钢的热处理实验报告

1、钢的热处理实验报告篇一：热处理实验报告热处理工艺对钢组织与性能的影响一、实验目的1. 了解热处理工艺、组织和性能之间的关系.2. 了解热处理设备和几种热处理工艺的实际操作,熟悉合金元素在钢中的作用.3. 考查学生综合运用所学理论和实验技术的水平,培养学生独立分析和解决问题的水平.二、实验内容与方案本实验采用的钢材有40、40CrNi和T8三种,对于每一种钢材,要求得到如下组织：晶粒粗大的马氏体+剩余奥氏体；晶粒细小的马氏体+剩余奥氏体；回火马氏体；回火屈氏体；回火索氏体；铁素体+珠光体.对于40和40CrNi精选公文范文钢还要求得到如下组织：屈氏体网+马氏体+剩余奥氏体；铁素体+马氏体+残余奥

2、氏体.全班分三组,每组选一种钢材,每人选一种组织进行如下实验：1 .根据所选钢种和组织,综合运用所学的热处理知识,制定合理的或能得到所要求显微组织的热处理工艺；2 .根据制定的热处理工艺对钢进行热处理；3 .测定热处理后钢材的性能；4.制备金相试样,观察组织并记录；5.总结并讨论实验结果.三、实验设备与材料1.40、40CrNi和T8钢试样2.加热炉3.硬度计4.拉伸试验机5.冲击试验机7.6.金相显微镜及数码照相系统磨光机及金相砂纸8.抛光机及抛光液9.浸蚀剂、酒精、玻璃器皿、竹夹子、脱脂棉、滤纸等四、实验根本要求1 .每位同学均要首先根据实验总学精选公文范文时和实验要求制定实验方案包括实验

3、时间的具体安排.注意本综合性实验为团队性实验,每位同学均无法单独完成,制定方案和时间安排时要与其他同学协调好.2 .在每个同学根据所选钢种和组织制定了相应热处理工艺的根底上,以组为单位讨论并协调热处理方案；3 .根据方案进行热处理、性能测定、组织观察与记录；4 .以组为单位分析和总结实验结果,然后再以班为单位分析和总结实验结果.五、实验结果分析1 .根据所选钢种和组织,给出合理的热处理工艺,并作简要分析以下图为T8钢水淬后在300c回火得到的金相图钢淬火后在300c左右回火时,易产生不可逆回火脆性.回火到200300c的温度范围,淬火钢中原来没有完全转变的残留奥氏体,此时将会发生分解,精选公文

4、范文：形成贝氏体组织.在中碳和高碳钢中这个转变比拟明显.低温回火脆性,存在低温回火脆性.物转变的温度区间,在300c左右回火后此脆性区正是碳化即由于£碳化物转变成的钎e5c2以及Fe3c沿马氏体板条或片的界面呈薄膜状析出,引起韧性明显降低,这是形成低温回火脆性的主要原因.韧性的剩余奥氏体分解成回火马氏体或贝氏体也促进此类脆性.在更高温度回火后脆性消失,假设再次在300c附近回火,脆性不再出现,故又称不可逆回火脆性.2 .记录实验结果,画出回火温度与硬度之间的关系曲线(2)回火温度与硬度之间的关系曲线：3 .分析淬火温度、淬火介质对组织和性能的影响(1)亚共析钢的淬火加热温度一般为Ac

5、3+(3050),此时铁素体完全溶于奥氏体中,得到细而均匀的奥氏体晶精选公文范文粒,淬火即获得细小的马氏体.假设在Ac1Ac3之间加热,淬火冷却后有剩余铁素体,使强度、硬度降低；假设加热温度过高,奥氏体晶粒粗化,淬火后那么得到粗大马氏体组织,导致脆性增加,且容易变形开裂.过共析钢淬火加热温度为Ac1+(3050),加热状态为奥氏体与未溶碳化物,淬火后得到均匀细小的隐晶马氏体和粒状碳化物,这种复合组织具有很高的硬度和耐磨性,也有一定韧性.假设淬火温度过高,碳化物溶解,奥氏体含碳量增加,Ms和Mf点下降,淬火后剩余奥氏体增加,而且因奥氏体晶体长大,淬火后获得粗壮马氏体,不仅使钢的硬度和耐磨性降低,

