金属工艺学实验指导书

1、45钢和T10钢实验一、实验仪器与试样1试样：20×18mm2. 箱式电阻炉，布氏硬度计，洛氏硬度计，砂纸、水（2030）二、实验内容与步骤（一）45钢 (退火或正火，淬火，回火)1. 对热处理前的45钢试样进行硬度测试。 采用布氏硬度计对原始试样进行硬度测试，共测三次取平均值。注意试样表面应光滑平坦，不应有氧化皮及油污等。本实验可用砂纸打磨后用丙酮清洗干净后进行测量。2. 对45钢进行完全退火并测硬度（1）加热温度45钢的完全退火是加热到Ac3以上3050，即780+30780+50，在810830之间取一个温度值。（2）加热速度：形状简单的碳素钢可以随炉升温，不控制加热速度。（3

2、）保温时间一般碳素钢在温度800左右的箱式电阻炉中加热，以每毫米直径或每毫米厚度保温1.01.5min为宜。本实验按1分钟/每毫米直径确定保温时间按为 20min。（4）冷却速度 一般情况下碳钢的冷却速度为100150/h。本实验试样随炉冷却到500左右可出炉空冷。完全退火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。3. 对45钢进行正火并测硬度 与上述完全退火工艺相同，不同的是最后冷却的时候，保温一段时间后将试样直接从炉中取出空冷。 正火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。注：钢的

3、退火和正火每个小组自由选择其中一个工艺做即可4.对45钢进行淬火并测硬度。 加热温度，加热速度，保温时间和完全退火工艺相同，所不同的是冷却的时候，保温一段时间后直接将试样从炉中取出，然后迅速将试样淬入水中，注意淬入水后要不停的运动，破坏试样表面蒸气膜的形成。同时水温控制在40以下，还必须不断补充新水，冷却水要保持清洁，否则也会降低冷却能力。 淬火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。5.对45钢进行回火并测硬度。 将淬火后的试样重新加热到表5中的某一个温度范围内，保温30min,然后从炉中取出试样空冷。 回火后的试样先用砂纸将表面的氧化

4、皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。（二）T10钢 (正火，球化退火，淬火，回火)1. 对热处理前的T10试样进行硬度测试。 采用布氏硬度计对原始试样进行硬度测试，共测三次取平均值。注意试样表面应光滑平坦，不应有氧化皮及油污等。本实验可用砂纸打磨后用丙酮清洗干净后进行测量。2. 对T10钢进行正火并测硬度（1）加热温度T10钢的正火是加热到Acm以上3050，即800+30800+50，在830850之间取一个温度值。（2）加热速度：形状简单的碳素钢可以随炉升温，不控制加热速度。（3）保温时间一般碳素钢在温度800左右的箱式电阻炉中加热，以每毫米直径或每毫米厚度

5、保温1.01.5min为宜。本实验按1分钟/每毫米直径确定保温时间按为 20min。（4）冷却速度 试样直接从炉中取出空冷。正火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。3. 对T10钢进行球化退火并测硬度 T10钢的球化退火是加热到Ac1以上3050，即730+30730+50，在760780之间取一个温度值。保温20min，然后随炉冷却。 球化退火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。4. 对T10钢进行淬火并测硬度 T10钢的淬火同样是加热到Ac1以上3050，在760780之

6、间取一个温度值。保温20min，将试样从炉中取出，然后迅速将试样淬入水中，注意淬入水后要不停的运动，破坏试样表面蒸气膜的形成。同时水温控制在40以下，还必须不断补充新水，冷却水要保持清洁，否则也会降低冷却能力。 淬火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。5.对T10钢进行回火并测硬度。 本实验主要对T10钢进行低温回火，将淬火后的试样重新加热到150200之间的某一温度，保温保温30min,然后从炉中取出试样空冷。 低温回火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。几种常用的碳钢（4

7、5、T10和T12）回火温度和硬度的关系列于表6，供实验参考。三、实验报告要求： 1.把每次测的硬度值都记录下来，并取平均值； 2.把每次采用的热处理工艺参数写清楚，最好采用表格的形式，将热处理工艺与硬度数值对应起来，并根据理论推断试样热处理后的金相组织（也可以对实验室已有的相对应的金相标准试样进行观察）。 3.对实验结果进行对比与分析；4.实验感想。附：1. 布氏硬度计的操作步骤2. 洛氏硬度计的操作步骤1.布氏硬度计的操作步骤一、试验前准备a.按所需试验力挂好砝码。b.松开压紧钉，转动试验力保持时间圆盘，使红色标记对准所需试验力保持时间刻线。c.将试样置于台上。上升试台，直至手轮与丝杠螺母

8、相对滑动。二、试验a.转动电源开关，接通电源，使红色电源指示灯点亮。b.按动按钮，电动机开始转动，并做好拧紧压紧螺钉的准备。c.在试验力保持时间绿色指示灯点亮的同时，迅速拧紧压紧螺钉。这样，试验力将保持到所需的时间。d.电动机停止转动后，下降试样台，取出试样。e.用读数显微镜测量压痕两垂直方向的直径，多测几次取其平均值。由查表2可得到布氏硬度值。测量压痕时，要严防读数显微镜与试样发生相对移动。f.试验完毕，切断电源。注意：试验后的压痕直径应在0.25D<d<0.6D的范围内，否则试验结果无效，此时应选择相应的试验力重新试验。本实验仪器是采用的压头是10mm的淬火钢球，因此所测的压痕

9、直径d应在2.56mm之间才有效本实验仪器选择的载荷为1000kgf，因此F/D2=10。查表1时可根据表中红色框中的数据对照来查。表1 布氏硬度对照表2.洛氏硬度计的操作步骤1. 按表2选择压头及载荷；(本实验室是用的1200金刚石圆锥压头，载荷为150kgf,即HRC)2. 根据试样大小和形状选用载物台；3. 试样上下两面磨平，然后置于载物台上；4. 加预载，按顺时针方向转动升降机构的手轮，使试样与压头接触，并观察读数百分表上小针移动至小红点为止，此时硬度指针（大指针）转了三圈。如果大指针转三圈后，偏离C零位时，允许偏离正负5HR范围内。 5. 调整读数表盘，使大指针对准硬度值的起点。如：

10、试验HRC，HRA硬度时，把大指针与表盘上黑字C处对准；试验HRB时，使长针与表盘上红字B处对准； 6. 加主载，将加载手柄平稳地推向硬度计后方，表针开始移动。7. 卸主载，在硬度计刻度指针停止移动后，扳回加载手柄至原来位置；8. 读硬度值，表上长针指示的数字为硬度的读数，HRC、HRA读黑色数字，HRB读红色数字； 9. 下降载物台，当试样完全离开压头后，才可取下试样；10. 用同样的方法在试样的不同位置测三个数据以上，取其算术平均值为试样的硬度。各种洛氏硬度值之间，洛氏硬度与布氏硬度间都有一定的换算关系。对于钢铁材料大致有下列关系式：HRC=2HRA -104 HB=10HRC (HRC=4060范围) HB=2HRB表2 选定压头及载