《热处理实验》报告
实验名称金属材料热处理实验
学院高等工程师学院
专业班级材E152
姓名魏学源
学号41518120
2018年6月1日
目录
一、实验目的 (3)
二、实验工艺及原理 (3)
1.金属热处理 (3)
2.热处理方法及目的 (3)
3.热处理后的组织 (4)
4.硬度测量原理 (6)
三、实验仪器与设备 (6)
四、实验步骤及具体操作： (6)
1.试样热处理 (6)
2.硬度测量 (7)
3.显微组织观察 (7)
五、实验结果与分析 (8)
实验一：45号钢860°C保温30min水淬，400°C回火40分钟空冷显微组织分析 (8)
实验二：不同试样不同热处理后组织和性能 (9)
1.热处理工艺对试样影响 (10)
1.1淬火温度对试样影响 (10)
1.2冷却速度对试样的影响 (11)
1.3回火工艺对试样影响 (12)
2.合金元素对试样影响 (15)
2.1合金元素对热处理方法的影响 (15)
2.2合金元素对淬硬性的影响 (17)
六、结论 (17)
七、参考文献 (18)
一、实验目的
（1）熟悉基本热处理（淬火、回火）的工艺方法；
（2）了解基本的金相分析方法（磨样、抛光、观察金相显微镜）；
（3）练习使用洛氏硬度计；
（4）熟悉和了解不同组织所对应的微观形貌；
（5）分析热处理钢种（含碳量，合金成分）以及热处理工艺（热处理加热温度，冷却速度）的对比对材料组织、性能的影响。
二、实验工艺及原理
1.金属热处理
金属热处理就是在固相状态下，通过温度的变化，即加热—>保温—>冷却的方式，使原有的组织发生固态相变，从而改变原有的相组成以及组织结构等，从而使我们获得所要求性能的一种工艺操作，从而可以充分发挥金属材料的潜力。常用的热处理手段有：退火，正火，淬火，回火，以及表面处理和形变处理。2.热处理方法及目的
2.1淬火
淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体
组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
2.2回火
将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度Ac1（加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度）的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。一般用于减小或消除淬火钢件中的内应力，或者降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。淬火后的工件应及时回火，通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能。
2.3正火
将工件加热到适当温度（Ac3或ACcm以上30～50℃）（见钢铁显微组织），保温后在空气中冷却的金属热处理工艺。主要作用是去除材料的内应力、降低材料的硬度，提高塑性，为接下来加工作准备。
3.热处理后的组织
1.淬火组织
板条状马氏体（位错马氏体）：低、中碳钢（0.6%以下），低碳合金钢中可以形成该组织，是许多定向平行排列、取向略有差异的板条组成马氏体束，一些接近平行的马氏体束再组成马氏体块的结构，亚结构有大量的位错。板条马氏体有较低的硬度和较好的韧性。
针状马氏体（孪晶马氏体）：高碳钢（一般需要1%以上，针状马氏体才单独
存在）、高碳合金钢可以形成该组织，在显微镜下，针与针之间成一定的角度。最先形成的马氏体较为粗大，往往横穿整个奥氏体晶粒，将奥氏体加以分割，使以后形成的马氏体片的大小受到限制，因此针状马氏体的大小不一。同时马氏体一般有一条中脊线，并在马氏体周围有残留奥氏体。针状马氏体有较高的硬度和比较差的韧性。
