16Mn鋼(熱處理課程設(shè)計)

1、目 錄第一章 金屬熱處理課程設(shè)計簡介 1一、課程設(shè)計的任務(wù)與性質(zhì) 1二、課程設(shè)計的目的 1三、設(shè)計內(nèi)容與基本要求 1四、設(shè)計步驟 2第二章 材料16mn基本參數(shù) 2一、16mn材料簡介 2二、16mn材料的性能及用途 3三、16mn材料化學(xué)成分 3四、16mn物理力學(xué)性能 3第三章 熱處理工藝設(shè)計 4一、16mn熱處理概述4二、16mn熱處理 4三、基本 參數(shù) 確定9第四章 16mn鋼熱處理分析10一、16mn鋼熱處理后組織分析10二、16mn鋼熱處理后材料性能檢測 13第五章 設(shè)計與心得體會17參考文獻19第一章 金屬熱處理課程設(shè)計簡介一、課程設(shè)計的任務(wù)與性質(zhì) 金屬熱處理原理與工藝課程是一門

2、重要的專業(yè)課程，金屬材料熱處理工藝設(shè)計及實驗操作是一種重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過金屬材料熱處理工藝金相組織分析、性能檢測等實驗，可以培養(yǎng)學(xué)生掌握熱處理實驗方法、原理及相關(guān)設(shè)備，運用熱處理的基本原理和一般規(guī)律對實驗結(jié)果進行分析討論，有助于強化學(xué)生解決問題、分析問題的能力。二、課程設(shè)計的目的1、課程設(shè)計屬于金屬熱處理原理與工藝課程的延續(xù)，通過設(shè)計實踐，進一步學(xué)習(xí)掌握金屬熱處理工藝設(shè)計的一般規(guī)律和方法。2、培養(yǎng)綜合運用金屬學(xué)、材料性能學(xué)、金屬工藝學(xué)、金屬材料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識，進行工程設(shè)計的能力。3.培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計標準規(guī)范的能力。4.提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。5.是金屬

3、材料工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)實施的技術(shù)準備。三、設(shè)計內(nèi)容與基本要求設(shè)計內(nèi)容：完成合金結(jié)構(gòu)鋼（16mn）的熱處理工藝設(shè)計，包括工藝方法、路線、參數(shù)的確定，熱處理設(shè)備及操作，金相組織分析，材料性能檢測等。 基本要求： 1.課程設(shè)計必須獨立的進行，每人必須完成不同的某一種鋼材熱處理工藝設(shè)計，能夠較清楚地表達所采用熱處理工藝的基本原理和一般規(guī)律。 2.合理地確定工藝方法、路線、參數(shù)，合理選擇熱處理設(shè)備并正確操作。 3.正確利用ttt、cct圖等設(shè)計工具，認真進行方案分析。 4.正確運用現(xiàn)代材料性能檢測手段，進行金相組織分析和材料性能檢測等。 5.課程設(shè)計說明書力求用工程術(shù)語，文字通順簡練，字跡工整，圖

4、表清晰。四、設(shè)計步驟方案確定： 1.根據(jù)零件服役條件合理選擇材料及提出技術(shù)要求。 2.零件按材料、形狀、尺寸、重量和性能要求等確定其熱處理工藝方法、路線及相關(guān)參數(shù)。 3.選擇熱處理設(shè)備及溫度控制方式、冷卻介質(zhì)。 4.熱處理工藝實例。 5.熱處理后材料性能檢測。 6.金相組織分析. 7.利用fe-fe3c相圖、ttt、cct圖等設(shè)計工具，認真進行方案分析。 一般，根據(jù)零件使用性能及技術(shù)要求，提出所可能實施的幾種熱處理工藝方案，首先從其所可能達到的性能要求，工藝操作的繁簡及質(zhì)量可靠性等進行分析比較，再根據(jù)生產(chǎn)批量的大小，現(xiàn)有設(shè)備條件及國內(nèi)外熱處理技術(shù)發(fā)展趨勢，進行綜合技術(shù)經(jīng)濟分析，確定最佳熱處理工

