《工程材料》热处理实验报告.doc

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1、工程材料综合实验车辆工程10-1班实验者：陈秀全学号：冯云乾学号：高万强学号：一实验目的1、区别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系；3、了解碳钢的热处理操作；4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；5、观察热处理后钢的组织及其变化；6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。二实验设备及材料1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等；2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；3、三个形状尺寸基本相

2、同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢T10）三实验内容三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。4、实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式）。样品加热温度保温时间冷却方式20#880℃25min空冷45#淬火880℃高温回火600℃淬火25min高温回火25min水冷T10900℃30min水冷5、测试硬度样品20#45#T10硬度HRB50HRC20HR636、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。7、

3、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。样品成分组织性能20#马氏体F+P冲压性与焊接性良好45#马氏体F+P经热处理后可获得良好的综合机械性能T10马氏体+奥氏体P+Fe3CII硬度高，韧性适中四实验步骤：8、观察平衡组织并测硬度：（1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）；（2）观察并绘制显微组织；（1）测试硬度。2、进行热处理。3、观察热处理后的组织并测硬度：（1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）；（2）观察并绘制显微组织。五实验报告：4、三种材料在退火状态下显微组织和性能（硬度）的异同；样品显微组

4、织性能（硬度）20#白色颗粒为铁素体，黑色块状为珠光体(F+P)冲压性与焊接性良好45#灰黑色区为细片状及粗片状珠光体，沿晶界析出白色条状铁素体。(F+P)经热处理后可获得良好的综合机械性能T10组织为珠光体和二次渗碳体(P+Fe3CII)硬度高，韧性适中5、每种材料在热处理前后显微组织和性能（硬度）的异同；样品显微组织性能（硬度）20#热处理前F+PHRB71热处理后回火M+A’HRB9345#热处理前F+PHRC7.5热处理后回火SHRC27T10热处理前P+Fe3CⅡHRC6.5热处理后回火M+A’

5、HRC546、总结出碳钢成分—组织—性能—应用之间的关系。样品成分组织性能应用20#W(C)=0.20%F+P冲压性与焊接性良好冲压件及焊接件，经过热处理(如渗碳)也可以制造轴，销等零件。45#W(C)=0.45%F+P经热处理后可获得良好的综合机械性能齿轮，轴类，套筒等T10W(C)=1.0%P+Fe3CⅡ优质钢，硬度高，韧性适中钻头，刨刀，丝锥，手锯条等刃具及冷作模具等。渗碳体铁素体铁素体图1工业纯铁图2工业纯铁珠光体铁素体铁素体珠光体图3亚共析钢图420钢正火处理（加热至900后空冷）珠光体珠光体F

6、e3CII图5共析钢调质处理图6过共析钢共晶渗碳体Fe3CII珠光体珠光体图7亚共晶白口铸铁图8共晶白口铸铁Fe3CI铁素体珠光体莱氏体图9过共晶白口铸铁图1020#正火（加热到860℃+空冷）Fe3CII珠光体铁素体珠光体图1145#调质处理图12T10正火处理20#钢：碳质量分数为0.20%（万分之二十）的优质碳素结构钢。含碳量为0.20%（万分之二十）为亚共析钢，加热到860℃后，达到Ac3线以上，铁素体转化为奥氏体，再经过空冷后，20#钢的过冷A在高温是将有一部分转化为铁素体。而且此过程属于过冷A

7、的高温转变，有索氏体产生。在热处理前后显微组织是铁素体和珠光体。硬度较高。20#钢冷冲压性与焊接性能良好，可用作冲压件及焊接件，经过热处理(如渗碳)也可以制造轴，销等零件。热处理方式：加热至880℃，保温30分钟左右后，正火处理。得到的显微组织：P（珠光体）+F（铁素体）。其中图中层片状的是P（S）珠光体；白色块状的是F（铁素体）。正火后，组织细化晶粒，使组织均匀化，提高了钢的强度，硬度与韧性。正火提高其硬度，改善其切削加工性能。实验分析与讨论：由上图可知，（1）P（珠光体，为黑色块状）较明显的可以看出；

8、而F（铁素体，为白色块状）显得有点黑，呈灰色。产生该现象的原因可能是由于抛光后的过度腐蚀或使用稀硝酸腐蚀不均匀导致，晶面受损，致使不能观察到易损的珠光体组织，并且亮度有点暗，不十分清晰；手工磨制不够精细，还有可能是由于加热温度不够所致；（2）画面不清晰，原因是没有将被观察物体放平。实验者：高万强45#钢：是含碳质量分数为0.45%（万分之四十五）的优质碳素结构钢。在热处理前的显微组织是珠光体和铁素体，其硬度为HRC7.5；经过