金属综合实验

金属综合实验讨论淬火温度、合金元素对中碳钢淬透性和组织的影响班级： 料 123 班学号：129024229姓名： 骆 军指导老师：张义伟目录1、实验目的 12、实验材料的器材 13、实验原理13.1 Fe- 相CF3e图13.2 钢的淬火 53.3 钢的淬透性 83.4 合金元素对钢的组织和性能影响 103.5 洛氏硬度计 114、实验步骤与内容 124.1 制定研究内容 124.2 标记 134.3 淬火134.4 金相试样制备与观察 144.5 硬度测定 194.6 数据处理205、实验结果与分析 215.1 实验结果215.2 实验结果分析246、实验结论7、参考文献8、实验心得1、实验目的1、淬火温度对中碳钢的微观组织的影2、合金元素对中碳钢的微观组织的影响3、淬火温度对中碳钢的淬透性的影响4、合金元素对中碳钢的淬透性的影响2、实验设备及材料 1、主要设备：箱式电阻炉、淬火水槽、热处理钳、砂轮机、抛光机、电吹风、金相显微镜、数码金相显微镜、计算机、HR150 型洛氏硬度试验机、读数显微镜、2、材料：试样（45 钢，40Cr） 、金相砂纸、研磨膏（金刚石研磨膏） 、抛光呢、4%硝酸酒精、酒精、脱脂棉、3、 实验原理（1）Fe- 相图CF3e碳钢和铸铁是最为广泛使用的金属材料铁碳相图是研究钢铁材料的组织、性能及其热加工和热处理工艺的重要工具。碳在钢铁中可以有四种形式存在：碳原子溶于 形成的固溶体，称为铁Fe-素体（体心立方结构） ；或溶于 形成的奥氏体（面心立方结构） ；或与铁原Fe-子形成复杂结构的化合物 （正交点阵） ，称为渗碳体；碳也可能以游离态C3石墨（六方结构）稳定相存在。在通常情况下，铁碳合金是按 Fe- 系进行CF3e转变的，其中 是亚稳相，在一定条件下可以分解为铁和石墨。因此，铁碳F3e相图可以有两种形式：Fe- 相图和 Fe-C 相图，为了便于使用，通常将两者CF3e花在一起，称为铁碳双重相图，如图 1（材科 p288）在 Fe- 相图中，存在 3 个三相恒温转变，及在 1495发生的包晶转变：F3e+ 转变产物是奥氏体；在 1148发生的共晶转变： + ，BLHJ CLEF3e转变产物是奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体；在 727发生的共析转变： + ，转变产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体。SPCF3e共析转变温度常标为 A1 温度。此外，在 Fe- 相图中还有 3 条重要的固态转变线。3eGS 线奥氏体中开始析出铁素体（降温时）或铁素体全部溶入奥氏体（升温时）的转变线，常称此温度为 A3 温度。ES 线 碳在奥氏体中的溶解曲线。此温度常称为 温度。低于此温度cmA时，奥氏体中将析出渗碳体，称为二次渗碳体，用 表示，以区别于从液3CFe体中经 CD 线结晶出的 。3CFePQ 线碳在铁素体中的溶解度曲线。在 727时，碳在铁素体中的最大w(C)为 0.0218%，因此，铁素体从 727冷却时也会析出少量的渗碳体，以三次渗碳体 称之，以区别上述两种情况产生的渗碳体。3CFe图中 770的水平线表示铁素体的磁性转变温度，常称为 A2 温度。230水平线表示渗碳体的磁性转变温度。