1.实验目的
目测或通过放大镜、金像显微镜观察毛坯，学会判断毛坯是否合格，进行质量等级评定的基本方法；分析毛坯缺陷与毛坯材料的工艺性能、毛坯结构形状的工艺性、毛坯制造的工艺性之间的关系；分析毛坯的结构形状和使用性能与其成型工艺之间的关系。
2.设备及试样
金相显微镜和放大镜若干台，各种类型的带有缺陷的毛坯试样。
3.铸件观察
（1）观察铸件的各类缺陷（见表14-7）
表14-7 常见铸造缺陷
1）多肉类缺陷。常见的多肉类缺陷有飞翅、毛刺、冲砂、掉砂等。
飞翅：又称飞边或披缝，是指垂直于铸件表面的厚度不均匀的薄片状金属凸起物。常产生在分型面、分芯面、芯头、活块及型与芯结合面等处，解释其原因。
毛刺：铸件表面的刺状金属突起物，呈网状或脉状分布的毛刺称为脉纹。常出现在型和芯的裂缝处，形状极不规则，解释其原因。
冲砂：砂型或砂芯表面局部砂芯被充型金属液流冲刷掉，在铸件表面相应部位形成粗糙不规则金属瘤状物，常位于浇面附近，解释其原因。被冲刷掉的砂子常在铸件内形成砂眼。
掉砂：砂型或砂芯的局部砂块在外力作用下掉落，使铸件表面对应部位形成块状金属凸起物。其外形与掉落的砂块相似，在铸件其他部位或冒口中往往伴有砂眼或残缺。
2）孔洞类缺陷。常见的孔洞类缺陷有气孔、缩孔、缩松等。
气孔常不在铸件表面露出。大孔多孤立存在，小孔则成群出现，解释其原因。
缩孔和缩松是如何形成的？有什么区别？
铸件的孔洞类缺陷与熔融金属的溶气、排气能力有无必然联系？
3）裂纹、冷隔类缺陷。常见的裂纹有冷裂纹和热裂纹。
热裂纹：铸件在凝固末期或终凝后不久，铸件尚处于强度和塑性很低状态下，因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。热裂纹断口有哪些特点？形成原因是什么？
冷裂纹：容易发现的长条形而且宽度均匀的裂纹。冷裂纹断口有哪些特点？形成原因是什么？
冷隔：铸件上穿透或不穿透的缝隙，边缘呈圆角状，由充型金属流股汇合时熔合不良造成。多出现在远离浇道的铸件宽大上表面或薄壁处、金属流汇合处、激冷部位以及芯撑、内冷铁或镶嵌件表面，为什么？
4）残缺类缺陷。常见的残缺类缺陷有浇不到、未浇满、跑火、型漏等。
浇不到：铸件一部分残缺或轮廓不完整或轮廓虽完整，但边、棱、角圆钝。常出现在上型面或远离浇道的部位及薄壁处，缺陷周缘光亮。分析其产生的原因。
未浇满：铸件上部残缺，残缺部分边角呈圆形，直浇道和冒口顶面与铸件上表面齐平。分析浇不到与未浇满的区别。
跑火：铸件分型面以上部分严重残缺，残缺表面凹陷。有时沿型腔壁形成类似飞翅的残片，在铸型分型面上有时有飞翅。分析该缺陷产生的原因。
型漏（漏箱）：铸件内有严重的空壳状残缺。有时铸件铸件外形虽较完整，但内部金属已漏空，铸件完全呈壳状，铸型底部有残留的多余金属。分析该缺陷产生的原因。
5）形状差错类缺陷。常见的主要有变形、错型、错芯、偏芯等。
变形：铸件由于模样、铸型形状发生变化或在铸造或热处理过程中因冷却和收缩不均等原因而引起的几何形状和尺寸与图样不符。分析变形缺陷与固态收缩及型或芯的损伤有无必然联系。
错型是指铸件的一部分与另一部分在分型面处相互错开。错芯是由于砂芯在分芯面处错位，使铸件内腔沿分芯面错开，一侧多肉，另一侧缺肉。偏芯是指砂芯在金属液热作用和充型压力及浮力作用下，发生上抬、位移、漂浮甚至断裂，使铸件内孔位置偏错，形状和尺寸不符合要求。分析错型、错芯、偏芯等缺陷与铸型装配有无必然联系。
6）夹杂物类缺陷。主要有夹杂物和砂眼等。
夹杂物是指铸件内或表面上存在的与基体金属成分不同的质点，包括渣、砂、涂料层、氧化物、硫化物、硅酸盐等。
砂眼是指铸件内部或表面带有砂粒的孔洞。分析夹杂物类缺陷与型砂、芯砂质量及熔融金属黏度等有无必然联系。
7）性能、成分、组织不合格缺陷。此类缺陷主要指组织粗大、硬点、脱碳、偏析等。
组织粗大是指铸件内部晶粒粗大。加工后表面硬度偏低；密封性试验时易渗漏。其产生与哪些铸造工艺参数有关？
硬点是指出现在铸件断面上的细小分散的高硬度的夹杂物颗粒，有时颗粒也可能很大。通常在机械加工、抛光或表面处理时发现。其产生与哪些铸造工艺参数有关？
偏析是指铸件或铸锭因凝固过程中非平衡结晶，使溶质以不同方式重新分布，造成化学成分和金相组织的不均匀分布和不一致。其产生与哪些铸造工艺参数有关？
（2）实验报告要求
1）概括铸件的结构特点。
2）说明所观察的各类铸件缺陷产生的原因。
3）指出提高铸件质量的基本途径。
4.锻件观察
（1）观察锻件的宏观组织
1）试样制备。将锻件待观察表面加工，使表面粗糙度Ra值为0.6～1.6μm，放入65℃～80℃的盐酸水溶液（1∶1）中浸蚀10～30min。
