材料熱處理及檢測綜合實驗

1、材料熱處理及檢測綜合實驗材料熱處理及檢測綜合實驗工程材料實驗（三）一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?、熟悉碳鋼的幾種基本熱處理（退火，正火，、熟悉碳鋼的幾種基本熱處理（退火，正火，淬火，回火）工藝操作方法；淬火，回火）工藝操作方法；2、研究含碳量、加熱溫度、冷卻速度、回火、研究含碳量、加熱溫度、冷卻速度、回火溫度等主要因素對碳鋼熱處理后組織和性能溫度等主要因素對碳鋼熱處理后組織和性能（硬度）的影響；（硬度）的影響；3、觀察碳鋼熱處理后的顯微組織；、觀察碳鋼熱處理后的顯微組織；4、了解材料硬度的測定方法，學(xué)會正確使用、了解材料硬度的測定方法，學(xué)會正確使用硬度計。硬度計。二、實驗設(shè)備及材料二、實驗設(shè)備及材

2、料 （一）熱處理部分l、箱式電爐及控溫儀表2、洛氏硬度計3、冷卻劑：水、油 (使用溫度約為20)4、試件：45鋼、T12鋼，小塊狀。 5、砂布 （二）顯微組織分析1、金相顯微鏡 2、工程材料金相圖譜三、實驗原理及指導(dǎo)三、實驗原理及指導(dǎo) 鋼的熱處理是鋼在固態(tài)范圍內(nèi)的鋼的熱處理是鋼在固態(tài)范圍內(nèi)的加熱、保溫加熱、保溫和冷卻和冷卻，以改變其內(nèi)部，以改變其內(nèi)部組織組織，從而改變其，從而改變其性能性能的的一種工藝操作。一種工藝操作。三、實驗原理及指導(dǎo)三、實驗原理及指導(dǎo) 三、實驗原理及指導(dǎo)三、實驗原理及指導(dǎo) 穩(wěn)定的奧氏體區(qū)穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時間時間(s)3001021031041010800-100100200

3、500600700溫度溫度()0400A1MsMfV1V2VkV3V4V1 = 5.5/s :爐冷爐冷 ; PV2 = 20/s :空冷空冷 ; SV3 = 33/s :油冷油冷;T+M+A殘殘V4 138/s :水冷水冷 ; M+A殘殘三、實驗原理及指導(dǎo)三、實驗原理及指導(dǎo) 鋼的熱處理工藝曲線鋼的熱處理工藝曲線相關(guān)參數(shù)：相關(guān)參數(shù)： 1、加熱溫度加熱溫度 2、保溫時間保溫時間 3、冷卻方式冷卻方式三、實驗原理及指導(dǎo)三、實驗原理及指導(dǎo) 退火和正火的加熱退火和正火的加熱 淬火的加熱淬火的加熱 溫度范圍溫度范圍 溫度范圍溫度范圍 1 1、加熱溫度、加熱溫度三、實驗原理及指導(dǎo)三、實驗原理及指導(dǎo) 1、加熱

4、溫度退火的加熱溫度，亞共折鋼Ac3+3050 ， 共析鋼和過共析鋼Ac1+3050 (球化退火)。 正火的加熱溫度，亞共析鋼 Ac3+3050 ，過共析鋼Accm3050 淬火的加熱溫度，亞共析鋼Ac3+3050 ，共析鋼和過共析鋼Ac1+3050 。 三、實驗原理及指導(dǎo)三、實驗原理及指導(dǎo)回火溫度低溫回火、中溫回火和高溫回火低溫回火150250馬氏體回火馬氏體（保持高硬度，約HRC60。但降低了內(nèi)應(yīng)力，減小了脆性 ） 中溫回火350 500馬氏體回火屈氏體（回火后硬度約為HRC4050，具有高的彈性 ） 高溫回火500 650馬氏體回火索氏體（硬度約為HRC2535，具有良好的綜合機(jī)械性能）三

5、、實驗原理及指導(dǎo)三、實驗原理及指導(dǎo)2、保溫時間、保溫時間保溫的意義：為了使工件內(nèi)外各部分溫度均達(dá)到指定溫保溫的意義：為了使工件內(nèi)外各部分溫度均達(dá)到指定溫度，并完成組織轉(zhuǎn)變，使碳化物溶解奧氏體成分均勻化，度，并完成組織轉(zhuǎn)變，使碳化物溶解奧氏體成分均勻化，必須在熱處理加熱溫度下保溫一定的時間。必須在熱處理加熱溫度下保溫一定的時間。在實際工作中多根據(jù)經(jīng)驗加以估算。通常在空氣在實際工作中多根據(jù)經(jīng)驗加以估算。通常在空氣介質(zhì)中加熱，升溫到規(guī)定溫度后的保溫時間：介質(zhì)中加熱，升溫到規(guī)定溫度后的保溫時間：碳鋼按工件厚度碳鋼按工件厚度每毫米需一分至一分半鐘每毫米需一分至一分半鐘估算。估算。合金鋼按合金鋼按每毫米二

