钢的普通热处理实验.doc

实验名称： 钢的普通热处理实验 实验类型： 一、实验目的和要求（必填）二、实验原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1.了解普通热处理的设备及操作方法。 2. 深入了解钢的成分、加热温度和冷却速度对淬火后钢性能的影响。3.深入理解不同回火温度对钢的性能的影响。二、实验基本原理热处理是通过加热、保温、冷却的三个过程，是钢的内部组织发生变化，已获得所需要性能的一种加工工艺。由于加热温度、冷却速度和处理目的不同，钢的热处理种类很多，其中常见的热处理方法有淬火、回火、退火和正火等。钢经热处理后的性能取决于处理后的组织，热处理后的组织又取决于钢的成分、加热温度和冷却速度。钢的含碳量不同，其加热温度不同；不同的热处理方法，其加热温度也不同。经正常加热，并用不同的速度冷却后，钢的性能不同。因为冷却速度不同，所获得的组织不同。钢经正常淬火后，必须进行及时回火。因在淬火中急冷时长生较大的内应力，且淬火马氏体本身较脆，故不能直接使用。通过回火，一方面可以消除内应力而提高刚的人性，更重要的是通过不同温度回火，能使淬火组织发生改变从而获得不同的回火组织，已达到钢的预期性要求。三、主要仪器设备与试样1. 加热炉与温度控制仪；2. 冷却水槽与油槽；3. 洛氏硬度计；4. 不同含碳量的碳钢和合金钢试样若干；5. 钳子、钩子、铁丝、砂皮纸等。四、实验步骤1. 每人领取热处理试样一块。2. 在洛氏硬度计上测量式样的原始硬度值（根据硬度不同选用HRC和HRB）。3. 按照规定的加热温度和冷却方法进行热处理。步骤如下：1) 将试样放入预定温度的炉子中加热并保温。保温时间：碳钢按照1min/mm、合金钢按1.2min/mm来计算；2) 当达到保温时间后，用钩子把试样从炉子中取出，并迅速放入规定的介质中冷却；3) 若是进行回火，则在规定温度的炉中保温20min后取出空冷；4.测量经不同热处理后钢的硬度（测量前用砂皮纸清除试样表面的氧化层和脱碳层）；5.把所有的实验数据记录于表中。五、实验数据记录和处理表1 淬火实验数据记录试样材料加热规范冷却方法冷却后硬度估计冷却后组织温度/保温时间/min2095010水冷32残余奥氏体和淬火马氏体4575016水冷40.5淬火马氏体和渗碳体86016水冷47淬火马氏体和残余奥氏体86016油冷23.7淬火屈氏体和铁素体86016空冷13.5淬火索氏体和铁素体T107807水冷64.5淬火马氏体7807油冷36.7淬火屈氏体7807空冷23.5淬火索氏体Gr129508.6水冷60.7淬火马氏体9508.6油冷61.7淬火马氏体9508.6空冷62.5淬火马氏体表2 回火实验数据记录表试样材料淬火后原始硬度/HRC加热规范回火后硬度/HRC估计回火后组织回火温度/保温时间/min45562002050.5回火马氏体594002044回火屈氏体58.56002021.5回火索氏体T1064.52002061.9回火马氏体62.54002045.4回火屈氏体65.96002024.1回火索氏体Gr12652002060回火马氏体664002055回火屈氏体676002051回火索氏体六、实验结果分析与讨论 (1)根据实验数据，分析不同碳钢经正常淬火后，钢的硬度与含碳量的关系，并说明其原因。答：由淬火实验数据可知不同碳钢经正常淬火后，钢的硬度随碳含量的增加而增高。因为马氏体是碳或其他合金元素在体心正方体中的过饱和固溶体，因此它的硬度比较高，而且随着过饱和程度的增加，其硬度也会提高，所以经正常加热并大于临界冷却速度后，马氏体的硬度取决于碳含量。(2)根据实验数据，分析同种钢在相同加热温度时，冷却速度对钢的硬度的影响，并说明其原因；同种钢在相同冷却速度下，不同加热温度对钢处理后硬度的影响，并说明其原因。答：对于碳钢，同种钢在相同加热温度时，冷却速度越慢钢的硬度越高，因为冷却速度不同，所获得的组织不同；对于Gr12合金钢在空气中冷却就能获得淬火马氏体组织，钢的硬度与冷却速度关系不大。同种钢在相同冷却速度下，加热温度不足时淬火后钢的硬度比加热温度足够时更低，因为加热温度过低，相变不能完全，加热后组织中存在未溶铁素体（其硬度较低）。(3)画出回火温度与钢的硬度关系曲线，并指出不同回火温度下钢的组织。答：回火温度与钢的硬度关系曲线如下图所示：回火温度为200时，淬火组织中的淬火马氏体转变为回火马氏体，其他组成物不发生变化；回火温度为400时，淬火马氏体和残余奥氏体都分解为回火屈氏体组织；600时，为回火索氏体组织。(4)分析合金钢热处理的特点及原因。答：合金钢的加热温度一般比相同含碳量的碳钢高，一方面合金元素能提高Ac1的温度，另一方面合金元素扩散速度较慢，为促使合金元素溶入奥氏体中，需提高加热温度。在相同冷却速度下，相同碳含量的合金钢比碳钢的硬度大，这是由于合金元素使C曲线右移的结果。有些合金钢甚至在空气中冷却就能获得淬火马氏体组织。合金钢回火时，