20號(hào)鋼熱處理工藝對(duì)組織性能的影響

20前言名稱及性質(zhì)該鋼強(qiáng)度低，韌性、塑性和焊接性均好。抗拉強(qiáng)度為253-500MPa，伸長(zhǎng)率≥24%。7.85，無(wú)沖擊韌度。應(yīng)用冷變形塑性高，一般供彎曲、壓延用，為了獲得好的深沖壓延性能，板材應(yīng)正火或高溫回火；用于不經(jīng)受很大應(yīng)力而要求很大韌性的機(jī)械零件，如軸套、螺而心部強(qiáng)度要求不大的滲碳于氰化零件。試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定含碳量，加熱溫度，加熱時(shí)間，冷卻速度等因素對(duì)20號(hào)鋼的影響，本試驗(yàn)對(duì)應(yīng)關(guān)系和規(guī)律，加深理論學(xué)問(wèn)的生疏程度和應(yīng)用力氣的提高。任務(wù)完成測(cè)定試樣硬度，制備金相樣品，觀看組織，照相，分析，出報(bào)告等任務(wù)。材料及試驗(yàn)材料的化學(xué)成分及力學(xué)性能[1]表1 20號(hào)鋼的化學(xué)成分化學(xué)成分(重量百分比)Chemicaicomposition(WT%)化學(xué)成分(重量百分比)Chemicaicomposition(WT%)品名碳(C)錳(Mn)磷(P)硫(S)(Ni)(Cr)(Si)銅(Cu)0.17～0.37≤0.25表2 20號(hào)鋼的力學(xué)性能機(jī)械性質(zhì)Mechanicai機(jī)械性質(zhì)Mechanicaiproperities硬度(HB)抗拉強(qiáng)度(Mpa)屈服強(qiáng)度(Mpa)伸長(zhǎng)率%面積縮減%沖擊功(J)156≥420≥250≥25≥55無(wú)試驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容的檢索得到如下的相關(guān)數(shù)據(jù)：3材料時(shí)間HV0.0520/Wc=0.2%24615110045/Wc=0.45%2424002800T8/Wc=0.8%2428003900T12/Wc=1.2%241004 4400隨鋼中碳含量的增加，外表硬度也隨之增高。4加熱溫度對(duì)碳鋼硬度的影響加熱溫度/℃HRC加熱溫度/℃HRC85060.33100056.6790059.67105051.5095059.17隨著再加熱溫度的上升宏觀硬度下降在本試驗(yàn)條件下，試樣硬度隨加熱保溫時(shí)間的變化而發(fā)生曲折的變化。當(dāng)試體化后，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，硬度緩慢上升。5冷卻速度對(duì)碳鋼硬度的影響熱處理工藝熱處理工藝硬度〔HRC〕1040℃1h+565℃2h36.11040℃1h〔5℃/min〕+565℃2h37.41040℃1h〔1℃/min〕+565℃2h37.41040℃1h〔0.5℃/min〕+565℃2h35.420析含碳量、加熱溫度、加熱時(shí)間、冷卻速度對(duì)試樣硬度性能的影響。Ac1(Ac3〔亞共析鋼〕以上保溫確定時(shí)間，使鋼的組織全部或大局部奧氏體化，然后在水或油等介質(zhì)中快速冷卻，以得到高硬度的淬火馬氏體組織的一種工藝方法。①提高硬度和耐磨性；②提高彈性；③提高強(qiáng)韌性；④提高耐蝕性和耐熱性。回火使之大大提高，所以，淬火是強(qiáng)化鋼鐵的主要手段之一。所需試驗(yàn)器材樣品預(yù)處理：粗細(xì)不同的打磨砂紙熱處理：洛氏硬度計(jì)，箱式電爐，淬火用水槽樣品后處理：拋光機(jī)，金相顯微鏡，硝酸腐蝕液，酒精材料圖像分析：Neophot21(包括圖像)硬度試驗(yàn)：外表洛氏硬度計(jì)消耗材料：20號(hào)鋼試樣、4%硝酸酒精溶液、清洗酒精、砂紙?jiān)囼?yàn)步驟選取試樣用洛氏硬度計(jì)測(cè)試樣硬度將試樣放入箱式電爐中按加熱方案加熱，保溫，冷卻制取金相試樣，再試樣的硬度用腐蝕劑腐蝕再測(cè)外表硬度觀看組織形態(tài)分析試驗(yàn)結(jié)果加熱方案先將試樣放入爐中，接通箱式電爐加熱，查資料得20號(hào)鋼的相變點(diǎn)溫度〔近似值〕Ac1=735℃，Ac3=855℃，Ar3=835℃，Ar1=680℃，890℃，然后保溫，通過(guò)查閱相關(guān)資料，得到箱式電爐保溫時(shí)間：碳鋼：t=1′/mm+(10′～30′)合金鋼：t=1.2′/mm+(30′～60′)20為D〔單位/mm〕保溫完畢后，依據(jù)冷卻方式空氣冷，油冷，水冷分別進(jìn)展冷卻。