、铁氧体法和电解法;3)溶剂萃取分离法;4)吸附法;5)膜分离技术;6)离子交换法;7)生物处理技术，包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法、植物修复法。不论以上哪种方法，在目前的电镀污废水处理重都任然存有一定的不合理弊端。

目前，最常用的电镀污废水的处理方法是物化法之分流—综合两段处理。第一段处理多分三支水：氰水、铬水和综合水(铜镍锌水)。利用两级氧化方法消除氰，利用还原剂ZN对铬进行变价还原，处理后汇合铜镍锌水成为综合水。第二段处理综合水，基本上是用NAOH、PAC和PAM，其操作方法是：先将综合水的PH值提升至10～13，使碱浓度曾大而迫使碱与各重金属的反应向生成氢氧化物的方向进行。由于PH>9，排放口又得用酸中和使PH值降到9以下。

3 动态实验法处理重金属废水

3.1 动态实验数据的相关计算

1)床体积的确定：经测量, 树脂柱的直径：D=2.35cm, 取长径比1.57:1，称取8.295g干树脂，浸泡转型后装柱，床体积为：16ml;

2)所需废液体积的计算：废液浓度为2 500mg/L, 所需废液的质量为：1 333mg;

3)流量的确定：根据BV=18ml, 条件分别为4BV、8BV、12BV、16BV、20BV，那么流量分别为：30ml/h、60 ml/h、90ml/h、120ml/h、160 ml/h。

3.2 实验方法

1)配制好2 500mg/l的废液后，然后用HCL和NaOH将废液的PH值调为3;

2)将废液注入分液漏斗，用100ml的量筒装取处理液，即开始实验;

3)实验开始后，分别在累积流量为：160ml、320ml、400ml、480ml、560ml、640ml时取样，用小量筒每次取样20ml。

3.3 实验结果分析

由于动态实验全过程都是一个流动的状态，所以影响其实验结果的因素是废水水流流速和床体积分布状态。废水流速太快，一则容易扰动床体积，搅乱树脂，从而使树脂与废水成分交换，导致出水水质变化，二则使离子交换时离子扩散来不及进行，不能保证出水水质;废水流速太慢，因反应物不能及时排走(被交换离子从树脂表面向溶液中扩散慢)，影响交换反应的及时进行，而且树脂颗粒内吸附的再生剂也会释放，不能保证出水质量。

在树脂柱截面积一定的情况下，树脂高度对离子交换也有影响，流速一定，出水水质随树脂高度的增加而变好。树脂层高度低，废水没有足够的空间和树脂交换，从而使出水浓度高;树脂层高度高，废水和树脂能充分交换，使出水浓度低。

考虑到以上因素，分别做了流量为2BV、4BV、6BV、8BV、10BV的5组动态实验，以对三价铬的去除率对比来选择最佳流速。从实验结果分析，6BV、12BV去除率下降地较快，相对偏低，因而导致形成沟流使废水来不及和树脂进行交换，直接顺沟流而流出，从而导致出水浓度高。而8BV在累积流量24BV、30BV时去除率都保持最高，但在35BV时去除率却降到最低，可见10BV去除率不稳定。6BV和8BV的曲线来看，去除率都偏高，就这两组而言，6BV比8BV去除率要高一些，而且也稳定，水流速度稳定，所以，对动态实验来说，我们选定废水流速为8BV/h。

4 结论

通过几组不同流量的动态实验，可以得出当废水流量为8BV时，阳离子交换树脂的去除率最高，而且去除率稳定。

参考文献

[1]离子交换除铬技术.工业废水处理.五机部第六设计院执笔.

[2]王燕飞主编.水污染控制技术.化学工业出版社.

