材料科學與工程基礎實驗實驗報告

1、鄭州航院材料成型及控制工程專業(yè)材料科學與工程基礎實驗課 設 報 告學生姓名： 一、綜述1. 馬氏體組織綜述 馬氏體是將鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強的一種淬火組織。馬氏體通常有片狀、板條狀，但金相觀察中通常表現(xiàn)為針狀。高的強度和硬度是馬氏體的主要特征之一，通常低碳馬氏體具有良好的強度和一定的韌性，高碳馬氏體強度高、韌性大?；鼗瘃R氏體一般是淬火鋼經低溫回火（150250）所得組織。有成分不均勻的過飽和的 a-固溶體與高度彌散分布的碳化物FeXC所組成，基本上保持了淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內應力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要

2、用于各種高碳的切削刃具、量具、冷沖模具、滾動軸承以及滲碳件等。低溫回火后的工件硬度一般在60HRC以上。2. 索氏體組織綜述索氏體是鋼經正火或等溫轉變所得到的鐵素體與滲碳體的機械混合物，索氏體組織屬于珠光體類型的組織，但其組織比珠光體組織細，索氏體具有良好的綜合機械性能?；鼗鹚魇象w由淬火鋼高溫回火（500650）所得組織，是較細小的鐵素體與球狀滲碳體的混合物。具有良好的機械性能，硬度一般在28-33HRC.習慣上將淬火鋼加高溫回火相結合的熱處理工藝稱為調質，其目的是獲得強度，硬度、塑性和韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機，機床等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后

3、硬度一般為HB200330。3. 屈氏體組織綜述 屈氏體是通過奧氏體等溫轉變所得到的由鐵素體與滲碳體組成的極彌散的混合物。是一種最細的珠光體類型組織，其組織比索氏體組織還細?；鼗鹎象w淬火鋼經中溫回火(350500)所得組織，是極細小的鐵素體與球狀滲碳體的混合物。其目的是獲得高的屈服強度，彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火后硬度一般為HRC3550。二、實驗過程1. 熱處理加工方法、過程（1）T8號鋼： 淬火 將試樣置于780ºC爐膛內，保溫6分鐘左右，取出試樣對其進行油冷。 低溫回火 將試樣置于220ºC爐膛內，保溫20分鐘左右，取出試樣

4、空冷。（2）45號鋼 淬火 將試樣置于840ºC爐膛內，保溫6分鐘左右，取出試樣對其進行油冷。 高溫回火 將試樣置于560ºC爐膛內，保溫20分鐘左右，取出試樣空冷。（3）20號鋼 淬火 將試樣置于860ºC爐膛內，保溫8分鐘左右，取出試樣對其進行水冷。 低溫回火 將試樣置于220ºC爐膛內，保溫20分鐘左右，取出試樣空冷。2. 硬度測試方法、過程將經過熱處理以后的鋼試樣擦磨去除表面污垢和氧化層后，置于洛氏硬度機上測量硬度，為了減小測量誤差，應進行多次測量，記錄數(shù)據(jù)。3. 金相試樣加工方法、過程取樣后，為了獲得一個平整的表面，同時去掉取樣時有組織變化的部

5、分，在不影響觀察的前提下，可將棱角磨平，并將觀察面磨平，一定要將切割時的變形層磨掉。將砂紙鋪在平板上，一手按住砂紙，一手拿樣品在砂紙上單向推磨，用力要均勻，使整個磨面都磨到，與上道磨痕方向垂直磨制，磨到前道磨痕完全消失時再更換砂紙，分別使用180目、320目、400目、600目、800目、1000目的砂紙依次進行打磨，除去表面的明顯的凹坑和劃痕，獲得光潔的試樣平面。于金相顯微鏡下觀察無可見劃痕和凹坑后，置于磨拋機上拋光，消除細小劃痕。待摩拋完成后，將待觀察表面使用成分4%的硝酸酒精進行腐蝕一分鐘左右，用清水（必要時用酒精）進行清洗表面。然后，將試樣放于金相顯微鏡下觀察其組織。三、實驗結果1.

6、熱處理加工結果1）T8鋼：淬火后得到馬氏體和殘余的奧氏體，其硬度、強度高，塑性、韌性差。低溫回火得到穩(wěn)定的回火馬氏體組織，其強度、硬度高、耐磨性好，但塑性、韌性相對提高。2）45號鋼：經正常淬火后得到馬氏體組織。后經560高溫回火后得到回火索氏體組織。3）20號鋼：經淬火后得到馬氏體。后經220低溫回火得到回火馬氏體。2. 硬度測試結果 1） 樣品原始硬度（HRC）次數(shù)樣品123平均T828.428.628.328.44529.530.429.529.82014.014.814.5 14.4 2）熱處理后硬度(以T8號鋼為例,HRC) 次數(shù)處理方式123平均淬火63.864.464.564.2

7、低溫回火57.658.058.25793、組織分析結果 （1）熱處理之前20號鋼金相觀察 （2）熱處理前45號鋼金相觀察（3）熱處理之前T8號鋼的金相觀察 四、實驗結果分析1、T8鋼硬度、組織 次數(shù)處理方式123平均內部組織淬火63.864.464.5 64.2馬氏體、殘余奧氏體低溫回火57.658.058.257.9回火馬氏體2、45鋼硬度、組織次數(shù)123平均內部組織淬火55.055.555.755.4馬氏體高溫回火25.725.826.425.9回火索氏體 注：淬火時由于冷速較快，大于C曲線的臨界冷卻速度，所以可以得到馬氏體當高溫回火時溫度較高，回復較徹底，得到的鐵素體中時球狀的滲碳體，因

8、 2. 硬度、組織橫向、縱向比較硬度橫向、縱向比較：對實驗數(shù)據(jù)分析可以得出，含碳量相同的鋼（45鋼或T8鋼）隨著熱處理工序淬火、低溫回火、高溫回火的進行，其硬度逐漸降低；含碳量不同的鋼（45鋼和T8鋼），在相同實驗條件下，其硬度值也是不相同的，隨著含碳量的增加，硬度逐漸增加。組織的橫向、縱向比較：含碳量相同的鋼，在不同熱處理條件（淬火、低溫回火、中溫回火、高溫回火）后，其組織依次為：馬氏體、回火馬氏體、回火屈氏體、回火索氏體。這些組織的強度、硬度逐漸下降，塑性、韌性逐漸上升?；鼗鹚魇象w具有良好的綜合機械性能。5、 結論 根據(jù)T8號鋼實驗結果，并結合查詢45號鋼和20號鋼的文獻的數(shù)據(jù)，可以得出如下結論：（1）不同熱處理得到的硬度和組織是不同的。（2）通常情況下，因為含碳量的不同，不同牌號的鋼在相同的熱處理條件下的硬度和組織是不同的。（3）實際操作中應該根據(jù)對材料硬度和組織的要求選擇不同