实验4 钢的热处理

1、实验4 钢的热处理【实验目的】1了解钢的普通热处理(退火、正火、淬火、回火)的工艺方法和操作规程。掌握各种成分的碳钢加热规范的选定原则。2研究热处理的冷却速度对钢的组织和性能的影响。了解回火温度对淬火钢的组织和性能的影响。3了解各种热处理设备的结构和使用方法。【实验设备及材料】箱式电阻加热炉及控温仪表；淬火用的水槽及油槽；洛氏硬度计和布氏硬度计；用45钢或其他材料做成的直径为1220mm，高为1525mm的圆柱体试样各若干个。箱式电阻加热炉一般实验室均采用箱式电阻加热炉作为热处理的加热设备，其大致构造如图4所示。它主要由炉壳和炉芯两部分组成，炉壳和炉芯之间填有保温材料，以减少炉内热量的损失，炉

2、芯一般由耐高温的Al2O3或SiC等耐火材料制成，炉芯壁内，分布着许多圆形电热丝孔3以供穿插电热丝用。电热丝多用铁铬铝合金丝制成螺旋形。当电源通过接线盒5使电热丝中通有电流时便产生电热效应，所发生的热量即可加热炉内的试样7。为了避免取放试样时碰坏或磨损加热室2底部耐火材料，在加热室底部放置一块高强度耐火材料制成的炉底板6。加热室的开口处用炉门9封闭。炉门上有一小孔，供观察炉内温度和试样的加热情况用。炉门下部有一挡铁，当炉门关闭时，挡铁触动控制开关8，使加热室内的电热丝中有电流通过；当炉门打开时，控制开关切断了电源控制电路，此时即闭合电源开关，电炉中的电热丝也不会有电流通过，从而保证了操作时的安

3、全。在加热室后壁开有一测温孔4，供插入热电偶用。整个炉体用钢板包裹，并由支架支撑。图4 箱式电阻炉结构示意图1-隔热层；2-加热室；3-电热丝孔；4-测温孔；5-接线盒；6-炉底板；7试样；8控制开关；9-炉门控温装置它包括热电偶和温度指示调节仪，是加热炉的配套仪器。热电偶的工作原理如图5所示。热电偶4是由镍铬和镍铝两种合金丝构成，两合金丝的一端焊在一起作为热端5而插入炉内，另一端作为冷端3通过连接导线2接到温度指示调节仪1上。当热端在炉内受热与冷端之间由于温差而产生热电势时，驱动温度指示调节仪的温度指针偏转指示出相应的温度值。实验室箱式电阻加热炉上用的温度指示调节仪，一般采用XCT101型，

4、它的工作原理如图6所示。调节控制部分主要由温度给定指针4检测线圈5和控制继电器等组成。当电炉工作时，按加热温度要求，转动仪表前面左边的按钮使温度给定指针置于一定位置，温度上升时温度指示针3偏转向温度给定指针，当温度指示针与温度给定指针重合时，温度指示针上的铝片2也进入检测线圈的间隙内，由于铝片隔断了检测线圈之间的磁场作用，使振荡回路的电参数改变，此信号通过放大器使控制继电器动作，电炉电源被切断，炉温停止上升并随之下降，当炉温下降时，温度指示针又往回偏转，铝片离开检测线圈，振荡回路的参数又恢复到原来的数值，控制继电器又动作，电炉电源又接通，炉温又上升，以此达到自动控温的目的。图6 温度指示调节仪

5、工作原理图 1-张丝；2-铝片；3-温度指示针；4-温度给定指针；5-检测线圈图5 热电偶工作原理图1-温度指示调节仪；2-连接导线；3-冷端；4-热电偶；5-热端保护【实验操作步骤】 1试样准备热处理的试样一般制成20×15mm左右，可直接选用20mm的圆钢切割而成，然后将每个试样以不同材料或不同的热处理进行分别编号，并打上钢印。2试样装炉按要求试样在装炉之前要先测试硬度，同时预先将电炉温度升到规定的温度。当炉门打开时，应按顺序迅速将试样装入炉内，速度要快但不能混乱，否则炉温会下降过大，增加加热时间。3试样出炉和冷却这是直接影响实验效果的关键，必须周密安排充分准备。当炉门打开时，尽

6、快地按顺序迅速将试样钳出并投入预定的冷却介质中冷却，并搅动试样，促使冷却均匀。4测量硬度热处理过的试样冷却后，要用布擦拭干净再用砂布擦去氧化皮，然后测试硬度。5回火处理按热处理内容规定，将淬火后的试样，分别装入指定温度的电炉内进行加热，由于回火的加热温度较低，加热保温的时间要相应长一些，然后取出空冷到室温。磨去氧化皮再测试硬度。【实验报告】1 钢加热奥氏体化后的冷却速度对其组织与性能的影响试样材料热处理工艺参数硬度值HRC显微组织钢号尺寸/mm加热温度保温时间/min冷却方法第1次第2次第3次平均值空冷油冷水冷2回火温度对淬火钢组织、性能的影响试样材料回火工艺参数硬度值HRC显微组织钢号回火前硬度HRC加热温度/保温时间/rnin冷却介质第1次第2次第3次平均值2004006003绘出回火温度和硬度的关系曲线图，并联系组织，分析其性能变化的原因。4碳钢的碳的质量分数对淬火后硬度的影响试样材料碳的质量分数热