残余奥氏体：大约是含碳量大于0.5%的奥氏体淬火时被保留到室温不转变的亚稳的过冷奥氏体，它不易受硝酸酒精的侵蚀，在显微镜下呈白亮色，分布在马氏体之间，没有固定的形态。
3.2回火组织
回火马氏体：是低温回火（150-250度）组织。它保留了原马氏体形态特征。针状马氏体回火析出了极细的碳化物，容易受到侵蚀，在显微镜下呈黑色针状。低温回火后马氏体针变黑，而残余奥氏体不变仍呈白亮色。低温回火后可以消除淬火钢的内应力，增加韧性，同时仍能保证钢的高硬度。
回火屈氏体：是中温回火（350-500度）组织。回火屈氏体是铁素体与粒状渗碳体组成的极细混合物。铁素体基本上保持了原马氏体形态，第二相渗碳体则析出在其中，呈极细颗粒状，用光学显微镜极难分辨。中温回火后有很好的弹性和一定的韧性。
回火索氏体：是高温回火（500-650度）组织。回火索氏体是铁素体与较粗的粒状渗碳体所组成的机械混合物。碳钢回火索氏体中的铁素体已经通过再结晶，呈等轴晶粒状。经充分回火的索氏体已经没有针状的形态。在大于500倍的光镜下，可以看到渗碳体微粒。回火索氏体具有较好的综合性能。
4.硬度测量原理
硬度测量主要应用洛氏硬度计，包括三个过程，加载—>读数—>卸载，并舍弃第一组数据，然后选择试样二个不同的位置测量二组数据，取其平均值为试样的硬度值以提高测量结果的准确性。因为第一次打硬度由于氧化铁皮和试验机适应程度问题，第一次实验数据应该舍弃，而且试验中由于洛氏硬度计自身和人为操作具有误差等原因，需要测两组数据求其平均值。
三、实验仪器与设备
45号钢、40CrNi、T8圆柱钢试样，高温电阻炉，手磨砂纸，水磨机，抛光机，4%的硝酸酒精溶液，洛氏硬度计，金相显微镜等。
四、实验步骤及具体操作
1.试样热处理
（1）淬火操作：开启高温炉，将试样放在高温炉内，予以加热，加热时间定为30min。加热完毕后，试样由炉中取出淬火，动作要迅速，以免试样温度有所下降，影响淬火质量，同时要将试样放在液体的中层，并不断搅动使样品能够淬透。此外，往炉中放、取试样时必须使用夹钳，夹钳必须擦干，不得沾有油和水，开关炉门要迅速，打开炉门时间不得过长。
（2）回火操作：另选高温炉，将淬火后的试样放在高温炉内，予以回火加热，加热时间定为40min。待加热完毕后，取出试样，放在实验室的台子上对其进行空冷，等到冷却到是室温时，就可以进行下面实验了。注意，不可用手摸，
要测试试样的温度，可将手靠近，感觉它的辐射热量。
（3）正火操作：开启高温炉，将试样放在高温炉内，予以加热，加热时间定为30min。加热完毕后，试样由炉中取出，放在耐火砖上空冷，等到冷却到是室温时，就可以进行下面实验了。注意，不可用手摸，要测试试样的温度，可将手靠近，感觉它的辐射热量。
2.硬度测量
（1）砂纸打磨：将回火后的钢样进行打磨，选择一个底面作轻微的打磨，用一道次砂纸去掉氧化皮，磨平即可，另一个底面作为要观察的一面，需要打磨两道次砂纸，保持被侧面平整。
（2）硬度测量：将光亮的一面向上，平置于载物台上；预加载荷，按顺时针方向转动手轮，将试样与压头接触，此时观察到显示面板上有一个指示的箭头，继续旋转，直到显示已满为止，此时等待几秒钟后就会显示硬度值；卸载后，用同样的方法在试样的不同位置上再测二个数据，取平均值。
3.显微组织观察
（1）粗磨：打完硬度后，用不同的等级的砂纸逐一打磨，每次打磨要顺着一个方向，当把上一次的痕迹打磨消除后，再换90度方向进行下一个方向的打磨，直到打磨到1000等级的砂纸便可以结束。
（2）精磨：利用实验室的打磨机进行粗磨划痕的消除。在打磨机上打磨时要注意，每次都要使试样表面的划痕沿着半径方向，和砂纸打磨一样，下一次的要覆盖上一次的打磨痕迹。（3）抛光：试样在金相样品抛光机上细抛，抛光的时
