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毕 业 论 文

题 目： T10A钢球化退火工艺对组织和硬度影响

学院：
专业： 班级： 学号
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导师姓名：
完成时间：

诚 信 声 明

本人申明：
1、本人所呈交毕业设计（论文）是在老师指导下进行研究工作及取得研究结果；
2、据查证，除了文中尤其加以标注和致谢地方外，毕业设计（论文）中不包含其它人已经公开发表过研究结果，也不包含为取得其它教育机构学位而使用过材料；
3、我承诺，本人提交毕业设计（论文）中全部内容均真实、可信。

作者署名： 日期： 年 月 日

毕业设计（论文）任务书

题目： T10A钢球化退火工艺对组织和硬度影响
姓名 学院 专业 材料成型 班级 学号 2
指导老师 职称 教研室主任
一、基础任务及要求：
1．分析、归纳T10A钢成份特点、组织转变规律、热处理工艺及关键工艺参数、性能特点及应用；
2．确定T10A钢常见球化退火工艺及其关键参数，画出其球化退火工艺曲线，并分析其将取得金相显微组织及大致硬度；
3．依据所确定球化退火工艺及其关键参数，进行T10A钢球化退火工艺操作和试验研究，测定球化退火后硬度，分析其硬度改变原因；
4．对球化退火后T10A样品进行金相显微组织分析，确定其金相显微组织基础组成，并分析其球化退火工艺及其关键参数对显微组织和硬度影响规律。

二、进度安排及完成时间：
1. 2月27日～3月18日，查阅资料、撰写文件综述和开题汇报；
2. 3月19日～4月01日，课题调研、资料搜集、方案设计；
3. 4月02日～4月29日，试验研究及结果分析；
4. 4月30日～5月20日，撰写毕业论文；
5. 5月21日～6月03日，将毕业论文送指导老师审阅、评阅老师评阅；
6. 6月04日～6月17日，毕业论文答辩和资料整理。

目 录
摘要 ………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论 ……………………………………………………………………… 1
1.1引言 …………………………………………………………………… 1
1.2论文研究背景及目标 …………………………………………………2
1.3本课题研究内容及试验手段 ……………………………………… 3
第2章 试验过程及分析 ……………………………………………………… 4
2.1 球化退火工艺方案 …………………………………………………4
2.2试验设备 …………………………………………………………4
2.3 试验过程 ……………………………………………………………7
2.3.1 试样准备 …………………………………………………7
2.3.2 试样热处理工艺过程 …………………………………………7
2.3.3 试样硬度值测试 ……………………………………………12
2.3.4 试样磨制 ……………………………………………………12
2.3.5 试样抛光 ……………………………………………………13
2.3.6 试样浸蚀 ……………………………………………………14
2.3.7显微组织观察 ………………………………………………14
第3章 试验结果及分析 …………………………………………………………15
3.1力学性能试验……………………………………………………15
3.2金相显微组织分析 ……………………………………………15
3.3 球化退火综合分析及其实际应用 …………………………18
结论 ……………………………………………………………………………… 21
参考文件 ………………………………………………………………………… 22
致谢 ……………………………………………………………………………… 23

T10A钢球化退火工艺对组织和硬度影响
摘 要：经过试验分析T10A钢成份、组织、性能和应用，并对T10A钢进行一般球化退火和等温球化退火处理，接着对热处理后试样进行硬度测试和显微组织观察分析，研究一般球化退火和等温球化退火工艺对T10A钢在组织、性能及应用方面影响，结果表明，T10A钢球化退火后得到了在铁素体基体上均匀分布球状或颗粒状碳化物组织。T10A等温球化退火后硬度略低于一般球化退火处理后硬度，硬度随球化退火温度升高而升高。T10A等温球化退火后组织较于一般球化退火处理后组织愈加均匀，所以等温球化退火切削性能比一般球化退火钢更佳，等温球化退火综协力学性能优于一般球化退火。

