1、精選優質文檔-傾情為你奉上碳鋼熱處理實驗報告 篇一：金屬材料及熱處理實驗報告 金屬材料及熱處理實驗報告 學 院： 高等工程師學院專業班級： 冶金E111姓 名： 學 號： 楊澤榮 2014年6月7日45號鋼300回火后的組織觀察及洛氏硬度測定 目錄 一、 實驗目的 . 1 二、 實驗原理 . 1 1.加熱溫度的選擇 . 1 2.保溫時間的確定 . 2 3.冷卻方法 . 3 三、 實驗材料與設備 . 4 1.實驗材料 . 4 2.實驗設備 . 4 四、 實驗步驟 . 4 1.試樣的熱處理 . 4 淬火 . 4 回火 . 5 2.試樣硬度測定 . 5 3.顯微組織觀察與拍照記錄 . 5 樣品的制備

2、 . 5 顯微組織的觀察與記錄 . 6 五、 實驗結果與分析 . 6 1.樣品硬度與顯微組織分析. 6 2.淬火溫度、淬火介質對鋼組織和性能的影響 . 6 淬火溫度的影響 . 6 淬火介質的影響 . 7 3回火溫度對鋼組織與性能的影響 . 7 回火溫度對45鋼組織的影響 . 7 回火溫度對 45 鋼硬度和強度的影響 . 7 4合金元素對鋼的淬透性、回火穩定性的影響 . 8 合金元素對鋼的淬透性的影響 . 8 合金元素對鋼的回火穩定性的影響 . 9 5碳含量對鋼的淬硬性的影響 . 9 六、 結論 . 9 參考文獻 . 9 一、 實驗目的 1. 掌握碳鋼的常用熱處理（淬火及回火）工藝及其應用。 2

3、. 研究加熱條件、保溫時間、冷卻條件與鋼性能的關系。 3. 分析淬火及回火溫度對鋼性能的影響。 4. 觀察鋼經熱處理后的組織，熟悉碳鋼經不同熱處理后的顯微組織及形態特征。 5. 了解金相照相的攝影方法，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。 二、 實驗原理 鋼的熱處理就是利用鋼在固態范圍內的加熱、保溫和冷卻，以改變其內部組織，從而獲得所需要的物理、化學、機械和工藝性能的一種操作。一般熱處理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。 進行熱處理時，加熱溫度、保溫時間和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范，是熱處理成功的基本保證。 1. 加熱溫度的選擇 1) 退火加熱溫度 一般亞共

4、析鋼加熱至Ac3+（完全退火）；共析鋼和過共析鋼加熱至Ac1 +（球化退火），目的是得到球狀滲碳體，降低硬度，改善高碳鋼的切削性能。 2) 正火加熱溫度 一般亞共析鋼加熱至Ac3 +；過共析鋼加熱至Accm +，即加熱到奧氏體單相區。退火和正火的加熱溫度范圍選擇見圖。 3) 淬火加熱溫度 一般亞共析鋼加熱至Ac3+；共析鋼和過共析鋼加熱至Ac1+，見圖。 鋼的成分，原始組織及加熱速度等皆影響到臨界點的位置。在各種熱處理手冊或材料手冊中，都可以查到各種鋼的熱處理溫度。熱處理時不能任意提高加熱溫度，因為加熱溫度過高時，晶粒容易長大，氧化、脫碳和變形等都會變得比較嚴重。各種常用鋼的工藝規范見表。 4

5、) 回火溫度的選擇 鋼淬火后都要回火，回火溫度決定于最終所要求的組織和性能（常常是根據硬度的要求）。按加熱溫度高低回火可分為三類： 圖 淬火的加熱溫度范圍圖 退火和正火的加熱溫度范圍 表 常用鋼的工藝規范a 低溫回火 在150250的回火稱為低溫回火，所得組織為回火馬氏體，硬度約為HRC60。其目的是降低淬火應力，減少鋼的脆性并保持鋼的高硬度。低溫回火常用于高碳鋼的切削刀具、量具和滾動軸承件。 b 中溫回火 在350500的回火稱為中溫回火，所得組織為回火屈氏體，硬度約為HRC4048。其目的是獲得高的彈性極限，同時有高的韌性。主要用于含碳%的彈簧鋼熱處理。 c 高溫回火 在500650的回火

