熱處理原理與工藝學實驗指導書

1、熱處理原理與工藝學實驗指導書張學萍 劉煒麗沈 陽 理 工 大 學二 零 零 九 年 三 月目 錄實驗一 鋼的淬透性曲線測定3 實驗二 鋼的普通熱處理工藝與顯微組織觀察6實驗三 鋼的滲碳工藝與顯微組織觀察13 前 言熱處理原理與工藝學這門課的實驗是該課的重要組成部分，是該理論課的基礎，正確地掌握實驗的理論和方法，對提高學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力有重要意義。編寫本實驗指導書，是根據熱處理原理與工藝學教學大綱及教材的有關內容、又根據我院設備、儀器實際情況編寫的，這樣與教材的內容相一致，便于安排實驗教學。本實驗指導書將部分單項實驗改為綜合實驗，鋼的普通熱處理工藝與顯微組織觀察綜合實驗將多

2、個知識點連在一起，不僅使學生建立比較完整的知識體系，還能有效地提高學生的整體思維能力和總結概括能力。本實驗指導書適用于：金屬材料專業(yè) 編者 2009年3月實驗一 端淬法測量鋼的淬透性曲線一、實驗目的1、建立淬透性的概念，熟悉測定結構鋼淬透性的方法。2、了解淬透性及淬透性曲線在熱處理工藝上的一些應用。二、實驗原理 所謂鋼的淬透性，是指鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。它是鋼材本身固有的一個屬性。 淬透性的大小是用淬透層深度來表示的。從理論上講，淬透性應以全部馬氏體（或含少量殘余奧氏體)組織的深度來定。但實際土，要用測硬度的辦法來確定這一深度很困難。因為當馬氏體組織中含有少量非馬氏體組織時，在硬度值上并

3、無明顯變化。只有當鋼中含有50馬氏體組織時，硬度才會發(fā)生明顯變化，且在宏觀腐蝕時，此區(qū)域又是白亮層與未硬化區(qū)的分界，容易確認。因此，在實踐中人為地把工件表面到半馬氏體組織的深度作為淬透層深度。半馬氏體組織的硬度主要取決于鋼的含碳量。圖1-3表明了含碳量與半馬氏體組織硬度的關系。 鋼的淬透性的大小對其熱處理后的機械性能有很大的影響，對合理選材及正確制定熱處理工藝都是十分重要的。 影響鋼的淬透性的因素很多，如鋼的化學成分、奧氏體化溫度及鋼的原始組織等。 應當指出，鋼的淬透性與淬硬性是兩個不同的概念。淬硬性是指鋼淬火后獲得馬氏體的最大硬度值，與鋼的含碳量有關，含磷量高，淬硬性相應就好。三、實驗內容

4、淬透性的測定分為計算法和實驗法兩種。 計算法是根據鋼材的主要成分與奧氏體晶粒度，通過一系列對鋼淬透性影響系數的連乘累積來估算鋼的理想臨界直徑Di。 實驗法在國家標準中規(guī)定了常用的兩個測定方法： l、斷口法 根據GB227-63碳素工具鋼淬透性實驗的規(guī)定，應在退火鋼棒截面中部截取23個試樣。方形試樣尺寸為20×20mm。圓形為2223mm,長100±5mm。試樣中間一側開一個深度為35mm的V形槽，以便淬火后打斷觀察斷口。試樣分別在760ºC、800 ºC、840 ºC下加熱1520分鐘后水冷。通過觀察斷口上脆斷區(qū)的深度，對照相應的評級標準圖來評

5、定淬透性等級。 2、末端淬火法（也稱端淬法）： 本實驗只做末端淬透性實驗。材料為45鋼和40Cr。GB225-63中規(guī)定了試樣的形狀和尺寸（見圖2-1）。將試樣按熱處理工藝規(guī)范進行加熱并保溫后，迅速從爐中取出，放在頂端淬火器上（見圖2-1）。同時打開噴水閥門進行噴水，噴水時間不應少于10分鐘，水溫應保持在1030，自由水柱高度以65mm為準。淬火后將試樣圓柱表面相對稱的兩側各磨去的深度，以得到兩個相互平行的平面。磨制過程中要進行冷卻，以免試樣產生回火而影響硬度的測量。用洛氏硬度計從試樣末端起每隔1.5mm測其硬度值。當硬度值下降趨于平穩(wěn)時，可每隔3rnm測量一次。一般約測到4050mm處。根據

