钢的热处理综合实验讲义.doc

实验二 钢的热处理综合实验 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； 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。 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 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。 ⑵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