碳钢热处理实验

碳钢热处理实验
碳钢热处理实验报告
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组员名单:
姓名学号
XX⼤学机电⼯程系
指导⽼师:20XX年X⽉
碳钢的热处理实验
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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。钢的热处理决战东北
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
西南票务网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。 2
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:
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
中国工程物理研究院
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
美国航天飞机爆炸加热`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:
原始硬度(单位:巴⽒硬度)平均值(单位:
材料第⼀次第⼆次第三次巴⽒硬度)
45#钢11.5 11.4 14.4 12.4 T10 18.3 21.5 24.1 21.3
安徽大学学报
表⼆:
4 在油中冷却 23.0 24.0 30.0 28.0 27.0 25.0 29.1 组别冷却⽅式处理后硬度平均值
1 在仪器中冷却 5.8 4.1 4.6 5.6 6.
2 4.9 5.2 2 在空⽓中冷却 17.2 17.9 19.5 18.6 19.4 19.5 18.6
3 在⽔中冷却 18.3 21.5 15.0 19.0 19.5 20.0 18.9 5 在⽔中冷却后回27.9 28.0 27.1 26.
4 25.8 26.
5 27.0 炉650℃
6 在⽔中冷却后回48.8 50.
7 52.5 44.1 48.1 46.1 48.4
炉200℃
2.8HRC),然后在800温度下加热8分钟,然后进⾏空冷处理,之后再进⾏三次硬度测试,其值分别为32.9,3
3.0,32.4,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。 4
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。
江苏交广网九.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。 5

本文发布于:2023-06-23 15:09:34,感谢您对本站的认可!

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标签:组织   硬度   加热   热处理
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