6、稱高溫回火，所得組織為回火索氏體，硬度約為HRC2535。其目的是獲得既有一定強度、硬度，又有良好沖擊韌性的綜合機械性能。所以把淬火后經高溫回火的處理稱為調質處理，用于中碳結構鋼。 2. 保溫時間的確定 為了使工件內外各部分溫度約達到指定溫度，并完成組織轉變，使碳化物溶解和奧氏體成分均勻化，必須在淬火加熱溫度下保溫一定的時間。通常將工件升溫和保溫所需時間算在一起，統稱為加熱時間。 熱處理加熱時間必須考慮許多因素，例如工件的尺寸和形狀，使用的加熱設備及裝爐量，裝爐時爐子溫度、鋼的成分和原始組織，熱處理的要求和目的等等。 1) 退火、正火保溫時間 實際工作中多根據經驗大致估算加熱時間。一般規定，在

7、空氣介質中，升到規定溫度后的保溫時間，對碳鋼來說，按工件厚度或直徑每毫米需一分鐘到一分半鐘估算；合金鋼按每毫米二分鐘估算。在鹽浴爐中，保溫時間則可縮短12倍。 2) 淬火加熱保溫時間按下列經驗公式估算： t?K?H 式中t保溫時間min)； 加熱系數 （見表）； K工件裝爐方式修正系數（一般 K = 1）； H工件有效厚度（尺寸最小部位）。表 加熱系數 可參考經驗公式加以確定： 3) 回火時間回火時間一般從工件入爐后爐溫升至回火溫度時開始計算。回火時間一般為13h， t?D?b 式中t回火保溫時間； D工件有效厚度； b附加時間，一般為1020min； 加熱系數（箱式電爐取2/mm）。 3.

8、冷卻方法 熱處理時的冷卻方式要適當，才能獲得所要求的組織和性能。 退火一般采用隨爐冷卻。 正火（常化）采用空氣冷卻，大件可采用吹風冷卻。 淬火冷卻方法非常重要，一方面冷卻速度要大于臨界冷卻速度，以保證全部得到馬氏體組織；另一方面冷卻應盡量緩慢，以減少內應力，避免變形和開裂。為了解決上述矛盾，可以采用不同的冷卻介質和方法，使淬火工件在奧氏體最不穩定的溫度范圍內（650550）快冷，超過臨界冷卻速度，而在Ms（300100）點以下溫度時冷卻較慢，理想的冷卻速度如圖所示。 常用淬火方法有單液淬火、雙液淬火（先水冷后油冷）、分級淬火、等溫淬火，如圖所示。表中列出了幾種常用淬火介質的冷卻能力。 圖 淬火

9、時的理想冷卻曲線示意圖 圖 各種淬火冷卻曲線示意圖篇二：碳鋼熱處理及硬度檢測實驗指導書 碳鋼熱處理及硬度檢測 實 驗 指 導 書 機械工程學院 目 錄 一、實驗目的 . 二、實驗設備和儀器 . 三、實驗內容及要求 . 四、實驗原理及步驟 . 五、實驗結果分析及實驗報告要求 . 六、考核方式 . 一、實驗目的 了解鋼的熱處理操作及硬度實驗原理，正確設計、制定鋼的淬火工藝，利用熱處理爐和硬度計進行碳鋼的熱處理，并用硬度計檢測硬度，分析硬度與熱處理工藝的關聯性，從而增強對熱處理原理與工藝的感性認識，加深對熱處理的了解。 通過實驗，使學生加深對課堂教學內容的理解，掌握熱處理的基本原理和工藝基本知識，熟

10、練使用熱處理相關儀器設備。同時可逐步提高從事本專業科學研究實驗以及分析和解決實際工程問題的動手能力；提高學生將理論與實踐相結合的能力。 二、實驗設備和儀器 1、HR-150A型洛氏硬度計。 2、箱式電爐及控溫儀表若干臺。 3、冷卻介質：水、油（室溫） 4、試樣材料： 45鋼若干 三、實驗內容及要求 實驗內容：對45鋼樣品分別進行750、800、840淬火，200回火后，進行硬度檢測實驗，分析其硬度的變化，找出其規律性，最終確定其合適的熱處理工藝。分析碳鋼熱處理工藝對組織性能的影響規律，撰寫完整的實驗分析報告。 實驗要求：要求學生了解碳鋼普通熱處理的操作方法；了解鋼在熱處理時加熱溫度、加熱時間、

11、冷卻速度及回火溫度等主要因素對鋼熱處理后組織與性能的影響；明確熱處理過程中的操作注意事項；制訂熱處理工藝過程、設計操作步驟、確定工藝參數；了解鋼普通熱處理下的金相組織變化和性能變化，建立金相組織、性能與熱處理工藝關系的感性認識；使學生具備在指定工作條件下制定熱處理工藝，以及通過熱處理實踐操作、硬度檢測等實驗過程，對相應的工藝進行初步實驗、分析的能力。為今后的學習與實踐奠定理論與實踐的基礎。 四、實驗原理及步驟 、實驗原理 （1）碳鋼的熱處理工藝種類 熱處理是改善金屬材料的使用性能和加工性能的一種非常重要的工藝方法。在機械工業中，絕大部分重要的機件都必須經過熱處理。熱處理是將固態金屬或合金在一定

