低碳鋼亞溫淬火工藝研究實驗報告(共18頁)

1、鄭州航院材料(cilio)成型及控制工程專業(yè)綜 合 性 實 驗實 驗 報 告學生(xu sheng)專業(yè)： 材料(cilio)成型及控制工程 學生姓名： 郭浩天 學生學號： 111007304 所在學院： 機電工程學院 指導(dǎo)老師： 趙新 報告日期： 2014年6月16日 目錄(ml)前言(qin yn)實驗(shyn)綜述-3 頁實驗?zāi)康?9頁實驗設(shè)備-9 頁實驗過程-9頁實驗結(jié)果-10頁實驗結(jié)果分析-15頁結(jié)論-16頁八、 參考文獻- 17 頁前言(qin yn)亞溫淬火(cu hu)定義亞溫淬火分成臨界區(qū)淬火或雙相區(qū)淬火，加熱(ji r)淬火溫度為Ac1Ac3。與完全淬火相比，亞溫淬火后硬

2、度稍低，但可顯著提高鋼的沖擊韌性，降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度，抑制鋼的可逆回火脆性，這對于要求強韌性高的亞共析鋼零件尤為重要；亞溫淬火加熱溫度降低50100，從而降低能耗2030%亞溫淬火的優(yōu)點提高鋼的室溫和低溫的沖擊韌性。亞溫淬火對許多結(jié)構(gòu)鋼的室溫和低溫沖擊韌性有不同程度的提高，即隨鋼含碳量的增加強韌性化效果增加。亦既不犧牲強度情況下提高韌性，從而擴大了材料的使用范圍。降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。亞溫淬火對不同鋼種在不同程度上降低了脆性轉(zhuǎn)變溫度。使得低碳錳鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度降低20抑制鋼的可逆回火脆性。由于亞溫淬火凈化晶界，減輕磷偏析，晶粒細化和晶粒邊界效應(yīng)的結(jié)果，使不同回火冷卻速度對回火沖擊韌性已不敏感

3、，即不管回火后快冷或慢冷沖擊韌性均提高，這表明鋼的可逆回火脆性被抑制了。亞溫淬火的應(yīng)用在Ac1Ac3之間，則加熱時組織為奧氏體+鐵素體；淬火后，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而鐵素體被保留下來，此時淬火組織為馬氏體+鐵素體（+殘余奧氏體），這樣就造成了淬火后強度硬度都較低，但塑性韌性較好，相當于滲碳鋼的心部組織所以可以用于制造承受高速、中載并要求抗沖擊和耐磨損的零件，熱別是紫車、拖拉機上的重要齒輪及離合器軸一、實驗綜述45號鋼綜述(zngsh)本次實驗材料(cilio)選用的是45號鋼。其成分(chng fn)見表11。成分CSiMnCr含量（%）0.420.50 0.170.370.500.80=0.

4、25 45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導(dǎo)柱等,但須熱處理。低碳鋼的亞溫淬火熱處理組織綜述鋼的熱處理原理主要是利用剛在加熱和冷卻時內(nèi)部組織發(fā)生轉(zhuǎn)變的基本規(guī)律。根據(jù)這些基本規(guī)律和要求來確定加熱溫度、保溫時間和冷卻介質(zhì)等相關(guān)參數(shù)，已達到改善材料性能的目的。剛在熱處理條件下所得到的組織與鋼的平衡組織有很大的差別，鋼加熱到臨界點（A1）以上時發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，奧氏體在非常緩慢冷卻時才能得到平衡組織狀態(tài)的珠光體或珠光體+鐵素體（或滲碳體），但大部分熱處理工藝，如退火、正火、淬火、（回火或時效例外）都是將剛加熱到奧氏體狀態(tài)，然后以不同的冷卻速度（或冷卻方式）冷卻到室溫

