碳钢的热处理操作实验.doc

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1、实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定实验学时：4实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的1.了解碳钢的热处理工艺操作；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.观察热处理后的显微组织变化；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中的热处理工艺进行操作，并对热处理后的各样品进行硬度测定，将硬度值填入表1中。表1各种热处理工艺加热温度℃45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78

2、0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℃200300400500600回火前硬度回火后硬度注：保温时间可按1分钟/每毫秒直径计算；回火保温时间均为30分钟，然后取出空冷。实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定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℃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℃油淬M+B上+T+F少4%硝酸酒

3、精545860℃水淬M4%硝酸酒精645780℃水淬M+F4%硝酸酒精7T121000水淬+180℃回火竹叶状M+Ar4%硝酸酒精8T12780℃水淬隐晶M+颗粒状Fe3C+Ar4%硝酸酒精9T12780℃水淬+180℃回火回火M+颗粒状Fe3C4%硝酸酒精10T12760℃球化退火球状P4%硝酸酒精1145860℃水淬低温回火回火M4%硝酸酒精1245860℃水淬中温回火回火T4%硝酸酒精1345860℃水淬高温回火回火S4%硝酸酒精三、实验原理、方法和手段（一）钢的热处理工艺：钢的热处理基本工艺有退

4、火、正火、淬火和回火。进行热处理时，加热是第一道工序，目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、目的使奥氏体均匀化。三是冷却，是改变组织和性能的重要因素。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-Fe3C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）℃（球化退火），目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善切削性能。（2）正火加热温度：一般亚共析钢加热至AC3+（30～5

5、0）℃；过共析钢加热至+（30～50）℃，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AC3+（30～50）℃，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AC3实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定）,则淬火组织中将出现铁素体，造成淬火后硬度不足；共析钢和过共析钢加热至AC1+（30～50）℃，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ACCM），会因得到粗大的马氏体，过

6、多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性下降，脆性增加。（4）回火温度：钢淬火后都要回火，回火温度决定于最终所要求的组织和性能（工厂中常常是根据硬度的要求）。按加热温度不同，回火可分为三类：低温回火：在150～250℃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、滚动轴承以及渗碳和氰化件。中温回火：在350～500℃回火，所得组织为回火屈氏体，硬度约为HRC40-48，其目的是获得高的弹性极限，同时有高的韧性。因为它主要用于各种

7、弹簧及热锻模。高温回火：在500～650℃回火，所得组织为回火索氏体，硬度约为HRC25-35，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，常把淬火后经高温回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。1．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时间计算在一起，统称为加热时间。在具体生产条件下，工件加热时间与钢的成分、原

8、始组织、工件几何形状和尺寸，加热介质、炉温、装炉方式等许多因素有关。对于本实验中的碳钢，保温时间为：工件的有效加热厚度1分钟/毫米。如果是火焰炉、电炉所需加热及大约直径，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，一般不少于1.5-2小时。高