5、藝方案。材料選擇：選擇16mn合金結(jié)構(gòu)鋼零件設(shè)計：試樣為16mn無縫鋼管，擬定板厚50mm，在低溫環(huán)境下工作，要求有良好的綜合力學(xué)性能，在低溫環(huán)境下，塑性和焊接性行良好，具有良好的切削性能。第二章 材料16mn基本參數(shù)一、16mn材料簡介16mn是舊國標gb/t15911988中的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號，新國標gb/t15911994中的牌號為q345（q345有5個質(zhì)量等級，q345aq345e），q345a對應(yīng)美國astm的牌號是gr.50 (中間的點不是小數(shù)點，是上下對中的，像個“乘號”點一樣。) 16mn為鋼材中的一種材質(zhì)。過去鋼材的一種叫法?，F(xiàn)在的稱法為：q345(見q345)。1

6、6，所代表的為這種鋼材中的碳的含量在0.16%左右。而mn單獨提出來，是因為五大元素（碳c，硅si，錳mn，磷p，硫s）中，錳的含量高，才單獨提出來，大約在1.20-1.60%左右。 16mn屬低合金鋼板系列，在此系列中，為最普通材質(zhì)，或者牌號的鋼板。16mn為鋼材中的一種材質(zhì)。過去鋼材的一種叫法。 16mn鋼屬于碳錳鋼，碳的含量在0.16%左右，屈服點等于343mpa（強度級別屬于343mpa級）。16mn鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預(yù)熱。但由于16mn鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在低溫下（如冬季露天作業(yè)）或在大剛性、大厚度結(jié)構(gòu)上焊接時，為防止出現(xiàn)冷裂紋，需采取預(yù)熱措施。二、

7、16mn材料的性能及用途綜合力學(xué)性能良好，低溫性能尚可，塑性和焊接性良好，用做中低壓容器、油罐、車輛、礦山機械、電站、橋梁等承受動載荷的結(jié)構(gòu)、機械零件、建筑結(jié)構(gòu)、一般金屬結(jié)構(gòu)件，熱軋或正火狀態(tài)使用，可用于-40以下寒冷地區(qū)的各種結(jié)構(gòu)。主要特性:綜合性能好，低溫性能好，冷沖壓性能，焊接性能和可切削性能好。應(yīng)用舉例：礦山，運輸，化工等各種機械。三、16mn材料化學(xué)成分表一 16mn化學(xué)成分標準牌號化學(xué)成分（重量百分比）chemicai composition（wt%）16mn碳（c）硅（si）錳（mn）鉻（cr）0.130.190.200.601.201.600.30磷（p）硫（s）鎳（ni）銅（

8、cu）0.0300.0300.300.25四、16mn物理力學(xué)性能16mn密度為7.85，16mn鋼板密度為7.85.16mn低合金鋼管是低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼：mn含碳量為0.1%-0.25%,加入主要合金元素錳、硅、釩、鈮和鈦等；它的含合金總量3%。按強度分為300、350、400和450mpa等4個級別。主要有q295、q345、q390、q420、q460。：“q”是屈服的“屈”字的漢語拼音大寫字頭，其后數(shù)字為該牌號最小屈服點（s）值，其后的符號是按照該鋼雜質(zhì)元素（硫、磷）含量由高到低并伴隨碳、錳元素的變化而分為a、b、c、d四等。其中a、b級鋼通常稱16mn 抗拉強度：470660牛/平

9、方毫米； 屈服強度：275345牛/平方毫米； 伸長率：21%。具體值要根據(jù)鋼材的厚度或直徑，以上數(shù)據(jù)對應(yīng)鋼材的厚度或直徑為：16100mm。第三章 熱處理工藝設(shè)計一、16mn熱處理概述熱處理的目的是改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以改變鋼的性能，通過適當?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強化金屬材料，充分挖掘材料性能潛力，降低結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省和能源，而且能夠提高機械產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度延長機械零件的使用壽命。熱處理的三階段：加熱，保溫，冷卻。這三個階段決定了材料熱處理后的組織和性能。加熱是熱處理的第一道工序。不同的材料，其加熱工藝和加熱溫度都不同。加熱分為兩種，一種

