微观热处理T10钢

1、微观组织控制课程实验学院：机械与汽车工程学院班级：材控学号：姓名：一 . 实验目的：本次研究的主要内容是退火态 T10 钢的热处王里工艺及其组织性能的研究。 通过观察经过不同预先热处理的退火态 T10钢试样的显微组织，以及测量其洛氏 硬度、冲击韧性等，分析了不同预先热处理的 T 1 0钢试样的组织性能和力学性能。 结果表明 ,正火+等温球化退火为退火态 T10 钢的最佳预先热处理工艺 ; 不同预 先热处理所得到的组织效果会遗传到最终的组织中 ; 预先热处理为正火 +普通球 化退火和等温球化退火的退火态 T 1 0钢试样，经过水淬和低温回火后， 发生了脆 性转变。T10钢的热处理工艺及组织性能，

2、 通过对经过不同预备热处理的 T10钢的微 观组织分析及力学性能分析， 探寻在热处理过程中， 不同预先热处理对钢的组织 及性能的影响规律， 在此研究基础上， 对现在实际生产中的一般热处理工艺进行 优化，以达到最好的效果。二：实验方法T10钢的概述：目前常用的碳素工具钢有T8、T10、T12,其中T10用量最多。 T10钢优点是可加工性好，来源容易；但淬透性低、耐磨性一般、淬火变形大。 因钢中含合金元素微量，耐回火性差，硬化层浅，因而承载能力有限。虽有较高 的硬度和耐磨性，但小截面工件韧性不足，大截面工件有残存网状碳化物倾向。 T10钢在淬火加热（通常达800C）时不致于过热，淬火后钢中有过剩未

3、溶碳化 物，所以比T8钢具有更高的耐磨性，但淬火变形收缩明显。由于淬透性差，硬 化层往往只有1.55mm般采用220250C回火时综合性能较佳。热处理时 变形比较大，故只适宜制造小尺寸、形状简单、受轻载荷的模具。T10钢的成分：碳C : 0.951.04 （Tx，X:碳的千分数）硅 Si : 0.35锰 Mn: w 0.40硫 S : 0.020磷 P ：w0.030铬Cr :允许残余含量w 0.25 F+FaC）,由于含碳量比较高，组织P中含有硬而且脆的二次渗碳体，因此其性能是塑性差，强度低，硬 度咼。试验所采用的五种热处理工艺方案：方案一：未经热处理的试样（供货态）。方案二：830C正火，

4、保温30min,空冷+760C球化退火，保温10min, 冷却至690E，保温60min,炉冷至600C,再出炉空冷+770C淬火，保温10min, 水冷+190C回火，保温1h，空冷。方案三：830C正火，保温30min.空冷+760C球化退火，保温10min,炉冷至 600r，再出炉空冷+770C淬火，保温10min,水冷+190C，回火，保温1h,空冷。方案四：760r球化退火，保温10min,冷至690E ,保温60min,炉冷至 600E ,再出炉空冷+770E淬火，保温10min,水冷+190E 火，保温1h,空冷。方案五：830AC 正火,保温30min,空冷+770E淬火，保温

5、10min,水冷 +190E回火，保温1h,空冷。正火是将工件加热到720r至912E之间，保温一段时间，然后在空气冷却 的一种热处理工艺。正火冷却得到的是珠光体类组织。正火可以作为预先热处理， 也可作为最终热处理，当作为预备热处理时，可以消除供货态试样表面的网状渗 碳体，为接下来的热处理工艺做准备，也有细化晶粒、消除表面应力等等，为最 终热处理提供适宜的组织的作用。退火是将工件加热到Ao或Aq以上30至50 r ,（亚共析钢加热Acs以上 30-50 r ,共析、过共析钢加热到AC以上30-50 r），保温-段时间，缓慢冷却 到室温的一种热处理工艺。淬火是将工件加热到临界温度以上（亚共析钢的

6、临界温度为AC3,共析、过共 析钢的临界温度为Ag），保温一段时间，然后快冷到MS以下，进行马氏体转变的 热处理工艺。回火是将工件工件加热到低于临界温度， 保温一段时间， 然后在空气、 水或 油中冷却的一种热处理工艺 ! 。淬火和回火在热处理中是最重要、 用途最广泛的加热工序。 通常我们用淬火 提高工件强度和硬度，然后用不同温度的回火降低由于淬火所产生的残留内应 力，来得到不同力学性能的工件。制备和观察金相试样： 光学显微镜观察和研究金属内部组织，一般分为三个阶段进行 :一、制备金相试样的表面 ;二、用浸蚀液腐蚀金相试样表面组织使其能在显微镜下看到;三、用显微镜观察金相试样表面组织并分析。根据