关键词：T10A钢；球化退火；显微组织

Influence to Structure and Hardness of T10A Spheroidizing Annealing Process

Abstract: Firstly, testing and analysing the composition, microstructure, properties and application of the T10A.Then do ordinary spheroidizing annealing and isothermal spheroidizing annealing to it.Thirdly, do the hardness test and microstructure observation and analysis to the heat treated samples.Through all of those methods,explore the influence of ordinary spheroidizing annealing and isothermal spheroidizing annealing to the structure, properties and applications of T10A. The results is that, after T10A steel ball annealing,there is globular or granular carbide organization which is uniformly distributed in the ferrite matrix.After isothermal spheroidizing annealing, the hardness of T10A is slightly lower than that after ordinary ball annealing .And it became harder with the rising of spheroidizing annealing temperature .After isothermal spheroidizing annealing ,the structure of T10A become more uniform than that after ordinary organization.So the cutting performance of T10A after isothermal spheroidizing annealing is better than after ordinary spheroidizing annealing,and the comprehensive mechanical properties are also better.

Key Words：T10A steel；Ball annealing；microstructure

第1章 绪论
1.1 引言
钢铁材料在国民经济中占有十分关键地位, 它们应用很广泛。在实际使用或生产加工过程中,大家对钢铁材料提出了多种不一样性能要求, 单凭原始材料性能已经满足不了工程技术上要求。比如: 为了便于切削加工就要求材料硬度合适降低, 以节省机械加工时刀具消耗和提升劳动生产率；为使零件耐磨损, 延长使用寿命, 就要求其含有较高硬度；为使零件能在有腐蚀性气体环境中长久工作, 就要求其含有一定耐腐蚀性等。为满足这些性能要求, 除了合理地选择材料外, 还要进行热处理, 如此才能充足发挥钢铁材料性能特点。由此可知, 热处理在机械制造业中占有十分关键地位。
热处理是机械工业一项关键基础技术，通常如轴、轴承、齿轮、连杆等关键机械零件和工模具全部是要经过热处理，而且，只要选材适宜，热处理适当，就能使机械零件和工模具使用寿命成倍、甚至十几倍提升。热处理对于充足发挥金属材料性能潜力、提升产品质量、节省材料、降低能耗、延长产品使用寿命、提升经济效益全部含有十分关键意义。据统计，在机床制造中有60%～70%零部件要经过热处理；在汽车、拖拉机制造中有70%～90%零部件要经过热处理；多种工具和滚动轴承等则100%要进行热处理[1]。
伴随近几年机械切削加工和冷镦模高速发展，刀具材料及模具材料发展也很快速，出现了很多新型材料。其中碳素工具钢，尤其是T10A所独有价格廉价易切削、耐磨等特点使其在刀具及冷镦模中仍然占有很大百分比。但碳素工具钢部分缺点也使得它在发展快速机械行业有一定不足。
经过低淬透性冷作模具钢，高级高碳工具钢，优点是可加工性能好，价格廉价，起源轻易，不过淬透性较差，淬火变形大，因为钢中含有合金元素少，回火抗力低，所以承载能力低。虽有高硬度和耐磨度，不过小截面工件韧性不足，大截面段坯有残余网状碳化物倾向。 完全球化最低加热温度740℃，最好等温温度690～720℃，出现片状碳化物加热温度780℃，受热软化温度250℃，淬硬深度为水淬15～18mm，油淬5～7mm。 该钢在退火状态下进行粗加工，然后淬火低温回火至高硬度，再精加工。取得高耐磨性和镜面抛光性。进行低碳马氏体低温淬火，使含有较高耐磨星河强韧性，预防和降低变形和开裂现象[2]。
