《工程材料》熱處理實驗報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)工程材料綜合實驗 車輛工程10-1班 實驗者：陳秀全 學(xué)號： 馮云乾 學(xué)號： 高萬強 學(xué)號：一 實驗?zāi)康?、區(qū)別和研究鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織；2、分析含碳量對鐵碳合金顯微組織的影響，加深理解成分、組織與性能之間的相互關(guān)系；3、了解碳鋼的熱處理操作；4、研究加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對碳鋼性能的影響；5、觀察熱處理后鋼的組織及其變化；6、了解常用硬度計的原理，初步掌握硬度計的使用。二 實驗設(shè)備及材料顯微鏡、預(yù)磨機、拋光機、熱處理爐、硬度計、砂輪機等；金相砂紙、水

2、砂紙、拋光布、研磨膏等；三個形狀尺寸基本相同的碳鋼試樣（低碳鋼20、中碳鋼45、高碳鋼T10）三 實驗內(nèi)容三個形狀尺寸基本相同的試樣分別是低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，均為退火狀態(tài)，不慎混在一起，請用硬度法和金相法區(qū)分開。實驗方案：三種碳鋼的熱處理工藝（加熱溫度、保溫時間、冷卻方式）。樣 品加熱溫度保溫時間冷卻方式20#88025min空冷45#淬火880高溫回火 600淬火25min高溫回火25min水冷T1090030min水冷測試硬度樣 品20#45#T10硬 度HRB50HRC20HR63熱處理前后的金相組織觀察、硬度的測定。分析碳鋼成分組織性能之間的關(guān)系。樣 品成分組織性能20#馬氏體F+

3、P沖壓性與焊接性良好45#馬氏體F+P經(jīng)熱處理后可獲得良好的綜合機械性能T10馬氏體+奧氏體P+Fe3CII硬度高，韌性適中四 實驗步驟：觀察平衡組織并測硬度：制備金相試樣（包括磨制、拋光和腐蝕）；觀察并繪制顯微組織；測試硬度。進行熱處理。觀察熱處理后的組織并測硬度：制備金相試樣（包括磨制、拋光和腐蝕）；觀察并繪制顯微組織。五 實驗報告：三種材料在退火狀態(tài)下顯微組織和性能（硬度）的異同；樣 品顯微組織性能（硬度）20#白色顆粒為鐵素體，黑色塊狀為珠光體(F+P)沖壓性與焊接性良好45#灰黑色區(qū)為細(xì)片狀及粗片狀珠光體，沿晶界析出白色條狀鐵素體。(F+P)經(jīng)熱處理后可獲得良好的綜合機械性能T10組

4、織為珠光體和二次滲碳體(P+Fe3CII)硬度高，韌性適中每種材料在熱處理前后顯微組織和性能（硬度）的異同；樣 品顯 微 組 織性能（硬度）20#熱處理前F+P HRB71 熱處理后回火M +AHRB9345#熱處理前F+P HRC7.5 熱處理后回火SHRC27T10熱處理前P+Fe3C HRC6.5 熱處理后回火M +AHRC54總結(jié)出碳鋼成分組織性能應(yīng)用之間的關(guān)系。樣 品成 分組 織性 能應(yīng) 用20#W(C)=0.20%F+P沖壓性與焊接性良好沖壓件及焊接件，經(jīng)過熱處理(如滲碳)也可以制造軸，銷等零件。45#W(C)=0.45%F+P經(jīng)熱處理后可獲得良好的綜合機械性能齒輪，軸類，套筒等T

