热处理实验报告.docx

篇一：钢的热处理实验报告
钢的热处理实验报告
一、实验目的
1、了解热处理对材料性能的影响
2、了解在相同的热处理状态下材料成分对材料性能的影响
3、了解用显微镜观察金相的制样过程
二、仪器材料
箱式电炉（sx2-4-10、sx-4-10）、硬度测试仪（hr-150a）、30钢、t10钢、砂轮（砂纸）
三、实验过程
1）、金相的制备
将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光，去除金相磨面由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面，然后用侵蚀剂进行腐蚀，以使组织被显示出来，这样就得到了一块金相样品。
2）、钢的热处理淬火和正火
钢的淬火：淬火就是将钢加热到相变温度以上，保温后放入各种不同的冷却介质中（v冷应大于v临），以获得马氏体组织。钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。
步骤为：加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较，一律用洛氏硬度测定）；再将试样放入箱式电炉中，t10钢在770^左右，30钢在860^左右分别均匀加热15分钟；然后迅速在水中冷却，并不断搅拌。将淬火后的试样用砂轮磨平,并测出硬度值（hrc）填入表1中。
钢的正火：钢加热到ac3 （亚共析钢）或ac1（过共析钢）以上30〜50°C以上，保温适当时间后，在自由流动的空气中冷却的热处理工艺。
步骤为：加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较，一律用洛氏硬度测定）。再将试样放入箱式电炉中，t10钢在770C左右，30钢在860C左右分别均匀加热15分钟，后在空气中缓慢冷却。将正火后的试样用砂轮磨平,并测出硬度值（hrc）填入表2中。
四、结果及讨论
1、为什么淬火处理后的硬度值比正火处理后的高
答：因为淬火冷却速度比正火冷却速度快，由过冷奥氏体的连续冷却转变图像可知淬火后得到的是马氏体组织，而正火后得到的组织主要是珠光体。马氏体比珠光体晶粒度细晶界面多，使得晶体的位错滑移阻力增大，从而硬度提高。
2、在相同的热处理状态下不同的材料成分对钢的硬度的影响
答：钢的硬度与钢的含碳量有关。30钢是亚共析钢，热处理后室温下的组织为铁素体和珠光体，而t10钢为过共析钢，热处理后室温下的组织为珠光体和渗碳体。渗碳体是脆硬相硬度比铁素体高，所以在相同的热处理状态下t10的硬度比30钢高。
五、结论
1、不同的热处理对材料的性能影响不同。
2、不同材料成分的钢在相同的热处理状态下性能不同。篇二：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
2014年6月7日45号钢3C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
1
1. 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
4
1. 实验材
料
4 2.实验设
备
4四、实验步
骤
4
1. 试样的热处
理
4
1. 1淬
火
4回
火
5 2.试样硬度测
定
5 3.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
6
1. 样品硬度与显微组织分