6、實驗測得的數據，繪制硬度值（縱坐標）與水冷端距離（橫坐標）曲線，即鋼的淬透性曲線，如圖2-2所示。 由于材料的化學成分有一定的波動，硬度 圖2-1 端淬試驗原理圖值也在一定范圍內變化，因此淬透性曲線通常為淬透性帶。 至水冷端距離：mm 含碳量： 圖2-2 淬透性曲線 圖 2-3 含碳量與半馬氏體硬度的關系鋼的淬透性以“”表示。其中J表示末端淬透性試驗，d表示距試樣末端的距離，HRC是指在距離d處所測得的硬度值（即指該鋼的半馬氏體硬度)。末端淬火實驗測得的淬透性曲線并不能直接用來確定鋼的臨界直徑。而臨界直徑又是衡量鋼的淬透性的重要標準。為此，還需借助其它圖表進行換算。圖2-4是圓棒700

7、6;C時，在水中和油中淬火時，其截面不同位置與端淬距離的關系圖。根據實驗測得的d值，再利用圖2-4，查出鋼的實際淬火臨界直徑D臨。四、實驗設備及材料設備：箱式電阻加熱爐；端淬裝置。材料：45鋼和40Cr鋼制成的標準端淬試樣若干個。 至水冷端局距離：mm 圖 2-4 圓棒在水中（）及油中（b）淬火時，其截面 不同位置處與端淬距離的關系五、實驗報告要求1.認真填寫實驗內容、實驗目的、實驗儀器、設備及材料、實驗原理及實驗步驟；2.按實驗報告要求寫實驗結果（詳見實驗報告）；3認真回答分析討論題（詳見實驗報告）。六、實驗成績評定按照實驗指導書的具體要求，根據每個學生實驗前的預習情況、實驗過程中操作情況及

8、實驗報告的質量，綜合給出實驗成績。實驗二 鋼的普通熱處理工藝與顯微組織觀察一、實驗目的1. 了解碳鋼的基本熱處理操作方法；2了解含碳量、加熱溫度、冷卻速度、回火溫度等主要因素對碳鋼熱處理性能（硬度）的影響；3熟悉洛氏硬度計的使用；4觀察碳鋼經不同熱處理后的基本組織，認識其形態(tài)及特征。二、概述 （一）制定熱處理工藝規(guī)范鋼的熱處理是通過加熱、保溫和冷卻三個步驟來改變其內部組織，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間，然后用選定的速度冷卻。 由于工件的成份、形狀、大小不同，所以應該選擇不同的加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。熱處理的工藝參數主要包括：

9、加熱溫度、保溫時間、冷卻速度。通常，工件的熱處理工藝規(guī)范均采用溫度與時間的坐標表示(見圖1-1)。圖1-1反映了鋼件熱處理加熱溫度的高低、加熱和冷卻速度的快慢、保溫時間的長短。圖1-2是5mm的亞共析鋼完全退火工藝規(guī)范圖， 圖1-1 熱處理工藝規(guī)范基本模式 圖1-2亞共析鋼完全退火工藝規(guī)范 1加熱溫度的選擇(1)淬火加熱溫度根據FeFe3C相圖來確定，如圖1-3所示。對亞共析鋼，合適的淬火加熱溫度為Ac3+30 50 ，淬火后的組織為均勻細小的馬氏體。如果加熱溫度不足(低于Ac3)則淬火組織中將出現鐵素體，造成淬火后硬度不足。對過共析鋼和共析鋼，合適的淬火加熱溫度為ACl+3050 。淬火后的