5、10W(C)=1.0%P+Fe3C優(yōu)質(zhì)鋼，硬度高，韌性適中鉆頭，刨刀，絲錐，手鋸條等刃具及冷作模具等。滲碳體鐵素體 鐵素體 圖1 工業(yè)純鐵 圖2 工業(yè)純鐵 珠光體鐵素體鐵素體珠光體 圖3 亞共析鋼 圖4 20鋼正火處理（加熱至900后空冷） 珠光體珠光體Fe3CII 圖5共析鋼 調(diào)質(zhì)處理 圖6 過共析鋼 共晶滲碳體Fe3CII珠光體珠光體 圖7 亞共晶白口鑄鐵 圖8 共晶白口鑄鐵Fe3CI鐵素體珠光體萊氏體 圖9 過共晶白口鑄鐵 圖10 20# 正火（加熱到860+空冷）Fe3CII珠光體鐵素體珠光體 圖11 45# 調(diào)質(zhì)處理 圖12 T10 正火處理20#鋼：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%（萬分之二

6、十）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。含碳量為0.20%（萬分之二十）為亞共析鋼，加熱到860后，達到Ac3線以上，鐵素體轉(zhuǎn)化為奧氏體，再經(jīng)過空冷后，20#鋼的過冷A在高溫是將有一部分轉(zhuǎn)化為鐵素體。而且此過程屬于過冷A的高溫轉(zhuǎn)變，有索氏體產(chǎn)生。在熱處理前后顯微組織是鐵素體和珠光體。硬度較高。20#鋼冷沖壓性與焊接性能良好，可用作沖壓件及焊接件，經(jīng)過熱處理(如滲碳)也可以制造軸，銷等零件。 熱處理方式：加熱至880，保溫30分鐘左右后，正火處理。得到的顯微組織：P（珠光體）+F（鐵素體）。其中圖中層片狀的是P（S）珠光體；白色塊狀的是F（鐵素體）。正火后，組織細(xì)化晶粒，使組織均勻化，提高了鋼的強度，硬度與韌性。

7、正火提高其硬度，改善其切削加工性能。實驗分析與討論：由上圖可知，（1）P（珠光體，為黑色塊狀）較明顯的可以看出；而F（鐵素體，為白色塊狀）顯得有點黑，呈灰色。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可能是由于拋光后的過度腐蝕或使用稀硝酸腐蝕不均勻?qū)е?，晶面受損，致使不能觀察到易損的珠光體組織，并且亮度有點暗，不十分清晰；手工磨制不夠精細(xì)，還有可能是由于加熱溫度不夠所致；（2）畫面不清晰，原因是沒有將被觀察物體放平。 實驗者：高萬強45#鋼：是含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%（萬分之四十五）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。在熱處理前的顯微組織是珠光體和鐵素體，其硬度為HRC7.5；經(jīng)過熱處理后，顯微組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w，其硬度為HRC27。

8、由于45#鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后得到的是回火索氏體，其滲碳體為粒狀，硬度也相應(yīng)提高，使它獲得了良好的綜合機械性能，即強度、塑性和韌性都比較好，它廣泛適用于各種重要的機器結(jié)構(gòu)件，特別是受交變載荷的零件，如：齒輪、軸類、套筒等零件。熱處理方式：先淬火使其加熱到880，保溫25min后，再進行高溫回火，使溫度為600左右，保溫25min。圖像分析與討論：整體圖象比較暗，可能是由于光源亮度不夠所造成；結(jié)構(gòu)區(qū)分不十分明顯，可能是由于熱處理時未達到淬透要求致使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變不徹底所造成；圖象有很多溝壑，說明在磨制時有力過猛，最后沒能將溝壑磨平，在磨制是不是十分的成功。 實驗者：馮云乾T10： 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00

9、%（千分之十）的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，硬度高，韌性適中。 熱處理方式：淬火低溫回火熱處理后組織為：黑色的粗針狀馬氏體+白亮的殘余奧氏體+ Fe3C粒。 硬度為54HRC 性能：低溫回火降低了淬火應(yīng)力，提高了工件的韌性，減少鋼的脆性并 保持鋼的高硬度，可制造鉆、刨刀、絲錐、手鋸條等刃具及冷作模具等圖像分析：整體圖像較暗，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因可能是由于照相時光亮不足所造成；拋光后的過度腐蝕或使用稀硝酸腐蝕不均勻?qū)е拢嚇颖砻嬗刑鄿羡?，可能是在磨制的各個階段沒有磨好磨平，還有就是拋光時間太短，使得材料沒有磨出像鏡面那么光滑那么平。 實驗者：陳秀全六 實驗分析：樣 品顯微組織性能（硬度）20#白色顆粒為鐵素體

