实验三 碳钢的热处理(2000字)

来源:m.ttfanwen.com时间:2017.5.4

实验三 碳钢的热处理

一、实验目的

1. 了解碳素钢的基本热处理(退火、正火、淬火及回火)的工艺方法。

2. 研究冷却条件与钢性能的关系。

3. 分析淬火及回火温度对钢性能的影响。

4. 学会洛氏硬度计的使用。

二、实验设备和材料

设备:箱式电炉和控温仪表,洛氏硬度计,皮手套,夹钳,淬火矿物油,水,砂纸等。

材料:45号钢、T12 钢样若干。

三、热处理工艺及其设计

碳素钢普通热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。加热温度、保温时间和冷却速度,是达到热处理良好效果的最重要工艺参数。

(一)设计、制定热处理工艺规范

的热处理是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织,而获得所需性能的一种热加工工艺,它的基本过程包括:将钢加热到选定温度,在该温度下保持一段时间,然后用选定的速度冷却。由于工件的成份、形状、大小不同,所以应该选择不同的加热温度、保温时间和冷却速度。热处理的工艺参数主要包括:加热温度、保温时间、冷却速度。

1.加热温度的选择

(1)退火:亚共析钢加热至Ac3+(20?C~30?C)(完全退火);共析钢,过共析钢加热至Acl+(20?C~30?C)(球化退火),得到粒状渗碳体,硬度降低,以利切削加工。由于退化时间较长,本次不做退火实验。

(2)正火:亚共析钢加热至Ac3+(30?C~50?C);过共析钢加热至Accm+ (30?C~50?C)。即加热到奥氏体单相区。

(3)淬火:亚共析钢加热至Ac3+(30?C~50?C);共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30?C~50?C)。

(4)回火:碳素钢淬火后需尽快回火,按加热温度的不同,可分为三种: 低温回火:加热温度150?C~250?C,目的是得到回火马氏体,降低淬火应力,减少脆性并保持淬火碳素钢的高硬度。用于切削工具、冷作模具、滚动轴承等。

中温回火:加热温度350?C~500?C,目的是得到回火托氏体,较多地降低淬火应力,有高的韧性和弹性极限。用于弹簧钢等热处理。

高温回火:加热温度500?C~650?C,目的是得到回火索氏体,消除淬火应

力。强度、硬度、冲击韧度较好。淬火加上高温回火又称调质,用于重要零件,如主轴,齿轮等。

本次试验试样的回火时间设定为20min。 2.保温时间的确定

为了保证工件内外均达到指定的温度,使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化,工件升温和保温所需的加热时间要给予保证。保温的加热时间需考虑诸多因素,可参考有关手册数据。空气介质炉中每毫米碳素钢需1min~1.5min;合金钢则需2min左右。利用盐浴炉加热,时间可减半。根据试样直径,本次实验45号钢样加热10min,T12钢加热18min。

3.冷却速度的影响

热处理时要充分注意不同的冷却方法,具体来说:退火一般采用随炉冷却;正火采用出炉置于空气中冷却,大件则常常还要加吹风。

淬火工艺则较复杂。一方面要求工件冷却大于临界冷却速度,目的是得到全部马氏体组织或下贝氏体组织;另一方面又要求工件减缓冷却速度,避免淬火应力过大,造成开裂和变形。通过不同的冷却速度可以了解到所形成的组织的力学性能—硬度的不同。本次试验有空气、矿物油和水等冷却介质。

4. 实验方案设计

按照表3-1中的实验工艺进行试验。

表3-1 45钢和T12钢的热处理工艺

实验三碳钢的热处理

四、实验要求、实验步骤及注意事项

每9人一组。每组有9种不同的热处理工艺,按照要求热处理完后测试各个试样的洛氏硬度。实验前认真阅读实验指导书。实验步骤如下:

(一)热处理试验

(1)制定好的热处理工艺规范要经教师检查无误后方可进行热处理操作。

(2) 当炉温达到设计温度后(或从控温仪表上读出),将工件装入炉内,保温时要注意控温仪表是否正常,发现问题及时报告教师。

(3)淬火冷却时,应迅速地将试样放入水或油中,并不停地搅动试样,注意不要将试样露出液面。

(4)需要回火的工件在淬火后要进行回火操作。

(5) 所有试样用砂纸磨掉氧化皮,然后测定硬度值,同时将本次实验的全部硬度值记在实验报告上。

(二)洛氏硬度计的使用

(1)将试样放在工作台上,顺时针转动手轮,使压头压向试样表面;

(2)当显示屏出现箭头时放慢手轮转动速度,直至箭头自左向右充满屏幕;

(3)当听到提示音后设备自动加载测试,最后读出读数;

(4)逆时针转动手轮降下工作台,试样更换位置,打2-3次硬度,取其平均值。

注意:向炉中取放试样时一定戴上皮手套并把钳子擦干,不得沾有水和油。开关炉门要迅速,打开时间不宜过长。试样出炉时动作要快。试样过程中一定要注意安全,防止烫伤。

五、 实验报告要求:

1.明确本次实验目的。

2.分析加热温度与冷却速度对钢性能的影响。

3.绘制出45钢回火温度与硬度的关系曲线图。

4.分析实验中存在的问题。


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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