6、而且是脆性增加,淬火开裂倾向增大.(2)淬火冷却时为了获得马氏体,必须使冷却速度大于vk；而快冷将产生巨大的组织应力和热应力,使工件有变形、开裂的危险.上图为钢的理想淬火冷却过程.650以上缓慢冷却以减小热应力；650400度之间快冷,以防止过冷奥氏精选公文范文体分解；400以下慢冷通过马氏体转变区域,以降低马氏体转变时所产生的组织应力.油在低温冷却速度适宜,但在高温区冷却水平却很低.实际生产中根据钢中的特性来选择淬火介质,如碳钢的临界冷却速度大,课采用冷却水平较强的淬火介质,如水；合金钢的临界冷却速度小,可采用比拟缓和的淬火介质,如油.4 .分析回火温度对组织与性能的影响1低温回火15025

7、0度在此阶段回火,马氏体发生分解,析出而变成回火马氏体；淬火应力消除;显微裂纹大局部愈合.2中温回火350500度中温回火组织为回火屈氏体,具有高的弹性和一定的强度,塑性及韧性,在300450回火时,钢的弹性极限最高.3高温回火500度碳素结构钢与合金结构钢的调质处理,能获得具有良好综合力学性能的细精选公文范文球化体组织,即回火索氏体.某些高合金钢淬火后经过高温回火,能获得更高的硬度、耐磨性和红硬性.某些高合金渗碳钢只有采用高温回火才能降低硬度,改善切削加工性能.5 .分析合金元素对淬透性、回火稳定性等的影响1合金元素对马氏体淬透性的影响Mn、Mo、Cr对增加淬透性的作用最强,Si与Ni次之.

8、为了提升结构钢的淬透性,不仅要提升过冷奥氏体在珠光体区的稳定性,而且也要提升钢在贝氏体区的稳定性.这种淬透性严格说来应称为马氏体淬透性.采用提升过冷奥氏体稳定性的强碳化物形成元素如Cr、Mo等与强化铁素体的元素如Ni、Mn、Si等的配合,可以在很大程度上提升马氏体的淬透性.这几种元素同时参加钢中的效应,往往比单个元素的作用的总和要大好多倍.如果仅用强碳化物元素Cr或Mo来合金化,那么在珠光体转变区(600650C)和贝氏体转变区(300350c左右)都各有一个奥氏体不稳定区域.相反,如果用Ni或Mo来合金化,在珠光体转变区(450550c左右)也有一个奥氏体不稳定区域.但是如果采用上述两种元素

9、的配合,将使奥氏体不管在650600c的温度范围内还是在350300c温度范围都有很高的稳定性.在结构钢中,一方面含有Cr、Mo等碳化物形成元素,另一方面含有非碳化物元素(如Ni、Si)及弱碳化物元素(Mn),这种配合,可以大大地提升过冷奥氏体的稳定性,从而显著的提升淬透性.(2)贝氏体淬透性在某些场合,希望仅提升钢在珠光体区域的稳定性,从而保证一定截面下的钢件,在一定冷却速度下,获得贝氏体组织,以适应金属构件和机械制造上含乂0以上就能显著地推迟珠光体转变,而对贝氏体转变的影响却很小,因此要得到贝氏体,Mo是不可缺少的元素,但是为了使较大截面的钢在空气冷却条件下,获得单一的贝氏体,还必须参加能

10、够强烈阻止多边形铁素体析出,而对贝氏体转变影响不大的元素,最有效的方法是加B元素.某些工件综合机械性能的需要钢中六、参考资料1.?金属材料及热处理？补充教材,北京科技大学材料科学与工程学院,20062.李洪升,？材料力学实验？,大连理工大学出版社,19973.?材料科学与工程根底实验指导书？,北京科技大学材料科学与工程学院,2003篇二：钢的热处理综合实验实验二钢的热处理综合实验一、实验目的1 .全面熟悉钢的热处理综合实验过程；2 .掌握常用材料热处理工艺标准的制定；3 .了解热处理的操作方法；4 .研究热处理对钢的性能的影响；5 .熟悉碳钢经各种热处理后的显微组织,.进一步了解碳钢经热处理后

