碳钢热处理实验(2700字)

来源:m.ttfanwen.com时间:2017.2.22

碳钢热处理实验报告

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组员名单:

碳钢热处理实验

XX大学机电工程系 指导老师: 20XX年X月

钢的热处理实验

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一.实验目的

(1)了解碳钢热处理工艺操作。

(2)学会使用马氏体测量材料的硬度性能值。

(3)探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对40钢和T12钢的组织和性能的影响。

(4)巩固课堂教学所学相关知识,体会材料的成分—工艺—组织性能之间关系。

二、概述

热处理是一种很重要的热加工工艺方法,也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能,其中包括使用性能及工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度,经一定时间的保温,然后以某种速度冷却下来,通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。

热处理之所以能使钢的性能发生显著变化,主要是由于钢的内部组织结构可以发生一系列变化。采用不同的热处理工艺过程,将会使钢得到不同的组织结构,从而获得所需要的性能。

钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。

三.实验原理

(1)钢的热处理

1.钢的退火:

钢的退火指将钢加热到一定温度并保温一段时间,然后使它慢慢冷却的过程。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度,经过保温后缓慢冷却的热处理方法。

2.钢的正火:

正火,又称常化,是将工件加热至Ac3或Acm以上40~60℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化,去除材料的内应力,降低材料的硬度。

3.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30~50℃,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。

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4.钢的退火:

退火是一种金属热处理工艺,指的是将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度,改善切削加工性;消除残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向;细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。

(2)洛氏硬度计的测量原理:

洛氏硬度计是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的。在规定条件下,将洛氏硬度计压头(金刚石圆锥、钢球或硬质合金球)分2个步骤压入试样表面。卸除主试验力后,在初试验力下测量压痕残余深度h。以压痕残余深度h代表硬度的高低。洛氏硬度试验原理如图所示:

碳钢热处理实验

四.实验设备及其材料

(1)箱式电炉及温控仪表

(2)洛氏硬度计

(3)冷却剂:水和油

(4)试样:45#钢

五.实验内容

(1)测量原材料的硬度。

(2)进行45#钢的淬火实验。

(3)对45#钢加热到800度后空冷到常温。

(4)用洛氏硬度计测量试样热处理试验前后的硬度。

(5)记录实验数据。

六.热处理工艺参数的确定

(1) 加热温度的确定。

淬火温度取决于钢的临界点。

亚共析钢,适宜的淬火温度为Ac3以上30℃~50℃,淬火后的组织为均匀细小的马氏体。如果加热温度小于Ac3,淬火组织中仍保留一部分原始组织的铁素体,会造成淬火硬度不足。

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过共析钢,适宜的淬火温度为Ac1以上30℃~50℃,淬火后的组织为马氏体和二次渗碳体。

(2) 加热温度和保温时间的确定

加热`保温的目的是为了使零件内外达到所要求的加热温度,完成应有的组织转变。其时间主要取决零件的尺寸`形状`钢的成分`原始组织状态`加热介质`零件的装炉方式以及加热温度等。

本试验中用圆柱形短试样,在马福电炉中加热,加热温度在如表1所示,安直径每毫米大约以分钟计算。如D=12mm,加热时间约为t=11min。

(3) 冷却介质与方法

与冷却介质适应是最终获得组织与性能的重要工艺因素,淬火介质主要根据所要求的组织和性能来确定。常用介质有水`盐水`油`空气等。

七.实验流程、成员原始数据记录及分析。

1.实验流程:

a按组领取式样,绑好铁丝环。

b练习测定式样处理前硬度。

c规定条件进行热处理,注意操作安全。

d样处理后,用砂纸抹去氧化皮,擦净,然后在洛氏硬度计上测硬度值。 e记录数据。

2,实验数据:

表一:试样原始硬度:

碳钢热处理实验

碳钢热处理实验

硬度测试,其值分别为32.9,33.0,32.4,单位为HRC,然后在显微镜观察并获取图像。

45#钢正火温度为800度。保温一段时间(8分钟),45#的组织转变为奥氏体+二次渗碳体,保温后放入空气中冷却,可以形成索氏体和托氏体,这样可以细化组织,适当提高硬度和强度。

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八、注意事项

1.本实验加热都为电炉,由于炉内电阻丝距离炉膛较近,容易漏电,所以电炉一定要接地,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。开关炉门要迅速,炉门打开时间不宜过长。

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,否则试样表面会由于冷却不均而出现软点。

5.淬火时水温应保持20~30℃左右,水温过高要及时换水。

6.退火、正火、淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨,去掉氧化皮后再测定硬度值。

九.结果及讨论

结果:在进行热处理过后,45#钢的硬度明显增强;而在进行冷却后,钢的硬度也趋于稳定。

讨论:1、为什么淬火处理后的硬度值比正火处理后的高?