1.2 论文研究背景及目标
热处理工艺通常分为最终热处理和预先热处理。预先热处理是为了消除或改善前道工序引发一些缺点，为最终热处理最好准备，退火和正火是工件预先热处理关键手段。钢退火和正火均为一般热处理基础工艺，关键用于铸、锻、焊毛坯预先热处理，和改善机械零件毛坯切削加工性能。球化退火是不完全退火一个特例。
球化退火是不完全退火一个特例，目标是将共析及过共析钢中片状碳化物转变为状碳化物，使之均匀分布于铁素体基体上。
碳化物由片状变为球状后有以下优点：硬度降低，使钢可加工性得到改善；加热时球化碳化物溶入奥氏体较慢，奥氏体晶粒不轻易长大，故有较宽淬火温度范围；淬火后得到隐晶马氏体，残留奥氏体量较少，并保留一定量细小均匀分布球化碳化物，淬火开裂倾向性较小；塑性、韧性很好，冷成形加工得到改善。
球化退火关键用于碳含量高于0.6%高碳工具钢及轴承钢等，目标是改善可加工性，并为最终热处理做好组织准备。有时为改善低中碳钢冷成形性，也可采取球化退火[6]。
实践表明，加热时奥氏体成份越不均匀，退火后越轻易得到球化组织。将过共析伪片状珠光体加热到略高于Ac1温度短时间保湿后，得到奥氏体加未溶渗碳体。此时，渗碳体已不是完整片状，而是厚薄不平，凹凸不平，有些地方已经溶解断开。延长保湿时间，这些未溶渗碳体将渐趋向于球化。
T10A钢是一个应用广泛工具、量具、冷作模具钢，它含有高硬度、高强度、高耐磨性和淬火变形小等优点[9]。然而，因为其硬度值较高，难以进行切削加工，故在生产中用T10A钢制作冷镦凸模时极易出现崩刃、折断及淬火开裂等现象。所以在实际工业生产中，常常采取等温球化退火方法来细化晶粒、降低硬度、改善切削加工性能，为淬火做好组织上准备。但常规等温球化退火工艺方法，因为加热温度高、保温时间长、工艺复杂，使T10A钢中碳化物仍呈粗细不一样、大小不一、分布不均现象。而它们是引发变形开裂关键原因，直接影响着产品质量和使用性能，故深入改善T10A钢切削加工性能，预防开裂倾向已成为工业生产中亟待处理问题。
1.3 本课题研究内容及试验手段
本课题经过了解T10A钢成份、组织、性能、应用等方面基础知识，以相关金属学和热处理及金属材料学理论作为指导，确定了T10A钢完全退火和正火工艺，并经过实际热处理工艺进行试验操作，分析一般球化退火和等温球化退火对T10A钢组织和性能影响。并经过分析其金相显微组织及组成，测定硬度值来对T10A钢一般球化退火和等温球化退火工艺，从使用性、工艺性、经济性三个方面进行综合 分析，并说明其在实际生产中关键应用方向。其中所包含试验操作或操作程序有：
① 准备T10A钢试验样品。
② 确定3组试样进行三个不一样加热温度等温球化退火处理。其中加热温度分别为740℃；760℃；780℃保温40min.在690℃下等温30min。试样随炉冷却到520℃后出炉空冷，然后分别制备经不一样温度完全退火后金相试样，并进行显微组织观察，拍照显微组织图。
③ 采取洛氏硬度计测定完全退火后试样硬度值。
④ 确定3组试样进行一般球化退火处理其中加热温度分别为740℃、760℃、780℃，保温40min.试样随炉冷却到520℃后出炉空冷，然后分别制备经不一样温度正火后金相试样，并进行显微组织观察，拍照显微组织图。
⑤ 采取洛氏硬度计测定正火后试样硬度值。
⑥ 依据试验数据，对比T10A钢等温球化退火和一般球化退火处理后组织和性能，从而总结其在实际生产中应用。
第2章 试验过程及分析
2.1 球化退火工艺方案
本文研究是T10A钢，T10A钢球化退火处理后，所得到在铁素体基体上均匀分布球状或颗粒状碳化物组织。本试验设置了六组试验参数不一样参数对试样进行了等温球化退火处理。完全等温球化退火温度分别为740℃、760℃、780℃，保温时间40min。其中等温度为690℃，等温时间为30min，随炉冷却到温度为500℃时再出炉空冷。
同时，为使T10A钢等温球化退火工艺和一般球化退火工艺有效得进行对比，本试验设置了三组加热温度和等温球化退火分别一致试验参数进行正火处理。T10A钢球化退火和一般球化退火处理工艺方案以下表2.1和表2.2所表示。
表2.1 T10A钢试样等温球化退火工艺方案
项目
加热温度/℃
保温时间/min
等温温度/℃
等温时间/min
冷却方法
方案一
740
40
690
30
随炉冷至520℃后出炉空冷
方案二
760
40
690
30
随炉冷至520℃后出炉空冷
方案三
780
40
690
30
随炉冷至520℃后出炉空冷
表2.2 T10A钢试样一般球化退火工艺方案
项目
加热温度/℃
保温时间/min
冷却方法
方案一
740
40
随炉冷至520℃后出炉空冷
方案二
760
40
随炉冷至520℃后出炉空冷
方案三
780
40
随炉冷至520℃后出炉空冷
2.2试验设备
（1）箱式电阻炉
所用型号为SRJX-3-9，电阻炉是利用电流经过电阻丝产生热量来加热工件，同时用热电偶等电热仪表控制温度，操作简单、温度正确。这类炉子炉料通常在空气介质中加热，无机械化装置，供小批量工件淬火、正火、退火等常规热处理之用，图2.1所表示。