10、組織為隱晶馬氏體與粒狀二次滲碳體，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，這是因為共析鋼含碳量高，加熱到Accm以上時，碳化物全部溶解，使奧氏體晶粒易于長大，淬火后的馬氏體粗大同時，奧氏體內的含碳量越高，則淬火后的馬氏體量越少，殘余奧氏體量越多。（2）回火溫度將淬火后的鋼重新加熱到Ac1以下某個溫度，在該溫度下保溫一定時間，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產生的熱應力，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1-

11、4。 圖1-3 碳鋼淬火加熱溫度范圍（3）鋼的退火和正火溫度 對于不重要的工件，退火、正火可作為最終熱處理。對于重要的工件，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備。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，內應力和脆性降低?；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軸承及滲碳和氰化。bC的碳鋼和合金鋼，回火后內應力基本消除，有一定的韌性和較高的彈性與屈服強度。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。cC的碳鋼和合金鋼，回火后既有較高的強度、硬度，

12、又有較好的塑性和韌性?；鼗鸷蟮慕M織為回火索氏體。硬度約為圖1-4 回火種類示意圖 HRC2035。一般用于軸、螺栓等重要零件。鋼的退火是將鋼加熱到Ac1或Ac3，以上保溫后隨爐冷卻(見圖1-5)。鋼的正火是將鋼加熱到Ac3或Accm以上3050保溫后空冷(見圖1-5)。正火的冷卻速度比退火大正火得到的組織比退火得到的組織細，強度、硬度也較高。2保溫時間的確定為了使鋼件內外各部分溫度均勻一致，并完成組織轉變，必須在加熱溫度下保溫一定時間。在具體生產件下，工件加熱、保溫時間與鋼的成分、原始組織、工件尺寸、加熱介質、爐溫、裝爐方式等許多因素有關。表1-1 各種不同成分碳鋼的臨界溫度（部分）類別鋼 號

13、臨 界 點（）Ac1Ac3 或 AccmAr1A r3碳素結構鋼207358556808353073281367783540724790680796457247806827605072576069075060727770695721碳素工具T7730770700743T8730700T10730800700T12730820700鋼圖1-5 正火和各種退火的加熱溫度 圖1-6在共析鋼C曲線上估計連續(xù)冷卻速度的影響對于碳鋼件，放進預先已加熱至選定加熱溫度的爐內加熱。如果是火焰爐、電爐，所需保溫時間大經為1分鐘/毫米（直徑或厚度），如果是鹽浴爐，時間度范圍可縮短l-2倍，

14、合金鋼保溫時間應增加25-40。回火時的加熱、保溫時間，應與回火溫度結合起來考慮。一般來講，低溫回火時，為了穩(wěn)定組織、消除內應力，使零件在使用過程中性能與尺寸穩(wěn)定，回火時間要長一些，一般不少于1.52小時。高溫回火時可不宜過長，過長會使鋼過分軟化，對有的鋼種甚至造成嚴重的回火脆性，一般為1小時左右。3冷卻速度的選擇 冷卻是熱處理的關鍵工序，它是決定鋼的最終組織與性能的重要工藝參數，同一種碳鋼在不同冷卻速度下冷卻，會得到不同的轉變產物（見圖1-6）。常采用的冷卻介質有爐冷、空冷、風冷、油冷、水冷、等溫鹽浴冷卻等，表1-2是常用淬火介質的冷卻能力。 (二)鋼熱處理后的質量檢查鋼的硬度取決于鋼的含碳

15、量及熱處理，同一種鋼在退火后的硬度最低，正火后硬度增高，而淬火后硬度最高。在實際生產中，工件熱處理后的質量檢查都是通過硬度檢驗來實現的，因為硬度即不損壞試樣，又可通過查表或公式換算出強度或其它機械性能值（見表1-3）。對于較軟的鋼(如退火、正火)，可用洛氏硬度計測出HRB值。HRB的測量范圍：25100。對于較硬的鋼(如淬火、調質)，可用洛氏硬度計 測出HRC值。HRC的測量范圍：2057。 無論HRC還是HRB都可通過查表(表1-3)，換算成HB值，以便進行硬度比較。 (三)鋼經普通熱處理后的基本組織 碳鋼合金經緩冷后的顯微組織基本上與鐵碳相圖所預料的各種平衡組織相符合，但碳鋼在不平衡狀態(tài)，

