材料熱處理及檢測綜合實(shí)驗(yàn)

材料熱處理及檢測綜合實(shí)驗(yàn)工程材料實(shí)驗(yàn)（三）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉碳鋼的幾種基本熱處理（退火，正火，淬火，回火）工藝操作方法；2、研究含碳量、加熱溫度、冷卻速度、回火溫度等主要因素對碳鋼熱處理后組織和性能（硬度）的影響；3、觀察碳鋼熱處理后的顯微組織；4、了解材料硬度的測定方法，學(xué)會正確使用硬度計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

（一）熱處理部分l、箱式電爐及控溫儀表2、洛氏硬度計(jì)3、冷卻劑：水、油

(使用溫度約為20℃)4、試件：45鋼、T12鋼，小塊狀。

5、砂布

（二）顯微組織分析1、金相顯微鏡

2、工程材料金相圖譜三、實(shí)驗(yàn)原理及指導(dǎo)

鋼的熱處理是鋼在固態(tài)范圍內(nèi)的加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，從而改變其性能的一種工藝操作。三、實(shí)驗(yàn)原理及指導(dǎo)

三、實(shí)驗(yàn)原理及指導(dǎo)

穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMfV1V2VkV3V4V1=5.5℃/s:爐冷;PV2=20℃/s:空冷;SV3=33℃/s:油冷;T+M+A殘V4≥138℃/s:水冷;M+A殘三、實(shí)驗(yàn)原理及指導(dǎo)

鋼的熱處理工藝曲線相關(guān)參數(shù)：

1、加熱溫度2、保溫時(shí)間

3、冷卻方式三、實(shí)驗(yàn)原理及指導(dǎo)退火和正火的加熱淬火的加熱溫度范圍溫度范圍1、加熱溫度三、實(shí)驗(yàn)原理及指導(dǎo)

1、加熱溫度退火的加熱溫度，亞共折鋼－Ac3+30~50℃

，

共析鋼和過共析鋼－Ac1+30~50℃(球化退火)。正火的加熱溫度，亞共析鋼－Ac3+30~50

℃

，過共析鋼－Accm＋30~50℃淬火的加熱溫度，亞共析鋼－Ac3+30~50℃

，共析鋼和過共析鋼－Ac1+30~50℃

。

三、實(shí)驗(yàn)原理及指導(dǎo)回火溫度－低溫回火、中溫回火和高溫回火低溫回火－150～250℃馬氏體→回火馬氏體（保持高硬度，約HRC60。但降低了內(nèi)應(yīng)力，減小了脆性）

中溫回火－350～

500℃馬氏體→回火屈氏體（回火后硬度約為HRC40~50，具有高的彈性）高溫回火－500～650℃馬氏體→回火索氏體（硬度約為HRC25~35，具有良好的綜合機(jī)械性能）三、實(shí)驗(yàn)原理及指導(dǎo)2、保溫時(shí)間

保溫的意義：為了使工件內(nèi)外各部分溫度均達(dá)到指定溫度，并完成組織轉(zhuǎn)變，使碳化物溶解奧氏體成分均勻化，必須在熱處理加熱溫度下保溫一定的時(shí)間。在實(shí)際工作中多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)加以估算。通常在空氣介質(zhì)中加熱，升溫到規(guī)定溫度后的保溫時(shí)間：碳鋼按工件厚度每毫米需一分至一分半鐘估算。合金鋼按每毫米二分鐘估算。在鹽浴爐中加熱，保溫時(shí)間可縮短l一2倍。三、實(shí)驗(yàn)原理及指導(dǎo)3、冷卻方法

熱處理的冷卻方法必須適當(dāng)，才能獲得所要求的組織和性能。

退火一般采用隨爐冷卻正火多采用空氣冷卻淬火的冷卻速度必須大于臨界冷卻速度,采用水冷和油冷淬火.

四、實(shí)驗(yàn)方法

按下表工藝進(jìn)行各種熱處理操作；測定熱處理后試樣的硬度

熱處理工藝硬度值HRB或HRC預(yù)計(jì)鋼號加熱溫度冷卻方式回火溫度123平均布氏HB組織

爐冷/

空冷/

油冷/

8600C

水冷/

45鋼

水冷2000C

水冷4000C

水冷6000C

7500C水冷/

10000C水冷/

爐冷/

空冷/

油冷/

7500C

水冷/

T12鋼

水冷2000C

水冷4000C

水冷6000C

8600C水冷/

10000C水冷/

平衡狀態(tài)組織：退火、正火組織如：鐵素體＋珠光體、珠光體、珠光體+二次滲碳體不平衡狀態(tài)組織：淬火組織連續(xù)冷卻時(shí)——

當(dāng)冷卻速度不太大時(shí)，形成珠光體類型的索氏體或屈氏體組織（共析鋼）當(dāng)冷卻速度較快時(shí)，直接形成馬氏體組織（碳在α-Fe中的過飽和固溶體）五、組織檢測五、組織檢測碳鋼的退火和正火組織

