碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定

《碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定一、实验目的1、了解碳钢的热处理操作；2、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；3、观察热处理后钢的组织及其变化；4、了解硬度计的原理，初步掌握洛氏硕度计的使用。二、实验内容1.钢的热处理工艺钢的热处理就是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织，而获得所需性能的一种加工工艺。普通热处理分为退火、正火、淬火和回火。钢加热到一定温度保温后缓慢冷却（通常随炉冷却）至500°C以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。奥氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到先共析钢铁素体（或渗碳体）加伪珠光体。过冷奥氏体快冷（大于临界冷速）叫淬火，得到马氏体组织。淬火钢

2、再加热到A1以下会发生回火转变，随回火温度的升高分别得到回火马氏体，回火屈氏体和回火索氏体。淬火、回火是钢件的重要热处理工艺。所谓淬火就是将钢件加热到Ac或Acl以上，保温后放入放入各种不同的冷却介质中快速冷却，以获得马氏体组织的热处理操作。钢件，特别是高碳钢件经淬火后得到马氏体组织时，材质硬而脆，并且工件内部存在很人的内应力，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。因此钢件淬火后必须立即进行回火处理。2.加热温度的选择（1）淬火加热温度：根据Fe-Fe3C相图确定，如图1一1所示。对亚共析钢，其加热温度为Ac3十30~50°C,淬

3、火后的组织为均匀细小的马氏体。如果加热温度不足（如低于Ac3）,则淬火组织中将出现铁索体，造成淬火后硕度不足。对于共析钢、过共析钢其加热温度为Acl+30〜50°C,淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体。未溶的粒状二次渗碳体可以提高钢的硬度和耐磨性。过高的加热温度（如高于Acm）,会因得到粗大的马氏体，过多的残余A而导致硬度和耐磨性的下降，脆性增加。（2）回火温度：回火温度决定于要求的组织及性能。按加热温度不同，回火可分为三类：低温回火：在150〜250°C回火，所得组织为回火马氏体。硬度约为HRC57〜60,其目的是降低淬火应力，减少钢的脆性并保持钢的高硬度。一般用于切削工具、量具、滚

4、动轴承以及渗碳和氧化件。中温回火：在350^500°C回火，所得组织为回火屈氏体，硕度约为HRC40~48,其目的是获得高的弹性极限，同吋有高的韧性。因此它主要用于各种弹簧及热锻模。高温回火：在500〜650°C回火，所得组织为回火索氏体，硬度约为IIRC25~35。其目的是获得既有一定强度、硬度，又有良好的冲击韧性的综合机械性能，常把淬火后经高温冋火的处理称力调质处理，因此一般用于各种重要零件，如柴油机连杆螺栓，汽车半轴以及机床主轴等。1.保温吋间的确定为了使钢件内外各部分温度均匀一致，并完成组织转变，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，就必须在淬火加热温度下保温一定时间。通常将钢件升温和保温

5、所需的时间计算在一起，称为加热时间。在具体生产条件下，工件加热时间与钢的成分，原始组织、工件儿何形状和尺寸、加热介质、炉温、装炉方式等许多因素有关。対于碳钢件，放进预先巳加热至规定淬火温度的炉内加热，如果是火焰炉、电炉所需加热及保温时间大约为1分钟/毫米直径，如果是盐浴炉则缩短1-2倍。合金钢加热时间要增加25~40%。回火时的加热、保温时间，应与回火温度结合起来考虑。一般来说，低温回火时，由于所得组织不稳定，内应力消除不充分，为了稳定组织，消除内应力，使零件在使用过程中性能与尺寸稳定，回火时间要长一些，一般不少1.5〜2小时。高温回火时间不宜过长，过长会使钢过分软化，对有的钢种甚至造成严重

6、的冋火脆性，所以一般为0.5〜］小时。2.冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序，一方面冷却速度耍大于临界冷却速度，以保证得到马氏体，另一方面又希望冷却速度不要太大，，以减小内应力，避免变形和开裂，为此，根据c曲线考虑，淬火工件必须在过冷奥氏体最不稳定温度范围(65(f550°C)进行快冷，以超过临界冷却速度，而在Ms(300〜200°C)点以下，尽可能慢冷以减少内应力。为保证淬火质量，应适当选用淬火介质和淬火方法。3.硬度硬度是指材料对另一更硬物体(钢球或金刚石压头)压入其表面所表现的抵抗力。硬度的大小対于工件的使用性能及寿命具有决定性意义。由于测量的方法不同常用的硬度指标有布氏硬度(IIB)

7、、洛氏硬度(IIR).维氏硬度(IIV)和显微硬度(IIV)。布氏硬度适用于硬度较低的金属，如退火、正火的金属、铸铁及有色金属的硬度测定。洛氏硬度又有HRA、HRB、HRC三种，其中HRC适合于测定硕度较高的金属，如:淬火钢的硕度。维氏硕度测定的硕度值比布氏、洛氏精确，可以测泄从极软到极硕的各种材料的硕度，但测泄过稈比较麻烦。显微硕度用于测定显微组织中各种微小区域的硬度，实质就是小负荷(W9.8M)的维氏硬度