2）观察。对于小型锻件一般取横向试样，以检查整个截面的质量；若取纵向试样可检查锻造流线的分布情况。借助不大于10倍的放大镜或肉眼观察，能看到清晰的锻造流线。
（2）观察锻件的微观组织
1）用金相显微镜观察锻件切片试样的组织状态。
2）用金相显微镜观察锻前坯料切片的组织状态，比较锻造前后晶粒度的变化。(www.xing528.com)
（3）观察锻件的各类缺陷
1）模锻不足。模锻不足主要表现为哪一类尺寸偏大？造成模锻不足的主要原因是什么？
2）缺肉。缺肉主要表现为哪一类尺寸偏小？造成模锻件缺肉的主要原因是什么？
3）折叠。折叠主要表现为已氧化的表层金属贴合在一起，在折叠部位锻件的两部分之间失去正常的联系。锻件折叠与铸件冷隔有无类似之处？
4）角裂与龟裂。角裂是指矩形断面坯料在平砧下拔长时由于变形及温度不均，在棱角处产生的裂纹。低塑性锭料在锤上锻打为什么易产生角裂？
龟裂是指表面出现的较浅的龟纹状裂纹。分析锻件裂纹与哪些因素有关？锻件裂纹与铸件裂纹的产生原因有何不同？
5）非金属夹杂。非金属夹杂是指存在于金属基体上不是作为强化相用的非金属物质，如钢中的氧化物及硫化物。钢中的氧化物硬脆，锻造时被压碎并沿主伸长方向呈链状分布；硫化物可变形，锻造时沿主伸长方向被拉长。钢中存在非金属夹杂与锻造时形成流线有何关系？锻件中非金属夹杂对锻件性能产生哪些影响？
6）差错。模锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生了位移的现象。模锻件的差错与铸件的错型缺陷有什么区别和联系？
（4）实验报告要求
1）概括锻件的结构特点。
2）以观察到的宏观组织和微观组织为依据，分析锻件力学性能好的根本原因。
3）说明所观察的各种锻件缺陷产生的原因。
4）指出提高锻件质量的根本途径。
5.焊接接头观察
（1）观察焊接接头的各种缺陷
1）未焊透。未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透的现象，如图14-5所示。未焊透与哪些焊接工艺参数有关？
2）未熔合。未熔合是指熔焊时焊道与母材之间未完全熔化结合的部分，如图14-6所示。分析未熔合与哪些焊接工艺参数有关。
图14-5 未焊透
图14-6 未熔合示意图
（a）坡口未融合；（b）层间未融合；（c）根部未融合
3）夹渣。夹渣是指焊后残留在焊缝中的熔渣，如图14-7所示。夹渣与哪些焊接工艺参数有关？
4）气孔。气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来形成的空穴，如图14-8所示。气孔与焊缝金属在不同状态的溶气能力有何关系？
图14-7 夹渣
图14-8 气孔
5）咬边。咬边是指由于焊接工艺参数选择不当，或操作工艺不正确，在焊缝表面与母材交界处的母材一边产生的沟槽或凹陷，如图14-9所示。咬边与哪些焊接工艺参数有关？
6）夹杂物。夹杂物是指由于焊接冶金反应产生的，焊后残留在焊缝金属中的非金属杂质，如氧化物、硫化物等。焊缝中的夹杂物与铸件中的夹杂物类缺陷有何区别和联系？
7）焊瘤。焊瘤是指在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。在何种焊接位置焊接时容易形成焊瘤？
8）烧穿。烧穿是指在焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出形成穿孔的缺陷，如图14-10所示。哪类焊件容易被烧穿？焊条电弧焊为什么比气焊更容易烧穿？
9）焊接裂纹。焊接裂纹是指在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下，焊接接头中局部区域的金属原子结合力遭到破坏而产生的缝隙，裂纹的分类及特征见表14-8，焊接裂纹的形态如图14-11所示。具有尖锐的缺口和较大的长宽比等特征。焊接裂纹与铸件裂纹有哪些区别和联系？焊缝和热影响区金属冷却到什么温度范围会产生热裂纹？焊接接头冷却到什么温度时会产生冷裂纹？
图14-9 咬边
图14-10 烧穿
表14-8 裂纹的分类与特征
图14-11 焊接裂纹的宏观形态及其分布
1—焊缝中的纵向裂纹；2—焊缝中的横向裂纹；3—熔合区裂纹；4—焊缝根部裂纹；5—HAZ根部裂纹；6—焊趾纵向裂纹（延迟裂纹）；7—焊趾纵向裂纹（液化裂纹、再热裂纹）；8—焊道下裂纹（延迟裂纹、液化裂纹、多边化裂纹）；9—层状撕裂；10—弧坑裂纹（火口裂纹）；a—纵向裂纹；b—横向裂纹；c—星形裂纹
（2）实验报告要求
1）概括焊接结构的特点。
2）说明所观察的各种焊接缺陷产生的原因。
3）指出提高焊接质量的途径。
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