压下量和冷却方式对低碳钢组织和硬度的影响-本科综合实验报告

1、内蒙古科技大学本科生综合实验报告题目：压下量和冷却方式对低碳钢组织和硬度的影响学院：材料与冶金学院专业：材料成型及控制工程姓名：王金铭班级：成型2班学号：指导老师：郭瑞华老师目 录一、 实验目的3二、 实验材料3三、 实验方案3四、 实验设备及器材31、 金相切割机32、 加热炉（箱式炉）33、 二辊可逆式试验轧机3五、 实验步骤41、 试样准备和切割镶嵌42、 加热43、 轧制44、 磨样、抛光45、 腐蚀与拍照56、 显微硬度测定5六、 实验结果分析61、 观察和分析Q235不同压下量，不同冷却方式的金相组织62、 分析造成金相组织不同的原因73、 分析不同冷却速度对硬度的影响84、 实验

2、误差分析8七、 总结9八、 参考文献9一、实验目的1通过实验室二辊可逆轧机对Q235钢进行轧制实验，分析其在相同加热温度、轧制温度、压下量的条件下，冷却方式对材料组织的影响。2.认识和熟练使用实验中的各种仪器。3培养学生实践和自主能力。二、实验材料本实验材料所用试样为低合金钢Q235，其主要成分见表1。表1 Q235化学成分 质量分数%牌号 C Mn Si S PQ235 0.120.22 0.300.60 0.30 0.04 0.04三、实验方案把试样Q235放入加热炉中加热，当炉温达到1000时，保温20分钟，在取出试样前调整好二辊可逆式实验轧机。保温完成后取出试样在轧机中进行轧制，压下量

3、分别为10%和28%，轧制完成后分别水冷和空冷至室温。冷却后将试样切割，打磨，抛光，腐蚀。然后把经过一系列处理之后的试样放在金相显微镜下观察，如果有清晰的组织就可以进行拍照标注。四、实验设备及器材 1.金相切割机QG-2金相试样切割机（以下简称切割机）是利用高速旋转的薄片砂轮来截取金相试样，它广泛地适用于金相实验室切割各种金属材料。由于本机附有冷却装置，用来带走切割时所产生的热量，因而避免了试样遇热而改变其金相组织。2.加热炉（箱式炉）主要供金属机件或合金钢机件在空气中进行热处理加工之用。与控制柜配合使用，可手动或自动控制电炉的温度。箱式电阻炉结构主要由炉体、炉衬、炉底板、加热元件、炉门及控制

4、系统等部分组成。3.二辊可逆式实验轧机二辊轧机分为可逆式和不可逆式，现在一般都是采用可逆式。二辊轧机主要是通过两个旋转的轧辊将轧件咬入轧机，实现来料尺寸的变化完成轧钢的。轧制板材时轧辊工作面是平面，通过压下装置调节辊缝大小来实现板材厚度的变化。五、实验步骤1.试样准备和切割镶嵌将准备的试样切割，后用镶嵌机镶嵌成成品。2.加热（1）将加热炉手动控制，预设炉内温度为1000。（2）将加热炉设置成自动控制进行加热。（3）安排两人随时观察加热炉，保证电流不超过25A，若有异常则立即关闭加热炉，改为手动控制，电流正常以后再改为自动控制。（4）当炉温达到预设温度并保温完成后，取出试样在轧机上进行轧制。（5

5、）轧制完成后，轧件空冷。3.轧制表2 Q235轧制参数试样编号试样代号及厚度尺寸（mm）轧制温度轧制道次道次压下率冷却方 式轧前 厚度轧后厚度1号9.668.721000110%水冷2号9.666.95100028%空冷4.磨样、抛光（1）将冷却后的试样用切割机分块儿切开并用打磨机进行打磨，将尖角部分打磨掉，并且打磨出一个比较平整的平面。（2）将试样用砂纸进行打磨，先用粗砂纸，然后分别用是120、240、360、500、600的砂纸进行打磨。（3）再一张砂纸上打磨时，保证始终在一个方向上，一个平面上进行打磨。（4）当一张砂纸打磨的只有一个方向上的划痕时，换较细的砂纸打磨，此时方向必须旋转90，

6、当将前面的划痕完全盖住时，即可换另一张较细的砂纸打磨，以下操作依次进行。（5）用最后一张砂纸打磨石，可以水磨，磨完以后，表面平整无划痕方可。（6）用抛光机进行抛光，在抛光时，一边抛光，一边向抛光机上加水和抛光液，加水防止试样表面温度过高而氧化，抛光液中有小颗粒，有助于试样抛光。（7）试样抛光以后表面光滑如镜且无划痕即可。5.腐蚀与拍照（1）将抛光后的试样用酒精溶液清洗干净，然后用吹风机吹干；（2）把4的硝酸酒精溶液滴在试样表面，晃动使溶液均匀，便于腐蚀；（3）5-10分钟后用酒精溶液清洗试样，迅速用吹风机吹干；（4）将试样置于光学显微镜镜头上方，调整焦距，便可以在电脑上清晰地观察到试样的显微组

