金属材料热处理_实验指导

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1、金属材料热处理实验钢材成份、热处理工艺与性能之间关系的认识一、实验目的1、初步了解热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）的基本操作方法;2、初步了解在相同热处理条件下，碳钢的含碳量与硬度之间的关系；3、初步了解在成份相同的条件下，热处理工艺对硬度的影响；4、掌握测量硕度方法。二、实验说明在纯铁中加入2.11%以下的碳，既为碳钢。碳钢的性能除了与生产条件和含碳量有关外,还与其热加工工艺有密切的关系。钢的热处理是指将钢在固态下施以不同的加热、保温冷却,以改变其组织和性能的一种工艺。普通热处理有退火、正火、淬火、冋火等。现用锯条作演示，观察“四火”的差异。三、实验内容1、热处理工艺试验①退火：加

2、热到780°C,保温10’后,随炉冷却，此时锯条柔软，极易弯曲。②正火：加热到780°C,保温10’后，出炉在静止的空气中冷却，此吋锯条较硕，仍可弯曲,但反复几次后就断成两截。③淬火：加热到780°C,保温10'后，迅速出炉在水中或油屮冷却，此时锯条性能乂硬乂脆,极易折断不弯曲。④回火：把淬火后的锯条，再加热到420°C,保温lh后，出炉空冷此时锯条强韧性高，脆性降低。2、硬度试验生产屮常丿IJ的彳更度有和布氏%更度洛氏硬度。①布氏硕度：主要设备有布氏硬度计和读数显微镜。常用HB-3000型布氏駛度计。试验时，将试样放到载物台上，选择一载荷P（公斤）加载，把直径D（mm）的钢球，压入试样

3、表面并保持一定时间，然后卸去载荷，用读数显微镜（20倍）测出压痕直径d（mm）,查表即得硬度值（见附录II）。注意：布氏硬度计只能测量硬度较软的退火、正火工件，不能测硬度较硬的淬火、回火工件。②洛氏硕度：主要设备有洛氏硬度计。一般常用HR-100型洛氏硬度计，其原理是测量试样表面“残留”的压印深度，最常用两种洛氏便度：•HRC—压头为金刚石圆锥体，沿直径截而的顶角为120",总载荷为150公斤，适用于淬火钢、冋火钢、钛合金等硕度较高的试样•HRB—压头采用直径为1.6mm的钢球，总载荷为100公斤，适用丁•退火钢、铜合金、铝合金等硬度较软的试样。硕度值可直接从换度计的表盘刻度上读出。洛氏

4、硬度的压印很小，可测餃薄材料，但对铸铁、轴承合金等材料，不亢采用。四、实验设备及材料1、加热炉、淬火水槽、淬火油槽、布氏碾度计、读数显微镜、洛氏駛度计；2、锯条、20、45、T8或T12钢试样。五、实验方法及步』全班分成四组，进行下列试验：1、锯条的热处理演示；2、每组领取三个退火试样，测量布氏硬度；3、每组领取四个试样（经淬火和不同温度回火），测量洛氏硬度。六、实验报告要求1、把硬度值记录在表M和表1・2中,表不同成份钢退火后硬度钢号2045T8(T12)布氏%更度HB表1-245钢淬火及回火硬度热处理工艺止常淬火840°C低温回火180°C中温回火420°C高温回火600°C洛氏硬度

5、HRC2、问题:①在相同的热处理条件下，含碳量对钢材性能有何影响？②成份相同的钢材，在不同热处理条件下，性能有何变化?实验二钢中显微组织缺陷及非金属夹杂物的鉴定一、实验目的1、了解钢中常见的儿种显微组织缺陷的特征；2、了解钢中常见非金属夹杂物的特征及金相鉴定方法。二、实验说明（-）钢的显微组织缺陷钢的显微组织缺陷对其机械性能、工艺性能均有很人的影响。常见的缺陷有下列儿种：1、脱碳钢在加热和保温时，由于氧化作用是表层的碳全部或部分丧失的现象。全脱硕的组织为铁素体，部分脱碳后的组织为铁素体加渗碳体。钢的脱碳大大降低衣血硬度、耐磨性和疲劳极限。在保护气氛屮加热或缩短钢材在炉中高温停留时间，均可

6、减轻脱碳现象。2、过热过烧热处理时，加热温度过高引起使晶粒长人现象称过烧。它使钢的机械性能尤其是冲击韧性下降，可以通过退火予以矫止。当晶界发生氧化或熔化现彖时，即为过烧。过烧后的工件只能报废而无法使用。3、三次渗碳体含碳量接近0.02%的碳钢，热处理过程小，在700°C〜300°C实行缓慢冷却，三次渗碳体将沿铁索体晶界析出，它的出现使钢的觀性显著降低。在上述温度范国内快速冷却，可防止发生。4、魏氏组织铁素体或二次渗碳体沿奥氏体晶界析出，成方向性分如即魏氏纽织。魏氏纽织的存在板由晶粒粗人，使钢的机械性能下降，可通过退火或正或予以消除。5、带状组织热加工着的低碳钢显微组织中铁素体和珠光体沿加

7、工方向呈层状平行交替排列，称为帶状组织。带状组织使钢的性能呈各向界性，并降低幫性和韧性，硬度不均匀。由合金元索偏析带来的带状组织可通过高温长时间加热后快冷的方法予以改善。6、网状碳化物碳素工具钢、和经哦年工具钢、锯轴承钢等材料若热加工时温度过高、冷速过慢，碳化物就会沿晶界析出呈网状碳化物。网状碳化物的存在削弱了金属间的结合，降低了钢的冲击韧性，增加了钢的脆性。可通过政会予以改善和消除。7、碳化物不均匀性高速钢、合金工具钢钢锭凝固后，