答:因为淬火冷却速度比正火冷却速度快,由过冷奥氏体的连续冷却转变图像可知淬火后得到的是马氏体组织,而正火后得到的组织主要是珠光体。马氏体比珠光体晶粒度细晶界面多,使得晶体的位错滑移阻力增大,从而硬度提高。

2、在相同的热处理状态下不同的材料成分对钢的硬度的影响?

答:钢的硬度与钢的含碳量有关。30钢是亚共析钢,热处理后室温下的组织为铁素体和珠光体,而T10钢为过共析钢,热处理后室温下的组织为珠光体和渗碳体。渗碳体是脆硬相硬度比铁素体高,所以在相同的热处理状态下T10的硬度比30钢高。

十、结论

1、不同的热处理对材料的性能影响不同。

2、不同材料成分的钢在相同的热处理状态下性能不同。

3、将钢加热到Ac1以下(一般为600-650℃),保温一定时间,然后在空气中或炉中冷却即为消除应力退火,也称低温退火。消除应力退火主要用于去掉焊接结构的焊接残余应力。

4、操作过程中涉及到高温处理,故操作人员需要特别小心,以免受伤。

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第二篇:碳钢的热处理及性能分析 1000字

碳钢的热处理及性能分析

碳钢的热处理及性能分析

碳钢的热处理及性能分析

碳钢的热处理及性能分析

碳钢的热处理及性能分析

实验二 金相试样的制备与观察

一、实验目的

1. 学习金相试样的制备方法。

二、实验设备、仪器及材料用品

抛光机、各型号砂纸、抛光磨料、试样、浸蚀剂、吹风等。

三、实验步骤

金相试样的制备包括取样、磨制、抛光、浸蚀四个步骤。制备好的试样应能观察到真实组织、无磨痕、水迹。

1.取样 取样的部位和磨面应根据检验目的选取具有代表性的部位。例如,检验表面脱碳层的厚度应取横向截面、观察纵裂纹就要取纵向截面。试样的截取方法很多,例如用手锯、机床截取、线切割等,但必须注意的是在取样过程中要防止试样受热或变形而引起的组织变化,破坏了其组织的真实性。为防止受热可在截取过程中用冷却液冷却试样。

金相试样的尺寸要便于手握持和易于磨制,常用的试样尺寸为:Φ12×10或12×12×10,如果不是观察表面组织,可以倒角便于磨制。

根据需要,例如观察表面渗碳层的厚度,为防止在磨制过程中发生倒角,应采用镶嵌法,把试样镶嵌在热塑性塑料或热固性塑料中。

我们所用试样为车削好的Φ10×20的45钢试样。

2.磨制 这是最关键的步骤,磨制质量的好坏直接决定了试样的好坏。

① 粗磨 将试样在砂轮上或用粗砂纸之成平面。磨制时使试样受

力均匀,压力不要太大。

② 精磨 粗磨好的试样用清水冲干后,依次用01、02、03、04号

金相砂纸把磨面磨光。磨制时应把砂纸放在玻璃板或平整的桌面上,左手按住砂纸,右手握住试样,用力均匀、平稳,沿一个方向反复进行,直到旧的磨痕被去掉,不要来回磨制。

注意:在调换更细一号砂纸时,应将试样上的磨屑和砂粒

清除干净,并转动90?角,使新、旧磨痕垂直。

3.抛光 抛光的目的是去除磨面上细的磨痕和变形层,以获得光滑的镜面。

机械抛光是在抛光机上进行的。在抛光盘上固定一层织物,如

毛织物、丝织物或人造纤维织物等。抛光盘以200-600转/分的速度旋转,将抛光磨料(Al2O3或其他)加在上面即可进行抛光。注意抛光时用力要均匀,不要太大,以免试样飞出。抛光后先用清水冲洗再用无水酒精清洗,然后用吹风吹干。

4.浸蚀 采用化学浸蚀法,常用的浸蚀剂见表2.1。碳钢及低合金钢一

般采用4%的硝酸酒精溶液浸蚀15-20秒中左右即可。浸蚀后用清水冲洗干净再用无水酒精冲洗,然后吹干。

四、实验报告及要求

1.写出金相试样的制备的步骤及应注意的问题。

2.如果观察到许多平行的条纹而金相组织不清晰,为什么?

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