间以肉眼看不到划痕，光亮如镜面就可以停止了。
（4）侵蚀：用棉花球蘸取硝酸液，轻轻擦拭试样表面，等到试样表面变成白灰色时，立即用大量水冲洗，然后用蘸取酒精的棉花球擦拭表面，用滤纸擦拭干净，然后将滤纸放在指定位置。
（5）观察，利用500倍的光学显微镜进行观察，并拍照留图。
五、实验结果与分析
实验一：45号钢860°C保温30min水淬，400°C回火40分钟空冷显微组织分析
45号钢860°C保温30min水淬，400°C回火40分钟空冷显微组织如图1。
图1 .45号钢860°C水淬并400°C回火空冷显微组织
由图1可以看出，45号钢860°C保温30min水淬，然后400°C回火40分钟空冷金相组织为屈氏体和铁素体。由于回火温度较低，C的扩散速度较低，所以形成的屈氏体片层间距小，即使在高倍显微镜下也无法分辨出片层来。由于钢种是亚共析钢，所以除了形成索氏体组织之外，还会形成铁素体组织。
45号钢860°C保温30min水淬，然后400°C回火40分钟空冷的硬度为42.2HRC，随着回火温度升高，扩散速度不断增高，固溶在铁素体中的C原子不断扩散析出，致使点阵畸变减小，位错运动摩擦阻力减小，硬度降低。
实验二：不同试样不同热处理后组织和性能
在本次试验中，不同试样不同热处理后的洛氏硬度汇总于下表1：
表1.实验数据汇总表
1.热处理工艺对试样影响
1.1淬火温度对试样影响
1.1.1淬火温度对试样硬度影响
根据表1，以45号钢为例，可得45号钢不同淬火温度下的硬度值如图1所示：
图1.试样的硬度随淬火温度的变化
由图1可以看出，随着淬火温度的升高，试样硬度先变大后变小。
1.1.2淬火温度对试样组织影响
图2. 45号钢在770°C、860°C、1000°C水淬显微组织
如图2所示，45号钢在770°C保温30min水淬显微组织为淬火马氏体、过冷奥氏体和铁素体，在860°C保温30min水淬显微组织为细小的淬火马氏体和部分残余奥氏体，在1000°C保温30min水淬显微组织为粗大的淬火马氏体和部分残余奥氏体。
对于45钢而言，它的淬火加热温度应在Ac3以上30～50℃，故淬火温度选860℃可得细而均匀的奥氏体晶粒，淬火后获得细小的马氏体组织。若在
Ac3以上过高温度如1000℃加热，会使奥氏体晶粒粗化，淬火后马氏体粗大，脆性增大，硬度下降。若在Ac1～Ac3之间的两相区加热，如770℃加热淬火，高硬度的马氏体中混杂有低硬度的铁素体，造成硬度不足，力学性能下降。1.2冷却速度对试样的影响
1.2.1冷却速度对试样硬度的影响
在本次试验中，水淬、油淬和正火工艺的冷却速度不同，并且冷却速度水淬>油淬>正火，控制钢的材质和温度相同，采用不同的冷却速度，得到钢的硬度如下表2所示。
表2.不同钢种不同冷却速度下试样的硬度
由表2可知，无论是45号钢还是T8钢，硬度值大小都是水淬>油淬>正火，这也就意味着，冷却速度越大，钢的硬度越大。
1.2.2冷却速度对试样组织的影响
图3. 860°C水淬、油淬、正火的45号钢的显微组织以45号钢为例，如图3所示，860°C水淬45号钢的显微组织为淬火马氏体和少量残余奥氏体，860°C油淬45号钢的显微组织为铁素体、板条状马氏体和屈氏体，860°C正火的45号钢的显微组织为铁素体和珠光体。
由于45号钢的临界冷却速度大，一般采用冷却能力较强的淬火介质如水，才能得到全部为马氏体的显微组织。若选用油作为淬火介质，由于其冷却速度较小，冷却曲线会与CCT曲线“鼻尖” 处相交，转变过程得到小部分屈氏体组织和铁素体，因屈氏体沿原奥氏体晶界形核析出，并连成网状结构，并且转变过程中生成硬度较低的铁素体，使强度降低，硬度明显下降。若在空气中冷却，由于其冷却速度小，冷却曲线会与CCT曲线的转变终了线相交，全部转变为铁素体和珠光体组织，由于铁素体和珠光体组织的硬度远远低于马氏体组织的硬度，所以45号钢正火硬度远远低于水淬和油淬硬度。
