金属热处理原理及工艺实验指导书(定稿)-2005讲述.doc

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金属热处理原理及工艺实验指导书(定稿)-2005讲述

金属热处理原理及工艺 实验指导书 主编:汤峰 刘英 中原工学院 材料科学与工程教研室 2004.6.6 目 录 实验一、钢的热处理 实验二、碳钢热处理后显微组织及性能 实验三、钢的淬透性及组织分析 实验四、钢渗碳后及渗碳淬火后的显微组织分析 实验一 钢的热处理 一、实验目的   1、了解碳钢的普通热处理(退火、正火、淬火及回火)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。 二、实验原理   钢的热处理就是钢在固态下通过加热、保温和冷却,改变其内部组织,从而获得所需性能的一种操作方法。普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。   热处理操作中,正确地选择加热温度、保温时间和冷却方式,这是热处理质量的保证。   1、加热温度  (1)退火加热温度 亚共析完全退火加热温度是 Ac3+(30~50)℃ ;共析钢和过共析钢的球化退火加热温度是 Ac1+(20~30)℃ 。  (2)正火加热温度 亚共析钢是 Ac3+(30~50)℃ ;过共析钢是 Accm+(30~50)℃ 。  (3)淬火加热温度 亚共析钢是 Ac3+(30~50)℃ ;过共析刚是 Ac1+(30~50)℃ 。  (4)回火温度 钢淬火后要回火。回火分为以下三类:   a、低温回火(150℃~250℃)得到的组织为回火马氏体,其目的是降低淬火后的应力,减少钢的脆性。低温回火常用于高碳钢切削刀具、量具和轴承等工件的处理。   b、中温回火(350℃~500℃)得到的组织为回火屈氏体。目的是获得高的弹性极限,较好的韧性。主要用于中高碳钢弹簧的热处理。   C、高温回火(500℃~650℃)得到的组织为回火索氏体。目的是获得较高的强度、硬度和冲击韧度的综合力学性能。通常把淬火 +高温回火称为调质处理。主要用于中碳结构钢要求具有综合力学性能机械零件的热处理。   各种钢回火温度与硬度值之间的关系可从有关手册中查阅,也可采用以下经验公式估算回火温度。             T(℃) =200+K(60-HRC) 式中 K-系数,当回火后的硬度值30HRC时,K=11;30HRC时,K=12。   HRC-所求的硬度值。   2、保温时间   为了使奥氏体成分均匀化、工件各部分温度一致,必须在淬火加热温度下保温一定时间。通常将工件升温和保温的时间称为加热时间。   热处理的加热时间与工件的尺寸形状、加热设备及装炉量、装炉温度、钢的成分和原始组织等有关,具体的加热时间可从手册中查阅。实际工作中多根据经验估算加热时间。一般规定,在空气介质中,升到规定温度后的保温时间,碳钢按工作厚度每 1mm需(1~1.5)min;合金钢需2min。在盐浴炉保温时间可缩短(1~20倍)。   3、冷却方法   退火一般采用随炉冷却。正火多采用空冷。淬火冷却是关键工序,它直接影响钢淬火后的组织和性能。一方面冷却速度要大于临界冷却速度 Vk,以保证获得马氏体组织。另一方面,在保证获得马氏体组织的前提下又要尽量减缓冷却速度,以减少内应力,防止变形和开裂。为此,可根据 C 曲线,使淬火工件在过冷奥氏体最不稳定区(650℃~550℃)快冷,而在较低的温度(300 ℃~100℃)冷却速度尽可能小些。   为了保证淬火效果,应合理选用冷却介质(如水、油等)和冷却方法(如双介质淬火、分级淬火等)。   三、实验步骤   1、按表16-3所列工艺条件进行各种热处理操作。全班分两组,每组一套试样(45钢试样8块、T12试样8块)。炉冷试样由实验室事先处理好。                     钢号 热 处 理 工 艺 硬度值 HRC或HRB 换算为 HBS或HV 加热温度 ℃ 冷却方式 回火温度 ℃ 1 2 3 平均 45 860 炉冷 ? ? ? ? ? 空冷 ? ? ? ? ? 油冷 ? ? ? ? ? 水冷 ? ? ? ? ? 水冷 200 ? ? ? ? 水冷 400 ? ? ? ? 水冷 600 ? ? ? ? 760 水冷 ? ? ? ? ? T12 760 炉冷 ? ? ? ? ? 空冷 ? ? ? ? ? 油冷 ? ? ? ? ? 水冷 ? ? ? ? ? 水冷 200 ? ? ? ? 水冷 400 ? ? ? ? 水冷 600 ? ? ? ? 860 水冷 ? ? ? ? ?   2、将同一加热温度的45钢和T12钢试样,分别放入860 ℃和 760 ℃的炉内加热,保温(15~20)min 后,分头进行水冷、油冷或空冷的热处理操作。   3、从两种加热温度的水冷试样中各取出三块45钢和T12钢试样,分别放入200℃、 400℃、 600℃的炉内进行回火,回火保温时间为 30min 。

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