10、是在臨界點a1以下的加熱，此時不發(fā)生組織變化。另一種是在a1以上的加熱，目的是為了獲得均勻的奧氏體組織，這一過程稱為奧氏體化。保溫的目的是要保證工件燒透，防止脫碳、氧化等。保溫時間和介質(zhì)的選擇與工件的尺寸和材質(zhì)有直接的關(guān)系。一般工件越大，導(dǎo)熱性越差，保溫時間就越長。冷卻是熱處理的最終工序，也是熱處理最重要的工序。鋼在不同冷卻速度下可以轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌慕M織。16mn鋼是目前國內(nèi)建筑用主要鋼材之一，以熱軋狀態(tài)交貨。16mn屬于低合金鋼板系列，在此系列中為最普通材質(zhì)或者牌號的鋼板。根據(jù)特殊要求，可以對鋼板進行一些特殊的處理：熱處理和z向性能。這里我們只討論熱處理。其熱處理一般為控扎，正火等等。二、16m

11、n熱處理設(shè)計采用膨脹法并結(jié)合金相-硬度法，膨脹曲線在g leeb-1500熱模擬機上測定。為使加熱溫度接近16mn鋼的開軋溫度保證微合金元素的充分溶解，根據(jù)已有文獻，試樣的奧氏體化溫度定為1000（在2min內(nèi)將試樣加熱至此溫度），保溫15min。分別以13種不同的冷卻速度（0.175/s）將試樣冷卻，獲取其膨脹曲線，再由膨脹曲線確定相變溫度。以噴水冷卻（冷卻速度約為400/s）測定其ms點。用dta方法（以2/min由500升溫到1000）確定其臨界點ac1和ac3，最后在polyvar-met金相顯微鏡進行組織觀察，并測得顯微硬度（hv2）。測定結(jié)果為ac1=917，ac3=770，ms4

12、00。根據(jù)不同冷卻速度膨脹曲線上的拐點（切點或極值點），結(jié)合金相組織，確定的箱變溫度見表二。將表二中的相變點繪制到溫度-時間半對數(shù)坐標上，用連線法將個物理意義相同的點連接起來同時在該坐標上標出ac1,ac3和ms即可繪制出cct圖（圖一），冷卻曲線旁的數(shù)字為冷卻速度，冷卻曲線下端的數(shù)字為以此冷卻速度冷卻后試樣的室溫維氏硬度值（hv2）。表二 不同冷卻速度下的相變溫度圖1 16mn鋼的cct圖16mn一般是淬火+低溫回火熱處理，250以下回火時為回火馬氏體，450以上回火時為回火索氏體。已經(jīng)測出的16mn鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線(ttt圖)有多個.由于所用試樣的化學(xué)成分和奧氏體化工藝的差別,不同

13、測試者可獲得不同的結(jié)果,但大同小異,典型的ttt圖如圖2。圖2 16mn鋼的ttt圖加熱到770+（2030）,短時間保溫或者不保溫,油淬,然后250回火(+10-10),可以保證硬度在45-49之間,回火最好在淬后有余熱時馬上進行,這樣可以最小程度減小變形.如果對疲勞性能有更高要求,可以在回火后再進行噴丸處理,這樣光潔度也會好一點，出爐馬上就得進油，不用水。 16mn是結(jié)構(gòu)鋼低溫回火，770淬火150250回火淬火+低溫回火,所得組織為回火馬氏體。其目的是獲得高的屈服強度，彈性極限和較高的韌性。淬火后低溫回火?？色@得比較優(yōu)良的綜合性能。（1）16mn鋼的預(yù)熱處理根據(jù)不同板厚及不同環(huán)境溫度下1

14、6mn鋼的預(yù)熱溫度16以下 不低于10不預(yù)熱,10以下預(yù)熱100150； 1624 不低于5不預(yù)熱,5以下預(yù)熱100150； 2540 不低于0不預(yù)熱,0以下預(yù)熱100150； 40以上 均預(yù)熱100150。給定試樣16mn鋼預(yù)先熱處理工藝示意圖：圖3 （a）圖3 （b）（2）16mn鋼的退火將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼件加熱到適當?shù)臏囟?，保溫一定時間，隨后緩慢冷卻，從而獲得接近平衡狀態(tài)的組織與性能的金屬熱處理工藝。16mn屬于低合金結(jié)構(gòu)鋼，為低碳鋼，若采用通常的完全退火，則其硬度太低，切削性能不好。為改善切削性能，可采用高溫退火，即在比通常完全退火更高的溫度下加熱，獲得4 6級的粗晶粒，以提高切削