1.3回火工艺对试样影响
钢在淬火后强度、硬度高，但塑性差、脆性大，容易产生变形和开裂；故淬火后的很多零件必须进行回火才能使用。
在本实验中，对860°C淬火后的不同钢种在不同温度下进行回火处理，得到他们在未回火时和不同温度下回火的硬度值如下表3，其硬度变化曲线如下图4。
表3. 不同钢种未回火时和不同温度下回火的硬度值
图4. 不同钢种不同温度下回火的硬度值
由图4可以看出，随着回火温度的升高，无论什么钢种，钢的硬度都呈下降趋势。
由表3可得，45号钢860°C淬火钢的硬度为62.35HRC，而不同温度回火后的硬度分别为56.5HRC、50.95HRC、42.2HRC、28.7HRC、25.2HRC，低于淬火钢的硬度，由此可以看出，回火使钢的硬度降低。
图5. 45号钢水淬和水淬后在200°C、300°C、400°C、500°C、600°C回火显微组织由图5可知，45号钢860°C水淬组织为淬火马氏体和残余奥氏体；200°C 回火组织为回火马氏体和少量残余奥氏体；300°C回火组织为回火屈氏体和部分剩余的回火马氏体；400°C回火组织为回火屈氏体；500°C和600°C回火组织为回火索氏体。
在200~300℃范围内回火时，残余奥氏体分解为过饱和α固溶体和薄片状ε碳化物的复相组织，并且回火马氏体部分分解析出ε碳化物，故回火后组织残余奥氏体量不断减少，屈氏体组织开始形成，由于回火马氏体的硬化作用和ε碳化物的弥散强化作用，使硬度下降缓慢；在300℃~400°C范围内回火，碳钢马氏体中过饱和碳原子几乎全部脱溶, 析出χ碳化物和θ碳化物（渗碳体），马氏体组织逐步转变为屈氏体组织，使硬度快速下降；当回火温度为500℃时，回火组织逐步由屈氏体转变为索氏体，渗碳体明显聚集长大并球化，并且产生回复，致使位错密度降低，硬度快速下降；当回火温度为600℃时，组织完全
转变为索氏体，α相发生再结晶，由等轴状铁素体逐步代替针状α相，使硬度下降。
2.合金元素对试样影响
2.1合金元素对热处理方法的影响
在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁元素会和加入的合金元素发生交互作用，如与铁形成固溶体，与碳形成碳化物，形成金属间化合物等，从而影响铁碳相图、CCT曲线等，影响钢的热处理方法。
2.1.1合金元素对于淬火温度的影响
由表1可得，45号钢和40CrNi钢都是在860°C淬火，从而获得最大硬度，然而对于T8钢来说，却是770°C淬火，从而获得最大硬度，主要是因为其碳含量的不同。
45号钢和40CrNi钢都属于亚共析钢，淬火加热温度应为Ac3+30~50℃，可得到细而均匀的奥氏体晶粒，淬火后获得细小的马氏体；如果温度在
Ac1~Ac3之间两相区加热，马氏体中有铁素体，造成硬度不足，降低力学性能；如果在Ac3以上过高温度加热，奥氏体晶粒粗化，淬火后马氏体组织粗大，脆性增大，工件在淬火过程中容易变形。
而T8钢属于过共析钢，淬火加热温度应为Ac1+30~50℃。如原始组织为粒状珠光体，加热淬火后获得马氏体、颗粒状渗碳体及少量残余奥氏体，因而硬度高，耐磨性好，还有点韧性。如果加热到Accm以上，先共析渗碳体全部溶入奥氏体，使奥氏体含碳量增加，马氏体转变点Ms和Mf降低，淬火后保留大量奥氏体，而且获得粗片状马氏体，使钢的硬度和耐磨性降低，脆性增加，
并增加淬火开裂倾向。
2.1.2合金元素对于不同冷却速度下钢硬度和组织的影响
2.1.2.1合金元素对于不同冷却速度下钢硬度影响