5、.正火、淬火的冷卻速的不同，則會得到不同的組織，其力學性能或物理性能也不同。熱處理工藝加熱溫度的選擇：本次試驗主用 亞溫淬火 高溫回火工藝在此只對上述用到的熱處理工藝進行綜述亞溫淬火加熱溫度：Ac1Ac3溫度之間如圖所示回火(hu hu)溫度的選擇：鋼淬火后都要回火，回火溫度決定(judng)于最終要求的組織和性能（工廠里常常根據(jù)硬度要求）高溫(gown)回火。在500650 的回火稱為高溫回火，所的組織為回火索氏體，硬度約為2535HRC。其目的是獲得強度、硬度、塑形、韌性都較好的綜合力學性能。習慣上將淬火鋼加高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)、因此，廣泛用于汽車，拖拉機，機床等的重要結(jié)構(gòu)零

6、件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。 洛氏硬度試驗機的原理及主要結(jié)構(gòu)及其操作方法洛氏硬度機的原理：洛氏硬度試驗，是用特殊的壓頭（金剛石壓頭或鋼球壓頭），在先后施加兩個載荷（預(yù)載荷和總載荷）的作用下壓入金屬表面來進行的，總載荷P為預(yù)載荷P0和主載荷P1之和，即p=P0+P1。洛氏硬度值是施加總載荷P并卸除主載荷P1后，在預(yù)載荷P0繼續(xù)作用下，由主載荷P1引起的殘余壓入深度e來計算圖4洛氏硬度測量(cling)原理示意圖圖4中，h0表示(biosh)在預(yù)載荷P0作用下，壓頭(y tu)壓入被試材料的深度；h1表示施加總載荷P并卸除主載荷P1，但仍保留預(yù)載荷P0時，壓頭壓入被試材料的深度。深度差e=h1-

7、h0，該值用來表示被測材料硬度的高低。HR-150A型洛氏硬度計主要(zhyo)零部件1.機身(j shn) 2.加荷手柄 3.升降(shngjing)手把4.手輪5.絲杠保護套（內(nèi)有絲杠）6.待測試件7主軸8.小杠桿9.大杠桿10.調(diào)整塊11.定位標記12.吊環(huán)13.螺釘14.砝碼變換器15.砝碼16.油針17.油氈18.后蓋19.緩沖器20.卸荷手柄21.壓頭22.上蓋23.指示表24變荷手柄25.工作臺硬度(yngd)測試方法、過程將經(jīng)過熱處理以后的鋼試樣用水砂子上擦磨去除表面(biomin)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(yīng)進行多次測量，記錄數(shù)據(jù)。擦磨方法：

8、先沿著(yn zhe)一個方向擦磨直到表面氧化物去除完，然后再沿著垂直方向擦磨使端面平整。洛式硬度機的使用方法1）將試樣上下兩面磨平，然后置于載物臺上。2）選擇壓頭及載荷。3）加預(yù)載。按順時針方向轉(zhuǎn)動升降機構(gòu)的手輪，使試樣與壓頭接觸并觀 察顯示器上光標移動至滿載為止。4）加主載。5）讀硬度值。6）卸主載。7）下降載物臺。逆時針轉(zhuǎn)動加載手柄至原來位置。8）用同樣的方法在試樣的不同位置測三個數(shù)據(jù)，取其算術(shù)平均值為試樣的硬度。本次實驗采用TH300洛氏硬度機，其實驗條件見表0-0表0-0 熱處理條件淬火采用HRC，載荷150kg，保壓2秒回火采用HRC，載荷150kg，保壓2秒為了減小實驗設(shè)備所引起

9、的誤差，在測試硬度之前，用標準硬度塊進行校對。校對以后，再對試樣進行硬度測試。為了增加硬度數(shù)值的可靠性，每個試樣進行7次硬度測試：即在試樣的中心進行一次測量，臨近四個角部進行測量，7個數(shù)據(jù)求平均值。觀察金相操作方法掌握金相顯微試樣的制備過程和基本方法，并觀察、認識其金相顯微組織； 1實驗儀器(yq)及材料 1 儀器：臺式金相顯微鏡、預(yù)磨機(m j)、砂紙、拋光機、吹風機等。 2 材料；待磨試樣每人(mi rn)一塊；各號金相砂紙一套；腐蝕劑；無水乙醇； 4 硝酸酒精；制備好的工業(yè)純鐵試樣，棉球、鑷子等。 2、內(nèi)容 在利用金相顯微鏡觀察、分析和研究金屬材料的金相顯微組織時，需要在該材料的典型部位