15、性能。16mn鋼屬于亞共析鋼，合金元素含量較低，具有良好的韌性，強度和抗冷熱疲勞性能與一定的耐磨性。溫度選擇為ac3+（2030）。一般先把鋼管加熱到 870-880 度 再爐冷至 500 度 然后爐外空冷。圖4 16mn退火后的顯微組織（3）16mn鋼的正火正火是將鋼加熱到ac3或accm以上3050保溫出爐空冷。低碳鋼正火的目的之一是提高切削性能。但是對16mn這樣碳的質(zhì)量分數(shù)低于0.20的鋼，即使按通常正火溫度正火后，自由鐵素體量仍過多，硬度過低，切削性能仍較差。為了提高硬度，應(yīng)提高加熱溫度（可比ac3高100），以增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，而且應(yīng)該增大冷卻速度，以獲得較細的珠光體和分散度

16、較大的鐵素體。 16mn鋼一般正火熱處理,加熱到560，保溫2小時，再加熱到850，保溫3小時，爐冷。圖5 正火后的顯微組織（4）16mn鋼的淬火將鋼加熱到ac3或ac1以上3050保溫快速冷卻（大于vk）以獲得馬氏體的工藝方法。 因為16mn的含碳量太低，鋼材的淬硬傾向太低，進行淬火還不如進行正火，正火后的性能會比淬火的性能更優(yōu)異。當環(huán)境溫度較低時刻進行淬火處理。（5）16mn鋼的回火回火是將淬火后的鋼重新加熱到ac1以下某一溫度保溫，然后冷卻（一般空冷）至室溫。16mn鋼一般采用低溫回火，在150250溫度下回火，得到回火馬氏體。綜合硬度抗彎強度撓度3個主要機械性能來看，選擇在180200

17、之間回火最佳，既可保持較高的抗彎強度撓度，又有較高的硬度值（hrc62以上）。在250回火，抗彎強度撓度硬度都很低。因此，不要選擇此回火溫度。圖6 16mn熱軋回火的金相圖三、基本參數(shù)確定進行熱處理時，加熱溫度、保溫時間、冷卻方式是最重要的三個基本工藝因素，正確選擇這三者的規(guī)范，是熱處理成功的基本保證。1.加熱溫度的選擇（1)退火溫度 16mn鋼屬于亞共析鋼，合金元素含量較低，具有良好的韌性，強度和抗冷熱疲勞性能與一定的耐磨性。溫度選擇為ac3+（2030）（2）正火溫度870880，再爐冷至500然后爐外空冷。（3）淬火溫度16mn鋼屬于亞共析鋼，合金元素含量較低，具有良好的韌性，強度和抗冷

18、熱疲勞性能與一定的耐磨性。溫度選擇為ac3+（3050）。因為16mn的含碳量太低，鋼材的淬硬傾向太低，一般不進行淬火處理。（4）回火溫度低溫回火：150250，所得組織為回火馬氏體，硬度約為hrc5760.（5）對于16mn鋼常進行焊后熱處理表三 焊后熱處理參數(shù)預(yù)熱管材壁厚15mm時需預(yù)熱至150200，板材厚度30mm時需預(yù)熱至100150焊后熱處理溫度()600650壁厚(mm)12.512.5252537.537.550507575100恒溫時間1.5h2h2.25h2.5h壁厚28mm的構(gòu)件焊后需要進行熱處理。2.保溫時間的確定通過將鋼件升溫和保溫所需時間算在一起，統(tǒng)稱為加熱時間。退

19、火加熱保溫時間，在全部爐料到達退火溫度后，保溫46h。回火加熱保溫時間為2h。3.冷卻方式退火：隨爐緩冷至500，出爐空冷淬火：急冷回火：油冷之后空冷第四章 16mn鋼熱處理分析一、16mn鋼熱處理后組織分析研究熱處理后的組織時，不但要參考鐵碳相圖，還要利用鋼的ttt曲線或cct曲線。圖7 鐵碳相圖鐵碳相圖能說明慢冷時不同碳含量的鐵碳合金的結(jié)晶過程和室溫下的組織以及相對量。ttt曲線或cct曲線則能說明一定成分的鐵碳合金在不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變過程，以及轉(zhuǎn)變后能得到的那些組織。(一)16mn過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物分析圖8為16mn鋼的原始態(tài)及部分冷卻速度下得到的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的金相組織。由圖可知，16mn

