北京科技大學(xué)熱處理實(shí)驗(yàn)報告45號鋼的退火工藝

E09240921164北京科技大學(xué)高等工程師學(xué)院E09240921164北京科技大學(xué)高等工程師學(xué)院劉峰1《金屬材料及熱處理》試驗(yàn)報告45二、試驗(yàn)?zāi)康模荷柚刑间摗?5〕的根本熱處理〔淬火、回火〕的工藝方法；練習(xí)試樣的制備過程〔粗磨，精磨，拋光，侵蝕〕；練習(xí)使用金相顯微鏡，進(jìn)一步生疏其使用方法；練習(xí)使用洛氏硬度計(jì)；生疏和了解不同組織所對應(yīng)的微觀形貌；通過與其他同學(xué)的熱處理鋼種〔含碳量，合金成分〕以及熱處理工藝〔熱處理加熱溫度，冷卻速度〕的比照，分析以上這些因素對組織、性能的影響。三、試驗(yàn)儀器：45〔高：16cm；直徑：15cm〕，高溫電阻爐及其附屬設(shè)備〔手套，夾子〕，手表；淬火介質(zhì)——常溫水，砂〔100-800〕，打磨機(jī)，拋光機(jī)，4%的硝酸，酒精，金相顯微鏡等。45860〔30min〕——>正常水冷淬火后得到馬氏體〔板條狀或者是板條狀+針狀〕+少量剩余奧氏體組織——>然后將淬火馬氏體鋼放在50040min，然后將試樣以空冷的方式冷卻至室溫，進(jìn)展粗磨，細(xì)磨，拋光，侵蝕，觀看。金屬熱處理：金屬熱處理就是在固相狀態(tài)下，通過溫度的變化，即加熱——>保溫——>冷卻的方式，使原有的組織發(fā)生固態(tài)相變，從而轉(zhuǎn)變原有的相組成以及組織構(gòu)造等，從而使我們獲得所要求性能的一種工藝操作，從而可以充分發(fā)揮金屬材料的潛力。常用的熱處理手段有：退火，正火，淬火，回火，以及外表處理和形變處理。本次試驗(yàn)主要涉及到的是淬火和回火。淬火加熱溫度的選擇：45理工藝中，奧氏體化時需要加熱到A

30-50C3相區(qū)，則由于淬火組織中存在軟相鐵素體會導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度大大降低，從而導(dǎo)致性能嚴(yán)峻下降。淬火冷卻介質(zhì)的選擇：45所以為了得到馬氏體組織，我們需要用淬火力氣比較強(qiáng)的水來來作為20-30過高要準(zhǔn)時換水。〔板條狀或者是板條狀+針狀〕+少量剩余奧氏體組織。①板條狀馬氏體〔位錯馬氏體〕：低、中碳鋼〔0.6%以下〕，低碳合金鋼中可以形成該組織，是很多定向平行排列、取向略有差異的板條組成馬氏體束，一些接近平行的馬氏體束再組成馬氏體塊的構(gòu)造，亞構(gòu)造有大量的位錯。板條馬氏體有較低的硬度和較好的韌性。②針狀馬氏體〔孿晶馬氏體〕：高碳鋼〔1%以上，針狀馬氏體才單獨(dú)存在〕、高碳合金鋼可以形成該組織，在顯微鏡下，針與針之間成確定的角度。最先形成的馬氏體較為粗大，往往橫穿整個奧氏體晶粒，將奧氏體加以分割，使以后形成的馬氏體片的大小受到限制，因此針狀馬氏體的大小不一。同時馬氏體一般有一條中脊線，并在馬氏體四周有殘留奧氏體。針狀馬氏體有較高的硬度和比較差的韌性。0.5%的奧氏體淬火時被保存到室溫不轉(zhuǎn)變的亞穩(wěn)的過冷奧氏體，它不易受硝酸酒精的侵蝕，在顯微鏡下呈白亮色，分布在馬氏體之間，沒有固定的形態(tài)。由于本次試驗(yàn)使用45回火溫度的選擇：回火溫度的不同直接影響回火后組織的形貌構(gòu)造。①回火馬氏體：是低溫回火〔150-250〕組織。它保存了原馬氏體形態(tài)特征。