11、,在组织和性能上有什么改变.二、实验设备和材料设备：箱式电炉和控温仪表、洛氏硬度机、台式金相显散镜、预磨机、抛光机材料：45、T10钢样、45钢、T10、T12、20钢热处理过试样一套、各号金相砂纸、金刚石研磨膏、水、油.三、实验内容制定出材料的热处理工艺标准.分组进行热处理操作.测定热处理后样品的硬度值.金相显微试样的制备.观察各种热处理后的显微组组织,绘出组织示意图.将测得的硬度值与应得到的显微组织一起填入实验报告.四、概述设计、制定热处理工艺标准钢的热处理是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织,而获得所需性能的一种热加工工艺,它的根本过程包括：将钢加热到选定温度,在该温度下保持一

12、段时间,然后用选定的速度冷却.1.加热温度的选择淬火加热温度根据Fe-Fe3C相图来确定：对亚共析钢,适宜的淬火加热温度为AC+3050C,淬火后的组织为均匀细小的马氏体.如果加热温度缺乏.那么淬火组织中将出现铁素体,造成淬火后硬度缺乏.对过共析钢和共析钢,合适的淬火加热温度为ACl+30-50Co淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体,组织中的粒状二次渗碳体可以明显提升钢的硬度和耐磨性.过高的淬火加热温度,会使淬火后得到粗大马氏体和较多的剩余奥氏体组织.使材料的耐精选公文范文精选公文范文磨性下降,脆性增加,这是由于共析钢含碳量高,加热到ACCM以上时,碳化物全部溶解,使奥氏体晶粒易于长大,

13、淬火后的马氏体粗大.同时,奥氏体内的含碳量越高,那么淬火后的马试体量越少,剩余奥氏体量越多.回火温度将淬火后的钢重新加热到AC1一下某个温度,在该温度下保温一定时间,然后在空气或油中冷却,这一操作过程叫回火.回火的目的地是消除淬火时产生的能应力,降低钢的脆性,提升钢的韧性.按加热温度不同,回火可分为三类.见图3-4.图1-2回火种类示意图图1-3在共析钢C曲线上估计连续冷却速度的影响图中：a低温回火.主要用于高碳钢和高碳合金钢,回火后保持高硬度和高耐磨性,内应力和脆性降低.回火后的组织精选公文范文为回火马氏体,硬度约为HRC5864.一般用于切削工具量具滚动轴承及渗碳和富化.b中温回火.主要用

14、于C的碳钢和合金钢,回火后内应力根本消除,有一定的韧性和较高的弹性于屈服强度.回火后的组织为回火屈氏体,硬度约为HRc3545.一般用于各种弹簧及热锻模.c一高温回火.主要用于%C的碳钢和合金钢,回火后既有较高的强度、硬度,又有较好的塑性和韧性.回火后的组织为回火索氏体.硬度约为HRc2035.一般用于轴、螺栓等重要零件.钢的退火和正火温度对于不重要的工件,退火、正火可作为最终热处理.对于重要的工件,退火、正火是中间热处理,用来消除或改善铸、锻、焊过程中的造成的缺陷,为下一道工序作组织准备.表11各种不同成分碳钢的临界一.、13精选公又范又温度局部钢的退火是将钢加热到Ac1或Ac3,以上保温后

15、随炉冷却.钢的正火是将钢加热到Ac3或Accm以上3050C保温后空冷.正火的冷却速度比退火大.正火得到的组织比退得到的组织细,强度、硬度也较高.2.保温时间确实定为了使钢件内外各局部温度均匀一致,并完成组织转变,必须在加热温度下保温一定时间.图1-4正火和各种退火的加热温度范围对于碳钢件,放进预先已加热至选定加热温度的炉内加热.如果是火焰炉、电炉,所需保温时间大经为1分钟/毫米直径或厚度,合金钢应相对延长一点°回火时的加热、保温时间,应与回火温度结合起来考虑.低温回火时,为了稳定组织、消除内应力,使零件在使用过程中性能与尺寸稳定,回火时间要精选公文范文长一些,一般不少于2小时.高温

