珠光体C曲线的绘制.docx

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珠光体C曲线的绘制

贵XXX大学

学生实验报告

2016——2017学年度第二学期

材料与建筑工程　学院　　三　年级

专业材料科学与工程

班级2014级

课程名称材料物理性能试验

姓名

学号

成绩

XXX大学学生实验报告

实验项目名称：

珠光体C曲线的绘制

一、实验目的

1、学会用金相法和硬度法测量珠光体恒温转变C曲线；

2、分析过冷奥氏体在不同温度恒温转变的组织和硬度；

3、学习使用origin作图；

4、了解使用洛氏硬度机的使用方法。

二、实验原理

1、c曲线的绘制原理

钢的过冷奥氏体等温转变图简称为c曲线，c曲线是研究钢在不同温度下处理后组织状态的重要依据，可根据钢的c曲线来确定热处理工艺，估计钢的淬透性，恰当地选择淬火介质和淬火方法，确定工艺参数，特别是各种钢的退火、正火、工艺参数，特别是各种钢的退火、正火、等温处理、分级淬火、形变热处理等工艺参数的选择更离不开c曲线的指导。

测定新钢种的过冷奥氏体等温转变曲线是研制、生产、推广使用钢材的必不可少的工作。

将钢奥氏体化后，使其在不同的过冷度下发生等温转变，然后将其在各个温度下的转变开始点和转变终止点，绘制在温度-时间坐标图上，把各个转变起始点和转变终止点分别连成曲线，即得“c”曲线。

2、硬度实验原理

金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑料变形的一种能力。

硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。

由于在金属表面一下不同深处材料承受的应力和所发生的变形不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、微量塑变能力以及大量形变抗力。

硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料塑性变形越困难。

3、作图方法

将钢加热到临界点AC3以上其一温度，使其得到均一的奥氏休，再迅速冷却到Arl以下某一温度（650℃、600℃、550℃、500℃、450℃……）（见图1）。

图1

分别等温保持时间为t1、t2、t3t4t5秒然后淬入水中，然后磨制成金相试样，在金相显微镜下观察它们的组织，同时测定试样的硬度。

根据过冷奥氏体恒温转变组织和相应的硬度可知：

等温t1秒，时间太短，未出现珠光体，冷却后全部为马氏体，硬度较高，t2开始出现少量珠光体，冷却后组织为白亮马氏体+少量黑色珠光体，硬度开始下降，时间继续延长，珠光体的量越来越多，马氏体越来越少，硬度继续下降，直到t4时试样全部转变为珠光体，硬度下降到最低，再延长保温时间，组织和硬度都将不再发生变化。

将t2和t4作为奥氏体转变为珠光休的开始时间和转变终了时间。

图3试样等温转变淬火后，不同等温处理时间与硬度的关系曲线

将各温度下所测得的转变开始和转变终了时间连接起来，即的珠光体转变的“C”曲线。

四、主要实验仪器及主要结构

实验材料：

45钢砂纸

实验设备：

热处理炉、秒表、洛氏硬度计、砂轮机、抛光机、金相显微镜、硝酸酒精腐蚀剂等

五、实验步骤

1、将45钢加热到850℃保温10min；

2、迅速取出试样，将试样放入550℃的炉中进行15s保温；

3、上述试样保温结束后水冷，将两端磨平去锈，进行金相和硬度分析；

4、根据金相和硬度分析的结果，绘制硬度曲线，确定个温度下转变的开始时间和转变终了时间；

5、将各温度下所测得的转变开始和转变终了时间连接起来，绘制珠光体转变的“C”曲线。

六、实验结果与分析

1、实验结果

同组金相组织

45钢奥氏体化后经550℃不同时间保温后的金相组织（标明温度和时间）如下：

550℃保温4s550℃保温8s

550℃保温15s550℃保温20s

550℃保温30s

同组硬度

45钢奥氏体化后经550℃不同时间保温后的硬度曲线如下：

时间（s）

4

8

15

20

30

硬度值（HR）

45.75

41.53

48.85

44.20

55.50

硬度曲线

由上述550℃不同时间保温后的金相组织和硬度分析可得出该温度下珠光体转变开始时间和转变终了时间如下：

温度

转变开始时间/s

转变终了时间/s

550

8

20

综合其他组数据得出45钢在不同温下珠光体转变开始时间和终了时间如下：

温度

转变开始时间/s

转变终了时间/s

450

40

100

500

15

40

550

8

20

600

10

30

650

15

60

根据各温度下所测得的转变开始和转变终了时间，绘制珠光体转变的“C”曲线如下：

2、分析与讨论

1.分析实验的准确性及其原因，试述一种其他方法绘制珠光体转变的“C”曲线的过程，与本实验方法相比，有什么优点？

答：

本实验采用的是直接对温度进行控制，以及改变不同的保温时间，通过测量不同条件下硬度，分析反应转变开始与终了温度，从而来来绘制“C”曲线。

但在实验过程中我们所绘制的硬度曲线时会发现曲线并不是标准的，而是在波动，其存在的主要原因是：

保温时间的控制不到位，计时同学与实验同学的指示不一致。

从加热温度到保温过程试样在传递过程中所经历的时间，也就是空冷的影响。

另一种绘制的实验方法是在“金属固态相变”中讲到关于金属固态相变动力学所体现的，首先是通过公式

和

计算出形核率I和长大速率G的表达式，进而控制相变动力学，而动力学参数绘制出新相转变体积分数与时间的关系曲线，呈“S”形，再将实验数据改绘成时间-温度-转变量的关系曲线，就得到“等温转变曲线”即为“C”曲线。

两者实验相比较，我们所做的实验比较简单，但是过程不严谨也导致很多的错误，很小的因素也会引起很大的误差，而采用这个方式，通过对公式的计算，间接性做出图像，准确性较高。

2.珠光体和马氏体类型的组织形貌各有何特征？

如何在显微镜下进行区分？

答：

珠光体是指共析碳钢加热奥氏体化后缓慢冷却，在稍低于A1温度时奥氏体将分解为铁素体与渗碳体的混合物，其典型形态呈片状或层状。

马氏体是经过淬火后获得的，其典型形态呈板条状、片状和其他形状马氏体。

了解马氏体与珠光体的组织形态后，将式样放在显微镜下进行观察，首先观察其组织形态进行判断，倘若均为片状时，片状珠光体是由一层铁素体和一层渗碳体交替紧密堆而成，总厚度称为“片状珠光体间距”其大小约为150~450nm。

片状马氏体的空间形态呈双凸镜片状，并且与试样磨面相截在显微镜下呈针状或竹叶状。

指导教师意见

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