工程材料试验钢的热处理.doc

实验一 钢的热处理 实验目的 1、了解钢的普通热处理（正火、淬火）的工艺方法和操作流程。 2、研究碳钢正火和淬火后的硬度变化。 3、了解各种热处理设备的结构和使用方法。 4、研究冷却条件对钢性能的影响。 5、初步确定碳钢的含碳量与其硬度的关系。 二、实验设备及材料 1、箱式电阻加热炉及控温仪表；冷却液：淬火用的水和油;夹持式样的铁钳。 2、式样：45钢（中碳钢、亚共析钢） （1）箱式电阻加热炉 图1马弗炉 一般实验室均采用箱式电阻加热炉作为热处理的加热设备，其大致构造如图2所示。他主要由炉壳和炉芯两部分组成，炉壳和炉芯之间填有保温材料，以减少炉内热量的损失，炉芯一般由耐高温的Al2O3或SiC等耐火材料制成，炉芯壁内，分布着许多圆形电热丝孔3以供穿插电热丝用。电热丝多用铁铬铝合金丝制成螺旋形。当电源通过接线盒5使电热丝中通有电流时便产生电热效应，所发生的热量即可加热炉内的试样7。为了避免取放试样时碰坏或磨损加热室2底部耐火材料，在加热室底部放置一块高强度耐火材料制成的炉底板6。加热室的开口处用炉门9封闭。炉门上有一小孔，供观察炉内温度和试样的加热情况用。炉门下部有一挡铁，当炉门关闭时，挡铁触动控制开关8，使加热室内的电热丝中有电流通过；当炉门打开时，控制开关切断了电源控制电路，此时即闭合电源开关，电炉中的电热丝也不会有电流通过，从而保证了操作时的安全。在加热室后壁开有一测温孔4，供插入热电偶使用。整个炉体用钢板包裹，并由支架支撑。 图2马弗炉的结构示意图?????? 1-隔热层；2-加热室；3-电热丝孔；4-测温孔；5-接线盒；6-炉底板；7试样；8控制开关；9-炉门? 实验原理及操作步骤 3.1实验原理? 为了提高和改善金属材料的性能，使之更好的发挥钢铁制品性能上的潜力，以满足各种不同的性能要求，则可以通过热处理工艺来完成。? 热处理过程包括三个主要步骤，即加热、保温和冷却（图3） ? 冷却速度的影响 按处理工艺不同，钢的热处理基本形式一般分为退火、正火、淬火、回火及表面处理等。下图表示各种不同热处理操作的工艺曲线示意图 1、加热温度选择 （1）正火加热温度 一般亚共析钢加热至Ac3+（30~50）摄氏度，过共析钢加热至Accm+（30~50）摄氏度，即加热到奥氏体单相区。 （2）淬火加热温度 一般亚共析钢加热至Ac3+（30~50）摄氏度，共析钢和过共析钢加热至Ac3+（30~ 50）摄氏度。 保温时间的确定 为了使工件内外各部分的温度约达到指定温度，并完成组织转变，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，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所需要的时间算在一起，通称为加热时间。 3、钢冷却时所得的各种组织组成物的形态 a.珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，层片较粗。 b.索氏体是铁素体和渗碳体的机械混合物，其层片比珠光体更细密，在显微镜高倍下才能分辨。 c．屈氏体也是铁素体和渗碳体的机械混合物，片层比索氏体更细密。 d.上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的非层状组织。 e.下贝氏体是在片状铁素体内部沉淀有碳化物的混合物组织。 f.马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体. 3.2实验操作步骤? 1．试样准备? 试样的尺寸不要太大，一般以高度为10—15毫米，观察面的边长或直径为15—25毫米的方形或圆柱形较为合适。 2．试样装炉? 先将电炉温度升到规定的温度。当炉门打开时，应按顺序迅速将试样装入炉内，速度要快但不能混乱，否则炉温会下降过大，增加加热时间。? 3．试样出炉和冷却? 这是直接影响实验效果的关键，必须周密安排充分准备。当炉门打开时，尽快地按顺序迅速将试样钳出并投入预定的冷却介质中冷却，并搅动试样，促使冷却均匀。? 思考题 1．?不同成分的试样采用相同的热处理工艺处理，各种试样所得硬度为什么不同？? 答：因为含碳量不同。? ?同一种成分的试样，分别经过正火、淬火等处理，所得硬度为什么不同？????? 答：不同处理方法，有不同的温度、不同的冷却方法得到的试样内部结构不同，因此硬度不同。? 五、实验感想 对于我们机械系的学生来说，这是第一次比较专业的实验课，对我们意义重大。在这次试验中，大家都很认真投入，从实践中学到了知识，提高了动手能力，增加了我们对材料的兴趣。