16、即在快冷條件下的顯微組織就不能用鐵碳合金相圖來加以分析，而應由過冷奧氏體等溫轉變曲線圖C曲線來確定。圖1-6為共析碳鋼的C曲線。按照不同的條件，過冷奧氏體將在不同的溫度范圍內發(fā)生不同類型的轉變，通過金相顯微鏡觀察，可以看出過冷奧氏體各種轉變產物的組織形態(tài)各不相同。1. 共析鋼連續(xù)冷卻后的組織如圖1-6所示。2. 45鋼正常淬火(Ac3+3050水冷)后的顯微組織是細針狀馬氏體和少量殘余奧氏體。3 45鋼油淬（Ac3+30 50 油冷）后的顯微組織是針狀馬氏體和少量屈氏體。4. 45鋼不完全淬火(Ac1與Ac3之間水冷)后的顯微組織是馬氏體和鐵素體。5. 45鋼正火(Ac3+3050 空冷)后的

17、顯微組織是馬氏體和鐵素體。6. 45鋼正常淬火后再經500650 高溫回火(常稱做調質處理)，其顯微組織是回火索氏體。7. 45鋼正常淬火后再經350500 中溫回火，其顯微組織是回火屈氏體。8. T10鋼正常淬火(Acl+3050 水冷)后的顯微組織是針狀馬氏體、未溶碳化物(呈白亮色顆粒)、殘余奧氏體。9. T10鋼正常淬火后再經150250 低溫回火，其顯微組織是回火馬氏體、未溶碳化物及殘余奧氏體。10. T10鋼過熱淬火(Accm以上)后的顯微組織是粗大馬氏體和1530的殘余奧氏體(呈亮白色，存在于馬氏體針之間)。下面將過冷奧氏體各種轉變產物的組織形態(tài)做以介紹：(1)鋼的退火和正火組織屬

18、于亞共析成分的碳鋼（40、45鋼等）一般采用完全退火，經退火后可以得到接近于平衡狀態(tài)的組織，其組織特征已在以前加以分析和觀察（附圖）。過共析成分的碳素工具鋼（如T10、T12鋼等）則采用球化退火，T12鋼等經球化退火后組織中的二次滲碳體及珠光體中的滲碳體都將變成顆粒狀，從金相照片中可觀察出均勻而分散的細小粒狀組織就是粒狀滲碳體（附圖）。45鋼經正火后的組織要比退火的細，珠光體的含量也比退火組織中的多（附圖3），原因在于正火的冷卻速度稍大于退火的冷卻速度。(2)鋼的淬火組織將45鋼加熱到760（即c1以上，但低于c3）然后在水中冷卻，這種淬火稱為不完全淬火，根據Fe-Fe3C相圖可知，在這個溫度

19、加熱，部分鐵素體尚未溶入奧氏體當中，經淬火后將達到馬氏體和鐵素體組織。在金相顯微鏡中觀察到的將是呈暗色針狀馬氏體基本上分布有白色塊狀鐵素體（附圖）。45鋼經正常淬火后將得到細針狀馬氏體（附圖5）。由于馬氏體針非常細小，在顯微鏡中不易分清。若將淬火溫度提高到1000 ºC（過熱淬火）。由于奧氏體晶粒的粗化，經淬火后將得到粗大針狀馬氏體組織（附圖6）。若將45鋼加熱到正常淬火溫度，然后在油冷卻，則由于冷卻速度不足（冷<k）,得到的組織將是馬氏體和部分屈氏體（或混有少量貝氏體）（附圖7）。T12鋼在正常淬火后的顯微組織除了細小的馬氏體外上有部分未溶入奧氏體中的滲碳體（呈白色顆粒）（附

