碳鋼的熱處理實驗報告-(恢復)

1、碳鋼的熱處理實驗報告-（恢復）金屬熱處理實驗報告張金在41030165材控102班熱處理實驗報告（T8鋼300c回火）一、實驗目的1、 了解碳鋼的基本熱處理（退火、正火、淬火及 回火）工藝方法。2、研究含碳量、加熱溫度、冷卻速度、回火溫度 對鋼熱處理后性能的影響。3、掌握洛氏硬度機的使用方法。觀察熱處理后鋼 的組織特征。二、實驗原理1、鋼的淬火所謂淬火就是將鋼加熱到 Ac3 （亞共析鋼）或 Ac1（過共析鋼）以上3050C,保溫后放入各種不同 的冷卻介質(zhì)中（V冷應大于V臨），以獲得馬氏體 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。為了正確地進行鋼的淬火，必須考慮下列三個

2、重要因素：淬火加熱的溫度、保溫時間和冷卻速度。(1)淬火溫度的選擇選定正確的加熱溫度是保 證淬火質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。淬火 時的具體加熱溫度主要取決于 鋼的含碳量，可根據(jù) ,一，相圖確定(如圖4所示)。對亞 共析鋼，其加熱溫度為人 +3050C,若加熱溫度不足(低 于4),則淬火組織中將出現(xiàn)鐵 素體而造成強度及硬度的降 低。對過共析鋼，加熱溫度為 <1+30-50 0,淬火后可得到細 小的馬氏體與粒狀滲碳體。后 者的存在可提高鋼的硬度和耐 磨性。(2)保溫時間的確定淬火加熱時間是將試樣加熱到淬火溫度所需的 時間及在淬火溫度停留保溫所需時間的總和。加熱 時間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所需的加熱

3、介 質(zhì)及加熱方法等因素有關，一般可按照經(jīng)驗公式來 估算，碳鋼在電爐中加熱時間的計算如表 1所示表1碳鋼在箱式電爐中加熱時間的確定力口工件形狀/J rn執(zhí) 八、圓柱形方形板形溫度保溫時間分鐘/每毫分鐘/每毫分鐘/每毫(C)米直徑米厚度米厚度7001.52.238001.01.529000.81.21.610000.40.60.8(3)冷卻速度的影響冷卻是淬火的關鍵工序，77P 它直接影響到鋼淬火后的組 一卜.二一 織和性能。冷卻時應使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證 I獲得馬氏體組織；在這個前提 2 下又應盡量緩慢冷卻，以減少 嶼 34 ,Ws鋼中的內(nèi)應力，防止變形和開 裂。為此，可根據(jù)C曲線圖

4、(如圖2所示），使淬火工作在過 冷奧氏體最不穩(wěn)定的溫度范 圍（650550 C）進行快冷（即 與C曲線的“鼻尖”相切）， 而在較低溫度（300100C） 時冷卻速度則盡可能小些。為了保證淬火效果，應選 用合適的冷卻方法（如雙液淬 火、分級淬火等）.不同的冷卻 介質(zhì)在不同的溫度范圍內(nèi)的 冷卻速度有所差別。各種冷卻 介質(zhì)的特性見表2.表2幾種常用淬火介質(zhì)的冷卻能力冷卻介質(zhì)在下列溫度范圍內(nèi)的冷卻速度（ / 秒）650 550 c300200C18c的水60027050 c的水10027010% NaCl水溶液1100300(18C)10% NaoH水溶液 (18C)120030010% NaoH水溶

5、液 (18C)800270蒸儲水（50C）250200硝酸鹽（ 200C）35010菜籽油（50C）20035礦務機油（50 C）15030變壓器油（50 C）120252、鋼的回火鋼經(jīng)淬火后得到的馬氏體組織硬而脆，并且工 件內(nèi)部存在很大的內(nèi)應力，如果直接進行磨削加工 往往會出現(xiàn)龜裂；一些精密的零件在使用過程中將 會由于變形引起尺寸變化而失去精度，甚至開裂。 因此鋼淬火后必須進行回火處理。不同的回火工藝 可以使鋼獲得所需的性能。表 4 2為45鋼淬火后 經(jīng)不同溫度回火后的組織及性能。表3 45鋼經(jīng)淬火及不同溫度回火后的組 織合和性能類 型回火 溫度 (C)回火后的組 織回火后 硬度 (HRC性