响
.6 2.淬火温度、淬火介质对钢组织和性能的影
.. 6
2.
1淬火温度的影
响

响
6淬火介质的影

响
73回火温度对钢组织与性能的影

7
3. 1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
响8
4. 1合金元素对钢的淬透性的影
响
8 合金元素对钢的回火稳定性的影
响95碳含
量对钢的淬硬性的影
响
9六、结
论
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。一般热处理的基本操作有退火、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基本工艺因素。正确选择这三者的规范，是热处理成功的基本保证。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+(20—30)°C (完全退火)；共析钢和过共析钢加热至ac1 +(20—30)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 +(30—50) C ；过共析钢加热至accm +(30—
50) 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+(30—50)C ；共析钢和过共析钢加热至ac1+(30—50) 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高加热温度，因为加热温度过高时，晶粒容易长大，氧化、脱碳和变形等都会变得比较严重。各种常用钢的工艺规范见表。
4) 回火温度的选择钢淬火后都要回火，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)。按加热温度高低回火可分为三类：
图淬火的加热温度范围图退火和正火的加热温度范围
表 常用钢的工艺规范a.低温回火 在150—250C的回火称为低温回火，所得组织为回火马氏体，硬度约为hrc60。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350—5C的回火称为中温回火，所得组织为回火屈氏体，硬度约为hrc40—48。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5—650°C的回火称高温回火，所得组织为回火索氏体，硬度约为hrc25一35。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.保温时间的确定
为了使工件内外各部分温度约达到指定温度，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估算；合金钢按每毫米二分钟估算。在盐浴炉中，保温时间则可缩短1—2倍。
2) 淬火加热保温时间按下列经验公式估算：
tkh
式中t—保温时间(min)；
a一加热系数(min/mm)(见表)；
k—工件装炉方式修正系数(一般k = 1〜)；h—工件有效厚度(mm)(尺寸最小部位)。表加热系数a (min/mm)可参考经验公式加以确定：
3) 回火时间回火时间一般从工件入炉后炉温升至回火温度时开始计算。回火时间一般为
1~3h，
tdb
式中t一回火保温时间(min)；
d—工件有效厚度(mm)；
b一附加时间，一般为10~20min；
a一加热系数(箱式电炉取2~mm)。
3. 冷却方法
热处理时的冷却方式要适当，才能获得所要求的组织和性能。退火一般采用随炉冷却。
正火(常化)采用空气冷却，大件可采用吹风冷却。
淬火冷却方法非常重要，一方面冷却速度要大于临界冷却速度，以保证全部得到马氏体组织；另一方面冷却应尽量缓慢，以减少内应力，避免变形和开裂。为了解决上述矛盾，可以采用不同的冷却介质和方法，使淬火工件在奥氏体最不稳定的温度范围内(650—550C )快冷，超过临界冷却速度，而在ms (3—1C )点以下温度时冷却较慢，理想的冷却速度如图所示。常用淬火方法有单液淬火、双液淬火(先水冷后油冷)、分级淬火、等温淬火，如图所示。表中列出了几种常用淬火介质的冷却能力。
图淬火时的理想冷却曲线示意图图各种淬火冷却曲线示意图篇三：45钢的热处理实验报告
金属材料的热处理实验报告
试验项目：45钢淬火及回火前后硬度测量
班级：机械一班
组长：林文文学号：0112
组员：竹凌东
陈林
陈书尚
指导老师：杨兰英
试验日期：
14 2011年12月八日45号钢的热处理
一、试验目的
1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2. 了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法。
3. 初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。
4. 分析淬火温度的选择对刚性能的影响。
5. 研究冷却条件刚性能的关系。
二、实验仪器及材料
1. hr—150a型洛氏硬度试验机。
2. 试样：e20X10mm 45 钢。
3. 加热炉。
4. 磨砂纸
5. 冷却液：水（20oc左右）。
hr-150a型洛氏硬度计主要零部件
1. 机身2.加荷手柄3.升降手把4.手轮5.丝杠保护套（内有丝杠）6.待测试件7主轴
8.小杠杆9.大杠杆10.调整块11.定位标记12.吊环13.螺钉14.砝码变换器15.砝码16.油针17.油毡18.后盖19.缓冲器20.卸荷手柄21.压头22.上盖23.指示表24变荷手柄25.工作台
三、实验原理
热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，
然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求淬火与回火。
（一）钢的淬火
钢的淬火：淬火就是将钢加热到ac3 （亚共析钢）或ac1 （过共析钢）以上30〜50oc，保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却（v冷，▼临），以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。
1、淬火温度的选择
正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据fe-fe3c相图确定（如图3-1所示）。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为ac3+30~50oc，此实验采用的加热温度为83。若加热温度不足（低于780oc的ac3温度），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低；
但过高的加热温度（如超过acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性的下降。
2、保温时间的确定
淬火加热时间实际上是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所用的加热介质、加热方法等因素有关，一般按经验公式加以估算。（经验公式：加热温度为8oc的圆柱形工件，保温时间为分钟/每毫米）。
3、冷却速度的影响
冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少内应力，防止变形和开裂。为保证淬火效果，应选用适当的冷却介质（如水、油等）。此实验的淬火冷却介质选用水。
考虑到实验中加热炉的极限温度，将加热温度定在8 oc,保温15分钟后进行水冷。
（二）钢的回火
钢经经淬火后得到的马氏体组织质硬而脆，并且工件内部存在很大的内应力，如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。因此淬火钢必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得所需的各种不同的组织和性能。
低温回火：回火温度150〜250oc；回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物；性能特点是硬度高，内应力减少。
中温回火：回火温度350~5oc；回火后的组织为回火屈氏体；性能特点是硬度适中，
有高的弹性。
高温回火：回火温度5〜650oc；回火后的组织为回火索氏体；性能特点是具有良好塑性、韧性和一定强度相配合的综合性能。
对碳钢来说，回火工艺的选择主要考虑回火温度和保温时间这两个因素。
实验所用试样较小，故回火保温时间可为30分钟，回火温度选择低温回火温度，即：150~250oc。低温回火后在空气中冷却。
回火冷却方式：碳钢回火时，一般采用在空气中冷却。
四、实验内容与步骤：
1、对45钢进行淬火
（1）在进行淬火前先测量实验试样的硬度九次，并将后六次测量的数据计入表格中。
（2）、将试样放入加热炉中，打开加热炉。使其温度上升到8 oc开始计时。保温15分
钟。
（3）、15分钟后，取出试样对其进行水冷。
（4）、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。
（5）、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。
2、对45钢淬火后进行低温回火
（1）、将回火炉的温度设定在2 oc。
（2）、待温度升到2 oc时，将试样放入加热炉中，并开始计时。保温30分钟
（3）、30分钟后，取出试样放在指定位置进行空冷。
（4）、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。
（5）、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。
五、实验数据记录
1、淬火前的硬度
分析：测量时，由于选择的测量点不同和人为操作因素，每次测量的数据存在误差。试样中心和边沿的硬度明显不同，测量时尽量选择中心处测量。
2、淬火后的硬度
分析：与淬火前相比，淬火后的硬度明显增大。说明适当的淬火可以增大材料的硬度。
3、回火后的硬度
分析：与淬火前相比，回火后钢的硬度明显大于钢的原始硬度，但比淬火后的硬度小些。说明回火后钢的硬度降低了。
六、分析与讨论
试验中，钢淬火加热后，必须迅速在水中冷却。这是因为谁的冷却速度快，防止奥氏体转变为珠光体而得不到需要的马氏体组织。通过淬火，钢的硬度得到了明显的提高。
淬火钢在回火过程中发生了一系列的组织变化，这必然会引起机械性能发生相应的变化。淬火钢的回火，实质上是一个软化过程，性能变化的总趋势是，随着回火温度的升高，硬度、强度降低，而塑性、韧性提高。
七、实验感想
对于我们机械学生，这是第一次比较专业的实验。因此，实验过程中大家都非常的认真投入。从中切实学习到了知识，提高了自己的动手能力。特别是材料硬度的变化，让我们感受到了材料的魅力，增加了我们对材料的兴趣。