篇9：含重金属Cr污水处理实验研究

摘要:文章通过实验,以阳离子交换树脂作交换剂,对含三价铬废水进行交换反应。通过静态实验,分析过程中废水的不同pH值和废水的不同流量对处理效果的影响,结果表明,当废水pH值为4,废水流量为6BV/h,净化效果最好。

关键词:离子交换树脂;含铬废水;静态实验;pH值

中图分类号:X520.6 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)20-0072-01

1铬在水中的危害

铬是水体的主要金属污染物之一。水体铬污染的结果可引起水生生态变化,严重的水污染可以使水生生物死亡,轻度的水污染也影响生物的生长。

铬在水体中以三价铬和六价铬形式存在。三价铬毒性低,在水中不稳定,当pH值6~7时,可形成Cr(OH)3沉淀,10 ppm时使水的生化需氧量减少25%。1 ppm使水浊度增加。六价铬在水体中以铬酸或铬酸盐的形式存在,很稳定,水体对六价铬的自净能力较弱。实验证明,动物对六价铬的吸收率高于三价铬,毒性较大。

2含铬废水的处理

含铬废水必须隔离,不能让其与铵、尿素等混合,这主要是为了减少含铬废水的体积,避免铵和尿素的干扰。在生物处理之前应使废水中铬的浓度达到百万分之10以下。最常用的六价铬处置方法是先将六价铬还原到三价,再用碱沉淀法处理三价铬离子。为了符合越来越严格的排水标准,还可采用离子交换法、反渗透法、石灰絮凝和炭吸附法、溶剂萃取法、蒸发浓缩和电解回收以及化学沉淀法等。

3静态实验

3.1所需树脂量的计算

取废液100 ml,则Cr3+的质量:

1000 mg/L×100 ml=0.1 g

树脂的质量交换容量为:4.4 mmol/g

在工业应用中,废水中的悬浮物容易堵塞树脂的孔隙,油类会裹胁树脂颗粒,造成树脂交换能力降低 ,对每一颗粒树脂来说,其中的交换基团很难完全变成一种离子形式,因此在实验时树脂并不能被完全交换,据资料显示,树脂利用率等于交换前、后交换容量之差,一般树脂的交换能力为全容量交换的60%～70%,本次实验取70%,则每一份静态实验所需的树脂:

0.1/(4.4 mmol/g×52 g/mmol×0.7)=0.6244 g

3.2实验过程

①取样分别置于5个锥形瓶中,各100 ml然后用HCl和NaOH将这些样品调至不同的pH值,分别为:1、2、3、4、7。②分别称取5份0.6244 g干阳树脂,浸泡转型后,将树脂分别倒入5个锥形瓶,然后摇匀。待完全沉底后开始静置。③静置24 h后,取样50 ml。

3.3实验结果分析

为了保证实验的准确,分别做了两组独立的静态实验,第一组里pH值为7时,出水浓度为0,去除率为100%。分析实验过程,应该是在调pH值时,由于调到7,加了过量的NaOH,生成了大量的Cr(OH)3沉淀,取样时取的是上层澄清溶液,导致溶液中几乎无Cr3+,所以就产生了此现象。于是我取第二组数据来进行实验分析,从相关数据得出,去除率相对较高的是pH值为4,当pH值为1、2时,去除率偏底,pH值为3、4、7时都高,但pH值为7时又相对降低。可见,阳树脂在偏酸条件下交换能力强。根据Cr3+ +3OH-=Cr(OH)3↓,Cr3+在碱性环境中易生成Cr(OH)3沉淀,树脂不能将Cr(OH)3沉淀交换,树脂的交换能力不高。在酸性环境中,不易生成Cr(OH)3沉淀,所以树脂的交换能力强。但是酸性太强,会发生以下反应:Cr3+-3e→Cr6+,或生成铬酸根水合离子,不能和树脂交换,从而使树脂的交换能力下降,去除率低。

本次实验室内温度是200℃,通过实验,升高温度对实验有影响,据资料显示,水温的升高除了可加速离子交换的扩散反应外,也可能引起树脂的分解如{RHSO3+H20(>100℃)一→RH+H2S04}而破坏树脂的交换能力,一般阳树脂最高使用温度小于100℃。

综上所述,当在溶液pH值为4时,阳树脂离子交换能力最强。

4实验结论

通过几组不同pH值的静态实验,证明阳离子交换树脂在废水条件pH值为4时,它的交换能力最好。通过全流程稳定性交换实验,对2 000 mg/L的含铬废水,在废水pH值为4和废水流量为6BV时,阳离子交换树脂的累积交换体积是床体积的2～30倍。

参考文献:

[1] 雷仲存,钱凯,刘念华,等.工业水处理原理及应用[M].北京:工业出版社,2003.