碳钢的热处理及硬度计使用实验(3000字)

来源:m.ttfanwen.com时间:2017.12.18

1.实验二 碳钢的热处理及硬度计使用 一.实验目的 1、熟悉碳钢的基本热处理的操作方法。 2、了解含碳量、加热温度、保温时间、冷却速度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响。 3、学会洛氏硬度计的使用。 二.概述 一.碳钢的热处理 钢的热处理是利用钢在固态范围内的加热、保温、冷却,借以改变其内部组织从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种工艺方法。普通热处理的基本操作包括退火、正火、淬火、回火等。 实施热处理操作时,加热问题、保温时间、冷却方式是最基本的环节,正确选择这三者的参数是热处理质量的关键。 1.加热温度的选择

(1)退火加热温度:亚共析钢加热至Ac3+(30~50)?C(完全退火);共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30~50)?C(球化退火)。

(2)正火加热温度:亚共析钢加热至Ac3+(30~50)?C;过共析钢加热至Accm+(30~50)?C退火和正火加热温度的选择如图3.1所示。

(3)淬火加热温度:亚共析钢加热至Ac3+(30~50)?C;共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30~50)?C,如图3.2所示。

碳钢的热处理及硬度计使用实验

碳钢的热处理及硬度计使用实验

图3.1 退火和正火加热温度范围 图3.2 淬火的加热温度范围

钢的成分、原始组织及加热速度等皆影响临界点Ac1、Ac3、Acmm的位置。在各种热处理手册或材料手册中,都可以查到各种钢的热处理加热文帝。热处理时不能任意提高加热温度,因为加热温度过高时,晶粒容易长大、氧化、脱碳和变形。

(4)回火温度的选择:钢淬火后都要回火,回火温度决定于最终所要求的组织和性能

(工厂中常常是根据硬度的要求)。按加热温度的高低,回火分为三类:

1)低温回火:在150~250 ?C的回火称为低温回火。目的是降低淬火应力,减少钢的脆性,并保持钢的硬度。常用于高碳钢的切削刀具、量具和滚动轴承的热处理。

2)中温回火:在350~500 ?C的回火称为中温回火。目的是获得高的弹性极限,同时有高的韧性。常用于弹簧钢的热处理。

3)高温回火:在500~650 ?C的回火称为高温回火。目的是获得既有一定强度、硬度,又有良好冲击韧性的综合力学性能。所以把淬火后经高温回火的处理称为调质处理。常用于中碳结构钢。

表3.1列出了几种碳钢的加热临界点。

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2、保温时间的确定

为了使工件内外各部分温度均达到指定温度,并完成组织转变,使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化,必须在淬火加热温度下保温一定的时间。通常将工件升温和和保温时间算在一起,统称为加热时间。

确定热处理的加热时间必须考虑多种因素。如:工件的尺寸和性质;使用的设备和装容量;装炉时炉子的温度;钢的成分和原始组织;热处理的要求和目的等。具体时间课参考热处理手册中的有关数据。

实际工作中更多是根据经验大致估算加热时间。一般规定,在空气介质中,升到规定温度后的保温时间,对碳钢来说,按工件厚度每毫米需1~1.5min估算;合金钢按每毫米2min估算。在盐浴炉中,保温时间可缩短1~2倍。 3、冷却方式和方法

热处理时的冷却方法要适当,才能获得所要求的组织和性能。退火一般采用随炉冷却;正火采用空气冷却,大件可采用吹风冷却。

淬火冷却方法非常重要,一方面冷却速度要大于临界冷却速度,以保证全部得到马氏体组织;另一方面冷却应尽量缓慢以减少内应力,避免变形和开裂。为了解决上述矛盾,可以采用不同的冷却介质和方法,使淬火工件在奥氏体最不稳定的温度范围内(650~550?C)快冷,超过临界冷却速度。在(300~100?C)以下温度时慢冷,理想的冷却速度如图3.3所示。

图3.3 淬火时理想冷却曲线示意图 图3.4 各种淬火冷却曲线示意图

常用淬火方法有单液淬火、双液淬火(先水冷后油冷)、分级淬火、等温淬火等(图3.4)。 表3.2中列出了几种常用淬火介质的冷却能力。

表3.2几种常用淬火介质的冷却能力

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二.洛氏硬度计的使用

1、原理

硬度是金属材料机械性能的重要指标之一,因测量简便,在生产中得到广泛应用,热处理后的零件性能,常用洛氏硬度计来测量。

洛氏硬度值是根据负荷(也叫外力)作用下产生的压痕深度值来确定的。其测量原理如图3.5所示。

碳钢的热处理及硬度计使用实验

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碳钢的热处理及硬度计使用实验

图3.5 洛氏硬度试验原理图

图中:

0—0 未加负荷。压头未接触试样时的位置。

1—1 压头加预负荷(10公斤)后压入试样的压痕深度ho的位置。ho包含预负荷所引

起的塑性变形和弹性变形。

2—2 加主负荷后,压头在总负荷(150公斤)作用下压入试样的压痕深度,它包括

总塑性变形和弹性变形。

3—3 卸除负荷后,压头由于主负荷所产生的弹性变形被消除而略提高后位置。这时

压痕的深度h=h1-h0作为测量硬度的依据。

洛氏硬度值是没有单位的数值,直接从表盘上读出。

洛氏硬度计可以用不同的压头和不同的总负荷搭配使用。分别以HRA、HRB、HRC来表示,如表3.3所示。

表3.3 三种洛氏硬度的试验条件与应用

碳钢的热处理及硬度计使用实验

碳钢的热处理及硬度计使用实验

2、洛氏硬度计的构造及操作

洛氏硬度计类型较多,外形构造也各不相同,但构造原理及主要部件均相同。洛氏硬度计的构造简图如图3.6所示,洛氏硬度计的外形如图3.7。

1—压头 2—负荷砝码 3—主杠杆 4—测量杠杆

5—表盘 6—缓冲油缸 7—工作台 8—升降装置

图3.6 洛氏硬度计构造简图

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1— 读数百分表;2—压头;3—载物台;

4—升降丝杠手轮;5—加载手柄;6—卸载手柄

图3.7硬度计外形

洛氏硬度计的操作方法如下:

(1) 按表3.3选择压头及载荷;

(2) 根据试样大小和形状选用在物台;

(3) 将试样上下两面磨平,然后置于载物台上;

(4) 加预载,按顺时针方向转动升降机构的手轮,使试样与压头接触,并观察读数 百分表上小针移动置小红点为止;

(5)调整读数表盘,使百分表盘上的长针对准硬度值的起点。如:试验HRC、HRA硬度时,把长针与表盘上黑字C处对准;试验HRB时,使长针与表盘上红字B处对准;

(6)加主载,平稳地扳动加载手柄,手柄自动升高至停止位置(时间为5~7s)并停留10s。

(7)卸主载,扳回加载手柄至原来位置;

(8)读硬度值,表上长针指示的数字为硬度的读数,HRC、HRA读黑色数字,HRB读红色数字;

(9)下降载物台,当试样完全离开压头后,才可取下试样;

(10)用同样的方法在试样的不同位置测三个数据,取其算数平均值为试样的硬度。操作洛氏硬度计时一定要遵守操作规程。

三.实验内容及方法指导

1、按表3.4所列工艺进行热处理操作。

表3.4 热处理实验内容

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2、实验方法指导:

(1)淬火时,试样要用钳子夹住,动作要快,并不断在水中搅动,以免影响热处理质量。

(2)取放试样时要事先将炉子电源关闭。

(3)热处理后试样用砂纸磨去两端面氧化皮,然后测量硬度。

(4)每人将自己测量的硬度数据填入表3.5中(每个试样测三点,取平均值),并记录本组实验的全部数据,以供分析。

(5)洛氏硬度实验的标尺可选用HRC。

四.实验报告

1、写出实验目的。 2、写出实验步骤。

3、列出全部实验数据,填入数据记录表中。

4、分析含碳量、加热温度、保温时间及冷却方式对钢性能(硬度)的影响规律。

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第二篇:工程材料实验报告碳钢的热处理实验 600字

工程材料实验报告

钢的热处理实验 (炉冷)

班级:机械103

小组:第五组

成员:

一、前言

在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工,金属热加工是机械制造中的重要过程之一,它是在不改变工件的形状和整体的化学成分前提下,赋予或改善工件的使用性能,优化工件的内在质量的一种处理方法。这是工件质量管理中的重要环节。

二.实验目的

1. 掌握金属热加工的方法和流程,了解相关的知识。

2. 对金属热加工进行初步认识,便于今后课程的理解。

3. 学会使用加工仪器,增强动手能力。

三、实验设备

中、高温热处理炉,金相显微镜,洛氏硬度计,金相砂纸。

四、实验原理(45钢,炉冷)

45钢为亚共析钢,亚共析钢随炉冷却一般用在退火中。本次实验是属于完全退火。在退火中,随炉冷却至A3线温度时,开始析出铁素体,称先共析铁素体。随着温度的降低,析出过程持续进行,温度降至A1时,具有共析成分的奥氏体转变为珠光体,最终得到铁素体和珠光体构成的组织(F+P)。

随炉冷却退火目的:细化晶粒,均匀组织,消除组织缺陷。降低硬度,改善切削加工性,消除内应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向。

五、热处理工艺

退火操作是工件金加热(碳钢一般加热至780~900℃)、保温后进行缓慢冷却,所以退火工件一般是在炉中,随炉子降温而冷却。

退火加热温度控制要准确。温度过低达不到退火的目的;温度过高又会造成过热、过烧、氧化、脱碳等缺陷。另外还应注意零件的放置位置。

工程材料实验报告碳钢的热处理实验

六、实验结果

工程材料实验报告碳钢的热处理实验

工程材料实验报告碳钢的热处理实验

七、实验数据汇总

亚共析钢的连续冷却转变图(炉冷)

工程材料实验报告碳钢的热处理实验

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