45鋼860℃爐冷組織45鋼860℃氣冷組織珠光體+鐵素體索氏體+鐵素體五、組織檢測鋼的淬火組織

45鋼860℃油冷組織45鋼860℃淬火組織馬氏體+屈氏體馬氏體五、組織檢測鋼的回火組織

45鋼860℃調(diào)質(zhì)處理組織45鋼淬火后中溫回火組織

回火索氏體回火屈氏體六、性能（硬度）檢測硬度：金屬材料抵抗比它硬的物體壓入其表面的能力。硬度越高，表明金屬抵抗塑性變形的能力越大。力學(xué)性能指標(biāo)之一，與強(qiáng)度、塑性指標(biāo)之間存在著內(nèi)在聯(lián)系。硬度試驗(yàn)簡單易行，又不會損壞零件，在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用廣泛。常用的硬度試驗(yàn)方法有：布氏硬度試驗(yàn)洛氏硬度試驗(yàn)維氏硬度試驗(yàn)顯微硬度試驗(yàn)

六、性能（硬度）檢測洛氏硬度試驗(yàn)原理六、性能（硬度）檢測洛氏硬度試驗(yàn)是以壓入深度的大小表示材料的硬度值。洛氏硬度表示符號HR，為了可以用一種硬度計(jì)測定出從軟到硬的金屬材料硬度，采用不同的壓頭與總載荷組合成幾種不同的洛氏硬度標(biāo)度，每一種標(biāo)度用一個(gè)字母標(biāo)注在硬度符號HR后。即：HRA、HRB、HRC三種。洛氏硬度值為一無名數(shù)。并可從硬度計(jì)的表盤指示器上直接讀出。六、性能（硬度）檢測碳鋼熱處理后的性能——各種組織的硬度性能指標(biāo)范圍如下：珠光體10～20HRC

索氏體22～25HRC

屈氏體36～42HRC

馬氏體62～65HRC

回火馬氏體約60HRC

回火屈氏體40～48HRC

回火索氏體25～35HRC七、實(shí)驗(yàn)步驟

1、按照預(yù)習(xí)報(bào)告確定的試驗(yàn)試樣，選取試樣，進(jìn)行上述熱處理操作；2、將熱處理后的試樣用砂布磨去兩面的氧化皮，測出硬度；3、將熱處理后的試樣進(jìn)行材料強(qiáng)度與韌性檢測；4、將熱處理后的試樣進(jìn)行金相試樣制備；5、對金相試樣進(jìn)行顯微組織分析

八、注意事項(xiàng)1、本次實(shí)驗(yàn)加熱設(shè)備是電爐，為防止觸電，放、取試樣時(shí)必須先關(guān)掉電源。2、往爐中放、取試樣必須使用夾鉗，夾鉗必須擦干，不得沾有水和油。開關(guān)爐門要迅速。3、試樣由爐中取出淬火時(shí)動(dòng)作越快越好，以免溫度下降影響淬火質(zhì)量。4、試樣淬入水或油中之后要不停地?cái)噭?dòng)，以防止冷卻不均，出現(xiàn)軟點(diǎn)。5、放、取試樣時(shí)，為防止?fàn)C傷，拿夾鉗的右手要戴好電焊手套。6、試樣要測硬度前，先用砂布磨去兩面的氧化皮。實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式：

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)方案包括：1）熱處理工藝路線（加熱溫度、保溫時(shí)間、回火溫度及保溫時(shí)間）；2）材料經(jīng)過熱處理后，預(yù)期得到的組織與檢測值；3）確定材料檢驗(yàn)方法和測試、分析手段。3．實(shí)驗(yàn)原理

4．實(shí)驗(yàn)步驟5．實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料6．實(shí)驗(yàn)結(jié)果7．實(shí)驗(yàn)分析與總結(jié)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式：

1、不同冷卻速度對其組織和性能的影響比較說明冷卻速度對鋼組織和性能的影響試樣材料熱處理工藝參數(shù)硬度值HRCHB組織鋼號尺寸加熱溫度保溫時(shí)間冷卻方式第一次第二次第三次平均值45860空冷860油冷860水冷實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式：

2、回火溫度對其組織和性能的影響比較說明回火溫度對鋼組織和性能的影響，聯(lián)系組織，分析性能變化的原因。試樣材料回火工藝參數(shù)硬度值HRCHB組織鋼號回火前硬度加熱溫度保溫時(shí)間冷卻方式第一次第二次第三次平均值45200空冷400空冷600空冷實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式：

3、加熱溫度對其組織和性能的影響比較加熱溫度對鋼組織和性能的影響試樣材料熱處理工藝參數(shù)硬度值HRCHB組織