（2）钢的淬火热处理是一种重要的金属热加工工艺，也是充分发挥金属材料性能潜力的主要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能和工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一点的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却，通过此种方式能使钢的性能发生变化。1 淬火淬火是指将钢件加热到 保温并随之以大于临界冷却速度以 上 ，或 13Ac（ ）冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。一般亚cV共析钢加热至 。)503(c)503(c 1温 度 为； 对 于 过 共 析 钢 ， 加 热 AA如图 2（金属材料学实验 p40 图 4-2）a. 保温时间为了使工件内外各部分均在指定温度，并完成组织转变使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化必须在加热温度下保持一定的时间，通常将工件升温和保温所需的时间统称为加热时间。b. 冷却方式和方法热处理时的冷却方式要适当才能获得要求的组织及组织性能。淬火的冷却速度非常重要，一方面冷却速度要大于临界冷却速度以保证得到马氏体组织；另一方面在 点以下尽可能缓慢冷却，以减小内应力，以防止工件变形和开裂。sM为了解决上述矛盾，可以采用不同的冷却介质和方法，是淬火工件在奥氏体最不稳定的温度范围内（550650）快速（大于 ）冷却，而在 点以下的cVsM温度时缓慢冷却，理想的冷却速度如图 3 所示（金属材料学实验 p41）2 淬火后组织钢经过淬火可获得马氏体组织。马氏体是过冷奥氏体在 以下的转变产物，sM是碳在 中的过饱和固溶体，淬火钢中的马氏体有两种形态。Fe-a. 板条马氏体 板条马氏体是低碳钢、中碳钢马氏体时效钢和不锈钢等合金中形成的一种典型的马氏体组织，主要出现在低碳钢的淬火组织中，又称低碳马氏体。在光学显微镜下，板条马氏体为一束束相互平行的细长条状，在一个奥氏体晶粒内可有几个板条马氏体群。板条马氏体的显微组织构成示意图如图 4（金属固态相变 p93）所示，板条马氏体由板条群所组成（图中 A）板条群的尺寸约为 2035um,由若干个尺寸大致相同的板条在空间位相大致平行排列所组成，一个原始晶粒内可有几个板条马氏体群（常为 35 个） 。一个板条群又可以分为几个平行的区域（图中 B） ，称为同位向束，同位向束之间呈大角晶界。一个板条群也可以只由一种同位向束所组成（图中 C） 。每个同位向束由若干个平行板条所组成（图中 D） ，每一个板条为一个马氏体单晶体。b. 片状马氏体片状马氏体是铁基合金中的另一种典型的马氏体组织，主要出现在高碳钢的淬火组织中，又称高碳马氏体，其光学显微组织形态如图 5（金属固态相变 p94） 。在光学显微镜下片状马氏体的空间形态呈双凸透镜片状，也称为透镜片状马氏体。因其与试样磨面相截在显微镜下呈针状或竹叶状，固又称为针状或竹叶状马氏体。片状马氏体的亚结构主要为孪晶，所以又称为孪晶马氏体。片状马氏体的显微微观组织特征为马氏体片之间不相互平行。在一个成分均匀的奥氏体晶粒内，冷却至稍低与 点时，先形成的第一个马氏体将贯穿整个奥氏体sM晶粒而将其分割为两半，使随后形成的马氏体的大小收到限制如图 5 所示。因此片状马氏体的大小不一，越是后形成的，马氏体片就越小。片状马氏体中常可见到有明显的中脊。相变孪晶的存在是片状马氏体组织的重要特征。c. 残余奥氏体淬火组织中总会有一定数量的残余奥氏体，并且随钢中的碳含量的增加，淬火温度的提高，残余奥氏体的相对量也会增加。