熱處理實(shí)驗(yàn)-2資料

1、鋼的熱處理實(shí)驗(yàn)三鋼的退火、正火工藝一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解鋼的退火、正火工藝方法。2、認(rèn)識(shí)鋼退火、正火后的金相組織。3、分析退火、正火對(duì)碳鋼性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理鋼的退火退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度 冷卻（通常是緩慢冷卻，有時(shí)是控制冷卻）的一種金屬熱處理工藝。目的是 使經(jīng)過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性， 使化學(xué)成分均勻化，去除殘余應(yīng)力，或得到預(yù)期的物理性能。常用的退火工藝有：完全退火。用以細(xì)化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓 和焊接后出現(xiàn)的力學(xué)性能不佳的粗大過熱組織。將工件加熱到鐵素體全部 轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上3050C,保溫一段時(shí)間，然后隨

2、爐緩慢冷卻， 在冷卻過程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，即可使鋼的組織變細(xì)。球化退火。 用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開始形成奧 氏體的溫度以上2040C,保溫后緩慢冷卻，在冷卻過程中珠光體中的片 層狀滲碳體變?yōu)榍驙?，從而降低了硬度。等溫退火。用以降低某些鎳?鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高硬度，以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度 冷卻到奧氏體最不穩(wěn)定的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索 氏體，硬度即可降低。再結(jié)晶退火。用以消除金屬線材、薄板在冷拔、i鋼的熱處理冷軋過程中的硬化現(xiàn)象（硬度升高、塑性下降）。加熱溫度一般為鋼開始 形成奧氏體的溫度以下50150C，只有這樣才能消除加

3、工硬化效應(yīng)使金 屬軟化。石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可 鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950 C左右，保溫一定時(shí)間后適當(dāng)冷卻 使?jié)B碳體分解形成團(tuán)絮狀石墨。擴(kuò)散退火。用以使合金鑄件化學(xué)成分均 勻化，提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長時(shí)間保溫，待合金中各種元素?cái)U(kuò)散趨于均勻分布后緩 冷。去應(yīng)力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于鋼鐵制品 加熱后開始形成奧氏體的溫度以下 100200C，保溫后在空氣中冷卻，即 可消除內(nèi)應(yīng)力。鋼的正火將鋼件加熱到臨界溫度以上30-50C ,保溫適當(dāng)時(shí)間后，在靜止的空氣中 冷卻的熱處理工藝稱為正火。

4、正火的主要目的是細(xì)化組織，改善鋼的性能，獲得接近平衡狀態(tài)的組織。正火保溫時(shí)間和完全退火相同，應(yīng)以工件透燒，即心部達(dá)到要求的加熱 溫度為準(zhǔn)，還應(yīng)考慮鋼材、原始組織、裝爐量和加熱設(shè)備等因素。正火冷 卻方式最常用的是將鋼件從加熱爐中取出在空氣中自然冷卻。對(duì)于大件也 可采用吹風(fēng)、噴霧和調(diào)節(jié)鋼件堆放距離等方法控制鋼件的冷卻速度，達(dá)到 要求的組織和性能。正火與退火工藝相比，其主要區(qū)別是正火的冷卻速度 稍快，所以正火熱處理的生產(chǎn)周期短。故退火與正火同樣能達(dá)到零件性能 要求時(shí)，盡可能選用正火。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟每組按要求領(lǐng)取試樣。按照Fe FeG相圖確定退火加熱溫度及保溫時(shí)間，并在加熱爐面板上完 成對(duì)加熱溫度

5、及時(shí)間的設(shè)定。將試樣放入爐內(nèi)，關(guān)上爐門，按下開關(guān)，開始加熱。完成熱處理之后取 出試樣。對(duì)熱處理后的試樣磨制、拋光和腐蝕后，進(jìn)行顯微組織觀察。將熱處理前后的試樣表面用砂紙（或砂輪）磨平，并分別測出洛氏硬度 值（HRG或 HRB。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表，并繪出其金相組織圖。序號(hào)材料含碳量熱處理工藝浸蝕劑硬度顯微組織特征處理前處理后145鋼0.45%860C爐冷（退火）3%硝酸酒精245鋼0.45%860C空冷（正火）3%硝酸酒精四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1、箱式電爐及控溫儀表2、洛氏硬度計(jì)3、試樣材料：45鋼4、金相顯微鏡五、注意事項(xiàng)1、本實(shí)驗(yàn)加熱所用設(shè)備為電爐，電爐一定要接地，在放、取試樣時(shí)必 須先切斷電源