圖2熱處理工藝曲線制取金相試樣圖3 制取金相試樣流程圖試驗(yàn)的安排專題講座及根底訓(xùn)練，安排題目〔1天〕〔2〕試驗(yàn)操作、記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果〔5〕分析結(jié)果，寫出試驗(yàn)報(bào)告〔2天〕試驗(yàn)結(jié)果6淬火前硬度〔HRC〕淬火后硬度〔HRC〕水冷16.838.7油冷16.222空冷15.811.5圖4 水冷 ×200圖5 油冷 ×200圖6 空冷 3.爭(zhēng)論6，得到了成塊狀的奧氏體組織，可知該試驗(yàn)設(shè)計(jì)是合理的，經(jīng)查閱資料20號(hào)鋼的相變點(diǎn)溫度〔近似值〕Ac1=735℃，Ac3=855℃，Ar3=835℃，Ar1=680℃〔7〕。7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(shí)應(yīng)使冷卻，以削減鋼中的內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂。為此，可依據(jù)C曲線圖〔如圖8所使淬火工作在過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定的溫度范圍〔650～550℃〕進(jìn)展快冷〔即〔300～100℃〕時(shí)冷卻速度則盡可能小些。8C加熱溫度對(duì)組織性能的影響[2]查閱資料加熱溫度對(duì)碳鋼硬度的影響如表4所示，20號(hào)鋼的未進(jìn)展熱處理前差增大，相變驅(qū)動(dòng)力△Gv奧氏體。另外提高加熱溫度會(huì)使淬火后樣增加鋼的硬度和淬透深度。加熱時(shí)間對(duì)組織性能的影響如圖1加熱到確定溫度后，進(jìn)展保溫，隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，奧氏體晶粒長(zhǎng)化，同時(shí)還能加強(qiáng)合金在奧氏體中的溶解，起到改善奧氏體性能的作用。冷卻方式對(duì)組織性能的影響4、5、6較快，所以試樣的硬度比空冷的要大。結(jié)論一樣狀態(tài)下鋼的含碳量與硬度成正比，含碳量越高硬度越大，熱處理硬的硬度、強(qiáng)度都顯著上升，韌性、塑性都有所增加。熱處理工藝對(duì)碳鋼的淬火硬度有顯著的影響，由圖1、4、5、6，表3、、5、6的。鐵素體本身強(qiáng)度、硬度低、塑性、韌性高,但不能因此而認(rèn)為馬氏體基實(shí)踐體會(huì)保溫試驗(yàn)，然后打磨制備金相試樣，我參與了每個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都體會(huì)頗深。先說(shuō)試驗(yàn)預(yù)案的設(shè)計(jì)，由于正好那天晚上我要公選課考試，所以回到宿舍已經(jīng)接近九點(diǎn)，我開(kāi)頭上網(wǎng)查找資料，由于是第一次做預(yù)案，就和宿舍的人一起討了個(gè)比較全面的了解。我們是分兩個(gè)加熱溫度進(jìn)展試驗(yàn)的，比其他組要多一道程序，就是把握溫〔后來(lái)有個(gè)組就由于溫度錯(cuò)了〕。最終我們的試樣熱處理試驗(yàn)成功，下面就是制備金相試樣了。這個(gè)過(guò)程我體會(huì)到了留神慎重是多么重要，由于哪怕溫度錯(cuò)一點(diǎn)點(diǎn)，時(shí)間差一點(diǎn)點(diǎn)，都會(huì)是不成功的。打磨試樣是最苦痛的了，由于光有力氣是沒(méi)用的，特別要留意方法，由于方