钢淬火、正火实验

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1、请同学们将本次实验日期写为：2014.11.19实验地点：C106学时：2实验二钢淬火、正火实验一、实验目的   1．了解淬火钢的硬度与其含碳量的关系。   2．了解淬火冷却速度对钢淬火后硬度的影响。3.了解热处理工艺淬火、正火对钢的显微组织和性能的影响。4.熟悉热处理淬火、正火的基本操作规程。5．熟悉热处理炉、硬度计的使用。二、实验原理   所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢）以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却（V应大于Vc），以获得马氏体组织。碳钢经淬火的组织由马氏体及残余奥氏体所组成。   为了

2、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。　　（一）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1所示）。对亚共析钢，其加热温度为Ac3+30～50℃,如淬火温度过低，由于有自由的铁素体未溶入奥氏体中，淬火后存在铁素体组织，因此硬度低性能不好。若温度过高，奥氏体的晶粒会急剧的长大，将会得到粗大的马氏体组织，使强度、韧性和塑性下降。对过共析钢，加热温度为Ac1+30～50℃,淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的

3、存在可提高钢的硬度和耐磨性。但过高的加热温度（如超过Acm）不仅无助于强度、硬度增加，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。   需要指出，不论在退火、正火与淬火时，均不能任意提高加热温度。温度过高晶粒容易长大，而且增加氧化脱碳和变形的倾向。  图1 碳钢正常淬火温度范围  （二）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，一般按照经验公式加以估算，碳钢在电炉中加热时间的计算列于表1。表1 碳钢在箱式

4、电炉中加热时间的确定加热温度工   件   形   状圆柱形方 形板 形保   温   时   间分钟/每毫米直径分钟/每毫米厚度分钟/每毫米厚度7001.52.238001.01.529000.81.21.810000.40.80.8  　（三）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；在这个前提下又应缓慢冷却，以减小内应力，防止变形和开裂。为此，可根据C曲线图（如图3-2所示），使淬火工件在过冷奥氏体最不稳定的范围（650～550℃）进行快速冷却（即与

5、C曲线的“鼻尖”相切），而在较低温度（300～100℃）时的冷却速度则尽可能小些。为了保证淬火效果，应选用适当的冷却介质（如水、油等）。  图3-2 在共析钢C曲线上估计连续冷却速度的影响正火是将钢加热到某一临界温度以上，保温后在空气中冷却。对于亚共析钢，正火的加热温度在Ac3以上30~50℃。对于共析钢或过共析钢，正火加热温度在Accm以上30~50℃。三、实验仪器与设备箱式电阻炉、HR-150A洛氏硬度计四、实验步骤和方法 1．具体步骤①根据材料不同，同学们分组进行；②将45钢、40Cr钢试样放入相应的电炉。合上炉门，待达到要求炉温后，开始计

6、算保温时间；③到保温时间后，拉下电闸，打开炉门，迅速而准确地将自己试样分别取出放入水槽和空气中；④磨掉试样表面的氧化脱碳层，测其洛氏硬度；结果填入下列表格。⑤比较45钢、40Cr钢热处理前后硬度值的变化。试样材料热处理热处理前硬度值（HRC）热处理后硬度值（HRC）123平均值123平均值45钢正火淬火40Cr钢正火淬火 五、简答题：说明亚共析钢、过共析钢的淬火加热温度范围，并说明为什么？