材料2008-热处工艺实验指导书

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1、热处理工艺实验指导书安徽工程大学材料教研室二0一一年九月-6-实验一奥氏体晶粒度的测定一、实验目的1、了解测定奥氏体晶粒度的常用方法。2、掌握用渗碳体法及网状渗碳体法显示钢的奥氏体晶粒；用比较法评定晶粒度。3、研究加热温度对奥氏体晶粒大小的影响。二、实验原理奥氏体晶粒大小可用晶粒直径(d)或单位面积中晶粒数(n)等方法表示。为了方便，生产上多采用晶粒度来表示晶粒大小。奥氏体晶粒度的级别G与晶粒大小的关系是：式中n——放大100倍时每平方英寸(645mm2)面积内的平均晶粒数目。根据奥氏体形成过程和晶粒长大的不同情况，奥氏体晶

2、粒度分为起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。钢中晶粒度的测定分为本质晶粒度和实际晶粒度的测定。该实验是来测定奥氏体本质晶粒度。晶粒度的测定包括两个步骤，即晶粒的显示和晶粒尺寸的测定或评级。1、晶粒度的显示奥氏体晶粒度的显示包括：渗碳法、氧化法、网状铁素体法、网状渗碳体法、网状珠光体法、化学试剂腐蚀法。该实验采用渗碳法以及网状渗碳体法来显示奥氏体晶粒度。①渗碳法渗碳法显示奥氏体晶粒，广泛应用于渗碳钢或含碳量≤0.6％的其它类型的钢种。本法系采用渗碳热处理方法，提高试样表面层的含碳量，渗碳后的试样表层为过共析成分。试样在渗碳后缓

3、慢冷却过程中，先共析的渗碳体优先沿原奥氏体晶粒边界析出，勾划出了奥氏体晶粒。为了在黑灰色珠光体组织的背景上显露出亮的碳化物(渗碳体)网，常选用下列浸蚀剂腐蚀试样。1)3％~4％硝酸酒精溶液，晶界呈现白色网状碳化物。2)5％苦味酸酒精溶液，晶界亦呈现白色网状碳化物。本方法对含碳化物形成元素过多的钢，由于难以形成完整的碳化物网络，故不宜采用。②网状渗碳体法适用于过共析钢的奥氏体晶粒的显示。将试样加热到高于其Accm温度，保温30~60min后，炉冷到600℃(冷却速度约为80~100℃／h)出炉，以保证渗碳体呈网状分布。除去试样

4、表面氧化层，制成金相试样，用3％~4％硝酸酒精溶液或苦味酸酒精溶液浸蚀，此时晶界网状碳化物呈现白色。根据碳化物沿奥氏体晶界析出的网络，测定钢的奥氏体晶粒度，晶粒内部是珠光体。2、晶粒度的评定奥氏体晶粒度的评定，有比较法和截点法两种，该实验采用比较法。比较法评定晶粒大小是通过与标准评级图相比较来确定晶粒度级别的。选用此法测定晶粒度时，是先将制备好的试样在放大100倍的显微镜下全面观察晶粒，然后选择晶粒度具有代表性的视场与标准级别图比较，当二者大小相同时，试样的晶粒度就是标准级别图下所标定的级别。如试样晶粒大小不均匀时，若占优势

5、晶粒所占面积不少于视场的90％时，则可记录此一种晶粒的级别数，否则应用不同级别来表示该钢的晶粒度，其中第一个级别代表占优势的晶粒级别，例如8级（75％)，4级(25％)等。-6-钢的晶粒度标准级别是将钢中晶粒度分为8级，其中1~4级的属粗晶粒，5~8级的为细晶粒，8级以上称为超细晶粒。比较法评定晶粒度简便迅速，但不够准确。三实验设备及材料1、箱式电阻炉；2、金相显微镜(配有目镜测微尺)；3、制备金相试样所需物品：砂轮机、抛光机、砂纸、腐蚀剂(4％硝酸酒精溶液)；4、晶粒度标准级别图；5、实验材料为20钢和T12钢；尺寸为φ1

6、0~20mm×l5mm。四、实验内容及步骤采用渗碳法以及网状渗碳体法显示钢的奥氏体晶粒，并用比较法评定晶粒度级别。同时验证加热温度对奥氏体晶粒大小的影响。实验步骤如下：1、制备试样①将20钢进行固体渗碳，加热温度为930℃，保温5h后缓慢冷却到室温。②将T12钢试样分别加热到930℃、1000℃，保温50min后缓慢冷却到室温。根据不同加热温度分为若干组。2、试样奥氏体晶粒的显示取上述一块试样，经磨制、抛光后用4％硝酸酒精溶液浸蚀，便可清晰地显示出奥氏体晶界网络。3、评级待奥氏体晶粒显示后，即可根据试验条件和需要，采用比较法

7、评定试验钢材(试样)奥氏体晶粒度级别。五、实验报告要求1、写出实验目的，并简述奥氏体晶粒显示和评级方法的原理。2、绘出本实验用钢奥氏体晶粒度级别图，并表明晶粒度级别。3、分析加热温度对奥氏体晶粒大小的影响。-6-实验二钢的淬透性测定一、实验要求1、了解测定淬透性的一般方法；2、熟悉并利用端淬试验法测定钢的淬透性；3、比较45钢与40Cr钢的淬透性。二、实验原理钢的淬透性是表示钢获得马氏体的能力，是钢本身所固有的属性。钢的淬透性与淬火临界冷却速度有着密切的关系，而淬火临界冷却速度的大小又取决于钢的过冷奥氏体的稳定性，因此，凡是

8、影响过冷奥氏体稳定性的诸因素，都会影响钢的淬透性。淬透性的大小对钢材热处理的机械性能有很大的影响。如果工件被淬透了，则表里的组织和性能均匀一致，能充分发挥钢的机械性能的潜力；如工件未淬透，则表面的组织和性能存在差异，经回火后的屈服强度和冲击韧性较低。造成这种差别的重要原因在于：在淬火时，中