6、。2、往爐中放，取試樣必須使用夾鉗，夾鉗必須擦干，不得沾有油和水六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、繪制出45鋼退火、正火前后金相組織。3、分析實(shí)驗(yàn)中存在的問題。3鋼的熱處理實(shí)驗(yàn)四鋼的淬火工藝一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解鋼的淬火工藝方法。2、認(rèn)識(shí)鋼淬火后的金相組織。3、分析淬火對(duì)鋼性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理 鋼的淬火所謂淬火就是將鋼加熱到 Ac3 （亞共析鋼）或Ac1 （過共析鋼）以上30 50C,保溫后放入各種不同的冷卻介質(zhì)中（V冷應(yīng)大于V臨），以獲得 馬氏體組織。碳鋼經(jīng)淬火后的組織由馬氏體及一定數(shù)量的殘余奧氏體所組 成。為了正確地進(jìn)行鋼的淬火，必須考慮下列三個(gè)重要因素：淬火加熱的 溫度、保溫時(shí)間和冷卻

7、速度。（1）淬火溫度的選擇選定正確的加熱溫度是保證淬火質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。淬火時(shí)的具體加熱 溫度主要取決于鋼的含碳量，可根據(jù) 用-尿2相圖確定（如圖4所示）。對(duì) 亞共析鋼，其加熱溫度為 + 30 50C，若加熱溫度不足（低于：）,則淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體而造成強(qiáng)度及硬度的降低。對(duì)過共析鋼，加熱溫度為一 + 3050 C,淬火后可得到細(xì)小的馬氏體與粒狀滲碳體。后者的存在可提高鋼的硬度和耐磨性。(2) 保溫時(shí)間的確定淬火加熱時(shí)間是將試樣加熱到淬火溫度所需的時(shí)間及在淬火溫度停留保溫所需時(shí)間的總和。加熱時(shí)間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所需 的加熱介質(zhì)及加熱方法等因素有關(guān)， 一般可按照經(jīng)驗(yàn)公式來估算，碳鋼在

8、 電爐中加熱時(shí)間的計(jì)算如表1所示。表1碳鋼在箱式電爐中保溫時(shí)間的確定力卩熱工件形狀圓柱形方形板形溫度CC)保溫時(shí)間分鐘/每毫米直徑分鐘/每毫米厚度分鐘/每毫米厚度7001.52.238001.01.529000.81.21.610000.40.60.8(3) 冷卻速度的影響冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。冷卻時(shí)應(yīng)使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個(gè)前提下又應(yīng)盡量緩慢冷卻，以減少鋼中的內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂。為此，可根據(jù)C曲線圖（如圖2所示），使淬火工作在過冷奧氏體最不穩(wěn)定的溫度范圍（ 650550C ）進(jìn)行快冷（即與C曲線的“鼻尖”相切），而在較低溫

9、度（300100C）時(shí)冷卻速度則盡可能小些。為了保證淬火效果，應(yīng)選用合適的冷卻方法（如雙液淬火、分級(jí)淬火等）。不同的冷卻介質(zhì)在不同的溫度范圍內(nèi)的冷卻速度有所差別。各種冷卻介質(zhì)的特性見表2。冷卻介質(zhì)在下列溫度范圍內(nèi)的冷卻速度C /秒）650550C300200 C18C的水60027050 r的水10027010% NaCl 水溶液（18C）110030010% NaoH水 溶液（18C）120030010% NaoH水 溶液（18C）800270蒸餾水（50 C）250200硝酸鹽（200C）35010菜籽油（50 C）20035礦務(wù)機(jī)油（50 C）15030變壓器油（50 C）12025表2

10、幾種常用淬火介質(zhì)的冷卻能力三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟每組按要求領(lǐng)取試樣。 9鋼的熱處理按照Fe FeG相圖確定淬火加熱溫度及保溫時(shí)間，并在加熱爐面板上完 成對(duì)加熱溫度及時(shí)間的設(shè)定。將試樣放入爐內(nèi)，關(guān)上爐門，按下開關(guān)，開始加熱。完成熱處理之后取 出試樣。對(duì)熱處理后的試樣磨制、拋光和腐蝕后，進(jìn)行顯微組織觀察。將熱處理前后的試樣表面用砂紙（或砂輪）磨平，并分別測出洛氏硬度 值（HRG或 HRB。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表。材料編號(hào)淬火工藝硬度組織加熱溫度保溫時(shí)間冷卻方式處理前（HR）處理后（hr）45#12HRB40034四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1、箱式電爐及控溫儀表2、洛氏硬度計(jì)3、冷卻介質(zhì)：水、油（室溫）4、試樣材料：45鋼、HRB4005、金相顯微鏡五、注意事項(xiàng)1、本實(shí)驗(yàn)加熱所用設(shè)備為電爐，電爐一定要接地，在放、取試樣時(shí)必 須先切斷電源。2、往爐中放，取試樣必須使用夾鉗，夾鉗必須擦干，不得沾有油和水3、試樣由爐中取出淬火時(shí)，動(dòng)作要迅速