热处理综合实验指导书.doc

《热处理综合实验》 综合实验指导书 适用专业:材料科学与工程(材料工程方向) 课程代码: 8102001 总学时: 2.5周 总学分:2学分 编写单位:材料科学与工程学院 编 写 人: 贺毅 审 核 人: 审 批 人: 批准时间: 07 年 1 月 6 日 实验目的和任务 通过本实践环节的进行，熟悉钢铁材料常见的热处理工艺和金相观察及硬度测试等过程，了解材料热处理相关设备及操作和硬度计的使用，掌握金属材料的制样技术，并掌握在金相显微镜下识别常见的热处理组织，掌握金相摄照及暗室技术，能根据所学理论知识对实验数据及结果进行分析。通过本次综合实验培养学生的动手能力，理论联系实际的能力。 掌握钢铁材料的常见热处理工艺的工艺参数确定原则，实施热处理操作。 对热处理后的钢进行金相组织观察及摄照。 对热处理后的钢选择正确的硬度测试方法，进行硬度测试。 数据处理、结果分析。 完成热处理综合实验报告。 实验内容 1、热处理方案的确定 （1）设计钢的退火、正火热处理方案： 目的①了解含碳量对钢退火、正火组织的影响 ②退火、正火工艺对同一钢材组织的影响 ③了解含碳量对退火组织硬度的影响 （2）设计不同马氏体形态的热处理方案： 目的①了解含碳量对马氏体形态的影响 ②热处理工艺对马氏体形态的影响 ③了解含碳量对淬火钢硬度的影响 （3）设计不同冷却介质的热处理方案：了解冷却介质对过冷奥氏体转变产物的影响。 （4）设计淬火钢的回火组织的热处理方案： 目的①了解回火温度对回火组织的影响 ②了解合金元素对回火组织的影响 ③了解回火温度和合金元素对硬度的影响 本综合实验共分三个组，实验内容（1）为每组必选内容，实验内容（2）、（3）、（4）三个组各选一个内容。 2、根据所选定的热处理方案，选择材料，查阅参考资料，确定热处理工艺参数。 3、切割取样，选择热处理设备，校正设备温度，准备冷却介质。 4、正确进行热处理操作。 5、磨制样品，抛光腐蚀，观察热处理后组织，分析组织变化规律，并对典型组织摄照。 6、对热处理后样品选择硬度测试方法并进行测试。 7、金相照片及硬度数据结果处理、分析。 8、根据热处理综合实验要求完成热处理综合实验报告。 实验仪器、设备及材料 实验仪器、设备： 砂轮切割机1台 线切割机1台 砂轮机2台 热处理炉4～6台 抛光机多台 金相显微镜多台 硬度计2台 印相机2台 上光机2台 实验用材料： 原料：各种钢材（见表1），铁丝，淬火介质（盐水、水、油等） 砂纸10～14套 抛光布3～5张 腐蚀剂、酒精适量 金相底片、金相像纸各10～12张 表1 热处理综合实验所需钢材 材料牌号 20 45 60 T8 T10 T12 20Cr 40 Cr 60Si2Mn 40CrNiMo 实验原理 钢的热处理原理：固态金属利用加热和冷却，使金属材料的组织和结构发生改变，从而进行材料的组织设计。钢的热处理原理包括钢的加热转变和冷却转变。在加热转变中，满足奥氏体形成的热力学和动力学条件使钢的原始组织发生向奥氏体组织的转变，控制加热速度、加热温度及时间，得到所需要的组织状态。在冷却转变中，过冷奥氏体在A1温度以下在不同的转变温度区间或不同的冷却速度下发生不同类型的组织转变：在A1到550℃左右的高温区或冷却速度缓慢时，发生珠光体转变得到珠光体组织；在550℃左右到Ms点的中温区或冷却速度较快时，发生贝氏体转变，得到贝氏体组织；在Ms至Mf之间的低温区或冷却速度快时，发生马氏体转变，得到马氏体组织。淬火组织(贝氏体、马氏体)进行回火转变，根据回火温度的不同得到回火马氏体、回火屈氏体及回火索氏体组织。控制钢的热处理过程，得到珠光体组织、贝氏体组织、马氏体组织及回火组织，它们具有不同的性能特点，可以满足不同的机器零件的要求。 钢的退火、正火的组织形态：钢的退火组织接近平衡状态组织，当含碳量在0.02-0.77%范围时是亚共析钢，退火组织为F＋P,随含碳量增加，F逐渐减少，P逐渐增多；当含碳量为0.77%时是共析钢，退火组织全部为P；当含碳量在0.77-2.11%范围时是过共析钢，退火组织为P＋Fe3CⅡ，随含碳量增加，P逐渐减少，Fe3CⅡ逐渐增多。钢的正火组织，因冷却速度较快，组织与退火组织有差异，如相同含碳量的亚共析钢中铁素体比退火组织少，过共析钢无网状Fe3CⅡ。 钢