图2.1 箱式电阻炉
（2）HRS-150型数显洛氏硬度计
用来测试完全退火试样和正火处理试样硬度值，图2.2所表示。

图2.2 HRS-150型数显洛氏硬度计
（3）金相粗磨砂纸
所用型号为180#，用来去除20钢原材料表面氧化物，为下一步手工细磨做准备。
（4）金相细磨砂纸
所用金相砂纸号数为01、02、03、04、05，用来对试样进行手工细磨，方便快速制备金相试样。
（5）金相试样机械抛光机
所用型号为P-2，对金相试样进行抛光处理，消除磨面上磨痕及金属扰乱层，方便制出平整、光亮、无痕金相磨面，图2.3所表示。

图2.3 金相试样抛光机
（6）4XB型金相显微镜
对试样进行显金相微组织观察和分析，以下图2.4所表示。

图2.4 4XB型金相显微镜外形结构图
（7） 金相分析仪
选择GX60-DS型金相综合分析系统，配置有高倍、中倍、低倍三个高质量物镜和数码视频采集和处理硬件，并配套有专用微机和金相分析专业软件。观察金相显微组织，拍照保留特征相图，金相分析仪图2.5所表示。

图2.5 金相分析仪
2.3 试验过程
试验经过对T10A钢分别进行等温球化退火和一般球化退火处理，然后对热处理后T10A钢进行硬度测试和显微组织分析，来研究完全退火和正火工艺处理对T10A钢组织和性能影响。采取具体工艺步骤图2.6所表示。

