《碳钢的热处理》doc版.doc

膃莇蒇蚇袃膀莃螆羅莆蚁螆肈腿薇螅膀莄薃螄羀膇葿螃肂蒂莅螂膄芅蚄螁袄蒁薀螀羆芃蒆袀聿葿莂衿膁节蚀袈袀肅蚆袇肃芀薂袆膅膃蒈袅袅莈莄袄羇膁蚃袄聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁莅莁羁羄膈螀羀膆莃蚆罿芈芆薂羈羈蒁蒈薅肀芄莃薄膃蒀蚂蚃袂芃薈蚂羅蒈蒄蚂肇芁莀蚁艿肄蝿蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膃莇蒇蚇袃膀莃螆羅莆蚁螆肈腿薇螅膀莄薃螄羀膇葿螃肂蒂莅螂膄芅蚄螁袄蒁薀螀羆芃蒆袀聿葿莂衿膁节蚀袈袀肅蚆袇肃芀薂袆膅膃蒈袅袅莈莄袄羇膁蚃袄聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁莅莁羁羄膈螀羀膆莃蚆罿芈芆薂羈羈蒁蒈薅肀芄莃薄膃蒀蚂蚃袂芃薈蚂羅蒈蒄蚂肇芁莀蚁艿肄蝿蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膃莇蒇蚇袃膀莃螆羅莆蚁螆肈腿薇螅膀莄薃螄羀膇葿螃肂蒂莅螂膄芅蚄螁袄蒁薀螀羆芃蒆袀聿葿莂衿膁节蚀袈袀肅蚆袇肃芀薂袆膅膃蒈袅袅莈莄袄羇膁蚃袄聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁莅莁羁羄膈螀羀膆莃蚆罿芈芆薂羈羈蒁蒈薅肀芄莃薄膃蒀蚂蚃袂芃薈蚂羅蒈蒄蚂肇芁莀蚁艿肄蝿蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膃莇蒇蚇袃膀莃螆羅莆蚁螆肈腿薇螅膀莄薃螄羀膇葿螃肂蒂莅螂膄芅蚄螁袄蒁薀 碳钢的热处理一、实验目的1、 了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。2、 研究冷却条件对碳钢性能的影响。3、 分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。二、实验原理1、 钢的淬火所谓淬火就是将钢加热到 Ac3（亚共析钢）或Ac1 (过共析钢)以上3050，保温后放入各种不同的冷却介质中（ V冷应大于V临 ），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。 （1）淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据 相图确定（如图4所示）。对亚共析钢，其加热温度为 3050，若加热温度不足（低于），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢，加热温度为 3050，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。（2）保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。表1 碳钢在箱式电炉中保温时间的确定 加 热温度() 工 件 形 状 圆 柱 形 方 形 板 形 保 温 时 间 分钟/每毫米直径分钟/每毫米厚度分钟/每毫米厚度7001.52.238001.01.529000.81.21.61000 0.4 0.6 0.8 （3）冷却速度的影响 冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应力，防止变形和开裂。为此，可根据C曲线图（如图2所示），使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650550）进行快冷（即与C曲线的“鼻尖”相切），而在较低温度（300100）时冷却速度则尽可能小些。为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法（如双液淬火、分级淬火等).不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。各种冷却介质的特性见表2.表2 几种常用淬火介质的冷却能力冷却介质 在下列温度范围内的冷却速度（/秒） 650550 300200 18的水60027050的水10027010NaCl水溶液（18）110030010NaoH水溶液（18）120030010NaoH水溶液（18）800270蒸馏水（50）250200硝酸盐（200）35010菜籽油（50）20035矿务机油（50）15030变压器油（50）120252、钢的回火钢经淬火后得到的马氏体组织硬而脆，并且工件内部存在很大的内应力，如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会由于变形引起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。