钢的热处理及硬度测定

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1、钢的热处理及硬度测定一、实验目的1.了解钢的基本热处理工艺。2.了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。二、实验原理热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。其工艺特点是把钢加热到一定温度，保温一段时间后，以某种速度冷却下来，通过改变钢的内部组织来改善钢的性能，其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。金属的硬度是材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力。硬度越大，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。硬度的试验方法很多，其中常用的有布氏法、洛氏法和维氏法三种硬度试验方法。1.钢的

2、退火、正火、淬火和回火钢的退火通常是将钢加热到临界温度或线以上，保温后缓慢地随炉冷却的一种热处理工艺。钢经退火处理后，其组织比较接近平衡状态，硬度较低（约180~22OHBS），有利于进行切削加工。钢的正火是将钢加热到或线以上30~50℃，保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。由于冷却速度稍快，与退火组织相比，所形成的珠光体片层细密，故硬度有所提高。对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善其切削加工性能，降低加工表面的粗糙度；对高碳钢来说，正火可以消除网状渗碳体，为球化退火和淬火作准备。钢的淬火就是将钢加热到或线以上30~50℃钢的热处理及硬度测定一、实验目的1.了解钢的基本热处理工艺。2.了解布氏

3、和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。二、实验原理热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。其工艺特点是把钢加热到一定温度，保温一段时间后，以某种速度冷却下来，通过改变钢的内部组织来改善钢的性能，其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。金属的硬度是材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力。硬度越大，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。硬度的试验方法很多，其中常用的有布氏法、洛氏法和维氏法三种硬度试验方法。1.钢的退火、正火、淬火和回火钢的退火通常是将钢加热到临界温度或线以上，保温后缓

4、慢地随炉冷却的一种热处理工艺。钢经退火处理后，其组织比较接近平衡状态，硬度较低（约180~22OHBS），有利于进行切削加工。钢的正火是将钢加热到或线以上30~50℃，保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。由于冷却速度稍快，与退火组织相比，所形成的珠光体片层细密，故硬度有所提高。对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善其切削加工性能，降低加工表面的粗糙度；对高碳钢来说，正火可以消除网状渗碳体，为球化退火和淬火作准备。钢的淬火就是将钢加热到或线以上30~50℃，保温后在不同的冷却介质中快速冷却，从而获得马氏体和（或）贝氏体组织的一种热处理工艺。马氏体的硬度和强度都很高，特别适用于有较高耐磨性能要求的工

5、模具材料。淬火工艺包括三个重要参数，淬火加热温度、保温时间和冷却速度。淬火加热温度过高时晶粒容易长大，而且还会产生氧化脱碳等缺陷，加热温度过低则会因组织中存在铁素体或珠光体而导致材料硬度不足。保温时间与钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质等因素有关，一般可按照经验公式加以估算，保温时间过长或过短都会对钢的组织及性能造成不利的影响。冷却是淬火的关键工序，它直接影响到淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织。在这个前提下又应尽量降低冷却速度，以减小内应力，防止变形和开裂。因此，可根据C曲线图（见图1-3-1），使淬火工件在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650~

6、550℃）进行快冷，而在较低温度（300~100℃）时的冷却速度则尽可能小些。钢的回火是把经过淬火后的钢再加热到线以下某一温度，保温一段时间，然后冷却到室温的热处理工艺，其主要目的是改善淬火组织(马氏体)的韧性，消除淬火时产生的残余内应力并减小钢件的变形。回火温度和保温时间是回火工艺的两个重要参数，根据回火温度的不同，回火又可分为低温回火（小于250℃），中温回火（250~500℃）和高温回火（500~650℃）。2.硬度试验原理、结构及操作方法硬度测试方法很多，使用最广泛的是压入法。压入法就是把一个很硬的压头以一定的压力压入试样的表面，使金属产生压痕，然后根据压痕的大小来确定硬度值。压痕越

7、大，则材料越软；反之，则材料越硬。根据压头类型和几何尺寸等条件的不同，常用的压入法可分为布氏法、洛氏法和维氏法三种。1）布氏硬度布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P，将直径为D钢的球压入被测金属表面后保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压出的压痕直径查表即可得硬度值。用钢球压头所测出的硬度值用HBS表示；用硬质合金球压头所测出的硬度值用HBW表示。布氏硬度的优点是测定结果较准确，缺点是压痕大。目前