6、分鐘每毫米二分鐘估算。估算。在鹽浴爐中加熱，保溫時間可縮短在鹽浴爐中加熱，保溫時間可縮短l一一2倍。倍。三、實驗原理及指導(dǎo)三、實驗原理及指導(dǎo)3、冷卻方法、冷卻方法熱處理的冷卻方法必須適當(dāng)，才能獲得所要熱處理的冷卻方法必須適當(dāng)，才能獲得所要求的組織和性能。求的組織和性能。退火一般采用退火一般采用隨爐冷卻隨爐冷卻正火多采用正火多采用空氣冷卻空氣冷卻淬火的冷卻速度必須大于臨界冷卻速淬火的冷卻速度必須大于臨界冷卻速 度度 ,采用水冷和油冷淬火采用水冷和油冷淬火. 四、實驗方法四、實驗方法按下表工藝進(jìn)行各種熱處理操作；按下表工藝進(jìn)行各種熱處理操作；測定熱處理后試樣的硬度測定熱處理后試樣的硬度 熱處理工藝

7、硬度值HRB或HRC預(yù)計鋼號加熱溫度冷卻方式回火溫度123平均布氏HB組織爐冷/空冷/油冷/8600C 水冷/45鋼水冷2000C 水冷4000C 水冷6000C 7500C 水冷/10000C 水冷/爐冷/空冷/油冷/7500C 水冷/T12鋼水冷2000C 水冷4000C 水冷6000C 8600C 水冷/10000C 水冷/平衡狀態(tài)組織：退火、正火組織平衡狀態(tài)組織：退火、正火組織 如：鐵素體珠光體、珠光體、珠光體如：鐵素體珠光體、珠光體、珠光體+二次滲碳體二次滲碳體 不平衡狀態(tài)組織：淬火組織不平衡狀態(tài)組織：淬火組織 l連續(xù)冷卻時連續(xù)冷卻時 當(dāng)冷卻速度不太大時，當(dāng)冷卻速度不太大時， 形成珠

8、光體類型的形成珠光體類型的索氏體或屈氏體索氏體或屈氏體組織（共析鋼）組織（共析鋼） 當(dāng)冷卻速度較快時，當(dāng)冷卻速度較快時， 直接形成直接形成馬氏體馬氏體組織（碳在組織（碳在-Fe中的過飽和固溶體）中的過飽和固溶體）五、組織檢測五、組織檢測碳鋼的退火和正火組織碳鋼的退火和正火組織 45鋼鋼860爐冷組織爐冷組織 45鋼鋼860氣冷組織氣冷組織 珠光體珠光體+鐵素體鐵素體 索氏體索氏體+鐵素體鐵素體五、組織檢測鋼的淬火組織鋼的淬火組織 45鋼鋼860油冷組織油冷組織 45鋼鋼860淬火組織淬火組織 馬氏體馬氏體+屈氏體屈氏體 馬氏體馬氏體 五、組織檢測鋼的回火組織鋼的回火組織 45鋼鋼860調(diào)質(zhì)處理

9、組織調(diào)質(zhì)處理組織 45鋼淬火后中溫回火組織鋼淬火后中溫回火組織 回火索氏體回火索氏體 回火屈氏體回火屈氏體六、性能（硬度）檢測硬度：金屬材料抵抗比它硬的物體壓入其表面的硬度：金屬材料抵抗比它硬的物體壓入其表面的能力。能力。硬度越高，表明金屬抵抗塑性變形的能力越大。硬度越高，表明金屬抵抗塑性變形的能力越大。力學(xué)性能指標(biāo)之一，與強(qiáng)度、塑性指標(biāo)之間存在力學(xué)性能指標(biāo)之一，與強(qiáng)度、塑性指標(biāo)之間存在著內(nèi)在聯(lián)系。著內(nèi)在聯(lián)系。硬度試驗簡單易行，又不會損壞零件，在生產(chǎn)和硬度試驗簡單易行，又不會損壞零件，在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用廣泛。科研中應(yīng)用廣泛。常用的硬度試驗方法有：常用的硬度試驗方法有： 布氏硬度試驗布氏硬度試驗

