钢的热处理综合实验

实验二  钢的热处理综合实验飘舞的碎布
一、 实验目的
1。 全面熟悉钢的热处理综合实验过程;
2。 掌握常用材料热处理工艺规范的制定;
3。 了解热处理的操作方法;
4.研究热处理对钢的性能的影响;workbench
5.认识碳钢经各种热处理后的显微组织,.进一步了解碳钢经热处理后,在组织和性能上有什么改变。
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二、 实验设备和材料
设备:箱式电炉和控温仪表、洛氏硬度机、台式金相显散镜、预磨机、抛光机
材料:45、T10 钢样、45 钢、T10、T12、20 钢热处理过试样一套、各号金相砂纸、金刚石
研磨膏、水、油。
三、 实验内容
⑴制定出材料的热处理工艺规范。
⑵分组进行热处理操作。
⑶测定热处理后样品的硬度值。
⑷金相显微试样的制备。
⑸观察各种热处理后的显微组组织,绘出组织示意图。
⑹将测得的硬度值与应得到的显微组织一起填入实验报告.
四、概述
(一)设计、制定热处理工艺规范
须藤元气
钢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。
1.加热温度的选择
⑴淬火加热温度
根据 Fe-Fe3C 相图来确定:对亚共析钢,合适的淬火加热温度为AC +30~ 50℃,淬火后的组织为均匀细小的马氏体.如果加热温度不足(低于AC ).则淬火组织中将出现铁素体,造成淬火后硬度不足。对过共析钢和共析钢,合适的淬火加热温度为ACl+30—50℃。淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体,组织中的粒状二次渗碳体可以明显提高钢的硬度和耐磨性.过高的淬火加热温度(高于ACCM),会使淬火后得到粗大马氏体和较多的残余奥氏体组织.使材料的耐磨性下降,脆性增加,这是因为共析钢含碳量高,加热到ACCM  以上时,碳化物全部溶解,使奥氏体晶粒易于长大,淬火后的马氏体粗大。同时,奥氏体内的含碳量越高,则淬火后的马试体量越少,残余奥氏体量越多。
回火温度
将淬火后的钢重新加热到AC1 一下某个温度,在该温度下保温一定时间,然后在空气或油中冷却,这一操作过程叫回火。回火的目的地是消除淬火时产生的能应力,降低钢的脆性,提高钢的韧性。按加热温度不同,回火可分为三类。见图3-4.
图1—2 回火种类示意图            图1—3在共析钢C曲线上估计连续冷却                                                速度的影响
图中:
a-低温回火。主要用于高碳钢和高碳合金钢,回火后保持高硬度和高耐磨性,内应力和脆性降低.回火后的组织为回火马氏体,硬度约为 HRC58~64。一般用于切削工具量具滚动轴
承及渗碳和氰化.
b -中温回火。主要用于 0。5~0.7 ﹪C 的碳钢和合金钢,回火后内应力基本消除,有一定的韧性和较高的弹性于屈服强度。回火后的组织为回火屈氏体,硬度约为 HRc35~45。一般用于各种弹簧及热锻模.
c-高温回火。主要用于0。3~0。5 ﹪C  的碳钢和合金钢,回火后既有较高的强度、硬度,又有较好的塑性和韧性。回火后的组织为回火索氏体.硬度约为 HRc20~35。一般用于轴、螺栓等重要零件。
⑶钢的退火和正火温度
对于不重要的工件,退火、正火可作为最终热处理。对于重要的工件,退火、正火是中间热处理,用来消除或改善铸、锻、焊过程中的造成的缺陷,为下一道工序作组织准备。                       
            表 1-1 各种不同成分碳钢的临界温度(部分)
钢的退火是将钢加热到Ac1 或Ac3 ,以上保温后随炉冷却.
钢的正火是将钢加热到Ac3 或Accm 以上30—50℃保温后空冷。正火的冷却速度比退火大。正火得到的组织比退得到的组织细,强度、硬度也较高。
2 .保温时间的确定
为了使钢件内外各部分温度均匀一致,并完成组织转变,必须在加热温度下保温一定时间.
                  图1-4 正火和各种退火的加热温度范围
对于碳钢件,放进预先已加热至选定加热温度的炉内加热.如果是火焰炉、电炉,所需保温时间大经为 1分钟/毫米(直径或厚度),合金钢应相对延长一点。