10、，黑色塊狀為珠光體(F+P)沖壓性與焊接性良好45#灰黑色區(qū)為細(xì)片狀及粗片狀珠光體，沿晶界析出白色條狀鐵素體。(F+P)經(jīng)熱處理后可獲得良好的綜合機械性能T10組織為珠光體和二次滲碳體(P+Fe3CII)硬度高，韌性適中1.三種材料在退火狀態(tài)下顯微組織和性能（硬度）的異同； 2.每種材料在熱處理前后顯微組織和性能（硬度）的異同；答：每種材料在熱處理前后顯微組織和性能（硬度）如下表所示：樣 品顯 微 組 織性能（硬度）20#熱處理前F+P HRB71 熱處理后回火M +AHRB9345#熱處理前F+P HRC7.5 熱處理后回火SHRC27T10熱處理前P+Fe3C HRC6.5 熱處理后回火M

11、 +AHRC64由上表可以看出，20號鋼在正火后的組織基本沒有變化，但是在正火后得到的是更細(xì)化的晶粒，從而提高了鋼的強度硬度和韌性。45號鋼在經(jīng)過淬火和高溫回火調(diào)質(zhì)，其顯微組織由以前的（P+F），變成了回火索氏體，其綜合機械性能最好，即強度、塑性和韌性都比較好。T10鋼在經(jīng)過淬火和低溫回火組織由以前的珠光體和二次滲碳體，變?yōu)榛鼗瘃R氏體、殘余奧氏體和二次滲碳體。低溫回火后，淬火應(yīng)力降低，工件韌性提高，淬火后的硬度和耐磨性高。3.總結(jié)出碳鋼成分組織性能應(yīng)用之間的關(guān)系。答：碳鋼成分組織性能應(yīng)用之間的關(guān)系如下表所示：樣 品成 分組 織性 能應(yīng) 用20#W(C)=0.20%F+P沖壓性與焊接性良好沖壓件

12、及焊接件，經(jīng)過熱處理(如滲碳)也可以制造軸，銷等零件。45#W(C)=0.45%F+P經(jīng)熱處理后可獲得良好的綜合機械性能齒輪，軸類，套筒等T10W(C)=1.0%P+Fe3C優(yōu)質(zhì)鋼，硬度高，韌性適中鉆頭，刨刀，絲錐，手鋸條等刃具及冷作模具等。20號鋼（含碳量0.17%0.23%）是亞共析鋼，在完全退火狀態(tài)下得到的組織是F+P。45號鋼（含碳量0.42%0.50%）也是亞共析鋼，在同樣的狀態(tài)下得到的組織是和20號的一樣（F+P），碳量的增加，鋼的性能也在提升，所以45號鋼的性能（硬度）高于20號鋼。T10鋼：（含碳量0.42%0.50%）是過共析鋼。退火后組織為珠光體和二次滲碳體，其性能（硬度）較退火前有所降低，但是其塑性和韌性均有提高。它的性能（硬度）還是高于亞共析鋼（20、45）的。對以上內(nèi)容進行分析總結(jié)可知: 隨著碳鋼含碳量的增加，其組織的變化過程為 ：鐵素體+珠光體（亞共析鋼）珠光體十二次滲碳體（過共析鋼）。硬度增大，塑性降低。對于強度，亞共析鋼的強度隨含碳量的增大而增大，過共析鋼的強度隨含碳量的增大而減小。低碳鋼可用來制造橋梁，機械，建筑物的構(gòu)件。 高碳鋼可用來制造量具，刀具等。 七實驗總結(jié)：通過本次