碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验.doc

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1、.碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验一、实验目的1、观察和研究碳钢经不同形式热处理后其显微组织的特点。2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。3、了解硬度测定的基本原理及应用范围。4、了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。5、掌握金属显微试样的制作过程，正确地制作所要观察的试件。二、实验内容1、制作经热处理后的试样，完成打磨、刨光、浸蚀的所有制作步骤。2、热处理后的试件进行硬度测试。3、热处理后的试样进行组织观察分析和比较。三、实验设备的使用和注意事项（一）硬度计的原理、使用和注意事项金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下的抵抗塑性变形的一种能

2、力。硬度测量能够验出金属材料软硬程度的数量概念。由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。另外，硬度与其它机械性能（如强度指标σb及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。硬度的试验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。压入法硬度试验的主要特点是：（1）试验时应力状态最软（即最大切应力远

3、远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。（2）金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：σb=K·HB式中：σb——材料的抗拉强度值HB——布氏硬度值K——系数退火状态的碳钢K=0.34~0.36合金调质钢K=0.33~0.35有色金属合金K=0.33~0.53（3）硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度高，这些性能也就好。在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。（4）硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。（5）设备简单，操作

4、迅速方便。1、洛氏硬度试验的基本原理洛氏硬度试验是施加一定大小的载荷P，将直径为D的钢球压入被测金属的表面保持一定时间，然后卸下载荷，根据钢球压痕深度来确定硬度指标。其试验原理如图1-3所示。范文..洛氏硬度试验所用压头有两种：一种是顶角为120º的金钢石圆锥，另一种是直径为1/16”(1.588mm)的淬火钢球。根据金属材料软硬程度不一，可选用不同的压头和载荷配合使用,最常用的是HRA、HRB和HRC。这三种洛氏硬度的压头、负荷及使用范围见。洛氏硬度测定时，需要先后两次施加载荷（预载荷和主载荷），预加载荷的目的是使压头与试样表面接触良好，以保证测量结果准确。

5、图中0—0位置为未加载荷时的压头位置，1—1位置为加上10Kgf预加载荷后的位置，此时压入深度为h1，2—2位置为加上主载荷后的位置，此时压入深度为h2，h2包括由加载所引起的弹性变形和塑性变形，卸除主载荷后，由于弹性变形恢复而稍提高到3—3位置，此时压头的实际压入深度为h3。洛氏硬度就是以主载荷所引起的残余压入深度（h=h3—h1）来表示。但这样直接以压入深度的大小表示硬度，将会出现硬的金属硬度值小，而软的金属硬度大的现象，这与布氏硬度所标志的硬度大小的概念相矛盾。为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致，采用一常数（K）减去（h3—h1）来表示硬度值。为简

6、便起见又规定每0.002mm压入深度作为一个硬度单位（即刻度盘上一小格）。表1洛氏硬度的试验规范2、洛氏硬度试验机的结构、操作和使用要求：（1）HR—150A型杠杆式洛氏硬度试验机的结构如图1-4所示，其主要部分及作用如下：范文..（A）机体及工作台：试验机有坚固的铸铁机体，在机体前面安装有不同形状的工作台，通过手轮的转动，借助螺杆的上下移动而使工作台上升或下降。（B）加载机构：由加载杠杆（横杆）及挂重架（纵杆）等组成，通过杠杆系统将载荷传至压头而压入试样，借扇形齿轮的转动可完成加载和卸载任务。（C）千分表指示盘：通过刻度盘指示各种不同的硬度值（如图1-5所示

7、）。（2）操作规程如下：（A）根据试样预期硬度按表1确定压头和载荷，并装入试验机。（B）将符合要求的试样放置在试样台上，顺时针转动手轮机，使试样与压头缓慢接触，直至表盘小指针到“0”为止，此时即已预加载荷10Kgf。然后将表盘大指针调整至零点（HRA、HRC零点为0，HRB零点为30）。压头位置即为图1-3中的1—1位置。范文..（C）按动按钮，平稳地加上主载荷。当表盘中大指针反向旋转若干格并停止时，持续3~4秒（此时压头位置为图1-3中的2—2位置），再顺时针旋转摇柄，直至自锁为止，即卸除主载荷。此时大指针退回若干格，这说明弹性变形得到恢复，指针所指位置反映

8、了压痕的实际深度工（此时压头位置相当于