20、鋼幾乎在每種冷卻速度下都有且素體析出，只是鐵素體形態(tài)隨冷卻速度不同會發(fā)生變化。當冷卻速度較慢時，其形態(tài)以塊狀為主, 冷卻速度加快時, 鐵素體組織細化 并且 出現(xiàn) 針狀 形態(tài), 當 冷卻 速 度非 ?？? 60/s, 75/s)時, 則以游離鐵素體存在. 珠光體轉(zhuǎn)變大約在冷卻速度低于 15/ s時發(fā)生, 隨著冷卻速度的增加, 珠光體組織由較粗形態(tài)珠光體過渡為較細的索氏體和屈氏體, 并且數(shù)量減少. 而貝氏體轉(zhuǎn)變的冷卻速度范圍非常寬, 在冷卻速度為05/s時, 就出現(xiàn)少量貝氏體, 其形態(tài)似針狀鐵素體, 冷卻速度加大其針狀組織變細, 而且, 在速度很快時以馬氏體為主的顯微組織里也會有少量貝氏體存在.

21、在冷卻速度大于 20/ s時, 發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變, 其形貌主要是板條狀馬氏體. （a）原始態(tài)：（b）0.1/s（c）0.5/s（d）5/s（e）10/s（f）15/s（g）20/s（h）30/s（i）45/s（j）75/s圖8 16mn鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變后的金相組織（二）16mn鋼的軋后余熱熱處理金相組織：經(jīng)余熱熱處理的式樣外表面有回火索氏體組織，是由表面快冷得到馬氏體后，試樣內(nèi)部的熱量傳遞到外表面對其回火所致。其范圍為1.21.5mm。其心部組織為珠光體+鐵素體，與熱軋態(tài)的金相組織相比，晶粒較細小，其結(jié)果見圖9。圖9 金相組織 （a）余熱處理外層組織（b）余熱處理心部組織（c）熱軋態(tài)心部組織力學(xué)性

22、能：由測試結(jié)果表四可見，經(jīng)軋后余熱熱處理鋼筋的強度標準好于熱軋狀態(tài)的強度指標。完全符合yb13-69標準。表四 力學(xué)性能圖10 沿徑向硬度分布曲線由圖10可見，經(jīng)軋后余熱熱處理的鋼筋橫截面上硬度比熱軋狀態(tài)鋼筋橫截面相應(yīng)點上的硬度高，而且由表面到心部硬度緩慢地下降，這說明經(jīng)軋后余熱熱處理的鋼筋，具有良好的疲勞性能。造成力學(xué)性能提高的原因是其組織的變化。二、16mn鋼熱處理后材料性能檢測（一）16mn鋼表面組織超細化研究圖11為不同深度的微觀組織形貌。結(jié)果表明16mn鋼經(jīng)機械研磨處理后，其表層組織由表及里分別為納米和亞微米晶層、微米晶層和正?；w。納米和亞微米晶層的厚度約30，微米晶層約 50。在

23、納米和亞微米層，局部的納米晶粒尺寸由50至200nm大小不等（圖11，）大多數(shù)晶粒尺寸為亞微米在微米晶層，晶粒尺寸約為2，且均勻性較差，晶粒被明顯碎化（圖11d）。圖12為機械研磨處理后樣品硬度沿厚度方向的變化?？梢钥闯?，表面機械研 磨處理后，樣品表面的硬度明顯增大，并隨著深度的增加而逐漸減小 。在機械研磨的過程中，彈丸與試樣表面之間的碰撞，使試樣表面產(chǎn)生強烈的塑性變形，表層晶粒被碎化，隨著深度的增加，由于作用力的減小， 晶粒的變 形量減小，故試樣表層晶粒尺寸由表里逐漸增大。另外，由于研磨過程中，彈丸碰撞方向和作用點都在不斷地變化，經(jīng)過反復(fù)碰撞后，樣品表面附近原晶粒的變形方向和變形量都存在一定