10、截取樣塊，然后通過一系列的制備過程，制成符合要求的金相顯微試樣。即在金相顯微鏡下可以觀察到很清晰的金相顯微組織，其整個過程即為磨片。機械拋光 機械拋光可分為粗拋和細拋兩個步驟，均在拋光機上進行。粗拋時轉(zhuǎn)速要高些，細拋或拋軟材料時轉(zhuǎn)速要低些，所用拋光材料由拋光布和拋光粉，拋光布蒙在拋光盤上，不同要求應(yīng)適當選用不同的拋光布。粗拋時常用帆布、粗呢等，精拋時常用絨布、細呢、絲綢等。機械拋光的方法及注意事項如下：A拋光粉要配制成拋光液使用，比例大約為 水：粉20：1 左右。B拋光時應(yīng)使試樣磨面均衡地壓在旋轉(zhuǎn)著地拋光盤上，壓力不宜過大，并應(yīng)使試樣沿拋光盤的半徑方向從中心到邊緣來回移動。C 拋光過程中要不斷

11、注入適量的拋光液，拋光布上的拋光液不宜太多或太少，以試樣表面提起后幾秒內(nèi)能干為宜。D拋光后期，應(yīng)使試樣在拋光盤上各方向轉(zhuǎn)動，以防止鋼中夾雜產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象。E拋光時間不宜過長，以防拋光表面層金屬變形?；瘜W浸蝕經(jīng)拋光后而沒有浸蝕的試樣在顯微鏡下除了能觀察到非金屬夾雜物（石墨、氧化物、硫化物等）及其本身所具有的孔洞、裂紋等缺陷之外，看不到金屬內(nèi)部的組織，必須經(jīng)過浸蝕。利用(lyng)化學浸蝕劑，通過化學或電化學作用顯示金屬的組織：浸蝕(jn sh)方法：將已拋光好的試樣磨面先用輕水沖洗干凈，然后用酒精棉清擦一遍，再將試樣浸入浸蝕劑中，或用鑷子夾著蘸上浸蝕劑的棉球擦其磨面。浸蝕的時間依不同合金及不同組織

12、(zzh)而定，一般碳鋼和鑄鐵浸蝕的時間大約在 1015 秒內(nèi)即可。用酒精沖洗干凈，吹干，將浸蝕完的試樣放在顯微鏡下，就可以觀察到金屬內(nèi)部的顯微組織。化學浸蝕劑種類很多，一般碳鋼及鑄鐵所用浸蝕劑為35的硝酸酒精。電子攝像技術(shù)將磨好的金相試樣放在顯微鏡的載物臺上，選好放大倍數(shù)以后，調(diào)整粗調(diào)手輪和微調(diào)手輪，直接在與顯微鏡相連的電腦顯示屏幕上調(diào)清楚焦距，獲得清晰的金相圖片。二、實驗?zāi)康?. 學習熱處理加熱爐、硬度計、金相顯微鏡等設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)以及操作規(guī)范。2. 學習亞溫淬火熱處理規(guī)范、硬度測試規(guī)范、金相試樣加工規(guī)范、組織測試規(guī)范。讓我們理論聯(lián)系實踐更加充分的學習理解我們所學的知識。三、實驗設(shè)備1、

