鋼的熱處理綜合實(shí)驗(yàn)

1、.實(shí)驗(yàn)二 鋼的熱處理綜合實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 全面熟悉鋼的熱處理綜合實(shí)驗(yàn)過程；2. 掌握常用材料熱處理工藝規(guī)范的制定；3. 了解熱處理的操作方法；4研究熱處理對(duì)鋼的性能的影響；5認(rèn)識(shí)碳鋼經(jīng)各種熱處理后的顯微組織，.進(jìn)一步了解碳鋼經(jīng)熱處理后，在組織和性能上有什么改變。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料設(shè)備：箱式電爐和控溫儀表、洛氏硬度機(jī)、臺(tái)式金相顯散鏡、預(yù)磨機(jī)、拋光機(jī)材料：45、T10 鋼樣、45 鋼、T10、T12、20 鋼熱處理過試樣一套、各號(hào)金相砂紙、金剛石研磨膏、水、油。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制定出材料的熱處理工藝規(guī)范。分組進(jìn)行熱處理操作。測(cè)定熱處理后樣品的硬度值。金相顯微試樣的制備。觀察各種熱處理后的顯微

2、組組織，繪出組織示意圖。將測(cè)得的硬度值與應(yīng)得到的顯微組織一起填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、概述(一)設(shè)計(jì)、制定熱處理工藝規(guī)范 鋼的熱處理是通過加熱、保溫和冷卻三個(gè)步驟來改變其內(nèi)部組織，而獲得所需性能的一種熱加工工藝，它的基本過程包括：將鋼加熱到選定溫度，在該溫度下保持一段時(shí)間，然后用選定的速度冷卻。 1加熱溫度的選擇淬火加熱溫度根據(jù) FeFe3C 相圖來確定:對(duì)亞共析鋼，合適的淬火加熱溫度為AC +30 50，淬火后的組織為均勻細(xì)小的馬氏體。如果加熱溫度不足(低于AC )則淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成淬火后硬度不足。對(duì)過共析鋼和共析鋼，合適的淬火加熱溫度為ACl+3050。淬火后的組織為隱晶馬氏體與粒狀二

3、次滲碳體，組織中的粒狀二次滲碳體可以明顯提高鋼的硬度和耐磨性。過高的淬火加熱溫度(高于ACCM)，會(huì)使淬火后得到粗大馬氏體和較多的殘余奧氏體組織使材料的耐磨性下降，脆性增加，這是因?yàn)楣参鲣摵剂扛?，加熱到ACCM 以上時(shí)，碳化物全部溶解，使奧氏體晶粒易于長(zhǎng)大，淬火后的馬氏體粗大。同時(shí)，奧氏體內(nèi)的含碳量越高，則淬火后的馬試體量越少，殘余奧氏體量越多?；鼗饻囟葘⒋慊鸷蟮匿撝匦录訜岬紸C1 一下某個(gè)溫度，在該溫度下保溫一定時(shí)間，然后在空氣或油中冷卻，這一操作過程叫回火?；鼗鸬哪康牡厥窍慊饡r(shí)產(chǎn)生的能應(yīng)力，降低鋼的脆性，提高鋼的韌性。按加熱溫度不同，回火可分為三類。見圖3-4。圖1-2 回火種類示意

4、圖 圖1-3在共析鋼C曲線上估計(jì)連續(xù)冷卻 速度的影響 圖中： a低溫回火。主要用于高碳鋼和高碳合金鋼，回火后保持高硬度和高耐磨性，內(nèi)應(yīng)力和脆性降低?；鼗鸷蟮慕M織為回火馬氏體，硬度約為 HRC5864。一般用于切削工具量具滾動(dòng)軸承及滲碳和氰化。 b 中溫回火。主要用于 0.50.7 C 的碳鋼和合金鋼，回火后內(nèi)應(yīng)力基本消除，有一定的韌性和較高的彈性于屈服強(qiáng)度。回火后的組織為回火屈氏體，硬度約為 HRc3545.一般用于各種彈簧及熱鍛模。 c高溫回火。主要用于0.30.5 C 的碳鋼和合金鋼，回火后既有較高的強(qiáng)度、硬度，又有較好的塑性和韌性?；鼗鸷蟮慕M織為回火索氏體。硬度約為 HRc2035。一般

5、用于軸、螺栓等重要零件。鋼的退火和正火溫度對(duì)于不重要的工件，退火、正火可作為最終熱處理。對(duì)于重要的工件，退火、正火是中間熱處理，用來消除或改善鑄、鍛、焊過程中的造成的缺陷，為下一道工序作組織準(zhǔn)備。 表 11 各種不同成分碳鋼的臨界溫度（部分）鋼的退火是將鋼加熱到Ac1 或Ac3 ，以上保溫后隨爐冷卻。鋼的正火是將鋼加熱到Ac3 或Accm 以上3050保溫后空冷。正火的冷卻速度比退火大。正火得到的組織比退得到的組織細(xì)，強(qiáng)度、硬度也較高。 2 保溫時(shí)間的確定 為了使鋼件內(nèi)外各部分溫度均勻一致，并完成組織轉(zhuǎn)變，必須在加熱溫度下保溫一定時(shí)間。 圖1-4 正火和各種退火的加熱溫度范圍對(duì)于碳鋼件，放進(jìn)預(yù)