图2.6 T10A等温球化退火和一般球化退火工艺对比分析试验步骤图
2.3.1试样准备
原材料试样是将给定材料（尺寸为φ30mmT10A钢棒）制备为可供后续试验利用试样。此次试验共做这么试样6个，为后面试验做好充足准备。
2.3.2试样热处理工艺过程及原理
(1）T10A钢特点
T10A钢特点：此钢强度及耐磨性均较T8和T9高，但热硬性低、淬透性不高且淬火变形大。适于制造切削条件差、耐磨性要求较高，且不受猛烈振动，需要一定韧性及含有锋利刀口多种工具，如车刀、刨刀、钻头、切纸机、低精度而外形简单量具(如卡板等)，可用作不受较大冲击耐磨。通用低淬透性冷作模具钢，高级高碳工具钢，优点是可加工性能好，价格廉价，起源轻易，不过淬透性较差，淬火变形大，因为钢中含有合金元素少，回火抗力低，所以承载能力低。虽有高硬度和耐磨度，不过小截面工件韧性不足，大截面段坯有残余网状碳化物倾向。完全球化最低加热温度740℃，最好等温温度690～720℃。
(2） T10A球化退火组织转变规律
加热时奥氏体成份越不均匀，退火后越轻易得到球化组织。将过共析钢为片状珠光体加热到略高于Ac1温度短时间保温后，得到奥氏体加未溶渗碳体。此时渗碳体已不是完整片状，而是厚薄不均凹凸不平，有些地方已经溶解断开。延长保温时间，这些未溶渗碳体将逐步趋于球化。将钢从加热温度缓冷至Ar1以下，奥氏体将同时析出碳化物及铁素体（即珠光体转变）。加热时形成球状碳化物质点和奥氏体中含碳量较高部分将成为碳化物关键。长大成球状碳化物。最终得到在铁素体基体上均匀分布着球状碳化物球状珠光体。
(3）球化退火工艺及目标
球化退火具体工艺有：①一般（缓冷）球化退火，缓冷适适用于多数钢种，尤其是装炉量大时，操作比较方便，但生产周期长；②等温球化退火，适适用于多数钢种，尤其是难于球化钢和球化质量要求高钢（如滚动轴承钢）；其生产周期比一般球化退火短，不过需要有能够控制共析转变前冷却速率炉子；③周期球化退火，适适用于原始组织为片层状珠光体组织钢，其生产周期也比一般球化退火短，不过在设备装炉量大条件下，极难按控制要求改变温度，故在生产中未广泛采取；④低温球化退火，适适用于经过冷形变加工钢和淬火硬化过钢（后者通常称为高温软化回火）；⑤形变球化退火，形变加工对球化有加速作用，将形变加工和球化结合起来，可缩短球化时间。它适适用于冷、热形变成形钢件和钢材（如带材）是在Acm或Ac3和Ac1之间进行短时间、大形变量热形变加工者。 本试验因为时间及设备原因关键研究一般球化退火和等温球化退火对T10A对组织和硬度影响
球化退火是使钢取得弥散分布于铁索体基体上细粒状(球状）碳化物组织。其目标为改善切削性能，减小淬火时变形开裂倾向性，为锻件得到相当均匀最终性能。球化退火关键应用于轴承零件、刀具、冷作模具等预备热处理，以改善切削加工性能及加工精度，消除网状碳化物所引发工具脆断和刃口崩落，提升轴承接触疲惫寿命等。中碳及中碳合金钢只当要求硬度极低而韧性极高（比如用于冷冲压坯料）时，才用球化退火，低碳钢—般不进行球化退火，不然因为硬度过低（160～170HBS）反而使切削加上性能变坏。
在工具钢及轴承钢碳化物球化概念中，应该包含一次碳化物、二次碳化物(由奥氏体中析出)及共析碳化物这三方面球化。一次碳化物系铸锭柱晶偏析所引发亚稳定奥氏体结晶产物，颗粒尺寸较大，常沿轧制方向分布，形成偏析碳化物带，硬度高、脆性大，易造成淬火裂纹，使钢耐磨性变差，以至工件在使用中造成表面脱落或中心破裂。一次碳化物球化关键需要合理铸造工艺，比如反复拉拔(相当大总铸造比在十几、二十几以上)和合适高温扩散退火来得到。
二次碳化物及共析钢化物球化和铸造过程相关。为了使退火后能取得均匀分布粒状碳化物，铸造后组织应为细片状珠光体及细小网状碳化物(或含有少许马氏体)。假如终锻温度过高或冷却太慢，则易引发大网状碳化物，退火中无法消除。如退火温度太低(＜800℃)，碳化物易沿晶界变形方向析出而形成线条状组织，退火后将有方向性，使工性能变坏。珠光体片较细时，球化退火时可采取较低温度和较短时间。退火温度愈低，则溶解碳化物数量越多，轻易取得均匀分布细粒状珠光体组织。珠光体片较粗时，在正常退火工艺情况T2不易取得均匀细粒状珠光体。所以，为了得到良好球化组织，必需严格控制铸造工艺过程。
球化退火目标：①软化毛坯。球状碳化物比片状碳化物切削阻力要小，车刀对球状碳化物切削几率也比片状要小有利于切削加工。②为淬火提供理想预备组织。碳化物球化后在淬火加热时不易熔解未溶碳化物起阻碍晶粒长大作用细化了淬火马氏体组织，提升了材料韧性。
(4影响球化质量原因
①化学成份影响。碳素工具钢伴随含碳量增加，碳化物数量增多，可取得球状碳化物奥氏化加热温度范围增大。②原始组织影响。奥氏体越细，在奥氏体化时残留碳化物颗粒也越多，冷却时球化关键也越多，球化效果越好，反之球化效果越差。③加热温度和加热时间影响。 当加热温度比较低(如稍高于Ac1)且加热时间较短时，原片状珠光体中碳化物溶解不够充足，退火后将得到细粒状加细片状混合珠光体组织，通常称为“欠热组织” 当球化退火加热温度过高时，碳化物大量解入奥氏体．残留碳化物数量降低，奥氏体成份趋向均匀，因形成球状碳化物关键降低，退火后将得到部分或全部粗大片状珠光体，这就是“过热组织”。欠热组织和过热组织相比较，欠热组织层片间尺寸短小，当珠光体片层间距稍大时．片尺寸仍然短小弯曲；过热组织片间距大、片长且直，即使片间距小，片形态仍然是长而直。④冷却速度影响 在球化冷却条下、冷却速度慢或等温温度高时，碳化物颗粒聚集尺寸增大；冷却速快或等温温度低时，因过冷度增大，碳化物形核率增加，加之聚集不充足，所得碳化物颗粒细小[15]。