12、介質中加熱、保溫和冷卻， 以改變其整體或表面組織，從而獲得所需性能的一種工藝。碳鋼的熱處理工藝種類有退火、正火、淬火、回火等，其目的和操作各不相同。淬火、回火一般可提高鋼的硬度強度，正火、退火一般為預備熱處理，可改善材料工藝性能及力學性能。為了使鋼件在熱處理后獲得所需要的性能，大多數熱處理工藝（如淬火、正火和普通退火等）都要將鋼件加熱到高于臨界點溫度，以獲得全部或部分奧氏體組織并使之均勻化，這個過程稱為奧氏體化。然后通過不同的冷卻速度，使奧氏體轉變為不同的組織（包括平衡組織與不平衡組織），從而獲得所需的性能。 亞共析鋼、過共析鋼的奧氏體形成，以及先共析鐵素體或二次滲碳體繼續向奧氏體轉變或溶解的

13、過程，只有加熱溫度超過A3（亞共析鋼）或Acm（過共析鋼）后，才能全部轉變或溶入奧氏體。特別地，對過共析鋼，在加熱到Acm以上全部得到奧氏體時，因為溫度較高，且含碳量多，使所得的奧氏體晶粒明顯粗大。 （2）碳鋼的熱處理工藝制定原則 a、淬火溫度的選擇 亞共析鋼淬火：淬火溫度為Ac3+30-50。 共析鋼、過共析鋼淬火溫度為Ac1+30-50。如圖1所示。 圖1碳鋼淬火溫度范圍 b、保溫時間的確定 淬火加熱時間是將試樣加熱到淬火溫度所需的時間及在淬火溫度停留保溫所需時間的總和。加熱時間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所需的加熱介質及加熱方法等因素有關，一般可按照經驗公式來估算（保溫時間計算公式：t=

14、akd。其中a單位材料升溫時間，k系數，d材料厚度）。 c、冷卻速度的影響 冷卻是淬火的關鍵工序，它直接影響到鋼火后的組織和性能。冷卻時應使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個前提下又應盡量緩慢冷卻，以減少鋼中的內應力，防止變形和開裂。為此，可根據C曲線圖（如圖2所示，1單液淬火，2雙液淬火，3分級淬火，4等溫淬火）， 使淬火工作在過冷奧氏體最不穩定的溫度范圍（650550）進行快冷（即與C曲線的“鼻尖”相切），而在較低溫度（300100）時冷卻速度則盡可能小些。為了保證淬火效果,應選用合適的冷卻方法（如雙液淬火、分級淬火等)。不同的冷卻介質在不同的溫度范圍內的冷卻速度有所差

15、別。 （3）硬度測試原理 硬度是衡量材料軟硬程度的指標。目前工程上，測定硬度最常用的方法是壓入法，該方法所表示的硬度是指材料表面抵抗硬物壓入的能力。 硬度試驗設備簡單，操作迅速方便，又可以直接在零件或工具上進行試驗而不破壞工件，并且還可以根據硬度值估計材料的近似抗拉強度和耐磨性。此外，硬度與材料的冷成型性、切削加工性、可焊性等工藝性能間也存在著一定的聯系，可作為選擇加工工藝時的參考。由于以上原因，所以硬度試驗在實際生產中作為產品質量檢查、制定合理加工工藝的最常用的重要試驗方法。在產品設計圖樣的技術條件中，硬度也是一項主要技術指標。測定硬度的方法很多，生產中應用較多的有洛氏硬度、布氏硬度和維氏硬

16、度等試驗方法。 洛氏硬度 洛氏硬度試驗是以一定的壓力將一特定形態的壓頭壓入被測材料的表面，如圖3所示。根據壓痕的深度來測量材料的軟硬，壓痕愈深，硬度愈低，反之硬度愈高。被測材料的硬度可直接在硬度計刻度盤上讀出。 圖2各種淬火方法冷卻曲線 圖3洛氏硬度試驗原理圖 表1 常用洛氏硬度的試驗條件和應用 按壓頭和載荷不同，洛氏硬度分為HRA、HRB和HRC三種類型，如表1所示。 篇三：2014年最新45#鋼的熱處理實驗報告 金屬材料的熱處理實驗報告 試驗項目：45鋼淬火及回火前后硬度測量 45號鋼的熱處理 一、試驗目的 1.了解硬度測定的基本原理及應用范圍。 2.了解洛氏硬度試驗機的主要結構及其操作方