針狀馬氏體回火析出了極細(xì)的碳化物，簡潔受到侵蝕，在顯微鏡下呈黑色針狀。低溫回火后馬氏體針變黑，而剩余奧氏體不變?nèi)猿拾琢辽?。低溫回火后可以消退淬火鋼的?nèi)應(yīng)力，增加韌性，同時仍能保證鋼的高硬度。②回火屈氏體：是中溫回火〔350-500〕組織?；鼗鹎象w是鐵素體與粒狀滲碳體組成的極細(xì)混合物。鐵素體根本上保持了原馬氏體形態(tài)，其次相滲碳體則析出在其中，呈極細(xì)顆粒狀，用光學(xué)顯微鏡極難區(qū)分。中溫回火后有很好的彈性和確定的韌性。③回火索氏體：是高溫回火〔500-650〕組織?；鼗鹚魇象w是鐵素體與較粗的粒狀滲碳體所組成的機(jī)械混合物。碳鋼回火索氏體中的鐵素體已經(jīng)通過再結(jié)晶，呈等軸晶粒狀。經(jīng)充分回火的索氏體已經(jīng)沒有針500體具有較好的綜合性能。留意：回火屈氏體、回火索氏體是淬火馬氏體鋼回火時的產(chǎn)物，它們的滲碳體是顆粒狀的，且均勻地分布在鐵素體基體上；而直接冷卻得到的索氏體和屈氏體是過冷奧氏體形成的，其滲碳體一般是層狀的?；鼗鸾M織在一樣的硬度下具有較高的塑性和韌性。選擇試樣三個不用的位置測量三組數(shù)據(jù)，取其平均值為試樣的硬度值以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在本次試驗(yàn)中使用的洛氏硬度計(jì)由于自身具有誤差等緣由，需要在最終的構(gòu)造減掉HRC23果。五、試驗(yàn)步驟及具體操作：淬火操作：開啟高溫爐〔為了節(jié)約時間，試驗(yàn)室教師已經(jīng)將爐溫860〕，將試樣放在高溫爐內(nèi)，予以加熱，加30min。加熱完畢后，試樣由爐中取出淬火，動作要快速，以免試樣溫度有所下降，影響淬火質(zhì)量，同時要將試樣放在液體的中層，并不斷攪動以防止試樣外表冷卻不均消滅軟點(diǎn)。此外，往爐中放、取試樣時必需使用夾鉗，夾鉗必需擦干，不得沾有油和水，開關(guān)爐門要快速，翻開爐門時間不得過長。回火操作：另選高溫爐〔500〕，將淬火后的試樣放在高溫爐40min。待加熱完畢后，取出試樣，放在試驗(yàn)室的臺子上對其進(jìn)展空冷，等到冷卻到是室溫時，就可以完畢了。留意，不行用手摸，要測試試樣的溫度，可將手靠近，感覺它的輻射熱量。砂紙打磨：將回火后的鋼樣進(jìn)展打磨，拋光以有利于金相觀看。選擇一個底面作略微的打磨，去掉氧化皮，磨平即可，另一個底面作為要觀看的一面〔一般，為了更好的爭論空冷組織，選擇冷卻時朝上的那一面〕。用不同的等級的砂紙逐一打磨，每次打磨要順著一個方90800硬度測量：將光亮的一面對上，平置于載物臺上；預(yù)加載荷，按順時針方向轉(zhuǎn)動手輪，將試樣與壓頭接觸，此時觀看到顯示面板上有一個指示的箭頭，連續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到顯示已滿為止，此時等待幾秒鐘后就會顯示硬度值；卸載后，用同樣的方法在試樣的不同位置上測三個數(shù)據(jù)，取其平均值。打磨機(jī)打磨，拋光：利用試驗(yàn)室的打磨機(jī)和拋光機(jī)進(jìn)展劃痕的消退。在打磨機(jī)上打磨時要留意，每次都要使試樣外表的劃痕沿著半徑方向，和砂紙打磨一樣，下一次的要掩蓋上一次的打磨痕跡。在拋光機(jī)上進(jìn)展拋光時沒有這樣的要求，可以在涂抹拋光膏后在一個固定方北京科技大學(xué)高等工程師學(xué)院 冶金E092 40921164 劉峰向，使試樣在打磨機(jī)留下的痕跡沿半徑方向進(jìn)展拋光。