表2.3 T10A钢牌号、化学成份和力学性能
钢号
化 学 成 分（%）
C
Si
Mn
P
S
T10A
0.95～1.04
≤0.35
≤0.40
≤0.030
≤0.020
冷却速度是影响球化效果又一原因。冷却速度大小直接影响到粒状碳化物颗粒大小和均匀性，当加热温度一定时，冷却速度越小，奥氏体向珠光体转变时在高温区经历时间越长，析出碳化物进行扩散、聚集时间就会越充足，形成碳化物颗粒就越大而且均匀；反之，就会得到硬度偏高细粒状组织，对切削加工不利。
(5)球化退火球化过程
球化过程。球化过程是一个比较缓慢过程。原始组织为球状珠光体钢,刚加热到Ac1以上温度时，珠光体中片状碳化物开始溶解，而又未完全溶解。出于温度低，扩散过程进行得缓慢，此时，一片碳化物逐步断开，呈很多细小链状或点状,弥散分布在奥氏体基体上。未完全溶解碳化物造成奥氏体成份极不均匀，在随即缓冷过程中，或以原有碳化物质点为关键，或在奥氏体中碳原子富集地方产生关键，均匀地形成颗粒状碳化物。刚形成碳化物颗粒很小，在保温或缓冷过程中发生聚集，长大成较大颗粒。由此可见，球化过程需要碳原子作较长距离扩散迁移，最终形成球化组织。
(6)试样等温退火工艺
等温球化退火工艺是将共析钢或过共折钢加热到Ac1+(20～30℃)，保温合适时间，然后冷却到则低于Ar1，以下温度，等温保持一定时间(使等温转变进行完成)，然后炉冷或空冷球化退火工艺，假如原始组织个网状碳化物较严重，则需加热到略高于Acm温度，使网状碳化物溶人奥氏体，然后再较铰地冷却到Arl以下温度进行等温球化退火。
在等温球化退火工艺制订中，奥氏体化温度及等温转变温度十分关键。奥氏体化温度较高，未溶碳化物数量较少，奥氏体晶粒较大，而且其中碳浓度分布也较均匀，所以和利于球化过程进行。等温转变温度较低别，碳(及合金元素)在奥氏体中扩散较困难，也不利于球化过程进行。只有当奥氏体化温度较低，等温转变温度较高处理规程下，才能得到球化组织[9]。

