材料改性工艺实践1061107130.doc

材料改性工艺实践论文题目：钢的端淬实验研究学生姓名：学号：专业：班级：指导教师： 摘要：通过对T10，45号钢，60Si2Mn的端淬实验，将淬火后的三种试样在砂轮机上进行打磨后，在洛氏硬度计上测硬度值，并将热处理后的试样进行切割，磨样，抛光，腐蚀，在蔡司显微镜上拍下其不同位置的组织图片，分析淬火加热温度对钢淬火后性能的影响，实验表明：末端的冷却速度最大，其组织为马氏体，随后为屈氏体，再逐渐过渡到原始组织，其硬度也相应逐渐降低。关键字：端淬；硬度；组织；性能前言：金属材料通过不同的加热、保温和冷却方式，使其内部的组织结构发生变化以达到改善加工工艺性能和强化力学性能的目的。本实验对三种刚进行端淬实验，分析组织和性能之间的关系，揭示现象本质，更深入分析材料所具有的潜在的综合机械性能，充分发挥材料使用性能。1实验材料及试验方法1.1实验材料与设备试样均为25100mm的45、T10、60Si2Mn铸坯，距离试样35mm处是直径为2830mm，以供淬火悬挂使用。箱式电阻炉，虎钳，砂轮机，（人工切割），（落地式）砂轮机规格2501532mm，转速2800r/min,功率2.2KW、抛光机，Axovert25蔡司显微镜、端淬机、洛氏硬度计。三种试样的成分分别如表1、2、3所示：表1 化学成分（质量分数/%）C%Si%Mn%Cr%Ni%Cu%0.420.50%0.170.37%0.500.80%0.25%0.30%0.25%表2 化学成分（质量分数/%）C%Si%Mn%S%P%0.951.04%0.35%0.40%0.020%0.030%表3 化学成分（质量分数/%）C%Si%Mn%Cr%Ni%S%P%0.560.64%1.602.00%0.600.69%0.30%0.40%0.030%0.035%2.制定热处理工艺(各类钢种的热处理工艺曲线如图)3实验方法与步骤3.1加热把45号钢，60Si2Mn,T10三个试样分别放入箱式电阻炉中，试样加热时应尽量靠近电热炉端点附近以保证热电炉测出温度,开炉门放试样，当试样颜色一致时开始计算保温时间约三十分钟后，用长柄钳子取出，三种钢的淬火温度分别为850，870，780，。加热时防止脱碳现象，可将式样放在保护管内，并在底部铺上一层石墨，试样是悬挂在管内，并使末端与石墨粉保持一段距离。3.2淬火图1.1 末端淬火法示意图1试样运用末端淬火法进行淬火，其原理为：将钢的标准试样（25100mm）在自动控温箱式热处理炉加热到780后，迅速放入末端淬火试验机的冷却孔中，对试样的末端喷水冷却。规定喷水管内径为12.5mm，水柱的自由高度为65mm5mm，水温为2030进行淬火，其示意图如图1.1所示。由于试样仅末端淬火，所以整个圆柱沿长度方向由下而上冷却速度逐渐减小，故试样经末端淬火的组织马氏体贝氏体屈氏体原始组织。3.3磨样将加热到淬火温度后的试样取出，试样末端喷水冷却进行淬火，冷却1015min后至室温，将淬火后的试样沿圆柱表面纵向磨去0.30.5mm的深度，然后经砂纸研磨，以获得平面，便于测定硬度。试样在磨制过程中要进行冷却，以免试样产生回火而影响硬度的测量。3.4测量硬度值利用R(D)150Al洛氏硬度计用来测量其洛氏硬度值，沿试样磨制平面的中心线进行测量，由试样水冷短（即末端起），每隔1.5mm测量一次，当硬度值下降趋平稳时，可每隔3mm测量一次。一般测量至离水冷端3040mm。T10、45、60Si2Mn的硬度值数据如表4、5、6所示，硬度曲线分别如下图。表4 T10硬度值表距冷水端距离（mm）1.53.04.56.07.510.513.516.519.522.5硬度值(HRC)试验材料61.553.441.538.736.535.432. 