20、圖8）。當T12鋼在較高溫度淬火時，顯微組織出現粗大的馬氏體。并且還有一定數量（1530%）的殘余奧氏體（呈亮白色）存在于馬氏體之間。(3)淬火后的回火組織 鋼經過淬火后得到的馬氏體和殘余奧氏體均為不穩(wěn)定組織，它們具有向穩(wěn)定的鐵素體和滲碳體的兩相混合物組織轉變的傾向。通過回火將鋼加熱 ，提高原子活動能力，可促進這個轉變過程的進行。淬火鋼經不同溫度回火后得到的組織不同，通常按組織特征分為以下三種：1）回火馬氏體淬火鋼經低溫回火（150250），馬氏體內的碳原子脫溶沉淀，析出與母相保持著共格聯系的碳化物，這種組織稱為回火馬氏體?；鼗瘃R氏體仍保持著針狀特征，但容易受侵蝕，故顏色要比淬火馬氏體深一些，

21、是暗黑色針狀組織（附圖）。2）回火屈氏體淬火鋼 中溫回火（350500），得到在鐵素體基體中彌散分布的微小粒狀滲碳體組織，稱為回火屈氏體?；鼗鹎象w中的鐵素體仍然保持原來針狀馬氏體的形態(tài)，滲碳體則呈細小的顆粒狀，在光學顯微鏡下不易分辨清楚，故呈暗黑色（附圖10）。用電子顯微鏡可以看到這些滲碳體質點，并可以看出回火屈氏體仍保持有針狀馬氏體的位相。3）回火索氏體淬火鋼高溫回火（500650 ），得到的組織稱為回火索氏體，其特征是已經聚集長大了的滲碳體顆粒均勻分布在鐵素體基體上（附圖11）。用電子顯微鏡可以看出回火索氏體中的鐵素體已不呈針狀形態(tài)而呈等軸狀。三、實驗內容 1. 制定出表2-4所列材料的

22、熱處理工藝規(guī)范。 2. 分組進行熱處理操作。 3. 測定熱處理后樣品的硬度值。 4. 將測得的硬度值與應得到的顯微組織一起填入實驗報告。 5. 觀察熱處理后的顯微組織。四、實驗設備和材料 箱式電爐和控溫儀表 洛氏硬度計 金相顯微鏡 45、T10鋼樣五、實驗步驟及注意事項 1. 實驗前認真閱讀實驗指導書。2. 制定好的熱處理工藝規(guī)范要經教師檢查無誤后方可進行熱處理操作。3. 當爐溫達到設計溫度后(或從控溫儀表上讀出)，將工件裝入爐內，保溫時要注意控溫儀表是否正常，發(fā)現問題及時報告教師。 4. 淬火冷卻時，應迅速地將試樣放入水或油中，并不停地攪動試樣，注意不要將試樣露出液面。 5. 淬火后的試樣用

23、砂布磨掉氧化皮，然后測定硬度疽，同時將本次實驗的全部硬度值記在實驗報告上。 6. 需要回火的工件在淬火后要進行回火操作。 7. 完成全部熱處理操作后，觀察熱處理后的顯微組織。 8. 根據顯微鏡中組織的特點，面出熱處理后顯微組織示意圖。六、實驗報告要求1.認真填寫實驗內容、實驗目的、實驗儀器、設備及材料、實驗原理及實驗步驟；2.按實驗報告要求寫實驗結果（詳見實驗報告）；3認真回答分析討論題（詳見實驗報告）。七、實驗成績評定按照實驗指導書的具體要求，根據每個學生實驗前的預習情況、實驗過程中操作情況及實驗報告的質量，綜合給出實驗成績。表1-2常用淬火介質的冷卻能力淬 火 的 介 質冷 卻 速 度 /

