2014年最新45鋼的熱處理實驗報告

1、金屬材料的熱處理實驗報告試驗項目：45鋼淬火及回火前后硬度測量45號鋼的熱處理一、 試驗?zāi)康?1.了解硬度測定的基本原理及應(yīng)用范圍。 2.了解洛氏硬度試驗機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其操作方法。 3.初步建立碳鋼的含碳量與其硬度間的關(guān)系。4.分析淬火溫度的選擇對剛性能的影響。5.研究冷卻條件剛性能的關(guān)系。二、 實驗儀器及材料1.HR150A型洛氏硬度試驗機(jī)。 2.試樣:2010mm 45鋼。3.加熱爐。4.磨砂紙5冷卻液：水（20C左右）。HR-150A型洛氏硬度計主要零部件1.機(jī)身 2.加荷手柄 3.升降手把4.手輪5.絲杠保護(hù)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(biāo)記

2、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.工作臺三、 實驗原理熱處理是一種很重要的金屬熱加工的工藝方法，也是充分發(fā)揮金屬材料性能潛力的重要手段。熱處理的主要目的是改變鋼的性能，其中包括使用性能及工藝性能。鋼的熱處理工藝特點是將鋼加熱到一定的溫度，經(jīng)一定時間的保溫，然后以某種速度冷卻下來，通過這樣的工藝過程能使鋼的性能發(fā)生改變。其基本工藝方法可分為退火、淬火及回火等，本次試驗要求淬火與回火。（一）鋼的淬火鋼的淬火：淬火就是將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上3050C，保

3、溫后放入各種不同的冷卻介質(zhì)中快速冷卻(V冷V臨)，以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。碳鋼經(jīng)淬火后的組織由馬氏體及一定數(shù)量的殘余奧氏體所組成。為了正確地進(jìn)行鋼的淬火，必須考慮下列三個重要因素：淬火加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。1、 淬火溫度的選擇正確選定加熱溫度是保證淬火質(zhì)量的重要一環(huán)。淬火時的具體加熱溫度主要取決于鋼的含碳量，可根據(jù)Fe-Fe3c相圖確定（如圖3-1所示）。對45#鋼的亞共析鋼，其加熱溫度為Ac3+3050C，此實驗采用的加熱溫度為830。若加熱溫度不足（低于780C的Ac3溫度），則淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體而造成強(qiáng)度及硬度的降低；但過高的加熱溫度（如超過Acm）不僅無助于

4、強(qiáng)度、硬度的增加，反而會由于產(chǎn)生過多的殘余奧氏體而導(dǎo)致硬度和耐磨性的下降。2、 保溫時間的確定淬火加熱時間實際上是將試樣加熱到淬火溫度所需的時間及在淬火溫度停留所需時間的總和。加熱時間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所用的加熱介質(zhì)、加熱方法等因素有關(guān)，一般按經(jīng)驗公式加以估算。（經(jīng)驗公式：加熱溫度為800C的圓柱形工件，保溫時間為1.0分鐘/每毫米）。3、冷卻速度的影響冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。冷卻時應(yīng)使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個前提下又應(yīng)盡量緩慢冷卻，以減少內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂。為保證淬火效果，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)（如水、油等）。此實驗的

5、淬火冷卻介質(zhì)選用水?？紤]到實驗中加熱爐的極限溫度，將加熱溫度定在800 C，保溫15分鐘后進(jìn)行水冷。(二)鋼的回火鋼經(jīng)經(jīng)淬火后得到的馬氏體組織質(zhì)硬而脆,并且工件內(nèi)部存在很大的內(nèi)應(yīng)力,如果直接進(jìn)行磨削加工往往會出現(xiàn)龜裂；一些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化而失去精度，甚至開裂。因此淬火鋼必須進(jìn)行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同的組織和性能。低溫回火：回火溫度150250C；回火后的組織為回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物；性能特點是硬度高，內(nèi)應(yīng)力減少。中溫回火：回火溫度350500C；回火后的組織為回火屈氏體；性能特點是硬度適中，有高的彈性。高溫回火：回火溫度500650C；

6、回火后的組織為回火索氏體；性能特點是具有良好塑性、韌性和一定強(qiáng)度相配合的綜合性能。對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要考慮回火溫度和保溫時間這兩個因素。實驗所用試樣較小，故回火保溫時間可為30分鐘，回火溫度選擇低溫回火溫度，即：150250C。低溫回火后在空氣中冷卻?；鼗鹄鋮s方式：碳鋼回火時，一般采用在空氣中冷卻。四、 實驗內(nèi)容與步驟：1、 對45鋼進(jìn)行淬火（1） 在進(jìn)行淬火前先測量實驗試樣的硬度九次，并將后六次測量的數(shù)據(jù)計入表格中。（2）、將試樣放入加熱爐中，打開加熱爐。使其溫度上升到800 C開始計時。保溫15分鐘。（3）、15分鐘后，取出試樣對其進(jìn)行水冷。（4）、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表

7、面磨平整光滑。（5）、再次測量試樣的硬度一共五次。并計入表格中。2、 對45鋼淬火后進(jìn)行低溫回火（1）、將回火爐的溫度設(shè)定在200 C。（2）、待溫度升到200 C時，將試樣放入加熱爐中，并開始計時。保溫30分鐘（3）、30分鐘后，取出試樣放在指定位置進(jìn)行空冷。（4）、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑。（5）、再次測量試樣的硬度一共五次。并計入表格中。五、實驗數(shù)據(jù)記錄1、淬火前的硬度測量次數(shù)12345硬度（HRC）21.019.821.519.520.5注：本組的實驗試樣初始硬度較其他組的大分析：測量時，由于選擇的測量點不同和人為操作因素，每次測量的數(shù)據(jù)存在誤差。試樣中心和邊沿的硬度

8、明顯不同，測量時盡量選擇中心處測量。2、淬火后的硬度測量次數(shù)12345硬度（HRC）61.061.560.459.559.1分析：與淬火前相比，淬火后的硬度明顯增大。說明適當(dāng)?shù)拇慊鹂梢栽龃蟛牧系挠捕取?、回火后的硬度測量次數(shù)12345硬度（HRC）50.150.550.750.849.9分析：與淬火前相比，回火后鋼的硬度明顯大于鋼的原始硬度，但比淬火后的硬度小些。說明回火后鋼的硬度降低了。六、分析與討論試驗中，鋼淬火加熱后，必須迅速在水中冷卻。這是因為誰的冷卻速度快，防止奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w而得不到需要的馬氏體組織。通過淬火，鋼的硬度得到了明顯的提高。淬火鋼在回火過程中發(fā)生了一系列的組織變化，這必然會引起機(jī)械性能發(fā)生相應(yīng)的變化。淬火鋼的回火，實質(zhì)上是一個軟化過程，性能變化的總趨勢是，隨著回火