6、先已加熱至選定加熱溫度的爐內(nèi)加熱。如果是火焰爐、電爐，所需保溫時(shí)間大經(jīng)為 1分鐘/毫米（直徑或厚度），合金鋼應(yīng)相對(duì)延長(zhǎng)一點(diǎn)?；鼗饡r(shí)的加熱、保溫時(shí)間，應(yīng)與回火溫度結(jié)合起來考慮。低溫回火時(shí)，為了穩(wěn)定組織、消除內(nèi)應(yīng)力，使零件在使用過程中性能與尺寸穩(wěn)定，回火時(shí)間要長(zhǎng)一些，一般不少于 1.52小時(shí)。高溫回火時(shí)可不宜過長(zhǎng)，過長(zhǎng)會(huì)使鋼過分軟化，對(duì)有的鋼種甚至造成嚴(yán)重的回火脆性，一般為 1 小時(shí)左右。3冷卻速度的選擇冷卻是決定鋼的最終組織與性能的重要工藝參數(shù)，同一種碳鋼在不同冷卻速度下冷卻，會(huì)得到不同的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。常采用的冷卻介質(zhì)有爐冷、空冷、風(fēng)冷、油冷、水冷、等溫鹽浴冷卻等。鋼熱處理后的質(zhì)量檢查工件熱處理后的

7、質(zhì)量檢查都是通過硬度檢驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橛捕燃炔粨p壞試樣，又可通過查表或公式換算出強(qiáng)度或其它機(jī)械性能值對(duì)于較軟的鋼(如退火、正火)，可用洛氏硬度計(jì)測(cè)出HRB 值。HRB的測(cè)量范圍：25100。對(duì)于較硬的鋼(如淬火、調(diào)質(zhì))，可用洛氏硬度計(jì)測(cè)出HRC值。HRC的測(cè)量范圍：2057。無論HRC還是HRB都可通過查表，換算成HB值，以便進(jìn)行硬度比較。鋼經(jīng)熱處理后的基本組織概述索氏體：是片狀滲碳體與鐵索體的層片相間的機(jī)械混告物，層片分布的較珠光體細(xì)密高倍顯微鏡下才能分辨出來，是由奧氏體過冷直接得到的?；鼗鹚魇象w：淬火鋼在高溫回火后得到的組織具體的金相特征為鐵素體的基體上分布著細(xì)的顆粒狀滲碳體。這些小粒狀碳

8、化物分布得很均勻，所以它的綜合機(jī)械性能好、碳鋼經(jīng)熱處理后可得到這種回火索氏體組織，其鐵素體己成等軸狀，已沒有針狀形態(tài)。屈氏體；也是珠光體類型的組織，是滲碳體和鐵素體層片相間的機(jī)械混合物，但它的層片比索氏體還細(xì)密。在一般光學(xué)顯微鏡下無法分辨，只有在電子顯微鏡下才能分辨出其中的層片，是由奧氏體過冷直接得到?；鼗鹎象w：淬火鋼經(jīng)中溫回火后得到的組織，其金相特征是；原來的條狀或片狀馬氏體的形態(tài)還未完全破壞，第二相滲碳體析出在其上，這些滲碳體顆粒很細(xì)小，以致在光學(xué)顯微鏡下難以分辨。馬氏體：它是碳在aFe 中過飽和固溶體。馬氏體形態(tài)按含碳高低分兩種，即板條馬氏體和片狀馬氏體。板條馬氏體：低碳鋼或低碳合金鋼

9、淬火后得到組織為板條馬氏體組織，其金相組織特征是：大小差不多的細(xì)馬氏體條定同平行排列成束狀，在束與束之間位相差較大，在一個(gè)原始奧氏體晶粒內(nèi)可形成幾個(gè)位向不同的馬氏體領(lǐng)域(束)，韌性較好。片狀馬氏體：在含碳較高的鋼中經(jīng)淬火后得到馬氏體呈片狀(也叫針狀、透鏡狀、竹葉狀)，在一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)形成的第一片馬氏體較粗大，往往橫穿整個(gè)奧氏體晶粒，將奧氏體晶粒加以分割，使后形成的馬氏片大小受到限制，所以片狀馬氏體的大小尺寸不一，其間還殘留奧氏體?；鼗瘃R氏體：馬氏體經(jīng)低溫回火后，得到的組織為回火馬氏體組織。它仍保持原有片狀馬氏體的形態(tài)，但由于在低溫下回火，有極小的碳化物析出，所以回火馬氏體易受侵蝕，在金相顯微

10、鏡下觀察比淬火馬氏體稍暗一些。貝氏體：貝氏體分三種金相形態(tài)：上貝氏體、下貝氏體和粒狀貝氏體。上貝氏體：亦稱針狀貝氏體，其組織特征是：條狀鐵素體大致平行排列，滲碳體分布于鐵素體條間。下貝氏體：亦稱針狀貝氏體，其組織特征是；針狀鐵素體內(nèi)有碳化物沉淀，碳化物的位向與鐵素體長(zhǎng)軸約為 5560，針狀呈黑色，易腐蝕，與回火馬氏體相似。粒狀貝氏體：其組織是由鐵素體和鐵素體所包圍的小島狀所組成，島狀組織剛形成時(shí)為高碳奧氏體，其后轉(zhuǎn)變的三種情況是：分解為鐵素體和碳化物；發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變；仍保持富碳奧氏體。四、 實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。 制定好的熱處理工藝規(guī)范要經(jīng)教師檢查無誤后方可進(jìn)行熱處理操作。 當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)計(jì)溫度后(或從控溫儀表上讀出)，將工件裝入爐內(nèi)，保溫時(shí)要注意控溫 儀表是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)告教師。 淬火冷卻時(shí)，應(yīng)迅速地將試樣放入水或油中，并不停地?cái)噭?dòng)試樣，注意不要將試樣露出液面。 淬火后的試樣用砂布磨掉氧化皮，然后測(cè)