13、箱式電阻爐；型號：砂型sx2-4-10；額定功率4kw；額定電壓220v；額定溫度1000；爐膛尺寸300200120mm。2、亞溫淬火：水（使用溫度約20）3、TH300洛氏硬度機砂輪機；金相砂紙；MPOTM160E磨拋機；吹風機；拋光劑氧化鉻 拋光織物：紡綢 OLYMPUS GX51光學顯微鏡：放大倍數(shù)分別為：200倍，400倍，500倍。4、試樣材料：45號鋼四、實驗過程1. 熱處理加工方法(fngf)、過程淬火溫度850 C，保溫時間,30分鐘， 水冷回火溫度500 C，保溫時間,60分鐘，水冷文字(wnz)敘述：1 對45號鋼進行(jnxng)淬火（1）打開加熱爐。使其溫度上升到85

14、0C將試樣置于加熱爐中待溫度上升到850C開始計時，保溫30分鐘。(2)30分鐘后取出放入水中進行水冷。(3) 待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑。對試樣進行拋光 腐蝕后觀察金相(4) 測量試樣的硬度一共7次。并計入表格中。2、對45號鋼進行回火（1）打開加熱爐。使其溫度上升到500C將試樣置于加熱爐中待溫度上升到500C始計時，保溫60分鐘（2）60分鐘后斷開開關(guān)，取出后水冷。（3）待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑。對試樣進行拋光 腐蝕后觀察金相（4）測量試樣的硬度一共7次。并計入表格中五、實驗結(jié)果1. 熱處理加工結(jié)果在850亞溫淬火得到鐵素體+馬氏體，其強度、硬度高但是組

15、織不均勻忽高忽低、耐磨性好在500高溫回火得到鐵素體加粗粒狀滲碳體 強度硬度有所降低但是塑形韌性提高2. 硬度測試結(jié)果45號鋼的硬度測試結(jié)果 1234567平均值850淬火57.758.259.059.259.159.158.258.72500回火48.247.449.448.243.250.049.147.92（硬度(yngd)：HRC）不同淬火溫度的硬度(yngd)變化和回火后的硬度如下由上圖可知(k zh)隨著亞溫淬火溫度的升高，淬火硬度先增大后下降的，然后趨于穩(wěn)定。由上圖可知回火后的硬度有所下降，但是回火后的硬度是隨著淬火溫度的升高(shn o)而增大的。3. 組織(zzh)分析結(jié)果4

16、5號鋼的組織(zzh)圖（850亞溫淬火）鐵素體+馬氏體45號鋼850淬火(cu hu)金相組織（X200） 45號鋼850淬火(cu hu)金相組織（X400） 45號鋼850淬火(cu hu)金相組織（X500）45號鋼500回火后的組織(zzh)六、實驗結(jié)果(ji gu)分析1. 45號鋼的組織(zzh)情況淬火后，從鐵碳相圖可以看出(kn ch)，淬火溫度850對于(duy)45號鋼幾乎快要(kuiyo)達到臨界點Ac3以上奧氏體轉(zhuǎn)變溫度，從而奧氏體組織含量已經(jīng)很高，其后以大于臨界冷卻速度進行水冷。從上述組織圖中可以看見板條馬氏體和針狀馬氏體和鐵素體 ，無殘余奧氏體，由于馬氏體的出現(xiàn)，

17、因此，可以判定，850亞溫淬火后45號鋼的硬度將大大提高，平均硬度值達到58.72HRC而500高溫回火后得到的是鐵素體+回火索氏體強度實質(zhì)是鐵素體+粗粒狀的滲碳體，試樣的硬度下降，平均硬度值為47.92HRC，塑形韌性得到提高。七、結(jié)論根據(jù)45號鋼熱處理實驗結(jié)果，可以得出如下結(jié)論： （1）隨著亞溫淬火溫度的升高，淬火硬度先增大后下降的，然后趨于穩(wěn)定?；鼗鸷蟮挠捕仁请S著淬火溫度的升高而增大的。（2）45號鋼 850淬火(cu hu)（保溫30分鐘、水冷）后的組織(zzh)為馬氏體+鐵素體,這是由于奧氏體晶粒細化和殘留彌散(msn)分布的鐵素體有關(guān)組織細小均、硬度和沖擊韌性匹配良好。 （3）適當延長回火時間有利于