工程材料实验分析及感想

工程材料实验分析及感想李纯孝南昌大学机电工程学院材成132班学号5901213100摘要：为了熟悉45号钢的热处理操作过程，了解加热温度及冷却速度对热处理后的性能影响，了解回火温度对淬火组织的影响，熟悉感应加热淬火的过程及工艺，了解感应加热淬火对材料表面芯部性能的影响，我们分别做了碳钢表面淬火和碳钢的热处理操作的实验，为了观察识别碳钢及铸铁在平衡状态下的显微组织，我们做了碳钢及铸铁平衡组织观察实验。关键词：淬火表面热处理平衡组织硬度引言：在老师的代领下我们分别余10月26日和30号来到了实验室做实验。实验步骤及数据由于实验室资源有限，实验分组进行，三人一组，在做碳钢的表面淬火实验时，我们在听完老师讲解以后，我们随机选择了表面淬火式样（式样表面无明显缺陷），我们三人分别负责：裝夹、加热、淬火：表面打磨：表面及芯部硬度测量。表面淬火的原理的是：通过对钢材表面淬火，从而使表面获得马氏体，而芯部仍旧保持处理前的组织，使得零件表面硬度增加，而耐磨损性提高，而芯部保持原有的性能。由于单组实验数据不具有代表性，所以我们将各个组的数据总结在一起，通过频率图体现出硬度的变换。在做碳钢的热处理实验时，我们同样分为三人一组进行实验，同样，每个人分别负责裝夹、加热、淬火：表面打磨：硬度测量。我们组所使用的是冷却介质是油，油冷可以显著提高零件的机械性能及使用寿命，可以保证有足够硬度的情况下尽量避免金属变形，同样我们一组的实验不具有代表性，我们把其他组的实验数据归纳到一张表上加热温度保温时间冷却介质回火温度硬度840℃20水——62.460.160.834.443.531.720油——33.129.320空气——9.921.220水20055.957.520水40039.142.320水60023.923.3我们在做碳钢及铸铁平衡组织观察实验时，用金相显微镜观察各种金相式样，首先，插上金相显微镜电源，对金相显微镜的光学系统进行调试，将金相式样放到显微镜载物台上，对金相显微镜进行细调，得到如下各图结论及分析感想通过频率图可以看到，其硬度大概成正态分布，表面淬火使零件的表面硬度有明显的提高，在淬火时容易出现脆裂的现象，后来经过查阅相关资料我们知道：高碳钢过热淬火容易开裂，是因为奥氏体晶粒粗大和马氏体碳含量过高而引起形成显微裂纹敏感度增大的缘故。为防止变形和开裂，过共析钢通常采用不完全淬火获得隐晶马氏体，不易产生显微裂纹。冷却速度过快也会使得热应力迅速而本次实验是采用了感应加热淬火，其原理是利用电磁感应效应在钢材表面产生感应电流，对零件的表面进行加热，其优点是加热速度快，淬火性质好.一般情况下，低、中淬透性钢常用的淬火介质为水或水基淬火剂及油。40℃水的冷却能力强，可获得很高的冷却速度，操作方便，劳动条件较好；缺点是其冷却能力对水温很敏感，为此，水温的控制一定要予以重视，一般应控制在40℃以下。另外，水的蒸气膜比较稳定，易产生气泡，常使淬火工件出现软点。同时，水在300～200℃温度区间的冷却速度偏大，会增大形状较复杂工件的畸变或开裂危险。45号钢加热保温后,组织会是奥氏体,奥氏体在不同温度下转变会有不同,大体分为高温转变产物-珠光体组织,中温转变产物-贝氏体组织和低温转变产物-马氏体组织,不同的冷却介质会使45号钢淬火时候的冷却速度不一样,冷却速度不够的话,最终组织没有全部由奥氏体转变成马氏体,而在中途有时间转变成了其他组织.这就是45号钢淬火时加热温度相同,但采用不同的冷却介质会得到不同的淬火组织的原因.钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，硬度增加，但塑性、韧性下降，延展性下降和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感