10、 洛氏硬度試驗洛氏硬度試驗 維氏硬度試驗維氏硬度試驗 顯微硬度試驗顯微硬度試驗 六、性能（硬度）檢測洛氏硬度試驗原理洛氏硬度試驗原理六、性能（硬度）檢測洛氏硬度試驗是以壓入深度的大小表示材料的洛氏硬度試驗是以壓入深度的大小表示材料的硬度值。硬度值。洛氏硬度表示符號洛氏硬度表示符號HR，為了可以用一種硬度計測定出從軟到硬的金屬為了可以用一種硬度計測定出從軟到硬的金屬材料硬度，采用不同的壓頭與總載荷組合成幾材料硬度，采用不同的壓頭與總載荷組合成幾種不同的洛氏硬度標(biāo)度，每一種標(biāo)度用一個字種不同的洛氏硬度標(biāo)度，每一種標(biāo)度用一個字母標(biāo)注在硬度符號母標(biāo)注在硬度符號HR后。即：后。即：HRA、HRB、HRC

11、三種。三種。洛氏硬度值為一無名數(shù)。并可從硬度計的表盤洛氏硬度值為一無名數(shù)。并可從硬度計的表盤指示器上直接讀出。指示器上直接讀出。六、性能（硬度）檢測碳鋼熱處理后的性能碳鋼熱處理后的性能各種組織的各種組織的硬度性硬度性能指標(biāo)能指標(biāo)范圍如下：范圍如下： 珠光體珠光體 1020HRC 索氏體索氏體 2225HRC 屈氏體屈氏體 3642HRC 馬氏體馬氏體 6265HRC 回火馬氏體約回火馬氏體約 60HRC 回火屈氏體回火屈氏體 4048HRC 回火索氏體回火索氏體 2535HRC七、實驗步驟七、實驗步驟1、按照預(yù)習(xí)報告確定的試驗試樣，選取試樣，進(jìn)行上述熱處理操作；2、將熱處理后的試樣用砂布磨去兩

12、面的氧化皮，測出硬度；3、將熱處理后的試樣進(jìn)行材料強(qiáng)度與韌性檢 測；4、將熱處理后的試樣進(jìn)行金相試樣制備；5、對金相試樣進(jìn)行顯微組織分析 八、注意事項八、注意事項1、本次實驗加熱設(shè)備是電爐，為防止觸電，放、取試樣時必須先關(guān)掉電源。2、往爐中放、取試樣必須使用夾鉗，夾鉗必須擦干，不得沾有水和油。開關(guān)爐門要迅速。3、試樣由爐中取出淬火時動作越快越好，以免溫度下降影響淬火質(zhì)量。4、試樣淬入水或油中之后要不停地攪動，以防止冷卻不均，出現(xiàn)軟點。5、放、取試樣時，為防止?fàn)C傷，拿夾鉗的右手要戴好電焊手套。6、試樣要測硬度前，先用砂布磨去兩面的氧化皮。實驗報告格式：實驗報告格式： 1 1實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康? 2

13、實驗方案實驗方案 實驗方案包括：1）熱處理工藝路線（加熱溫度、保溫時間、回火溫度及保溫時間）；2）材料經(jīng)過熱處理后，預(yù)期得到的組織與檢測值；3）確定材料檢驗方法和測試、分析手段。3 3實驗原理實驗原理 4 4實驗步驟實驗步驟5 5實驗設(shè)備及材料實驗設(shè)備及材料6 6實驗結(jié)果實驗結(jié)果7 7實驗分析與總結(jié)實驗分析與總結(jié) 實驗報告格式：實驗報告格式： 1、不同冷卻速度對其組織和性能的影響比較說明冷卻速度對鋼組織和性能的影響試樣材料熱處理工藝參數(shù)硬度值HRCHB組織鋼號尺寸加熱溫度保溫時間冷卻方式第一次第二次第三次平均值45860空冷860油冷860水冷實驗報告格式：實驗報告格式： 2、回火溫度對其組織和性能的影響比較說明回火溫度對鋼組織和性能的影響，聯(lián)系組織，分析性能變化的原因。試樣材料回火工藝參數(shù)硬度值HRCHB組織鋼號回火前硬度加熱溫度保溫時間冷卻方式第一次第二次第三次平均值45200空冷400空冷600空冷實驗報告格式：實驗報告格式： 3、加熱溫度對其組織和性能的影響比較加熱溫度對鋼組