24、的差異，造成近表面層組織局部不均勻，局部達到納米 尺度，而有的區(qū)域晶粒僅為亞微米級。 圖11 經(jīng)機械研磨處理的16mn鋼表層由表及里不同深度的微觀組織形貌（a、b、c納米和亞微米晶層；d微米晶粒層圖12 機械研磨處理后樣品由表及里不同深度的硬度變化 結(jié)論：（）16mn鋼經(jīng)機械研磨處理后，表層組織由表及里依次為納米和亞微米晶 層、微米晶層和正?；w 。（）機械研磨處理使16mn鋼的表面得到明顯強化，表層硬度遠遠高于內(nèi)部基體的硬度。（二）16mn鋼的高溫強度試驗鋼材高溫力學(xué)性能試驗所需的設(shè)備應(yīng)包括加載、加熱和溫度控制以及數(shù)據(jù)量測和記錄等3個系統(tǒng)。該試驗在一臺型號為waw-1000微機控制電液伺服萬

25、能試驗機上進行,試驗機最大加載能力為1000kn,控制精度為1 %。試驗機配備有tl -10 00筒式高溫爐,爐室直徑80 mm ,恒溫區(qū)長度為350mm，最高升溫1000,控溫精度為1。變形的量測采用電子引伸計,測量標距50 0m m ,最大量程為25 mm ,精度0.178%。實驗設(shè)備如圖13。測量裝置如圖14所示。 圖13 實驗設(shè)備 圖14 變形測量儀器恒載加溫試驗結(jié)果及分析：恒載加溫試驗中由于應(yīng)力保持不變 ,試驗只能參考變形時間曲線圖 ,試驗中某一溫度下臨界荷載的判斷標準為試驗過程中試件的變形速率突然變大或者持續(xù)變大,此時所施加的荷載即為臨界荷載。圖15圖18分別為對應(yīng)600、500、

26、400、300時不同荷載水平下的變形時間曲線圖。 圖15 600恒載加溫不同荷載水平下的變形-時間曲線圖16 500恒載加溫不同荷載水平下的變形-時間曲線 圖17 400恒載加溫不同荷載水平下的變形-時間曲線圖18 300恒載加溫不同荷載水平下的變形-時間曲線圖15中600恒載加溫試驗荷載水平為0130時,試驗達到目標溫度后試件的變形速率不發(fā)生改變。荷載水平為0135 時,試件在整個試驗過程中變形速率越來越大。圖16中500 恒載加溫試驗荷載水平為0150時,試驗達到目標溫度后試件的變形速率沒有發(fā)生大的改變。圖17中400恒載加溫試驗荷載水平為0155時,變形速率逐漸變小,而荷載水平為0160

27、時,試驗達到目標溫度后試件的變形速率突然變大。同樣圖18中300恒載加溫試驗荷載水平為0170時,變形速 率逐漸變小,而荷載水平為0175時,試驗達到目標溫度后試件的變形速率也突然增大。依據(jù)判斷標準,該批次16mn鋼在600時恒載加溫的臨界荷載水平0130;500時恒載加溫的臨界荷載水平為0150;400時恒載加溫的臨界荷載水平為0155；300時恒載加溫的臨界荷載水平為0170.恒溫加載試驗結(jié)果及分析：將恒溫加載試驗記錄的應(yīng)力- 應(yīng)變數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚?由應(yīng)變儀測量的變形是標距500mm長試件的變形,但實際上標距內(nèi)試件的溫度不是一個標準的恒溫區(qū)間,假設(shè)中間標距為350mm長的試件是恒溫區(qū),兩

28、端近似考慮為常溫,以此處理應(yīng)變數(shù)據(jù),取其條件屈服強度值,分別為f 011、f 012、f 015、f 110、f115和f 210。用條件屈服強度除以該批次鋼材常溫屈服強度便得到高溫強度折減系數(shù)。表五 恒溫加載條件下屈服強度折減系數(shù)值各次試驗不同溫度條件下屈服強度的折減系數(shù)如表五所列。將每一溫度水平下3次試驗的結(jié)果取平均值得表六 。表六 恒溫加載條件下平均屈服強度折減系數(shù)值從表五試驗數(shù)據(jù)結(jié)果看出 ,每個溫度水平下的3次試驗結(jié)果基本相同,說明試驗重復(fù)性比較好。從表六可知,屈服強度折減系數(shù)隨溫度的升高而降低 ,600下f 011降為常溫下強度的33%,f 015降為常溫下強度的50 %左右,試驗結(jié)

