碳钢的热处理实验报告.docx

1、碳钢的热处理实验报告碳钢的热处理实验报告（恢复）金属热处理实验报告张金垚41030165材控 102 班热处理实验报告（ T8钢 300回火）、实验目的1、 了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及 回火）工艺方法。2、 研究含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度 对钢热处理后性能的影响。3、 掌握洛氏硬度机的使用方法。观察热处理后钢 的组织特征。二、实验原理1、钢的淬火所谓淬火就是将钢加热到 Ac3（亚共析钢）或 Ac1（过共析钢 ） 以上 3050，保温后放入各种不同 的冷却介质中（ V 冷应大于 V 临 ），以获得马氏体 组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的 残余奥氏体所组成。为了

2、正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个 重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。（1）淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保 证淬火质量的重要环节。淬火 时的具体加热温度主要取决于 钢的含碳量，可根据 相图确定（如图 4 所示）。对亚 共析钢，其加热温度为 3050，若加热温度不足（低 于 ），则淬火组织中将出现铁 素体 而造 成强 度 及硬 度的 降 低。对过共析钢，加热温度为 3050，淬火后可得到细 小的马氏体与粒状渗碳体。后 者的存在可提高钢的硬度和耐 磨性。（ 2）保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的 时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热 时间与钢的成

3、分、工件的形状尺寸、所需的加热介 质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来 估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表 1 所示表 1 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定加热温度（）工件形状圆柱形方形板形保温时间分钟 / 每毫 米直径分钟 / 每毫 米厚度分钟 / 每毫 米厚度7001.52.238001.01.529000.81.21.610000.40.60.8（3）冷却速度的影响 冷却是淬火的关键工序， 它直接影响到钢淬火后的组 织和性能。 冷却时应使冷却速 度大于临界冷却速度， 以保证 获得马氏体组织； 在这个前提 下又应尽量缓慢冷却， 以减少 钢中的内应力， 防止变形和开 裂。为此，可根据

4、 C曲线图（如 图 2 所示），使淬火工作在过 冷奥氏体最不稳定的温度范 围（650550）进行快冷（即 与 C曲线的“鼻尖”相切）， 而在较低温度（ 300100） 时冷却速度则尽可能小些。为了保证淬火效果 , 应选 用合适的冷却方法（如双液淬 火、分级淬火等 ）. 不同的冷却 介质在不同的温度范围内的 冷却速度有所差别。各种冷却 介质的特性见表 2.表 2 几种常用淬火介质的冷却能力冷却介质在下列温度范围内的冷却速度（/秒）65055030020018的水60027050的水10027010 NaCl 水溶液1100300（18）10 NaoH 水 溶 液 （18）120030010 Na

5、oH 水 溶 液 （18）800270蒸馏水（ 50）250200硝酸盐（ 200）35010菜籽油（ 50）20035矿务机油（ 50）15030变压器油（ 50）120252、钢的回火 钢经淬火后得到的马氏体组织硬而脆，并且工 件内部存在很大的内应力，如果直接进行磨削加工 往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将 会由于变形引起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。 因此钢淬火后必须进行回火处理。不同的回火工艺 可以使钢获得所需的性能。表 42 为 45 钢淬火后 经不同温度回火后的组织及性能。表 3 45 钢经淬火及不同温度回火后的组 织合和性能类 型回火 温度 （）回火后的组 织回火后 硬

6、度 （HRC）性能特点低 温 回 火150 250回火马氏体残余奥氏体碳化物6057硬度高，内应力减 小中 温 回 火350 500回火屈氏体3545硬度适中， 又较高 的弹性高 温 回 火500 650回火索氏体2033具有良好塑性、 韧 性和一定强度相 配合的综合性能对碳钢来说，回火工艺的选择主要是考虑回火 温度和保温时间这两个因素。回火温度：在实际生产中通常以图纸上所要求 的硬度要求作为选择回火温度的依据。各种钢材的 回火温度与硬度之间的关系曲线可从有关手册中查 阅。几种常用的碳钢（ 45、T8、T10和 T12 钢）回火温度与硬度的关系如表 4 所示。表 4 各种不同温度回火后的硬度值

7、（ HRC）回火温度（）45钢T8钢150 20060546460200 30050405545300 40050405545400 50040334535500 60033243527也可以采用经验公式近似地估算回火温度。例如 45 钢回火温度的经验公式为：T（） 200 K（60） 式中：K系数， 当回火后要求的硬度 值 HRC30时， K=11； HRC时， K=12。所要求的硬度值（ HRC）。 保温时间：回火保温时间与工件材料、尺寸及 工艺条件等因素有关，通常采用 13 小时。由于实 验所用试样较小，故回火保温时间可为 30 分钟，回 火后在空气中冷却。三、实验内容及步骤（ 1）、将

8、试样加热到 760一段时间后，将其取出 水冷。（ 2）、将试样加入到加热炉中，在 300下保温45min。然后取出空冷。（3）、用砂纸磨光试样表面，使其表面划痕方向一 致。在洛氏硬度机上测定硬度值，将其填入表中。（4）、将试样在磨机上打磨，然后置于抛光机上抛 光，至其表面如同镜面一样光滑。（5）、用硝酸酒精侵蚀试样表面，然后在金相显微 镜下观察其表面形貌，拍下组织图。四、实验结果及分析T8 钢水冷淬火后硬度： 64.1HRC 300 回火后的硬 度： 53.2HRC 组织图：附后页1、画出 45、40CrNi 、T8 回火温度和硬度的关系图 :量的增加，钢淬火后硬度也增加。加入合金元素后，钢回

9、火后的硬度增加。3、针对本人所用的热处理工艺以及材料分析所得的 硬度是否合理，并结合显微组织加以分析 。答： 实验结果是合理的。由显微组织可以看出， 组织呈黑色针状，各针之间有一定交角， 类似于片状马氏体的回火组织，如后面显微组织图 所示。在针状铁素体内成行的分布着细片状或颗粒 状的碳化物，沿着与铁素体长轴成 55-60 角方向 整齐的排列着。下贝氏体硬度 55HRC到 45HRC之间， 实验中测得为 53.2HRC，因此是正确的。五、实验设备及材料箱式电阻炉、洛氏硬度机、金相显微镜、淬火的 水槽、油槽、 45、40CrNi 、T8 抛光机、各型号砂纸、 抛光磨料、试样、浸蚀剂、吹风等。六、注

10、意事项1、本实验加热所用设备为电炉，电炉一定 要接地，在放、取试样时必须先切断电源。2 、往炉中放，取试样必须使用夹钳，夹钳 必须擦干，不得沾有油和水。3、试样由炉中取出淬火时，动作要迅速， 以免温度下降，影响淬火质量。4、试样在淬火液中应不断搅动，以免试样 表面由于冷却不均而出现软化点。5、淬火时水温应保持 2030左右， 水温 过高要及时换水。6、淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨表 面，去掉氧化皮后再测定硬度值。七、总结报告 通过此次实验，我对淬火和回火两种热处理 工艺的了解更深一步， 同时，也增加了我磨样的 能力，懂得试样表面要磨到什么程度进行抛光， 抛光到什么程度可以侵蚀。 使我能够将理论和实 践有效的结合起来。