【精品】材料改性工艺实践

精品精品 材料改性工艺实践材料改性工艺实践 材料改性工艺实践论文题目钢的端淬实验研究学生姓名刘东东学号0 976107206专业金属材料工程班级材料xx 2班指导教师冯佃臣摘要通过对T10 45号钢 60Si2Mn的端淬实验 将淬火后的三种试样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 磨制 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 分析组织和性能关系 揭示现象本 质为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 一 实验材料及试验方法1 1实验材料与设备试样均为 25 100mm 的 45 T 10 60Si2Mn铸坯 离试样3 5mm处是直径为28 30mm 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 250 15 32mm 转速2800r min 功率2 2KW 抛光机 Axovert 25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 42 0 50 0 17 0 37 0 50 0 80 0 25 0 30 0 25 表2化学成分 质量 分数 C Si Mn S P 0 95 1 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 56 0 64 1 60 2 00 0 60 0 69 0 30 0 40 0 030 0 035 1 2实验方法与 步骤1 2 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 1 2 2淬火试样运用末端淬火法进行淬火 其原理为将钢的标准试样 25 100mm 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65mm 5mm 水温为20 30 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 图1 1末端淬火法示意图 1 1 2 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10 15min后至室温 将淬火 后的试样沿圆柱表面纵向磨去0 3 0 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 1 2 3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30 40mm T 10 45 60Si2Mn的硬度值数据如表 4 5 6所示 硬度曲线分别如图 2 3 4 表4T10硬度值表距冷水端距离 mm 1 53 04 56 07 510 513 516 5 19 522 5硬度值 HRC 试验材料62 952 540 538 737 535 632 628 4 26 524 360Si2Mn距冷水端距离 mm 硬度值 HRC 25 528 531 534 537 540 543 546 549 552 5试验材料21 719 219 117 316 717 215 914 914 514 360Si2Mn T10钢硬度曲线如图2T10硬度曲线0102030405060701 54 57 513 519 525 531 537 543 549 5距水冷端距离 mm硬度值 HRC 1图2T10硬 度曲线表545号钢硬度值距冷水端距离 mm 1 53 04 56 07 510 51 3 516 519 522 5硬度值 HRC 试验材料3430 030 02523 522 523 01 7 520 019 060Si2Mn距冷水端距离 mm 硬度值 HRC 25 528 531 5 34 537 540 543 546 549 552 5试验材料18 518 518 016 515 013 513 011 010 010 060Si2Mn45号钢硬度曲线如图2图345号钢硬度曲 线表660Si2Mn硬度值1 53 04 56 07 510 5距冷水端距离 mm 13 5 16 519 522 5硬度值 HRC 试验材料64 063 563 063 063 063 563 0 63 062 562 560Si2Mn距冷水端距离 mm 硬度值 HRC 25 528 531 534 537 540 543 546 549 552 5试验材料62 060 059 056 042 531 531 030 029 528 060Si2Mn45号钢硬度曲线05101520253035401 54 57 513 519 525 531 537 543 549 5距水冷端距离 mm硬度值 HRC 图460Si2Mn硬度曲线硬度值 HRC 图460Si2Mn硬度曲线3 实验结 果与分析3 1T10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PG 2C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 500 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60Si2Mn硬 度曲线0102030405060701 54 57 513 519 525 531 537 543 549 5 距水冷端距离 mm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 3 245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C0 42 0 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 500 3 360S i2Mn60Si2Mn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2 50 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 500 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 说明由于在进行T10与60Si2Mn的实验时 所在实验室中淬火机水压 不稳定 导致两钢种的淬火组织变化不明显 在蔡司显微镜下分别 只拍得两张组织照片 4 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