29、果數(shù)據(jù)與國外一些規(guī)范有一定的差異。圖19為根據(jù)表六分析數(shù)據(jù)繪制的曲線圖 。 圖19 恒溫加載條件下屈服強度折減系數(shù)隨溫度的變化曲線（三）碳、錳元素對等溫轉(zhuǎn)變的影響碳不論在鋼或鑄鐵中均為主要的基本元素;當含碳量超過1. 2%以上時會使過剩碳化物的數(shù)量增多，并使它們的尺寸增大;但是碳化物在組織中分布得越來越不均勻，甚至沿晶粒邊界會出現(xiàn)碳化物定向的缺陷，這就使機械性能變壞。所以，為了改善其機械性能，選擇了等溫退火處理。圖20 c、mn元素對hit曲線的影響 圖20表明，提高碳量由于增大了奧氏體中碳的過飽和度，合金的孕育期縮短，碳化物的析出傾向增大，同時由于c的析出，非均質(zhì)晶核增加，促進奧氏體向珠光體

30、轉(zhuǎn)變，所以提高碳量使轉(zhuǎn)變曲線左移。mn的影響如圖（b）所示。mn量增加，合金的臨界溫度下降，奧氏體更趨穩(wěn)定；同時奧氏體的溶碳能力提高，因而使合金的轉(zhuǎn)變孕育期延長，轉(zhuǎn)變溫度下降，使等溫轉(zhuǎn)變曲線向右下方移動。（四）鋼在熱處理后常見的缺陷（1） 帶狀組織：是亞共析鋼中先析出鐵素體，分別沿著壓力加工方向呈帶狀交替分布，顯微鏡下形成黑白交替的帶狀組織。（2） 脫碳：在氧化介質(zhì)中，剛進行長時間加熱，表面就會脫碳，表面上幾乎全由單一的鐵素體組成。（3） 過熱、過燒：鋼在加熱時形成粗大奧氏體晶粒的現(xiàn)象稱為過熱；過燒指加熱溫度過高，不僅奧氏體晶粒粗大，且在奧氏體晶界處產(chǎn)生氧化甚至局部熔化的現(xiàn)象。（4） 魏氏組織

31、：先共析片狀鐵素體或先共析片狀滲碳體。（5） 淬火裂紋：淬火冷卻時形成的拉應(yīng)力超過材料微裂紋擴展所需臨界應(yīng)力時形成的宏觀裂紋。第五章 設(shè)計與心得體會在本學(xué)期期末開始金屬熱處理工藝課程設(shè)計前，我們已修金屬熱處理原理與工藝這一門課程，任課老師李會強著重為我們講述了熱處理原理、熱處理工藝這兩大方面的知識。了解到熱處理原理包括金屬固態(tài)相變基礎(chǔ)、鋼中奧氏體的形成、珠光體轉(zhuǎn)變、馬氏體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變、過飽和固溶體的脫溶分解（含鋼的回火），以及熱處理工藝包括鋼的退火與正火、鋼的淬火與回火、鋼的化學(xué)熱處理。這些基本熱處理知識為我們此次的課程設(shè)計打下了一定的基礎(chǔ)，是我們獨立完成一個專業(yè)課程設(shè)計的前提。在設(shè)計中，

32、我們很容易就可以發(fā)現(xiàn)，這一次的課程設(shè)計屬于金屬熱處理原理與工藝課程的延續(xù)，我們可以通過設(shè)計實踐，進一步學(xué)習(xí)掌握金屬熱處理工藝設(shè)計的一般規(guī)律和方法，也培養(yǎng)了我們綜合運用金屬學(xué)、材料性能學(xué)、金屬工藝學(xué)、金屬材料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識進行工程設(shè)計的能力，當然也培養(yǎng)了我們使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計標準規(guī)范的能力以及提高了我們技術(shù)總結(jié)、編制技術(shù)文件的能力。在設(shè)計工程中，我很清楚地感覺到，我對熱處理這門課程有了更深的認識，懂得熱處理是一門很靈活的技術(shù)，不同的溫度，不同的介質(zhì)，還有材料中某一部分成分的不同都會影響著最終制作的零件的性能，同時也發(fā)現(xiàn)自己在這一方面所接觸到的知識還很膚淺，在課程設(shè)計的資料收集過程中，我查閱了大量有關(guān)資料，拓展了知識面，也走了不少彎路，但通過向老師請教和與同學(xué)交流等方式，一些