16、回火时可不宜过长,过长会使钢过分软化,对有的钢种甚至造成严重的回火脆性,一般为1小时左右.3.冷却速度的选择冷却是决定钢的最终组织与性能的重要工艺参数,同一种碳钢在不同冷却速度下冷却,会得到不同的转变产物.常采用的冷却介质有炉冷、空冷、风冷、油冷、水冷、等温盐浴冷却等.钢热处理后的质量检查工件热处理后的质量检查都是通过硬度检验来实现的,由于硬度既不损坏试样,又可通过查表或公式换算出强度或其它机械性能值对于较软的钢,可用洛氏硬度计测出HRB值.HRB的测量范围：25100.对于较硬的钢,可用洛氏硬度计测出HRC值.HRC的测量范围：2057.无论HRC还是HRB都可通过查表,换算成HB值,以便进

17、行硬度比拟.钢经热处理后的根本组织概述精选公文范文索氏体：是片状渗碳体与铁索体的层片相间的机械混告物,层片分布的较珠光体细密高倍显微镜下才能分辨出来,是由奥氏体过冷直接得到的.回火索氏体：淬火钢在高温回火后得到的组织.具体的金相特征为铁素体的基体上分布着细的颗粒状渗碳体.这些小粒状碳化物分布得很均匀,所以它的综合机械性能好、碳钢经热处理后可得到这种回火索氏体组织,其铁素体己成等轴状,已没有针状形态.屈氏体；也是珠光体类型的组织,是渗碳体和铁素体层片相间的机械混合物,但它的层片比索氏体还细密.在一般光学显微镜下无法分辨,只有在电子显微镜下才能分辨出其中的层片,是由奥氏体过冷直接得到.回火屈氏体：

18、淬火钢经中温回火后得到的组织,其金相特征是；原来的条状或片状马氏体的形态还未完全破坏,第二相渗碳体析出在其上,这些渗碳体精选公文范文颗粒很细小,以致在光学显微镜下难以分辨.马氏体：它是碳在aFe中过饱和固溶体.马氏体形态按含碳上下分两种,即板条马氏体和片状马氏体.板条马氏体：低碳钢或低碳合金钢淬火后得到组织为板条马氏体组织,其金相组织特征是：大小差不多的细马氏体条定同平行排列成束状,在束与束之间位相差较大,在一个原始奥氏体晶粒内可形成几个位向不同的马氏体领域,韧性较好.片状马氏体：在含碳较高的钢中经淬火后得到马氏体呈片状,在一个奥氏体晶粒内形成的第一片马氏体较粗大,往往横穿整个奥氏体晶粒,将奥

19、氏体晶粒加以分割,使后形成的马氏片大小受到限制,所以片状马氏体的大小尺寸不一,其间还残留奥氏体.回火马氏体：马氏体经低温回火后,得到的组织为回火马氏体组织.它仍保持原有片状马氏体的形态,但由于在低精选公文范文温下回火,有极小的碳化物析出,所以回火马氏体易受侵蚀,在金相显微镜下观察比淬火马氏体稍暗一些.贝氏体：贝氏体分三种金相形态：上贝氏体、下贝氏体和粒状贝氏体.上贝氏体：亦称针状贝氏体,其组织特征是：条状铁素体大致平行排列,渗碳体分布于铁素体条间.下贝氏体：亦称针状贝氏体,其组织特征是；针状铁素体内有碳化物沉淀,碳化物的位向与铁素体长轴约为5560°,针状呈黑色,易腐蚀,与回火马氏体

20、相似.粒状贝氏体：其组织是由铁素体和铁素体所包围的小岛状所组成,岛状组织刚形成时为高碳奥氏体,其后转变的三种情况是：分解为铁素体和碳化物；发生马氏体转变；仍保持富碳奥氏体.四、实验步骤及考前须知实验前认真阅读实验指导书.制定好的热处理工艺标准要经教师检查无误前方可进行热处理操作精选公文范文篇三：金属材料及热处理实验报告金属材料及热处理实验报告学院：高等工程师学院专业班级：冶金E111姓名：学号：杨泽荣411020212021年6月7日45号钢300c回火后的组织观察及洛氏硬度测定目录一、实验目的1二、实验原理11.加热温度的选择12.保温时间的确定23.冷却方法3三、实验材料与设备41.实验材

