材料科学与工程基础实验教程 第2版

本书包括金相显微分析基础、晶体学及结晶学基础（材料科学基础）、金属材料物理力学性能基础、合金熔炼与铸造、凝固技术及控制、材料加工工艺（焊接、塑性成形及压力加工）、金属热处理、材料学、材料化学、材料腐蚀与防护、金属X射线衍射及电子显微分析（材料现代分析测试方法）等十几门课程的66个实验。在实验内容的编排上，以金相显微分析基本技能实验为基础，以专业基础课与专业主干课实验为主体，以实验突出体现材料各种典型组织的金相特征（光学金相及电子金相）、形成原因以及与性能之间的内在联系。同时，本书还编入了以提高综合能力、创新能力为主的综合设计实验。
本书可作为材料类专业，如材料科学与工程、材料成型及控制工程、材料物理、材料化学及其他相关专业本科生的系列实验教学用书，也可供有关教师、研究生以及从事材料研究、生产的工程技术人员参考。

前言
第一章金相显微分析基础实验1
实验1金相显微样品的制备1
实验2光学金相显微镜的成像原理、构造及使用13
实验3定量金相技术24
实验4显微硬度测试28
实验5常见金相组织及检验34
实验6宏观断口与低倍组织缺陷分析39
第二章晶体学及结晶学基础实验44
实验7典型金属晶体结构的钢球模型堆垛与分析44
实验8位错蚀坑的观察与分析47
实验9盐类结晶过程及晶体生长形态的观察与分析51
实验10用热分析法建立二元合金相图54
实验11二元与三元合金显微组织的观察与分析58
实验12铁碳合金平衡组织的观察与分析63
实验13钢的冶金质量及缺陷组织分析67
实验14金属的塑性变形与再结晶70
实验15高分子结晶形态的偏振光显微镜观察与分析74
第三章金属材料物理力学性能基础实验77
实验16金属材料硬度实验77
实验17金属室温静拉伸力学性能的测定83
实验18金属缺口试样冲击韧性的测定88
实验19金属平面应变断裂韧度KIC的测定91
实验20金属磨粒磨损试验94
实验21力学性能综合实验97
实验22材料热膨胀系数的测定100
实验23热膨胀法测金属的相变点102
实验24双电桥法测量金属及合金的电阻104
实验25铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线107
实验26综合热分析实验111
第四章材料成形基础实验115
实验27铝合金的熔炼与铸造115
实验28铝硅合金的晶粒细化与变质处理118
实验29铸造工艺条件对金属铸锭组织的影响120
实验30合金流动性测定123
实验31合金凝固过程中的应力测试126
实验32钨极氩弧焊及电源外特性测试130
实验33低碳钢的焊接及常见组织缺陷观察132
实验34塑性成形设备的工作原理及操作137
实验35冲压模具结构与拆装142
实验36挤压变形力变化规律与金属流动性145
实验37金属压缩过程中数值模拟及摩擦因数的测定147
实验38激光加工工艺实验150
实验39粉体成形工艺实验153
实验40硬质合金、特种陶瓷及复合材料组织观察155
第五章金属材料及热处理实验159
实验41碳素钢的普通热处理159
实验42碳钢热处理后的显微组织观察与分析163
实验43奥氏体晶粒度的测定167
实验44钢的等温转变图测定171
实验45钢的淬透性测定175
实验46渗碳及渗碳层深度的测定178
实验47金属热处理综合实验181
实验48合金钢、工具钢及不锈钢组织观察与分析182
实验49普通铸铁组织观察与分析186
实验50常用非铁金属材料组织观察与分析189
实验51常见热加工缺陷组织观察与分析193
第六章材料化学基础实验198
实验52钢铁中锰含量的测定198
实验53钢铁表面磷化处理200
实验54钢铁零件氧化发黑处理201
实验55铝及铝合金的阳极氧化处理204
实验56盐雾实验206
实验57线性极化法测定金属的腐蚀速度208
实验58金属钝化及极化曲线的测定与分析210
实验59溶胶凝胶法和沉淀法制备纳米粉212
第七章材料现代分析测试方法实验216
实验60X射线衍射仪结构原理与物相分析216
实验61X射线衍射残余应力与晶粒尺寸测试220
实验62透射电子显微镜试样及其制备方法222
实验63透射电子显微镜结构、成像原理与图像观察225
实验64扫描电子显微镜结构、成像原理与图像观察229
实验65背散射电子衍射原理及其在材料分析中的应用232
实验66材料现代分析测试综合设计实验236
附录238
附录A金相实验室的安全技术238
附录B显示钢铁材料及非铁金属材料显微组织常用化学浸蚀剂241
附录C布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度值的换算表244
附录D常用力学性能及金相检验国家标准245
参考文献247

为了落实教育部“质量工程”以及“卓越工程师”计划，顺应教育部创新性教育的要求，培养出既有扎实的基础理论知识，又具备一定的实验研究能力的材料专业学生，满足相关专业的“将实验教学与理论教学紧密联系的同时，使实验教学具有相对的独立性和针对性”的要求，对2008年出版的《材料科学与工程基础实验教程》（以下简称第1版）进行修订。
本次修订将第1版59个实验中的9个开设率低的验证性实验项目删除，新增了16个综合性和创新性实验项目，对46个原有实验内容进行了修改，力求实验数据及金相图片准确，具有典型性，突出材料各种典型组织的金相特征、形成原因以及与性能之间的内在关系，培养学生仔细观察、勤于动手、独立思考、综合分析与判断、归纳整理的能力。实验内容中增加了复杂工程应用实例，并根据国家现行标准对相关内容进行了修订，使学生注重解决工程问题能力的提升，为社会服务打好基础。书中所涉及的材料科学名词依据全国科学技术名词审定委员会2010年公布的名词执行，从国家6S管理体系（整理、整顿、清扫、清洁、素养以及安全）角度出发，实验中有安全、环境要求，并在附录中增加了金相实验室安全技术的内容，培养学生遵守工程职业道德和规范、严谨务实、精益求精的工作作风，增强安全、管理、质量、效益的意识。
本书在实验内容的编排上，以金相显微分析基础实验为基础、以专业基础课程实验与专业主干课实验为主体，并按此三个层次进行编排，在强调基础的同时，体现科学性和系统性，增强本书的适用性。
本书由葛利玲任主编，卢正欣任副主编。具体编写人员及分工：葛利玲（实验1～实验12、实验16～实验19、实验46～实验51）、王爱娟（实验13～实验15）、杨超（实验20和实验21）、崔杰（实验22～实验26）、徐春杰（实验27和实验28）、王志虎（实验29和实验33）、王武孝（实验30和实验31）、张赛飞（实验32、实验34和实验35）、冯亚宁（实验36和实验37）、秦少勇（实验38和实验39）、徐雷（实验40、实验43～实验45）、张欣昱（实验41、实验42）、刘东杰（实验52～实验59）、卢正欣（实验60～实验66）。全书由葛利玲统稿，赵康、梁淑华审阅。
在本书编写过程中得到了西安理工大学教材建设委员会以及西安理工大学材料科学与工程学院的支持，在此一并表示感谢。
由于编者水平有限，书中有不妥之处在所难免，欢迎广大读者批评指正。

编者