24、秒650550300200180的水60027020的水50027050的水10027074的水3020010NaCl的水溶aOH的水溶aC O3的水溶液18800270肥皂水30200礦物油15030變壓器油12025表1-4材料工藝要求熱處理工藝規(guī)范硬度值預計金相組織HRCHB45正常淬火+高溫回火T10正常淬火+高溫回火實驗三 鋼的滲碳工藝與顯微組織觀察一、實驗目的1了解碳鋼的滲碳熱處理操作方法；2了解滲碳處理工藝對鋼的組織和性能的影響；3觀察和研究鋼經過滲碳處理后顯微組織的特點、認識其形態(tài)及特征。二、概述化學熱處理是將工件置于一定介質

25、加熱和保溫，是使介質中的活性原子滲入工件表層，以改變表層的化學成分和組織，從而改變表層性能的熱處理工藝?；瘜W熱處理種類很多，根據滲入元素不同，可分為滲碳、滲氮（氮化）、碳、氮共滲、滲硼等。我們主要進行滲碳實驗。將低碳鋼件或低合金鋼放入滲碳介質中，在900950ºC加熱保溫，使活性碳原子滲入鋼件表面并獲得高碳滲層的工藝方法叫做滲碳。齒輪、凸輪、活塞、軸類等許多重要的機器零件經過滲碳及隨后的淬火并低溫回火后，可以獲得很高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。而心部仍保持低碳，具有良好的塑性和韌性。按照滲碳介質的狀態(tài)，滲碳工藝分為氣體滲碳、液體滲碳和固體滲碳三類，我們做的實

26、驗為氣體滲碳。1.常用滲碳鋼及其選擇常用滲碳鋼的含碳量為0.100.25%，含碳量低是為了保證零件心部具有高的或較高的韌性。為了提高鋼的力學性能和淬透性，以及其它熱處理性能，常在鋼中添加合金元素，例如添加鉻、錳、鎳、鉬、硼可提高鋼的淬透性，利于大型零件實現滲碳后的淬火強化，即淬火零件的表層和心部均可獲得馬氏體組織，具有良好的綜合力學性能，即表層具有高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強度，而心部具有高的強韌性。此外，鋼的高淬透性，還有利于零件淬火時選擇較低冷卻能力的淬火介質，可在保證淬火質量的同時，減少零件的淬火變形，因此低合金鋼常也被用于滲碳鋼。所以常用的滲碳鋼為低碳鋼、低合金鋼。2氣體滲碳工藝氣體滲

27、碳是把零件放入含油氣體滲碳介質的密封高溫爐罐中進行碳的滲入，這種滲碳方法通常把煤油、甲醇等液態(tài)碳氫化合物直接滴入高溫滲碳爐內，使其熱裂分解為活性碳原子并滲入零件的表面。滲碳溫度900950ºC（一般為930ºC）。滲碳保溫時間視層深要求確定，常常需要十幾個小時。一般滲層深度要求為1。滲碳只能提高零件表面的含碳量，要使其具有高的硬度和耐磨性，以及零件表面具有高的強韌性。零件在滲碳之后必須進行淬火和低溫回火，使零件表面為高碳回火馬氏體組織、心部為低碳回火馬氏體組織。因此，實現滲碳強化的目的，必須正確地完成滲碳、淬火和低溫回火一組熱處理工藝。滲碳后的淬火有三種方法：1) 直接淬火

28、：工件從滲碳溫度取出，預冷到870 ºC淬火，然后在170200 ºC低溫回火。2) 一次淬火：將工件置滲碳溫度空冷后再加熱到850900 ºC淬火與低溫回火。此法可使心部晶粒細化，提高韌性，而表層組織較粗。3) 二次淬火：將工件一次淬火（或正火）后，再在760780 ºC淬火與低溫回火。第一次淬火（或正火）使心部晶粒細化，第二次淬火時表層組織細化，這樣可獲得較好的機械性能。3滲碳后的組織1）滲碳后空冷后所得到的組織大致可分為三個區(qū)域（附圖12）：（1）表層區(qū)（滲碳區(qū)）通常為過共析層（珠光體+網狀二次滲碳體）、共析層（珠光體）組織； （2）過渡層區(qū)為（珠