因此钢淬火后必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得所需的性能。表42为45钢淬火后经不同温度回火后的组织及性能。 表3 45钢经淬火及不同温度回火后的组织合和性能类型 回火温度（)回火后的组织回火后硬度（HRC）性能特点低温回火150250回火MAK 6057硬度高，内应力减小中温回火350500回火屈氏体3545硬度适中，又较高的弹性高温回火500650回火索氏体2033具有良好塑性、韧性和一定强度相配合的综合性能对碳钢来说，回火工艺的选择主要是考虑回火温度和保温时间这两个因素。回火温度：在实际生产中通常以图纸上所要求的硬度要求作为选择回火温度的依据。各种钢材的回火温度与硬度之间的关系曲线可从有关手册中查阅。几种常用的碳钢（45、T8、T10和T12钢）回火温度与硬度的关系如表4所示。 表4各种不同温度回火后的硬度值（HRC）回火温度（）45钢T8钢T12钢150200605464606562200300504055456257300400504055455749400500403345354938500600332435273828也可以采用经验公式近似地估算回火温度。例如45钢回火温度的经验公式为：T（）200K（60）式中：K系数，当回火后要求的硬度值HRC30时，K=11；HRC时，K=12。所要求的硬度值（HRC）。保温时间：回火保温时间与工件材料、尺寸及工艺条件等因素有关，通常采用13小时。根据实际实验用试样大小，规定回火保温时间分别为高、中温回火90分钟，低温回火为60分钟。回火后试样在空气中冷却。三、实验内容及步骤1.实验内容及具体步骤：l 根据设备设备情况，每班分为六个小组进行。l 每组按要求领取试样，并按实验工艺条件将试样分别用铁丝捆扎好。l 按照FeFeC3相图确定淬火加热温度及保温时间（按11.2分钟/每毫米直径计算).l 热处理操作（包括淬火、回火、正火和退火处理）。l 各组将热处理前后的试样表面用砂纸（或砂轮）磨平,并分别测出洛氏硬度值（HRC或HRB）。l 对热处理后的试样磨制、抛光和腐蚀后，进行显微组织观察。l 将实验数据填入下表。材料编号热 处 理 工 艺硬 度组 织加热温度冷却方式回火温度处理前（HR ）处理后（HR ）45#1860炉冷2860空冷3860油冷4860水冷5860水冷2006860水冷4007860水冷6008750水冷T89810炉冷10810空冷11810油冷12810水冷13810水冷20014780水冷四、实验设备及材料1、 箱式电炉及控温仪表2、 洛氏硬度计3、 冷却介质：水、油（室温）4、 试样材料：A3钢，45钢，T8钢五、注意事项1、本实验加热所用设备为电炉，电炉一定要接地，在放、取试样时必须先切断电源。 2、往炉中放，取试样必须使用夹钳，夹钳必须擦干，不得沾有油和水。3、试样由炉中取出淬火时，动作要迅速，以免温度下降，影响淬火质量。4、试样在淬火液中应不断搅动，以免试样表面由于冷却不均而出现软化点。5、淬火时水温应保持2030左右，水温过高要及时换水。6、淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨表面，去掉氧化皮后再测定硬度值。六、实验报告要求1、 实验目的。 2、 分析加热温度与冷却速度对钢性能的影响。3、 绘制出45钢回火温度与硬度的关系曲线图。4、 分析实验中存在的问题。. 袇肃莀薂袆膅薆蒈袅芇莈螇袄羇膁蚃袄聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁莅莁羁羄膈螀羀膆蒃蚆罿芈芆薂羈羈蒁蒈羈肀芄螆羇膃蒀蚂肆芅芃薈肅羅蒈蒄蚂肇芁蒀蚁艿薆蝿蚀罿荿蚅虿肁薅薁蚈膃莇蒇蚇芆膀螅螆羅莆蚁螆肈腿薇螅芀莄薃螄羀芇葿螃肂蒂螈螂膄芅蚄螁芇蒁薀螀羆芃蒆袀聿葿莂衿膁节蚀袈袁蒇蚆袇肃莀薂袆膅薆蒈袅芇莈螇袄羇膁蚃袄聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁莅莁羁羄膈螀羀膆蒃蚆罿芈芆薂羈羈蒁蒈羈肀芄螆羇膃蒀蚂肆芅芃薈肅羅蒈蒄蚂肇芁蒀蚁艿薆蝿蚀罿荿蚅虿肁薅薁蚈膃莇蒇蚇芆膀螅螆羅莆蚁螆肈腿薇螅芀莄薃螄羀芇葿螃肂蒂螈螂膄芅蚄螁芇蒁薀螀羆芃蒆袀聿葿