残余奥氏体不易受硝酸酒精腐蚀，在光学显微镜下呈光亮色，无固定状态，难与马氏体区分，因此常常需回火后才可分辨出马氏体之间的残余奥氏体。d. 其他淬火组织加热温度不足或冷却速度不够时，即为不完全淬火，晶界上会析出屈氏体组织。（3）钢的淬透性钢的淬透性是指在规定的条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，也就是钢在淬火时获得马氏体的能力，是钢身的一个固有属性。通常用标准尺寸的试样在规定的实验条件下，淬火后测得的淬硬层深度来表示淬透性的大小，淬硬层深度是指钢件淬火后，从表面全部马氏体组织到半马氏体组织（50%马氏体和 50%非马氏体组成）的距离，因此可以认为淬火后马氏体组织大于 50%的部分被淬透，淬火后得到的硬化层越深，则表示钢的淬透性越大。钢的淬透性大小主要取决于化学成分、奥氏体化条件等因素，与工件大小、冷却速度等外部因素无关。应该注意钢的淬透性与可硬性的不同。淬透性是指淬火时获得马氏体难易程度，主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢材的临界淬火冷却速度有关。可硬性是指淬成马氏体可能得到的硬度，因此它主要和钢种碳含量有关。淬透性的影响因素如下：1 钢的化学成分图 6(金属热处理工艺学 p41)为钢种碳含量对碳钢临界淬火冷却速度的影响。由图可见，对过共析钢当加热温度低于 点时，在钢的质量分数低于 1%以cmA下时，随着碳含量的增加，临界冷却速度下降，淬透性提高；碳的质量分数超过 1%时则相反，如图 6 中曲线 a。当加热温度高于 或 时，则随着碳含3Accm量的增加，临界冷却速度单调下降如图 6 中曲线 b。合金元素对临界冷却速度的影响如如图 7 所示（金属热处理工艺学 p41） 。由图可见，除 Ti、Zr 和 Co 外，所有合金元素都提高钢的淬透性。应该指出，多种合金元素同时加入钢中，其影响不是单个元素作用点叠加。例如单独加入钒，常导致钢淬透性降低，但与锰同时加入时锰的存在将促使钒碳化物溶解，而使淬透性显著提高。钢中加入微量硼（ =0.001%0.003%）能显著提高钢的Bw淬透性；但如果含量过高（超过 0.0035%）钢中将出现硼相，使脆性增加。硼对钢淬透性的良好作用是由于硼元素在奥氏体晶界富集，降低了奥氏体晶界的表面自由能，减少了铁素体在奥氏体晶界上的形核率，因此推迟了奥氏体向珠光体的转变。2 奥氏体晶粒度奥氏体晶粒尺寸增大，淬透性提高，奥氏体晶粒尺寸对珠光体转变的延迟作用比对贝氏体的大。3 奥氏体化温度提高奥氏体化温度，不仅能促进奥氏体晶粒长大，而且促使碳化物及其他非金属夹杂物溶入，并使奥氏体成分均匀化。这均将提高过冷奥氏体的稳定性，从而提高淬透性。4 第二相的存在及分布奥氏体中未溶的非金属夹杂物和碳化物的存在以及其大小和分布，影响过冷奥氏体的稳定性，从而影响淬透性。此外，钢的原始组织、应变和外场力等对钢的淬透性也有影响。（四）合金元素对钢的组织和性能影响合金钢的种类很多，每类钢又可划分为许多钢种，不同的钢种经热处理后可得到不同的组织。钢中加入合金元素后，形成合金奥氏体，合金铁素体、合金贝氏体、合金马氏体，其组织、形态与碳钢完全相同，不同的是各相组成物内固溶了合金元素，碳钢中的碳化物是渗碳体( )而合金钢中的碳化物可以CF3e是合金渗碳体 ,也可以是特殊碳化物。CMFe3),(合金元素在钢中的存在状态主要有以下几种形式：1 溶于固溶体（奥氏体，铁素体）有间隙固溶体和置换固溶体两类；2 形成各种碳化物或氮化物；3 存在于金属化合物中，常在高合金钢中出现；4 各类夹杂物（如氧化物、硫化物等） ；5 自由态，极少数元素。