729.426.524.5T10距冷水端距离（mm）25.528.531.534.537.540.543.546.549.552.5硬度值(HRC)试验材料21.519.518.117.316.717.215.514.614.514.3T10表5 45号钢硬度值距冷水端距离（mm）1.53.04.56.07.510.513.516.519.522.5硬度值(HRC)试验材料35.531.029.525.523.522.423.021.520.019.545 距冷水端距离（mm）25.528.531.534.537.540.543.546.549.552.5硬度值(HRC)试验材料18.517.518.016.515014.513.011.510.010.045表6 60Si2Mn 硬度值距冷水端距离（mm）1.53.04.56.07.510.513.516.519.522.5硬度值(HRC)试验材料63.563.063.063.063.063.563.062.562.562.560Si2Mn距冷水端距离（mm）25.528.531.534.537.540.543.546.549.552.5硬度值(HRC)试验材料62.060.059.056.542.532.531.030.029.528.560Si2Mn4.实验结果与分析4.1 T10钢将空冷后的试样首先在砂轮机上磨出平面，然后在六种粗细不同的砂纸由粗到细进行磨样，再经过PG2C型金相试样抛光机进行抛光，最后置于Axiovert25 蔡司显微镜下观察其显微组织并拍照。 T10钢末端淬火状态组织（1000）T10是最常见的一种碳素工具钢，韧度适中，生产成本低，经热处理后硬度能达到60HRC以上，但是，此钢淬透性低，且耐热性差（250），在淬火加热时不易过热，仍保持细晶粒。韧性尚可，强度及耐磨性均较T7-T9高些，但热硬性低，淬透性仍然不高，淬火变形大。4.2 45号钢45号钢的奥氏体稳定性差，加热后需快速淬火冷却才能获得高硬度的马氏体组织45号钢的主要化学成分有含碳C：0.420.50%，一定量Si。Mn。抗拉强度b (MPa) 600，屈服强度s (MPa)355。伸长率5 (%)16。45号钢是机械制造中广泛应用的中碳优质碳素结构钢。它具有良好的切削加工性能45钢末端淬火状态组织（1000）4.3 60Si2Mn60Si2Mn弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢，强度、弹性和淬透性较55Si2Mn稍高。60Si2Mn弹簧钢适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在30mm以下的螺旋弹簧、也适于制作工作温度在250 以下非腐蚀介质中耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧以及汽车减震系统等。 60Si2Mn钢末端淬火状态组织（1000）端淬火后，端部硬度HRC60以上出来的是马氏体。中碳结构钢60Si2Mn 由于具有较高的强度和良好的塑韧性，60Si2Mn 作为复合模具钢的基材是不错的选择，60Si2Mn 属于中碳结构钢，其传统的热处理工艺为完全淬火+ 高温回火，淬火后组织为板条马氏体与片状马氏体的混合。而中碳钢经高温淬火后， 会在光学金相组织中出现相互平行、成束的板条马氏体。5.结论（1） 通过各种钢加热到规定的温度保温后，经末端淬火，末端的冷却速度最大，其组织为马氏体，随后为屈氏体，再逐渐过渡到原始组织，其硬度也相应逐渐降低。（2）金属材料通过热处理可以充分发挥其综合机械性能，从而证明金属材料改性工艺的可行性。（3）钢的淬火温度和冷却速度对钢的组织性能具有很大的影响作用，所以钢在淬火过程中，必须将钢的淬火温度控制在合适的温度，并且要合适的冷却速度，以及合适的淬火设备，才能获得所需的组织和性能。参考文献1 戴起勋. 金属材料学M，北京：化学工业出版社，20