7、织；（5）调整显微镜，使镜头上下左右移动，观察显微组织，选出效果好的部分显微组织进行拍照；（6）选出不同的放大倍数进行拍照，分别为100、200、500、1000倍；（7）拍完以后进行标注。6.显微硬度测定（1）将丝杠顶面及工作台上下端面擦净,将工作台置于丝杠台上;（2）将试件支撑面擦净置于工作台上，旋转手轮是工作台缓慢上升并顶起压头，至小指针走向红点，大指针旋转3圈垂直向上为止;（3）旋转指示器外壳，使C,B之间长刻线与大指针对正；（4）拉动加荷手柄，施加主试验力，指示器的大指针按逆时针方向转动；（5）当指示针停止下来后，即可将卸荷手柄推回，卸除主试验力；（6）从指示器上相应的标尺读数；（7

8、）转动手柄使试件下降，再移动试件，按以上（2）-（6）步骤进行新的试验；（8）试验结束后用防尘罩将机器盖好。六、实验结果分析1.观察和分析Q235不同压下量，不同冷却方式的金相组织采用不同的压下，不同的冷却方式（空冷和水冷两种方式）来观察所获得的组织。图1为Q235钢1000加热，热轧钢压下率为28%，放大倍数分别为200倍和500倍。图2为Q235钢1000加热，热轧钢压下率为10%，放大倍数分别为200倍和500倍。 图1 Q235钢1000加热，压下28%空冷。（a）空冷 放大倍数200 （b）空冷 放大倍数500 图2 Q235钢1000加热，压下10%水冷。（c）水冷 放大倍数200

9、 (d)水冷 放大倍数500由a b c d 四图可以观察到马氏体组织。对于Q235钢亚共析钢来说，水冷属于淬火。对淬火工艺而言，在钢加热到1000后，组织完全奥氏体化。其后冷却速度大于临界淬火速度1，得到马氏体和残留奥氏体组织。由a b c d 四图可以观察到黑色的珠光体和白色的铁素体。对于Q235低合金钢来说，空冷属于正火，空冷后的组织就为珠光体和少量的铁素体。由于冷却的速度较快，所以组织中铁素体较少，珠光体组织较细2。2分析造成金相组织不同的原因对Q235轧后冷却速度对轧后组织的影响：图3 低碳钢冷却曲线由冷却曲线可知，不同的冷却速度对轧后组织有很大的影响。1号样为水冷，2号样为空冷。由

10、于水冷冷却速度大于空冷冷却速度。根据冷却曲线图可看出水冷冷却曲线不经过珠光体转变区和贝氏体转变区，直接降低到Ms点以下发生马氏体转变，得到淬火马氏体组织。2号样为空冷，空冷冷却曲线经过珠光体转变区，发生珠光体转变得到珠光体组织3。3分析不同冷却速度对硬度的影响表3 试样硬度表（HRB） 空冷 水冷 硬度1 64.7 83.6硬度2 66.8 85.2硬度3 66.6 82.4硬度4 66.6 84.3硬度5 67.0 81.8平均值 66.34 83.46由表3数据可知，水冷后得到的组织硬度比空冷的硬度高，冷却速度不一样钢发生固态转变的温度也不一样，得到的组织也有很大差异，一般来说冷却速度越快

11、，钢转变的温度越低，转变后得到的组织的硬度也越高。主要是因为转变温度越低，原子的活动能力也越低，得到的组织就越细，比如珠光体型组织的层片间距就随形成温度的降低而变小，如果冷却速度足够大就可以发生马氏体转变而得到马氏体，它的硬度会更高4。 钢中马氏体的主要特征就是高强度、高硬度，而水冷的方式主要产生马氏体，所以硬度相对于空冷主要产生的珠光体和铁素体大5。4实验误差分析1实验时轧制温度不够精确；2金相组织有黑点，腐蚀工作没有做好；3组织及晶界不太清楚，磨得不到位；4压下不够用精确导致误差；5从加热炉中取出时，可能有温降。七、总结本次综合实验让我学到了很多，制定方案的过程不能说是复杂，但也不简单，我

12、通过查询各类书籍，网络检索等方式，终于制定出了合适的实验方案。细心+耐心=成功！通过这三周的实验，我了解到了轧制的一般过程，学会了如何制备金相试样，以及如何观察金相组织。我自己也动手制备了金相试样，亲自操作金相显微镜观察金相组织并取得照片在实验的过程中，从磨试样到观察组织，我反复做了好几次，开始时，所磨得式样总是有划痕，这让我的自信心倍受打击，终于在克服这个问题后，下一个问题又是接踵而至，腐蚀时间掌握不好，不是太轻就是腐蚀太严重。不过，最终还是成功的做出了试样。得到了正确的组织。实验的过程中，通过实际动手，我学会了使用加热炉、砂轮机、轧机、切割机、显微镜等设备。这次综合实验是我们将课本所学知识运用到实际中的大好机会，也确实获得了非常宝贵的实践经验，增强了自身的动手能力。最后，感谢郭瑞华老师的细心指导，还有同学们的支持，有了你们，我才能顺利完成本次的综合实验。八、参考文献1.刘宗昌，任慧