钢材淬火后溶入奥氏体的合金元素，淬火后存在于马氏体，贝氏体或残余奥氏体中，未溶的任在碳化物中。合金钢加热时的转变包括奥氏体相的形成，碳化物的溶解，铁素体的转变奥氏体相中合金元素的均匀化，溶质元素的晶界平衡偏聚，奥氏体晶粒长大。（5）洛氏硬度计按 GB/T230.12009 实验方法。洛氏硬度也属压入硬度法，但他不是测定压痕面积，而是根据压痕深度来确定硬度值其实验原理图如图 7 所示（金属材料学实验 p184）洛氏硬度实验所用的压头有两种：一种是顶角为 120的金刚石圆锥，另一种是直径为 1/16或 1/8的淬火钢球。根据金属材料软硬程度不同，可选用不同的压头和载荷配合使用，最常用的是 HRA、HRB 和 HRC。这三种洛氏硬度的压头、载荷及使用范围列于表 1。表一 洛氏硬度的规范（GB/T230.12009）金属材料学实验 p184符号 压头 负荷（N）测量范围 使用范围HRAHRBHRC洛氏硬度测定时，需要先后两次施加载荷（预载荷和主载荷） ，预加载荷的目的是使压头与试样表面接触良好，以保证测量结果准确。图 7 中的 0-0 位置为未加载荷时的压头位置，1-1 为加上 10kgf 预加载荷后的位置。此时，压入深度为 h2。h 2 包括由加载所引起的弹性变形和塑形变形。卸载主载荷后，由于弹性变形恢复而稍提高到 3-3 位置，此时压头的实际压入深度为 h3.洛氏硬度就是主载荷所引起的残余压入深度（h=h 3-h1）来表示。但这样直接以压入深度的大小表示硬度将会出现硬的金属硬度值小，而软的金属硬度值大的现象，这与布氏硬度所标志的硬度值大小的概念相矛盾。为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致，采用一常数 K 减去（h 3-h1）的差值表示硬度值，为简便起见又规定每 0.002mm 压入深度作为一个硬度单位（即刻度盘上的一小格） 。洛氏硬度值的计算公式如下：02.)(13hKHR式中：h 1预加载荷压入试样的深度（mm）h3卸除载荷后压入试样的深度（mm）K常数，采用金刚石圆锥时 K=0.2（用于 HRA、HRC ） ，采用钢球时 K=0.26（用于 HRB） 。4、实验内容与步骤 （1）制定研究内容小组成员进行实验内容的制定，确定讨论不同淬火温度以及合金元素对中碳钢淬透性和组织的影响。并制定实验操作步骤。（2）标记取 6 个实验所需试样，分别为 3 个 45 钢、3 个 40Cr，分别对其标上钢号1、2、3、S、 F、8（3） 淬火本次实验是讨论不同温度及合金元素对中碳钢的淬透性及组织的影响，需要把 45 钢、40Cr 分为一组加热温度分别为 800、850、900，作为 3 组对照实验。 （由于 40 钢与 45 钢的性能相差不是太大和实验条件的限制固做一定程度的对照） 。淬火需要箱式电阻加热炉、以及淬火介质。实验开始：首先给加热炉通电后设定加热炉的工作温度等待其到温，将分好类的试样分别依次放入 800、850、900的炉子中，分别加热 15 分钟，待时间到达后打开炉门用热处理钳夹取出试样并迅速放入热处理水槽中冷却。为了得到马氏体以测出试样的淬透性，冷却速度必须要大于临界冷却速度（ ） ，所以要采用适当的淬火介质且试cV样的拿取要迅速。考虑到实验的具体情况，固用水作为淬火介质。完成后注意式样的妥善保管。（4）金相试样制备与观察金相分析是获得金属材料内部信息 的重要手段之一，进行金相分析，必须要制备试样。