机械制造技术基础实验指导手册.doc

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1、《机械制造技术基础》实验指导书材料实验室编写适用专业：工业工程物流管理工商管理江苏科技大学材料科学与工程学院2008年9月本课程是管理类专业一门主要学科基础课，实验内容是:钢的热处理工艺操作、硬度测试及热处理后组织观察综合实验，通过实验教学，可使学生掌握碳钢基本热处理工艺操作方法及性能测试，学会识别普通碳钢热处理后的显微组织形貌特征，训练及培养学生分析判断材料成分、组织、性能之间相互关系的综合能力。实验1:钢的热处理工艺操作、硬度测试及热处理后组织实验学时：4实验类型：综合实验要求：选修一、实验目的（1）了解碳钢的热

2、处理操作；（2）研究碳钢加热温度、冷却速度、回火温度对钢性能的影响；（3）观察热处理后的组织及其变化；（4）了解硬度计的原理、初步掌握洛氏硬度计的使用。二、实验内容1、按表1屮的热处理工艺进行操作，并对热处理后的各样晶进行破度测定，将硬度值填入表1屮。表1各种热处理工艺加热温度°C45钢T12冷却方式20钢45钢T12钢学号硬度学号硬度学号硬度920水冷780水冷860780灰冷860780空冷860780油冷860水冷45钢回火工艺学号回火温度°C200300400500600回火前破度回火后硬度注:保温时间可按1

3、分钟/每毫米直径计算;回火保温时间均为30分钟，然后取出空冷。2、观察下列表2热处理后的金相试样，并画出组织示意图。表2热处理后的金相试样编号钢号处理状态显微组织腐蚀剂120920°C水淬板条M4%硝酸酒精245退火F+P4%硝酸酒精345正火F+P4%硝酸酒精445860°C油淬M+B上+T+F少4%硝酸酒精545860°C水淬M4%硝酸酒精645780°C水淬M+F4%硝酸酒精7T121000水淬+180°C回火竹叶状M+Ar4%硝酸酒精8T12780°C水淬隐晶M+颗粒状Fe3C+Ar4%硝酸酒精9T12780

4、°C水淬+180°C回火回火M+颗粒状FeQ4%硝酸酒精10T12760°C球化退火球状P4%硝酸酒精1145860°C水淬低温回火回火M4%硝酸酒精1245860°C水淬屮温回火回火T4%硝酸酒精1345860°C水淬高温回火回火S4%硝酸酒精三、实验原理、方法和手段（-）钢的热处理工艺：钢的热处理基本工艺有退火、正火、淬火和回火。进行热处理时，加热是第一道工序，FI的是为了得到奥氏体，因为钢的最终组织珠光体、贝氏体和马氏体都是由奥氏体转变来的。二是保温、Fl的使奥氏体均匀化。三是冷却,是改变组织和性能的重要因素。

5、因此，正确选择三个基本因素是热处理成功的基本保证。1.加热温度的选择（1）退火加热温度：根据Fe-FesC相图确定。对亚共析钢,其加热温度为；共析钢和过共析钢加热至AC1+（20〜30）°C（球化退火），H的是得到球状渗碳体，降低破度，改善切削性能。（2）正火加热温度:一般亚共析钢加热至Acs+（30〜50）°C；过共析钢加热至+（30〜50）°C,即加热到奥氏体单相区。（3）淬火加热温度:一般亚共析钢加热至Acs+（30〜50）°C,淬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Acs），则淬火组织屮将出

6、现铁索体，造成淬火后硬度不足;共析钢和过共析钢加热至Acl+（30〜50）°C,淬火后的组织为陷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耐摩性。的粒状二次渗碳体可提高钢的硬度和耐磨性。过高的加热温度（高于Ag）,会因得到粗大的马氏体，过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性下降，脆性增加。（4）冋火温度：钢淬火后都要冋火，冋火温度决定于最终所要求的组织和性能（工厂屮常常是根据硬度的要求）。按加热温度不同，冋火可分为三类：低温回火：在150〜250°C回火，所得组织为回火马氏体，硬度约为IIRC57-60,

7、其H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、滚动轴承以及渗碳和報化件。屮温回火：在350〜500°C冋火，所得组织为冋火屈氏体，硬度约为HRC40-48,其H的是获得高的弹性极限，同吋有高的韧性。因为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FI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为调质处理，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。

8、2.保温时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所需的吋间计算在一起，统称为加热吋间。在具体生产条件下，工件加热吋间与钢的成分、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。对于本实验屮的碳钢，保温时间为：工件的