17、法。 3.初步建立碳鋼的含碳量與其硬度間的關系。 4.分析淬火溫度的選擇對剛性能的影響。 5.研究冷卻條件剛性能的關系。 二、實驗儀器及材料 150A型洛氏硬度試驗機。 2.試樣:2010mm 45鋼。 3.加熱爐。 4.磨砂紙 5冷卻液：水（20oC左右）。 HR-150A型洛氏硬度計主要零部件 1.機身 2.加荷手柄 3.升降手把4.手輪5.絲杠保護套（內有絲杠）6.待測試件7主軸 8.小杠桿9.大杠桿10.調整塊11.定位標記12.吊環13.螺釘14.砝碼變換器15.砝碼 16.油針17.油氈18.后蓋19.緩沖器20.卸荷手柄21.壓頭22.上蓋23.指示表 24變荷手柄25.工作臺

18、三、 實驗原理 熱處理是一種很重要的金屬熱加工的工藝方法，也是充分發揮金屬材料性能潛力的重要手段。熱處理的主要目的是改變鋼的性能，其中包括使用性能及工藝性能。鋼的熱處理工藝特點是將鋼加熱到一定的溫度，經一定時間的保溫，然后以某種速度冷卻下來，通過這樣的工藝過程能使鋼的性能發生改變。其基本工藝方法可分為退火、淬火及回火等，本次試驗要求淬火與回火。 （一）鋼的淬火 鋼的淬火：淬火就是將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上3050oC，保溫后放入各種不同的冷卻介質中快速冷卻，以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。碳鋼經淬火后的組織由馬氏體及一定數量的殘余奧氏體所組成。為了正確地進行鋼

19、的淬火，必須考慮下列三個重要因素：淬火加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。 1、 淬火溫度的選擇 正確選定加熱溫度是保證淬火質量的重要一環。淬火時的具體加熱溫度主要取決于鋼的含碳量，可根據Fe-Fe3c相圖確定（如圖3-1所示）。對45#鋼的亞共析鋼，其加熱溫度為 Ac3+3050oC，此實驗采用的加熱溫度為830o。若 加熱溫度不足（低于780oC的Ac3溫度），則淬火 組織中將出現鐵素體而造成強度及硬度的降低； 但過高的加熱溫度（如超過Acm）不僅無助于強度、 硬度的增加，反而會由于產生過多的殘余奧氏體 而導致硬度和耐磨性的下降。 2、 保溫時間的確定 淬火加熱時間實際上是將試樣加熱到淬火溫度所

20、需的時間及在淬火溫度停留所需時間的總和。加熱時間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所用的加熱介質、加熱方法等因素有關，一般按經驗公式加以估算。（經驗公式：加熱溫度為800oC的圓柱形工件，保溫時間為分鐘/每毫米）。 3、冷卻速度的影響 冷卻是淬火的關鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。冷卻時應使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個前提下又應盡量緩慢冷卻，以減少內應力，防止變形和開裂。為保證淬火效果，應選用適當的冷卻介質（如水、油等）。此實驗的淬火冷卻介質選用水。 考慮到實驗中加熱爐的極限溫度，將加熱溫度定在800 oC，保溫15分鐘后進行水冷。 鋼的回火 鋼經經淬火后得到的馬

21、氏體組織質硬而脆,并且工件內部存在很大的內應力,如果直接進行磨削加工往往會出現龜裂；一些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化而失去精度，甚至開裂。因此淬火鋼必須進行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同的組織和性能。 低溫回火：回火溫度150250oC；回火后的組織為回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物；性 能特點是硬度高，內應力減少。 中溫回火：回火溫度350500oC；回火后的組織為回火屈氏體；性能特點是硬度適中， 有高的彈性。 高溫回火：回火溫度500650oC；回火后的組織為回火索氏體；性能特點是具有良好塑 性、韌性和一定強度相配合的綜合性能。 對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要考慮回火溫度和保溫時間這兩個因素。 實驗所用試樣較小，故回火保溫時間可為30分鐘，回火溫度選擇低溫回火溫度，即：150250oC。低溫回火后在空氣中冷卻。 回火冷卻方式：碳鋼回火時，一般采用在空氣中冷卻。 四、 實驗內容與步驟： 1、 對45鋼進行淬火 （1） 在進行淬火前先測量實驗試樣的硬度九次，并將后六次測量的數據計入 表格中。 （2）、將試樣放入加熱爐中，打開加熱爐。使其溫度上升到800 oC開始計時。 保溫1