未经制备的试样，观察面很粗糙，当平行光照在试样上时会形成漫反射，在显微镜下看不到显微组织；如果试样观察面是很光滑的的镜面，当平行光照在试样上时，会形成按入射方向的反射，在显微镜下只能观察到白亮一片，也看不到显微组织特征。只有试样的观察面出现显微范围内的凹凸不平时，经平行光照射后，才能产生强弱不同的反射，在显微镜下观察到显微组织特征。因此进行金相分析的试样必须精心制备，否则会导致分析错误。由于本次实验试样较大且形状规整不需镶嵌。1 取样使用砂轮机将试样一面的氧化皮打掉，并在这一面倒角以便于后期试样的磨制。具体操作步骤如下：用切割机切下小块试样，并在切割过程中不断冷却以防止试样组织发生变化。注意，操作时严禁佩戴手套。 （此步骤老师完成）2 磨光磨光的目的是为了获得平整光滑的观察面，消除或减小切割时在观察面上生生的变形。试样的磨光分为粗磨和细磨。a. 粗磨将形状不规则的试样修整为规则形状的试样；磨平观察面，同时切掉切割时产生的变形层；在不影响观察目的的前提下，磨掉试样上的棱角，以免划破砂纸和抛光织物。黑色金属材料的粗磨在砂轮机上进行。具体操作方法是将试样牢牢的捏住，用砂轮机的侧面磨制，在试样与砂轮接触的一瞬间，尽量使磨面与砂轮面平行，用力不可过大。由于磨削力的作用往往出现试样磨面的上半部分磨削量偏大，故需人为的进行调整，尽量加大试样下半部分的压力，以求整个磨面均匀受力。另外在磨制过程中，试样必须沿砂轮的径向往复运动，防止砂轮表面形成凹沟。必须指出的是，磨削过程会使试样表面温度骤然升高，只有不断地将试样浸水冷却，才能防止组织发生变化。砂轮机转速比较快，一般 2850r/min，工作者不应该站在砂轮的正方向，以防被飞出物击伤。操作时严禁戴手套，以免手被卷入砂轮机。b. 细磨粗磨后的试样，磨面上仍有较粗的较深的磨痕，为了消除这些磨痕必须进行细磨。细磨分为手工细磨和机械细磨，本实验采用手工细磨。将金相砂纸铺放在玻璃板上，一手按住砂纸，一手将试样观察面压在砂纸上，使整个面受压均匀地在砂纸上作单向推磨。磨制过程中，必须注意一下几点：1) 金相砂纸应从粗粒度到细粒度依次更换。一般钢铁材料用砂轮机粗磨后的试样可从磨料粒度为 400 号的砂纸开始磨至 1200 号。对于金相摄影用的试样需粗磨至磨粒粒度为 1600 号的砂纸才行。金相砂纸的粒度号见表 2。表 2 常用金相砂纸的规格金相砂纸编号 01 02 03 04 05 06粒度 400(M28) 500(20) 600(14) 800(10) 1000(M7) 1200(M5)砂粒尺寸/um 2820 2014 1410 107 75 53.5注：表中为多数厂家所用编号，目前没有统一规格。2) 每更换细一号的砂纸时，试样和手应清理干净，以防止上一道粗磨粒落在细砂纸上。同时将试样磨制方向旋转 90，使新磨痕和旧磨痕垂直，直到旧磨痕完全消失为止。3) 磨制时用力要均匀，而且不可过大。否则一方面会因磨痕过深增加下一道磨制的困难，另一方面会造成表面变形严重影响组织真实性。4) 砂纸的砂粒钝后磨削作用明显下降时，不宜继续使用，否则砂粒在金属表面产生的滚压作用会增加表面变形。3 抛光抛光的目的是为了消除细磨时留下的磨痕，使观察面成为光滑无痕的镜面。抛光的方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光和三者的综合应用。其中最常用的是机械抛光。机械抛光与细磨本质上都是借助磨料尖角锐利的刃部，切去试样表面隆起的部分。机械抛光在抛光机上进行，将抛光织物用水浸蚀、铺平、绷紧并固定在抛光盘上。启动开关使抛光盘逆时针转动，将适量的抛光液（抛光粉和水的悬浮液）滴洒在盘上即可抛光。