碳素钢的热处理.ppt

实验内容碳素钢的热处理 2 西南大学材料科学与工程学院 一 实验目的 1 了解碳素钢的基本热处理 退火 正火 淬火 回火 工艺方法 2 了解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 3 西南大学材料科学与工程学院 二 热处理基本工艺 热处理是将金属在固态下通过加热 保温和冷却过程 改变其内部组织 从而获得所需性能的一种工艺方法 它的特点是 只改变金属材料内部组织结构 获得所需性能 尽量避免改变零件的形状 同样的材料经过不同的热处理方法 可以得到不同的内部组织 因此 热处理工艺可以最大限度地发挥材料的潜力 4 西南大学材料科学与工程学院 常用热处理方法的工艺曲线示意图 退火 正火 淬火和回火 5 西南大学材料科学与工程学院 1 退火 退火是将钢件加热到临界温度Ac1或Ac3以上 保温一定时间 随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却 以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺 退火的目的 a 降低硬度 以利于切削加工 b 细化晶粒 改善组织 提高机械性能 c 消除内应力 为下一道热处理作好准备 d 提高钢件的塑性 韧性 便于冷冲压或冷拉拔加工 6 西南大学材料科学与工程学院 2 正火 正火是将钢件加热到临界温度Ac3或Acm以上30 50 经保温一定时间 随后在空气中冷却 以获得更细组织的一种热处理工艺 正火的作用与退火相似 与退火不同之处是 a 正火是在空气中冷却 冷却速度快 所获得的组织更细 b 正火后的强度 硬度较退火后的稍高 而塑性 韧性则稍低 7 西南大学材料科学与工程学院 淬火是将钢加热到AC3 亚共析钢 或AC1 过共析钢 以上30 50 保温后放入不同的冷却介质中快冷 大于临界冷却速度 以获得马氏体组织 淬火的目的 提高金属材料的强度和硬度 增加耐磨性 并在回火后获得高强度和一定韧性相配合的性能 3 淬火 8 西南大学材料科学与工程学院 钢淬火后必须要回火 回火是把淬火后的钢件重新加热到某一温度 保温一段时间 然后置于空气或油中冷却的热处理工艺 回火的目的 为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力 降低钢件的脆性 使它具有一定的韧性 根据加热温度的不同 回火可分为低温回火 中温回火和高温回火 4 回火 9 西南大学材料科学与工程学院 淬火加高温回火的热处理称作调质处理 简称调质 10 西南大学材料科学与工程学院 碳钢热处理后的性能 各种组织的硬度性能指标范围如下 珠光体10 20HRC索氏体22 25HRC屈氏体36 42HRC马氏体62 65HRC回火马氏体约60HRC回火屈氏体40 48HRC回火索氏体25 35HRC 11 西南大学材料科学与工程学院 三 实验方案设计 对45钢的样品进行调质处理 要求调质处理后样品的硬度达到HRC30左右 要求根据碳素钢热处理加热温度要求及钢的临界温度及保温时间等 确定45钢调质处理工艺条件 12 西南大学材料科学与工程学院 碳钢普通热处理的加热温度见下表 13 西南大学材料科学与工程学院 各种钢的临界温度见下表 注意 热处理加热温度不能过高 否则会使工件的晶粒粗大 氧化 脱碳严重 变形 开裂倾向增加 但加热温度过低也达不到要求 14 西南大学材料科学与工程学院 碳素钢在箱式电阻炉中加热时间的确定 15 西南大学材料科学与工程学院 四 热处理实验所用箱式电阻炉 16 西南大学材料科学与工程学院 五 实验步骤 1 试样装炉按要求试样在装炉之前要先测试硬度 同时预先将电炉温度升到设定的温度 并保温一定时间 当炉门打开时 迅速将试样装入炉内 速度要快 否则炉温会下降过大 增加加热时间 2 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 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 17 西南大学材料科学与工程学院 3 测量硬度热处理过的试样冷却后 要用布擦拭干净再用砂布擦去氧化皮 然后测试硬度 4 回火处理按热处理内容规定 将淬火后的试样 装入指定温度 并保温一定时间的电炉内进行加热 由于回火的加热温度较低 加热保温的时间要相应长一些 然后取出空冷到室温 磨去氧化皮再测试硬度 18 西南大学材料科学与工程学院 六 实验报告要求 分析钢加热奥氏体化后冷却速度对钢组织和性能的影响 对比样品热处理前后