回火时的加热、保温时间,应与回火温度结合起来考虑。低温回火时,为了稳定组织、消除内应力,使零件在使用过程中性能与尺寸稳定,回火时间要长一些,一般不少于 1.5~2小时。高温回火时可不宜过长,过长会使钢过分软化,对有的钢种甚至造成严重的回火脆性,一般为 1 小时左右。
3.冷却速度的选择
冷却是决定钢的最终组织与性能的重要工艺参数,同一种碳钢在不同冷却速度下冷却,会得到不同的转变产物。常采用的冷却介质有炉冷、空冷、风冷、油冷、水冷、等温盐浴冷却等。
钢热处理后的质量检查
工件热处理后的质量检查都是通过硬度检验来实现的,因为硬度既不损坏试样,又可通过查表或公式换算出强度或其它机械性能值
对于较软的钢(如退火、正火),可用洛氏硬度计测出HRB 值。HRB的测量范围:25~100。
对于较硬的钢(如淬火、调质),可用洛氏硬度计测出HRC值。HRC的测量范围:20~57。
无论HRC还是HRB都可通过查表,换算成HB值,以便进行硬度比较.
钢经热处理后的基本组织概述
索氏体:是片状渗碳体与铁索体的层片相间的机械混告物,层片分布的较珠光体细密高倍显
微镜下才能分辨出来,是由奥氏体过冷直接得到的.布鲁姆
韩寒回火索氏体:淬火钢在高温回火后得到的组织.具体的金相特征为铁素体的基体上分布着细的颗粒状渗碳体.这些小粒状碳化物分布得很均匀,所以它的综合机械性能好、碳钢经热处理后可得到这种回火索氏体组织,其铁素体己成等轴状,已没有针状形态。
屈氏体;也是珠光体类型的组织,是渗碳体和铁素体层片相间的机械混合物,但它的层片比索氏体还细密.在一般光学显微镜下无法分辨,只有在电子显微镜下才能分辨出其中的层片,是由奥氏体过冷直接得到。
回火屈氏体:淬火钢经中温回火后得到的组织,其金相特征是;原来的条状或片状马氏体的形态还未完全破坏,第二相渗碳体析出在其上,这些渗碳体颗粒很细小,以致在光学显微镜下难以分辨。
马氏体:它是碳在a-Fe  中过饱和固溶体。马氏体形态按含碳高低分两种,即板条马氏体和片状马氏体。
板条马氏体:低碳钢或低碳合金钢淬火后得到组织为板条马氏体组织,其金相组织特征是:
大小差不多的细马氏体条定同平行排列成束状,在束与束之间位相差较大,在一个原始奥氏体晶粒内可形成几个位向不同的马氏体领域(束),韧性较好.
片状马氏体:在含碳较高的钢中经淬火后得到马氏体呈片状(也叫针状、透镜状、竹叶状),在一个奥氏体晶粒内形成的第一片马氏体较粗大,往往横穿整个奥氏体晶粒,将奥氏体晶粒加以分割,使后形成的马氏片大小受到限制,所以片状马氏体的大小尺寸不一,其间还残留奥氏体。
回火马氏体:马氏体经低温回火后,得到的组织为回火马氏体组织。它仍保持原有片状马氏体的形态,但由于在低温下回火,有极小的碳化物析出,所以回火马氏体易受侵蚀,在金相显微镜下观察比淬火马氏体稍暗一些.
贝氏体:贝氏体分三种金相形态:上贝氏体、下贝氏体和粒状贝氏体。
上贝氏体:亦称针状贝氏体,其组织特征是:条状铁素体大致平行排列,渗碳体分布于铁素体条间。
下贝氏体:亦称针状贝氏体,其组织特征是;针状铁素体内有碳化物沉淀,碳化物的位向
与铁素体长轴约为 55~60°,针状呈黑,易腐蚀,与回火马氏体相似。
粒状贝氏体:其组织是由铁素体和铁素体所包围的小岛状所组成,岛状组织刚形成时为高碳奥氏体,其后转变的三种情况是:分解为铁素体和碳化物;发生马氏体转变;仍保持富碳奥氏体。
四、 实验步骤及注意事项
⑴ 实验前认真阅读实验指导书.
⑵ 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。
⑶ 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.
⑷ 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。
⑸ 淬火后的试样用砂布磨掉氧化皮,然后测定硬度疽,同时将本次实验的全部硬度值     
记在实验报告上。
(6) 需要回火的工件在淬火后要进行回火操作。

本文发布于:2023-06-23 14:54:54,感谢您对本站的认可!

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