钢的热处理综合实验.doc

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1、实验二钢的热处理综合实验一、实验目的1.全面熟悉钢的热处理综合实验过程；2.掌握常用材料热处理工艺规范的制定；3.了解热处理的操作方法；4．研究热处理对钢的性能的影响；5．认识碳钢经各种热处理后的显微组织，.进一步了解碳钢经热处理后，在组织和性能上有什么改变。二、实验设备和材料设备：箱式电炉和控温仪表、洛氏硬度机、台式金相显散镜、预磨机、抛光机材料：45、T10钢样、45钢、T10、T12、20钢热处理过试样一套、各号金相砂纸、金刚石研磨膏、水、油。三、实验内容⑴制定出材料的热处理工艺规范。⑵分组进行热处理操作。⑶测定热处

2、理后样品的硬度值。⑷金相显微试样的制备。⑸观察各种热处理后的显微组组织，绘出组织示意图。⑹将测得的硬度值与应得到的显微组织一起填入实验报告。四、概述(一)设计、制定热处理工艺规范钢的热处理是通过加热、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热加工工艺，它的基本过程包括：将钢加热到选定温度，在该温度下保持一段时间，然后用选定的速度冷却。1．加热温度的选择⑴淬火加热温度根据Fe—Fe3C相图来确定:对亚共析钢，合适的淬火加热温度为AC+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(低于AC)．

3、则淬火组织中将出现铁素体，造成淬火后硬度不足。对过共析钢和共析钢，合适的淬火加热温度为ACl+30—50℃。淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体，组织中的粒状二次渗碳体可以明显提高钢的硬度和耐磨性。过高的淬火加热温度(高于ACCM)，会使淬火后得到粗大马氏体和较多的残余奥氏体组织．使材料的耐磨性下降，脆性增加，这是因为共析钢含碳量高，加热到ACCM以上时，碳化物全部溶解，使奥氏体晶粒易于长大，淬火后的马氏体粗大。同时，奥氏体内的含碳量越高，则淬火后的马试体量越少，残余奥氏体量越多。⑵回火温度将淬火后的钢重新加热到AC1

4、一下某个温度，在该温度下保温一定时间，然后在空气或油中冷却，这一操作过程叫回火。回火的目的地是消除淬火时产生的能应力，降低钢的脆性，提高钢的韧性。按加热温度不同，回火可分为三类。见图3-4。图1-2回火种类示意图图1-3在共析钢C曲线上估计连续冷却速度的影响图中：a－低温回火。主要用于高碳钢和高碳合金钢，回火后保持高硬度和高耐磨性，内应力和脆性降低。回火后的组织为回火马氏体，硬度约为HRC58~64。一般用于切削工具量具滚动轴承及渗碳和氰化。b－中温回火。主要用于0.5~0.7﹪C的碳钢和合金钢，回火后内应力基本消除，有一

5、定的韧性和较高的弹性于屈服强度。回火后的组织为回火屈氏体，硬度约为HRc35~45.一般用于各种弹簧及热锻模。c－高温回火。主要用于0.3~0.5﹪C的碳钢和合金钢，回火后既有较高的强度、硬度，又有较好的塑性和韧性。回火后的组织为回火索氏体。硬度约为HRc20~35。一般用于轴、螺栓等重要零件。⑶钢的退火和正火温度对于不重要的工件，退火、正火可作为最终热处理。对于重要的工件，退火、正火是中间热处理，用来消除或改善铸、锻、焊过程中的造成的缺陷，为下一道工序作组织准备。表1－1各种不同成分碳钢的临界温度（部分）钢的退火是将钢加

6、热到Ac1或Ac3，以上保温后随炉冷却。钢的正火是将钢加热到Ac3或Accm以上30—50℃保温后空冷。正火的冷却速度比退火大。正火得到的组织比退得到的组织细，强度、硬度也较高。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，必须在加热温度下保温一定时间。图1-4正火和各种退火的加热温度范围对于碳钢件，放进预先已加热至选定加热温度的炉内加热。如果是火焰炉、电炉，所需保温时间大经为1分钟/毫米（直径或厚度），合金钢应相对延长一点。回火时的加热、保温时间，应与回火温度结合起来考虑。低温回火时，为了稳定组织、

7、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。高温回火时可不宜过长，过长会使钢过分软化，对有的钢种甚至造成严重的回火脆性，一般为1小时左右。3．冷却速度的选择冷却是决定钢的最终组织与性能的重要工艺参数，同一种碳钢在不同冷却速度下冷却，会得到不同的转变产物。常采用的冷却介质有炉冷、空冷、风冷、油冷、水冷、等温盐浴冷却等。钢热处理后的质量检查工件热处理后的质量检查都是通过硬度检验来实现的，因为硬度既不损坏试样，又可通过查表或公式换算出强度或其它机械性能值对于较软的钢(如退火、正火)，

8、可用洛氏硬度计测出HRB值。HRB的测量范围：25～100。对于较硬的钢(如淬火、调质)，可用洛氏硬度计测出HRC值。HRC的测量范围：20～57。无论HRC还是HRB都可通过查表，换算成HB值，以便进行硬度比较。钢经热处理后的基本组织概述索氏体：是片状渗碳体与铁索体的层片相间的机械混告物，层片分布的较