29、光體鐵素體）組織；（3）中心區(qū)（又稱原始組織區(qū)）：心部的顯微組織為鐵素體和珠光體。滲層厚度按（過共析層共析層1/2過渡層）。2) 滲碳后的淬火的組織：直接淬火與一次淬火表層為回火馬氏體組織，二次淬火的表層為少量均勻分布的小顆粒狀的碳化物加回火馬氏體，三種熱處理后的硬度可達HRC5864(HV700以上)，次層回火馬氏體或回火馬氏體和回火屈氏體，心部低碳鋼滲碳件為鐵素體加索氏體，合金鋼可得到低碳馬氏體（附圖13、附圖14）。2滲氮（氮化）（只觀察組織、選做）鋼的滲氮可獲得較高等耐磨性和表面硬度，滲氮后的表面硬度可達HV9501200（相當于HRC6572），而且到600ºC仍可維持相當

30、高的硬度。滲氮溫度較低（500570ºC）,故變形很小。滲氮的工件或試件不須熱處理，滲氮也可以提高工件的抗腐蝕能力。氮除能溶于-Fe或-Fe外，還可以與鐵形成三種化合物：相：相當于氮化物Fe4N; 相：相當于氮化物Fe3N 相：相當于氮化物Fe2N。氮和許多元素都能形成穩(wěn)定的金屬氮化物，以Ti、Al、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe為序，這些彌散的合金氮化物具有高的硬度和耐磨性，同時又具有高的抗腐蝕能力。氮在-Fe鐵中達到飽和后，便形成金屬氮化物，之后繼續(xù)滲氮時，才依次形成相、相及相。最常用的滲氮鋼是38CrMoAl，38CrMoAl鋼滲氮后表層是白亮層（簡稱白層），主要是層（多相化合

31、物，如Fe4N（相）、Fe3N（相）和Fe2N（相），它們不易腐蝕，故呈白亮色；白層下面是高度彌散的合金氮化物的高硬度層，是氮化層的主要部分，氮化層的主要部分很像按馬氏體方位排列的索氏體組織，用硝酸酒精腐蝕受蝕特別嚴重顏色黑暗，據此可測滲層深度。鋁鉻鋼滲氮后，在層下還有繼續(xù)向內擴散的針狀相；擴散層中大致平行于表面的“脈狀組織”為和相，氮表面氮濃度很高時，（特別在試件棱角處）或調質后沒有得到均勻的索氏體組織時，脈狀組織沿晶界呈網狀分布，使?jié)B氮層脆性增大；在往心部是鋼的原始組織（氮化前調質的組織）（附圖15、附圖16）。三、實驗內容1. 解氣體滲碳爐的構造及操作方法；2. 行氣體滲碳實驗3. 觀察

32、滲碳后（滲碳后空冷及淬火）的顯微組織，滲氮后的顯微組織（選做）4. 測滲碳層的深度（該項選做）。5. 將實驗結果寫入實驗報告中。四、實驗設備和材料 .RQ3-25-9井式氣體滲碳爐 表面洛氏硬度計 金相顯微鏡 15、25鋼 滲碳處理后試樣（空冷以及淬火） 甲醇 煤油五、實驗步驟及注意事項1. 實驗前認真閱讀實驗指導書。2. 滲碳前認真清除零件表面油污。滲碳面用砂紙磨光（600、800號砂紙）。3. 空爐應預先升溫到滲碳溫度，即高溫裝爐，縮短加熱時間和減少零件氧化，滲碳6小時（由于時間問題，可做演示）。將工件裝入爐內，保溫時要注意控溫儀表是否正常，發(fā)現問題及時報告教師。4. 試件裝爐后，打開裝試樣的孔，向爐內滴入大量的甲醇，排除爐內空氣，爐內空氣基本排除后，關閉試樣孔，減少甲醇滴入量，待爐溫升至800-850ºC時，可滴入少量煤油，以便爐氣碳勢能較快的調整到要求的碳勢。5. 滲碳后將試樣側面用