6、能特點低 溫 回 火150250回火馬氏體 +殘余奧氏 體+碳化物60 57硬度高，內(nèi)應力減 小中溫 回350500回火屈氏體35 45硬度適中，又較局 的彈性火高 溫 回 火500650具有良好塑性、韌回火索氏體20 33性和一定強度相 配合的綜合性能對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要是考慮回火 溫度和保溫時間這兩個因素?；鼗饻囟龋涸趯嶋H生產(chǎn)中通常以圖紙上所要求 的硬度要求作為選擇回火溫度的依據(jù)。各種鋼材的 回火溫度與硬度之間的關系曲線可從有關手冊中查 閱。幾種常用的碳鋼(45、T8、T10和T12鋼)回火溫度與硬度的關系如表4所示。表4各種不同溫度回火后的硬度值(HRC回火溫度(C)45鋼T8

7、鋼150200 c60 5464 60200300C50 4055 45300400C50 4055 45400500C40 3345 35500600C33 2435 27也可以采用經(jīng)驗公式近似地估算回火溫度。例如45鋼回火溫度的經(jīng)驗公式為：T (C)弋 200+ K (60 x)式中：K系數(shù)，當回火后要求的硬度 值HRC30寸，K=11; VHRC寸，K=12。-所要求的硬度值(HRC。保溫時間：回火保溫時間與工件材料、尺寸及 工藝條件等因素有關，通常采用13小時。由于實 驗所用試樣較小，故回火保溫時間可為 30分鐘，回 火后在空氣中冷卻。三、實驗內(nèi)容及步驟(1)、將試樣加熱到760c一段

8、時間后，將其取出 水冷。(2)、將試樣加入到加熱爐中，在 300c下保溫 45min。然后取出空冷。(3)、用砂紙磨光試樣表面，使其表面劃痕方向一 致。在洛氏硬度機上測定硬度值，將其填入表中。(4)、將試樣在磨機上打磨，然后置于拋光機上拋 光，至其表面如同鏡面一樣光滑。(5)、用硝酸酒精侵蝕試樣表面，然后在金相顯微 鏡下觀察其表面形貌，拍下組織圖。四、實驗結(jié)果及分析T8鋼水冷淬火后硬度：64.1HRC 300 C回火后的硬度：53.2HRC組織圖：附后頁1、畫出45、40CrNi、T8回火溫度和硬度的關系圖：45鋼的硬度回火溫度曲線圖T45 輛200400GOO000溫度七40CrNi回火溫度

9、硬度曲線圖 O o o o o o o O 6 5 4 3 2 1工工雪圈出英T-AOCrh!i2OD 400600300溫度七2、分析碳含量對淬火后硬度的影響以及合金元素對回火后材料硬度的影響：隨著碳含量的增加，鋼淬火后硬度也增加。加入合金元素后，鋼回火后的硬度增加。3、針對本人所用的熱處理工藝以及材料分析所得的 硬度是否合理，并結(jié)合顯微組織加以分析。答：實驗結(jié)果是合理的。由顯微組織可以看出， 組織呈黑色針狀，各針之間有一定交角，類似于片狀馬氏體的回火組織，如后面顯微組織圖 所示。在針狀鐵素體內(nèi)成行的分布著細片狀或顆粒 狀的碳化物，沿著與鐵素體長軸成55。-60。角方向 整齊的排列著。下貝氏體硬度 55HRC 45HRd間, 實驗中測得為53.2HRG因此是正確的。五、實驗設備及材料箱式電阻爐、洛氏硬度機、金相顯微鏡、淬火的 水槽、油槽、45、40CrNi、T8拋光機、各型號砂紙、 拋光磨料、試樣、浸蝕劑、吹風等。六、注意事項1、本實驗加熱所用設備為電爐，電爐一定 要接地，在放、取試樣時必須先切斷電源。2、往爐中放，取試樣必須使用夾鉗，夾鉗 必須擦干，不得沾有油和水。3、試樣由爐中取出淬火時，動作要迅速， 以免溫度下降，影響淬火質(zhì)量。4、試樣在淬火液中應不斷攪動，以免試樣表面由于冷卻不均而出現(xiàn)軟化點5、淬火時水溫應保