抛光织物粗抛时常用帆布、毛呢，细抛时常用细毛呢或金丝绒。最常用的抛光粉是氧化铝（ ）粉、氧化铬（ ）粉，32OAl 32OCr其颗粒尺寸粗抛时为 5um，细抛时为 2um。目前金刚石研磨膏代替抛光液，正得到日益广泛的运用。此次实验采用W2.5 的金刚石研磨膏。用极少的研磨膏均匀涂在抛光织物上进行抛光，抛光速度快，质量也好。为了获得良好的抛光面，抛光时应注意以下几点：1) 抛光前试样一定要清洗干净，绝不可将错磨粒带入抛光盘中。2) 将试样从靠经转盘的中心部放下并于抛光织物相接触。手对整个抛光面施加的压力应适当、均匀。施力过大，试样观察面会发热而变得灰暗，施力过小，难以抛掉磨痕，延长抛光时间，应尽量缩短抛光时间。3) 抛光时，试样应沿圆盘的中心至边缘不断往复移动，同时还应注意试样自身的旋转。抛光过程中要不断向抛光织物上滴洒抛光液，抛光盘上的湿度以抛光面上的水膜在 23 秒内蒸发干为宜。4 组织显示抛光后的试样，直接在显微镜下观察，只能观察到非金属夹杂物、石墨及裂纹等。若要观察组织，必须经过适当的浸蚀方法把组织显示出来。显示组织最常用的方法是化学浸蚀法和电解抛光。此次实验使用化学抛光法。化学浸蚀就是将抛光后的试样浸入化学试剂中或用化学试剂擦抹试样的观察面，使观察面上产生化学溶解和电化学溶解。单相合金（包括纯金属）的浸蚀基本上是化学溶解过程。因为单相合金的组织是由不同晶粒组成的，各个晶粒的位相不同。存在着晶粒间界，一般晶界处的电极电位和晶粒内的不同，而且具有较大的化学不稳定性，因此在和化学试剂作用时溶解的比较快。不同位相的晶粒，溶解程度也不同。浸蚀结果如图8 所示（金属材料学实验 p19） ，再晶界处凹下去光线被反射向斜方向而不进入目镜，呈现黑色，晶粒内也会因表面倾斜程度不同而呈明暗程度不同的现象。二相合金的浸蚀主要是一个电化学过程。由于其化学成分不同、结构不同，因而电化学性质不同。在相同的浸蚀条件下，具有较高负电位的相成为阳极，溶解的快，逐渐凹下去；具有较高正电位的相则成为阴极，一般不易溶解，基本保持原有平面。作为阳极的相如果表面凹下，本身又不平滑，则在显微镜下呈暗黑色，保持原有平面的阴极相则成光亮色图 9 为片状珠光体的浸蚀及组织观察示意图(金属材料学实验 p20)化学浸蚀的具体操作方法：把已抛好的试样用水冲洗，同时用脱脂棉擦净磨面，然后用酒精冲去或用滤纸吸去磨面上过多的水，吹干后放入浸蚀剂中。也可以用沾有浸蚀剂的棉花轻轻擦拭抛光物面，试样经一定时间浸蚀后，立即用流动水冲洗观察面，然后在浸蚀面上滴上酒精，再用滤纸吸去抛光面上过多的水和酒精，迅速用吹风机吹干，完成整个制备式样的浸蚀的时间应根据组织特点和观察时的放大倍数来确定。在一般情况下以抛光面微微变暗失去金属光泽为宜。对于单相组织、高倍观察或者需要拍摄的试样浸蚀时间可稍长一些。一块高质量的金相实样，必须组织真实、清晰、无磨痕、夹杂物不脱落。制备不当的试样常出现麻点、yi 尾、水迹、划痕及侵蚀不当等缺陷。5 试样观察及拍照在金相显微镜下管观察组织，联系浸蚀原理对观察结果进行分析讨论。若浸蚀过浅，可重新浸蚀，若浸蚀过深，则需要重新抛光后再浸蚀；若变形层严重，反复抛光浸蚀 12 次，注意观察组织清晰度的变化。用数码金相显微镜观察、采集图像到计算机，并拍照、保存、打印。（五）硬度测定硬度的实验方法有很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。压入法又可分为：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等，采用压入法测量时，由于压痕残余变形量很大，所以除了与材料的小量塑形变形抗力有关外，还与材料的大量塑形变形抗力及加工硬化能力有关。