7、显微镜的原理，当试样表面比较粗糙时，光线射到试样表面发生漫射， 光线无法穿过物镜， 也不能穿过目镜在视网膜上成像， 即不能用显微镜观察到试 样的微观组织。 因此，需要将需要观察的试样表面磨成一个光滑的镜面。 并且这 个表面不能发生组织变化， 且能代表取样前试样组织所具有的状态。 如果仅仅是 光滑的镜面， 在显微镜下观察， 看到的是白茫茫的一片， 看不到微观组织的分布， 为此，必须将试样磨面进行腐蚀处理， 使各个组织对光线的反射能力有差异， 在 显微镜下呈现不同的像， 这时所看到的试样组织的形貌和分布， 即试样组织的显 示阶段。金相显微试样的制备的 - 一般过程为 : 取样镶嵌一磨光一抛光 腐蚀

8、。由 于试样是规则的金属小块，所以取样和镶嵌这两步可以省略直接进行磨光。磨光分为粗磨和细磨，目的是得到平整光洁的磨面为抛光做准备。粗磨的目的是整平试样，并磨成合适的外形。一般在砂轮机上. 进行。在砂轮机上粗磨， 磨面温度容易升高， 这样对于那些对温度比较敏感的材料， 有可能 因为温度升高而引起试样内部组织变化。 且不好操作， 如果压力过大， 试样表面 出现深痕不利于细磨。 由于试样比较小， 且是规则的小块， 因此决定采用手工操 作，用粗砂纸去除表面氧化层，整平试样。细磨的目的是为消除深痕，为抛光做 准备。细磨时，可以加水润滑，加快速度。细磨的时后应该注意 ;（1）朝着一个方向磨，以免留下划痕在

9、试样表面。（2）换下一张砂纸前，应先洗去试样表面的碎屑。（3）换砂纸后，试样应转动 90推磨, 即与上道磨痕相垂直，方便观察。 常用的金相砂纸，它的磨料有碳化硅和天然刚玉两种。金相试样的磨光一样用碳化硅砂纸，优点是磨的快，变形浅，可以加水润滑，加快手工或机械磨制的速度。 对于试样来说，并不是砂粒越粗越好，因为砂粒大到一定程度对磨光速率是不会有 太大影响的，但是会加深磨痕，得不偿失，因此一般采用砂粒适中的砂纸，此次采 用粒度为 400.600.800 的碳化硅砂纸进行磨光。磨光后进行抛光。抛光通常有机械 抛光、电解抛光和化学抛光三种。此次采用机械抛光。其目的是将磨光留下的变形 层除去，并且 .

10、使显微组织的观察不受抛光所产生的变形层的影响。抛光时应将已经经过细磨好的试样平稳地压在旋转的抛光盘上， 可以上下移动。 对试样施加的压力不宜过大，否则有可能损坏仪器。抛光时可以向抛光盘上抹上抛 光膏或者不断滴调制的抛光液，这样可以加速抛光并起到 - - 定润滑的作用。当磨痕 全部消除而呈现镜面时，停止抛光。用清水将试样抛光的表面冲洗干净，用干布擦 干，然后进行腐蚀。腐蚀的目的是为了使抛光后的试样的微观组织在显微镜下能够看到，常见的腐 蚀方法有化学腐蚀、电解腐蚀。在这里我们采用化学腐蚀法。常用的化学腐蚀齐有 硝酸酒精溶液（2ml HNQ,100ml 95%酒精）、苦味酸酒精溶液（4g苦味酸，10

11、0ml 95% 酒精）和盐酸苫味酸酒精溶液（5m1HCL 1g苦味酸，100ml 95%酒精）。此次选用的 侵蚀液为硝酸酒精溶液。将已经抛光好的试样擦干净，用夹子夹取蘸取浸蚀剂的棉 花在试样抛光面上擦拭，数秒后，用干净的棉花将抛光面擦干净，将试样放于金相 显微镜上观察。三：实验结果与分析未处理:T10含碳量介于0.77%-2.11%之间，属于过共析钢，碳钢的机械性能取决于 其组织，组织取决于含碳量，含碳量很低时，钢的组织中主要是铁素体和少量珠 光体，一次钢的强度，硬度低，塑性韧性好。正火正火的组织稍细些，珠光体的分散度大，铁素体的量少。T10的金相组织分布为珠光体和少量铁素体且部分珠光体针状分布。正火球化T10钢的球化处理结果为马氏体+残余奥氏体+碳化物 淬火840 CT10钢840E淬火结构为针状 M+Ar改变 T10 钢原始组织及奥氏体化温度 ,导致了马氏体组织结构发生变化。当原始组织为片状珠光体时，在740C、780C加热未完全奥氏体化，奥氏体 含碳量不高，得到细针状、细小板条状马氏体；在840 C、900 E淬火后，碳完全融入奥氏体中，得到针状马氏体，且由于温度升高，得到的组织较740C、780C 淬火后组织粗大；900 E在淬火时，温度过高，奥氏体晶粒粗大，晶界过热，所 以淬火后晶粒更加粗大，晶界出现弱化现象，当原始组织为