《机械工程材料》热处理实验报告.doc

PAGE1 / NUMPAGES1 《机械工程材料》热处理实验报告 实验名称 : 45钢（T10钢）的硬度测量和热处理 班 级 : 实验人员 ： 组 长 : 学 号： 组 员 ： 实验日期 : 2011年12月12日 星期一 指导教师 : T10钢淬火前后硬度测量实验报告 一、实验目的： 了解碳钢的基本热处理（退火、淬火及回火）工艺方法。 研究冷却条件与钢性能的关系。 分析淬火后的回火工艺其温度的选择对钢性能的影响。 二、实验设备及材料  1.HR—150A型洛氏硬度试验机。 2.试样:Φ20×10mm 45钢和。 3.实验用的箱式电阻加热炉(附测温控温装置)。 4.冷却剂：水 (使用温度约20℃)。 三、实验的相关原理和要求： 热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，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。其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等。 钢的退火 钢的退火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3线以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。此时，奥氏体在高温区发生分解，从而得到比较接近平衡状态的组织。一般中碳钢(如40、45钢)经退火后消除了残余应力，组织稳定，硬度较低(HB180～220)有利于下一步进行切削加工。实验的材料为45#钢，退火工艺中其加热温度选择为Ac3以上温度，此实验选择的温度为800oC。 退火冷却方式：钢退火时，一般采用随炉冷却到600～550℃以下再出炉空冷。 （二）钢的淬火 钢的淬火：淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上30~50oC，保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(V冷＞V临)，以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。碳钢经淬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：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。 淬火温度的选择 正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据Fe-Fe3c相图确定（如图3-1所示）。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为Ac3+30~50oC，此实验采用的加热温度为830o。若加热温度不足（低于780oC的Ac3温度），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低；但过高的加热温度（如超过Acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性的下降。 保温时间的确定 淬火加热时间实际上是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所用的加热介质、加热方法等因素有关，一般按经验公式加以估算。（经验公式：加热温度为800oC的圆柱形工件，保温时间为1.0分钟/每毫米）。 3、冷却速度的影响 冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少内应力，防止变形和开裂。为保证淬火效果，应选用适当的冷却介质（如水、油等）。此实验的淬火冷却介质选用水。 (三) 钢的回火 钢经经淬火后得到的马氏体组织质硬而脆,并且工件内部存在很大的内应力,如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。因此淬火钢必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得所需的各种不同的组织和性能。 低温回火：回火温度150~250oC；回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物；性能特点是硬度高，内应力减少。 中温回火：回火温度350~500oC；回火后的组织为回火屈氏体；性能特点是硬度适中，有高的弹性。 高温回火：回火温度500~650oC；回火后的组织为回火索氏体；性能特点是具有良好塑性、韧性和一定强度相配合的综合性能。 对碳钢来说，回火工艺的选择主要考虑回火温度和保温时间这两个因素。 实验所