拋光的時間以肉眼看不到劃痕，光亮如鏡面就可以停頓了。侵蝕：用棉花球蘸取硝酸液，輕輕擦拭試樣外表，等到試樣外表變成白灰色時，馬上用大量水沖洗，然后用蘸取酒精的棉花球擦拭外表，用濾紙擦拭干凈，然后將濾紙放在指定位置。500六、試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)記錄：45第一次其次次第三次平均值洛氏硬度HRC36.23737.636.9345500七、試驗(yàn)結(jié)果分析和總結(jié)：硬度分析：依據(jù)資料，低溫回火得到的回火馬氏體硬度約HRC58-64；中溫回火得到的回火屈氏體硬度約為HRC35-50；高溫回火得到的回火索氏體約為HRC25-35。通過試驗(yàn)結(jié)果得到的硬度值為HRC36.93，可以推斷回火組織極有可能為回火屈氏體，或者是屈氏體占大局部。4北京科技大學(xué)高等工程師學(xué)院 冶金E092 40921164 劉峰45淬由于冷卻速度比較小，使得在MS

點(diǎn)以上，發(fā)生了局部的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變，從而使其硬度與水淬火鋼相比，有很大的降低。而空冷則由于冷卻速度比較慢，碳、鐵原子可以較為充分地進(jìn)展集中，得到接近平衡的鐵素體+珠光體組織，而且它與回火鋼最大的不同就是，它的珠光體是片層狀的，而回火得到的是粒狀珠光體〔滲碳體分散在鐵素體的基體上〕，盡管空冷的得到的組織與某一回火溫度得到的組織一樣，但由于組織構(gòu)造不同，從而導(dǎo)致其硬度較低。對于不同的回火溫度，通過作圖，可以很清楚地看到，隨著回火溫度的上升，硬度總體變化趨勢是下降的〔60045〕，這也說明白回火溫度的不同導(dǎo)致了組織構(gòu)造的不同，也驗(yàn)證了我們的理論：1〕當(dāng)回火溫度很低時，由于組織構(gòu)造仍為馬氏體〔回火馬氏體〕，所以硬度只是略有下降；2〕對于回火珠光體，回火溫度越低，得到的組織越細(xì)〔滲碳體析出顆粒越小〕，界面積越大，則界面的強(qiáng)化作用就越強(qiáng)，從而導(dǎo)致其硬度越大。此外，就奧氏體化溫度對淬火鋼的硬度影響而言，加熱溫度上升時，由于晶粒粗大，會導(dǎo)致淬火鋼的硬度下降〔40CrNi，T8〕。40CrNi〔450.4%〕相比，由于在碳鋼的根底上參與了合金元素，一方面它們可以增加鋼的淬透性，從而可以細(xì)化晶粒；此外，由于Cr和Ni化，也使得硬度較同樣熱處理?xiàng)l件下的碳鋼要大。③與高碳鋼T8〔即加熱到兩相區(qū)〕，由于碳化物的界面強(qiáng)化作用，會導(dǎo)致其硬度較高。5北京科技大學(xué)高等工程師學(xué)院 冶金E092 40921164 劉峰金相組織分析：在原理中已經(jīng)述及各類組織的形貌，通過試驗(yàn)的結(jié)果，我們看到粒狀的滲碳體分布在鐵素體基體中，符合試驗(yàn)預(yù)期的結(jié)果。但通過比照其他同學(xué)的試驗(yàn)結(jié)果，很難從金相組織推斷相的不同，除了馬氏體比較簡潔區(qū)格外，屈氏體和索氏體都是以粒狀滲碳體分布在鐵素體的基體上存在的?？偨Y(jié)：通過本次試驗(yàn)，進(jìn)一步加深了對金屬材料熱處理的工藝作用的理解。在鋼樣仍保持固態(tài)的狀況下，通過加熱到確定溫度，保溫，冷卻