以45号钢40CrNi钢为例，由表1可得，45号钢860°C油淬和正火后的硬度分别为34.55HRC和12.15HRC，而40CrNi钢860°C油淬和正火后的硬度分别为49.8HRC和24.9HRC，相同热处理条件下，几乎相同的碳含量（45号钢碳含量为0.42~0.50%，40CrNi钢碳含量为0.37～0.44%），然而40CrNi钢的硬度远远大于45号钢的硬度，这主要是因为合金元素影响了钢的CCT曲线，进而影响了钢的组织和硬度。
2.1.2.1合金元素对于不同冷却速度下钢组织影响
图6，45号钢和40CrNi钢860°C油淬组织
以860°C油淬为例，如图6所示，860°C油淬的45号钢的显微组织为铁素体、淬火马氏体和屈氏体，而860°C油淬的40CrNi钢的显微组织为淬火马氏体，故860°C油淬的40CrNi钢硬度大于45号钢的硬度。
除钴外所有合金元素的溶入，均增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线向右移；40CrNi中含有的Cr、Ni等元素，都会使C曲线向右移动，从而提高钢的
淬透性，即使在油冷条件下也能获得全马氏体组织。
2.2合金元素对淬硬性的影响
从表1和已有知识可以推理出，45号钢和40CrNi钢在860°C水淬后的硬度最大，T8钢在770°C水淬后的硬度最大，由于缺乏40CrNi钢在860°C水淬后的硬度，故在此只讨论碳含量对淬硬性的影响（T8钢和45号钢只有碳含量差别大，其他元素含量均相似）。
由表1可知，45号钢最大硬度为62.35HRC，T8钢最大硬度为65.85HRC。由此可知，随着碳含量的增加，淬硬性增加。这主要是因为马氏体的硬度主要取决于碳的含量。马氏体的显微硬度在含碳量低时随碳含量增加而提高，主要是因为随着碳含量的增加，淬火后获得的马氏体正方度大，晶格畸变严重，相应的硬度高；但碳含量超过0.6%时趋于稳定，主要是由于碳含量的增加降低了Ms点和Mf点，使产生残余奥氏体量逐渐增多，与晶格畸变所造成的硬化相互抵消，硬度值趋于稳定。
六、结论
根据所做实验及其结果可得以下结论：
1. 淬火条件影响样品的组织和性能。淬火温度及冷却速度（选择有效的冷却介质）适宜时，生成细小的马氏体组织，回火后强度高，塑性好，获得较好的综合力学性能。淬火温度低，发生不完全淬火，组织为马氏体和铁素体组织，强度低，硬度也低，力学性能较差。淬火温度较高时，形成粗大奥氏体，由于组织的遗传性，淬火后形成粗大马氏体组织。冷却速度过快，形成巨大内
应力，可能发生淬裂现象。冷却速度过慢，形成的马氏体不完全，有珠光体形成(珠光体，索氏体，屈氏体)。
2. 回火温度影响样品的组织和性能。根据回火温度分为低温回火，中温回火，高温回火（不同钢种，所对应的温度有差异，一般合金元素越多，温度越高）；回火组织为回火马氏体，回火屈氏体，回火索氏体；回火马氏体晶粒最细小，硬度强度最高；回火屈氏体晶粒介于两者之间，硬度强度中等，具有极好的弹性；回火索氏体板条最粗大，强硬度最低，但具有较高的塑韧性。
3. 合金元素影响样品的组织和性能。碳原子能起到固溶强化作用，碳含量越高，固溶强化作用越强，马氏体越不易形成，Ms点和Mf点越低，过冷奥氏体含量越高，并且，碳含量的不同（过共析钢和亚共析钢）会导致相同温度下淬火后的组织不同,从而导致最优淬火温度不同。合金元素的融入还可使CCT曲线移动（除钴外所有合金元素的溶入，均增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线向右移），从而提高（或降低）样品的淬透性，对热处理方案的选择有至关重要的作用。
七、参考文献
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[7] 王永康 .45 钢热处理工艺节能途径分析[J]. 能源研究与信息，2000，4（1）：32-33.