2.4加热温度经验公式
热处理工艺
加热温度/℃
保热时间/h
等温温度/℃
等温时间/h
等温球化退火
一般球化退火
Ac1+(20-40)
Ac1+(20-40)
2～3
2～3
Ac1以下10
无
4～6
无
查热处理手册可知，T10A钢属于共析钢，其临界点Ac3为730℃，Ar1则为700℃。其加热温度可选择在740～780℃。依据球化退火加热温度范围，以760℃为中心在该温度上下分别选择等温退火温度，分别为740℃、760℃和780℃。等温温度为690℃。试样一般球化退火工艺曲线图2.7所表示。

图2.7试样等温球化退火工艺曲线
(7) 试样一般球化退火工艺
一般球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温合适时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。
试样一般球化退火工艺曲线图2.8所表示。

图2.8试样一般球化退火工艺曲线
2.3.3试样硬度值测试
金属硬度检测是评价金属力学性能最快速、最经济、最简单一个试验方法。硬度检测关键目标就是测定材料适用性，或材料为使用目标所进行特殊硬化或软化处理效果。硬度是评定金属材料力学性能最常见指标之一。硬度实质是材料抵御另 一硬材料压入能力。对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反应出弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多个物理量综合性能。因为经过硬度试验能够反应金属材料在不一样化学成份、组织结构和热处理工艺条件下性能差异，所以硬度试验广泛应用于金属性能检验、监督热处理工艺质量和新材料研制。金属硬度检测关键有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力施加是缓慢而无冲击。硬度测定关键决定于压痕深度、压痕投影面积或压痕凹印面积大小。静态试验方法包含布氏洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种试验方法是应用最广，它们是金属硬度检测关键试验方法。这里洛氏硬度试验又是应用最多，它被广泛用于产品检验，据统计，现在应用中硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力施加是动态和冲击性。这里包含肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法关键用于大型，不可移动工件硬度检测。
等温球化退火理后试样和一般球化退火处理后试样，将进行硬度测试，分析试样经不一样热处理后硬度值大小，从而比较其性能。测定硬度方法很多，常见有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验方法。 本试验采取洛氏硬度测试法。洛氏硬度试验是以锥角为120°金刚石圆锥体或直径为1.588mm淬火钢球为压头，在要求初载荷和主载荷作用下压入被测金属表面，然后卸载主载荷，从而测得试件硬度试验。为了能用同一硬度计测定从极软到极硬材料硬度，能够经过采取不一样压头和载荷，组成15种不一样洛氏硬度标尺，其中最常见由HRA 、HRB、HRC三种。其试验规范如表2.5所表示。
表 2.5 三种常见洛氏硬度试验规范
符号
压头类型
载荷/N
硬度有效范围
使用范围
HRA
120°金刚石圆锥体
600
70～85
适适用于测量硬质合金、表面淬火层或渗碳层
HRB
直径为1.588mm淬火钢球
1000
25～100
适适用于测量有色金属、退火钢、正火钢等
HRC
120°金刚石圆锥体
1500N
20～67
适适用于测量调质钢、淬火钢等
2.3.4试样磨制