21、料42.实验设备4四、实验步骤41.试样的热处理4淬火4回火52.试样硬度测一.、20精选公又范又定53.显微组织观察与拍照记录5样品的制备5显微组织的观察与记录6五、实验结果与分析61 .样品硬度与显微组织分析62淬火温度、淬火介质对钢组织和性能的影响6淬火温度的影响6淬火介质的影响73回火温度对钢组织与性能的影响7回火温度对45钢组织的影响7回火温度对45钢硬度和强度的影响74合金元素对钢的淬透性、回火稳定性的影合金元素对钢的淬透性的影响合金元素对钢的回火稳定性的响.95碳含量对钢的淬硬性的影响97K、结论一.、22精选公又范又9参考文献9一、实验目的1 .掌握碳钢的常用热处理淬火及回火工

22、艺及其应用.2.研究加热条件、保温时间、冷却条件与钢性能的关系.3.分析淬火及回火温度对钢性能的影响.4.观察钢经热处理后的组织,熟悉碳钢经不同热处理后的显微组织及形态特征.5.了解金相照相的摄影方法,培养学生独立分析问题和解决问题的能力.二、实验原理钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却,以改变其内部组织,从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作.一般热处理的根本操作有退火、正火、淬火、回火等.进行热处理时,加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个根本工艺因素.正确选择这三者的标准,是热处理成功的根本保证.1.加热温度的选择1退火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3+C

23、完全退火；共析钢和过共析钢加热至Ac1+C球化退火,目的是得到球状渗碳体,降低硬度,改善高碳钢的切削性能.2正火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3+C；过共析钢加热至Accm+C,即加热到奥氏体单相区.退火和正火的加热温度范围选择见图.3淬火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3+°C;共析钢和过共析钢加热至Ac1+C,见图.钢的成分,原始组织及加热速度等皆影响到临界点的位置.在各种热处理手册或材料手册中,都可以查到各种钢的热处理温度.热处理时不能任意提升加热温度,由于加热温度过高时,晶粒容易长大,氧化、脱碳和变形等都会变精选公文范文得比拟严重.各种常用钢的工艺标准见表.4回火温度的选择钢淬

24、火后都要回火,回火温度决定于最终所要求的组织和性能常常是根据硬度的要求.按加热温度上下回火可分为三类：图淬火的加热温度范围图退火和正火的加热温度范围表常用钢的工艺标准a. 低温回火在150250C的回火称为低温回火,所得组织为回火马氏体,硬度约为HRC60O其目的是降低淬火应力,减少钢的脆性并保持钢的高硬度.低温回火常用于高碳钢的切削刀具、量具和滚动轴承件.b. 中温回火在350500C的回火称为中温回火,所得组织为回火屈氏体,硬度约为HRC4048.其目的是获得高的弹性极限,同时有高的韧性.主要用于含碳一的弹簧钢热处理.c. 高温回火在500650C的回火称高温回火,所得组织为回火索氏体,精

25、选公文范文2硬度约为HRC2535.其目的是获得既有一定强度、硬度,又有良好冲击韧性的综合机械性能.所以把淬火后经高温回火的处理称为调质处理,用于中碳结构钢.2.保温时间确实定为了使工件内外各局部温度约到达指定温度,并完成组织转变,使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化,必须在淬火加热温度下保温一定的时间.通常将工件升温和保温所需时间算在一起,统称为加热时间.热处理加热时间必须考虑许多因素,例如工件的尺寸和形状,使用的加热设备及装炉量,装炉时炉子温度、钢的成分和原始组织,热处理的要求和目的等等.1退火、正火保温时间实际工作中多根据经验大致估算加热时间.一般规定,在空气介质中,升到规定温度后的保温时间,对碳钢来说,按工件厚度或直径每毫米需一分钟到一分半钟