45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火？ 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下： 淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500 ℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点(℃) 20钢735-855 (℃) 45钢724-780 (℃) T8钢730 -770(℃) T12钢730-820 (℃) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷+ 700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火：
金属材料及热处理实验报告 学院：高等工程师学院 专业班级：冶金E111 姓名：杨泽荣 学号： 41102010 2014年6月7日
45号钢300℃回火后的组织观察及洛氏硬度测定 目录 一、实验目的 (1) 二、实验原理 (1) 1.加热温度的选择 (1) 2.保温时间的确定 (2) 3.冷却方法 (3) 三、实验材料与设备 (4) 1.实验材料 (4) 2.实验设备 (4) 四、实验步骤 (4) 1.试样的热处理 (4) 1.1淬火 (4) 1.2回火 (5) 2.试样硬度测定 (5) 3.显微组织观察与拍照记录 (5) 3.1样品的制备 (5) 3.2显微组织的观察与记录 (6) 五、实验结果与分析 (6) 1.样品硬度与显微组织分析 (6) 2.淬火温度、淬火介质对钢组织和性能的影响 (6) 2.1淬火温度的影响 (6) 2.2淬火介质的影响 (7) 3回火温度对钢组织与性能的影响 (7) 3.1回火温度对45钢组织的影响 (7) 3.2回火温度对45 钢硬度和强度的影响 (7) 4合金元素对钢的淬透性、回火稳定性的影响 (8) 4.1合金元素对钢的淬透性的影响 (8) 4.2合金元素对钢的回火稳定性的影响 (9) 5碳含量对钢的淬硬性的影响 (9) 六、结论 (9) 参考文献 (9)
一、实验目的 1.掌握碳钢的常用热处理（淬火及回火）工艺及其应用。 2.研究加热条件、保温时间、冷却条件与钢性能的关系。 3.分析淬火及回火温度对钢性能的影响。 4.观察钢经热处理后的组织，熟悉碳钢经不同热处理后的显微组织及形态特征。 5.了解金相照相的摄影方法，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。 二、实验原理 钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。一般热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。 进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。正确选择这三者的规范，是热处理成功的基本保证。 1.加热温度的选择 1)退火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3+(20—30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至Ac1 +(20—30)℃（球化退火），目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善高碳钢的切削性能。 2)正火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3 +(30—50)℃；过共析钢加热至Accm +(30—50)℃，即加热到奥氏体单相区。退火和正火的加热温度范围选择见图2.1。 3)淬火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3+(30—50)℃；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30—50)℃，见图2.2。 钢的成分，原始组织及加热速度等皆影响到临界点的位置。在各种热处理手册或材料手册中，都可以查到各种钢的热处理温度。热处理时不能任意提高加热温度，因为加热温度过高时，晶粒容易长大，氧化、脱碳和变形等都会变得比较严重。各种常用钢的工艺规范见表2.1。 4)回火温度的选择钢淬火后都要回火，回火温度决定于最终所要求的组织和性能（常常是根据硬度的要求）。按加热温度高低回火可分为三类：
西安交通大学实验报告 课程_实验名称____________________ 机械工程材料_系别______________________实验日期年月日 专业班号____________ 组别_________交报告日期年月日 姓名_______学号______________报告退发（订正、重做） 同组者____________________________________教师审批签字 实验名称 一、实验目的 （1）了解碳钢热处理操作。 （2）学会使用洛氏温度计测量材料的硬度性能值。 （3）利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后的钢的金相组织分析。 钢的组织和性能影响。T12探讨淬火温度、淬火冷却温度、回火温度二、实验内容 （1）40钢试样退火、正火、淬火、热处理。 （2）用洛氏硬度计测定试样热处理实验前后的硬度。 （3）观察样品，获取其纤维组织图像 对照金相图谱，分析讨论本次实验可能获得的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。三、实验概述 ）热处理工艺参数的确定1（．