此外还与所选择的测定方法和实验条件有关，所以，不同方法、不同实验条件所得的硬值是不同的。此次实验采用洛氏硬度法测硬度。操作步骤如下：1 根据试样预期硬度，按表 1-2 确定压头和载荷。2 将符合要求的试样放置在试验台上，顺时针转动手柄，使试样与压头缓慢接触，当加上预加载荷 10kgf 后，即调整好读数表盘的零点，然后再平稳的施加主载荷。 3 总载荷（主载荷+ 初载荷）加好后，待表盘指针停稳，即卸载主载荷，此时试样将仍受初载荷继续作用，读出刻度表盘上指针所示硬度值，记录下来。4 逆时针转动手轮，使工作台缓慢下降，取下试样，测试完毕。（六）数据处理小组讨论并对上述所得的实验数据进行处理分析。5、 实验结果与分析（1）实验结果表 3 钢材的热处理工艺及显微组织图号 材料 热处理工艺 显微组织 浸蚀剂 倍数1 45# 800+水淬 4%硝酸酒精 1002 40Cr 800+水淬 4%硝酸酒精 1003 45# 850+水淬 4%硝酸酒精 1004 40Cr 850+水淬 4%硝酸酒精 1005 45# 900+水淬 4%硝酸酒精 1006 40Cr 900+水淬 4%硝酸酒精 1007 45# 800+水淬 4%硝酸酒精 4008 40Cr 800+水淬 4%硝酸酒精 4009 45# 850+水淬 4%硝酸酒精 40010 40Cr 850+水淬 4%硝酸酒精 40011 45# 900+水淬 4%硝酸酒精 40012 40Cr 900+水淬 4%硝酸酒精 400图 10 试样的微观组织( 1 ) ( 2 )( 3 ) ( 4 )( 5 ) ( 6 )( 7 ) ( 8 )( 9 ) ( 10 )( 11 ) ( 12 )表 4 钢材的热处理工艺及洛氏硬度值记录图号 材料 热处理工艺 洛氏硬度 平均值1 45# 800+水淬2 40Cr 800+水淬3 45# 850+水淬4 40Cr 850+水淬5 45# 900+水淬6 40Cr 900+水淬注：表中平均值为去掉一个最大值和一个最小值后所得平均值。（二）实验分析1 组织影响分析根据马氏体相变原理，当钢材加热到 保温并随之以大于临以 上 ，或 13Ac界冷却速度（ ）冷却，将会得到马氏体组织，但由于加热温度、保温时间和cV碳含量合金元素（Cr）的影响试样的微观组织将会发生不同程度的变化。首先碳含量的增加将会使马氏体相变的温度范围下降，从而大大提高淬透性（本实验中用 40Cr 和 45#做对照，故考虑为无关变量） ；加热温度和保温时间均为奥氏体化条件，加热温度升高和保温时间延长，有利于碳和合金元素进一步溶入奥氏体中，而使 下降，但同时又会引起奥氏体晶粒的长大，使其晶体缺陷减sM少，马氏体形成时的切变阻力减小，从而使 点升高；合金元素对 点的影sMsM响主要取决于他们对平衡温度 T0 的影响以及对奥氏体的强化作用。 Cr 既可以降低 T0 温度又稍增加奥氏体强度，所以也降低 点。再由金相显微组织照片s可以看出随温度的上升马氏体含量增大，残奥减少。在相同温度下 40Cr 较 45#马氏体含量多、残余奥氏体含量少。2 硬度分析试样硬度值随淬火温度的变化如图 11 所示。可以看出：在相同温度下，40Cr 的硬度值大于 45 钢，且随着淬火温度的提高试样的平均硬度逐渐增大。试样的硬度主要受马氏体含量的影响，而马氏体的含量和钢材的淬透性有关。首先由图 6 可见对于普通钢当加热温度低于 点时，在钢的质量分数低于 1%