金相试样磨制通常分为粗磨和细磨两类。粗磨目标是为了取得平整金相磨面。通常粗磨全部选择在预磨机上进行。本试验将球化退火后试样在预磨机上磨制，直至试样表面氧化物去除洁净，以得到平整金相磨面，为下一步研磨做准备。
将粗磨后试样用清水冲洗并擦干后再进行细磨。本试验采取手工细磨，立即试样依次在由粗到细各号金相砂纸上进行细磨。采取金相砂纸号数有01、02、03、04、05五种（表2.6）。细磨时为了确保观察面平整，需在金相砂纸下放一块厚玻璃板，磨制时将金相砂纸平铺在厚玻璃板上，用左手按住砂纸，右手握住试样，使金相磨面朝下并和金相砂纸相接触，在轻微压力作用下向前推磨，用力努力争取均匀、平稳，预防磨痕过深和造成金相磨面变形；试样退回时要抬起，不能和金相砂纸相接触，用“单程、单向”磨制方法，直至磨掉试样磨面上旧痕迹，形成一层新、均匀一致磨痕为止。在调换下一号砂纸时，应将试样上磨屑和砂粒清理洁净，并转动90°角，即和上一号砂纸磨擦磨痕垂直，直到将上一号砂纸留下来磨痕全部消除为止。
这么，依次经过五种砂纸磨制后，形成磨面平整光滑，如同镜面时，则细磨结束。
表2.6 干砂纸编号和粒度尺寸
编号
磨料尺寸（微米）
按粒度标号
特定标号
W40
0
40-28
W28
01
28-10
W20
02
10-14
W14
03
14-10
W10
04
10-7
W7
05
7-5
W5
06
5-3.5
2.3.5试样抛光
金相试样经细磨后，磨面上仍然存在细微磨痕及金属扰乱层，影响正常组织分析，所以必需进行抛光处理，以得到平整、光亮、无痕金相磨面。本试验采取是机械抛光法。本试验采取抛光机型号为P-2，抛光时应在抛光盘上铺以细帆布、平绒、丝绸等抛光织物，并不停滴注抛光液。在此次试验采取抛光液为氧化铬细粉末状磨料在水中形成悬浮液。操作时将试样磨面均匀地压在旋转抛光盘上，而且沿着抛光盘边缘到中心不停地作径向往复运动，同时使试样本身略加转动，使磨面各部分抛光程度-致，而且能够避免出现“曳尾”现象，抛光液滴入量以试样离开抛光盘后，其表面水膜在数秒钟内可自行挥发为宜，-般抛光时间为3～5min。待试样磨面光亮无痕，其中石墨或夹杂物保留，且没有“曳尾”现象时，则抛光结束。
依据上表可知，T10A钢退火处理和正火处理均可采取HRB硬度标尺。故采取 HRS-150型数显洛氏硬度计测试。洛氏硬度是一个压入硬度试验，以测深度大小表示材料硬度值。因为压痕较小，测得数据不够正确，通常在试样不一样部位测定三点取其算术平均值。
2.3.6试样浸蚀
抛光后试样磨面是一光滑镜面，在金相显微镜下只能看到非金属夹杂物、石墨、孔洞、裂纹等，要观察金属组织特征，还必需经过合适浸蚀，使金属组织正确地显示出来。本试验采取是化学浸蚀法。化学浸蚀法是将抛光好试样磨面在化学浸蚀剂（常见酸、碱、盐酒精或水溶液）中浸蚀或擦拭一定时间，借助于化学或电化学作用显示金属组织方法。T10A钢采取浸蚀剂是4%硝酸酒精溶液，浸蚀时，将试样磨面浸入盛有浸蚀剂容器内，浸蚀合适时间后（本试验腐蚀时间大约为1s），等磨面发暗时停止浸蚀。然后快速用清水冲洗洁净，用无水酒精擦洗，最终用吹风机吹干。
2.3.7显微组织观察
在完成试样浸蚀后，就能够在金相显微镜下观察试样金相组织。本试验采取是4XB型金相显微镜。将浸蚀后试样在金相显微镜下进行其组织形态、特征及组成进行分析。

第3章 试验结果及分析
3.1试验结果
3.1.1力学性能试验
试样在热处理后进行了硬度测试。试样等温球化退火后，测量其硬度值以下表3.1表所表示，一般球化后试样硬度值以下表3.2所表示。
表3.1 等温球化退火后试样硬度值（HRB）
试样等温球化退火工艺
加热温度740℃
等温温度690/℃随
炉冷至520℃后空冷
加热温度760℃
等温温度690/℃随
炉冷至520℃后空冷
加热温度780℃
等温温度690/℃随
炉冷至520℃后空冷
硬度值
49.0
49.5
50.0
53.2
53.6
5