Fe-FeC状态图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。热3处理工艺参数主要包括加热温度、保温时间和冷却速度。 （2）基本组织的金相特征 碳钢经热退火后可得到（近）平衡组织，淬火之后则得到各种不平衡组织。普通热处理除退火、淬火之外还有正火和回火。这样在研究钢热处理后的组织时，还要熟悉索氏体、托氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索式体等基本组织的金相特征。 （3）金相组织的数码图像 金相组织照片可提供材料内在质量的大量信息及数据，金相分析是材料科研、研发及生产中的重要分析手段。 XJP-6A金相显微镜数字采集系统是在XJP-6光学显微镜基础上，添加光学适配镜，通过图像采集和信息化处理，提供计算机数码图像的系统，可获得真实、精细的影像，以及高品质的金相显微组织照片 四、实验材料及设备 （1）砂纸、玻璃板、抛光机等金相制样设备。 （2）40钢 （3）马福电炉 （4）洛氏硬度计 （5）淬火水槽、油槽 （6）铁丝、钳子 金相显微镜、数码金相显微镜）7（．
45号钢热处理工艺 学号：XXXXXX 姓名：XXXXX 指导老师：XXX
目录 一、综述 (4) 1．调质淬火 (4) （1）淬火加热温度 (4) (2) 淬火冷却 (4) （3) 淬火冷却方法 (5) 2．45钢的调质淬火 (5) 3．回火 (6) （1）回火目的 (6) （3）常用回火方法 (6) 4．45钢淬火后的回火 (6) 二、选题依据 (7) 三、实验材料与设备 (8) 1. 实验设备 (8) 2. 实验材料 (8) 三、实验过程 (8) 1. 试样的热处理 (8) （1）淬火 (8) （2）回火 (9) 2. 试样硬度测定 (9) 3. 显微组织观察与拍照记录 (9) （1）样品的制备 (9) （2）显微组织的观察与记录 (9) 五、实验结果与分析 (10) 1. 样品硬度与显微组织分析 (10) 2. 硬度测试数据 (11) 3. 淬火对试样性能的影响 (11) （1）淬火温度的影响 (11)
（2）淬火介质的影响 (12) 4. 回火对试样的影响 (12) （1）回火温度对45钢组织的影响 (12) （2）回火温度对45 钢硬度和强度的影响 (13) （3）以45钢和T8钢为例分析碳含量对钢的淬硬性的影响 (13) 六、结论 (14) 1. 淬火条件影响样品的组织和性能 (14) 2. 回火温度影响样品的组织和性能 (14) 3. 碳元素影响样品的组织和性能。 (14) 七、参考文献 (14)
一、综述 【内容摘要】：45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30～50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。 【关键字】：调质淬火45钢的调质淬火回火45钢淬火后的回火 1．调质淬火 调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。 淬火 ——淬火是将工件加热到AC3或AC1点以上某一温度保持一定时间。然后以适当速度快速冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 目的：就是为了获得马氏体或下贝氏体组织，提高强度硬度，以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能。 （1）淬火加热温度 淬火温度主要是根据Fe—Fe3C相图中钢的临界点确定。亚共析钢的淬火加热温度：AC3以上30℃~50℃，使钢完全奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。共析钢、过共析钢的淬火加热温度：为AC1以上30℃~50℃，得到奥氏体和部分二次渗碳体，淬火后得到马氏体（共析钢）或马氏体加渗碳体（过共析钢）组织。 (2)淬火冷却 淬火冷却时，要保证获得马氏体组织，必须使奥氏体以大于马氏体临界冷却速度冷却，而快速冷却会产生很大淬火应力，导致钢件的变形与开裂。因此，淬火工艺中最重要的一个问题是既能获得马氏体组织，又要减小变形、防止开裂。 常用冷却介质：目前应用最广泛的淬火冷却介质是水和油。实际生产中，使用的冷却介质较多，到目前为止，尚未找到一种介质，能完全符合理想淬火冷却速度的要求。水具有较强烈的冷却能力，用作奥氏体稳定性较小的碳钢的淬火，水冷却介质最为合适。油的冷却能力比水小，因此，生产中用油作冷却介质，只适用于过冷奥氏体稳定性较大的合金钢淬火。
45钢及T10钢热处理实验
45钢和T10钢热处理实验 一、实验仪器与试样 1．试样：Ф20×18mm 2. 箱式电阻炉，布氏硬度计，洛氏硬度计，砂纸、水（20～30℃） 二、实验内容与步骤 （一）45钢(退火或正火，淬火，回火) 1. 对热处理前的45钢试样进行硬度测试。 采用布氏硬度计对原始试样进行硬度测试，共测三次取平均值。注意试样表面应光滑平坦，不应有氧化皮及油污等。本实验可用砂纸打磨后用丙酮清洗干净后进行测量。 2. 对45钢进行完全退火并测硬度 （1）加热温度 45钢的完全退火是加热到Ac3以上30～50℃，即780+30～780+50，在810～830℃之间取一个温度值。 （2）加热速度： 形状简单的碳素钢可以随炉升温，不控制加热速度。 （3）保温时间 一般碳素钢在温度800℃左右的箱式电阻炉中加热，以每毫米直径或每毫米厚度保温 1.0～1.5min为宜。本实验按1分钟/每毫米直径确定保温时间按为20min。 （4）冷却速度 一般情况下碳钢的冷却速度为100~150℃/h。本实验试样随炉冷却到500℃左右可出炉空冷。 完全退火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。
3. 对45钢进行正火并测硬度 与上述完全退火工艺相同，不同的是最后冷却的时候，保温一段时间后将试样直接从炉中取出空冷。 正火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。 注：钢的退火和正火每个小组自由选择其中一个工艺做即可 4.对45钢进行淬火并测硬度。 加热温度，加热速度，保温时间和完全退火工艺相同，所不同的是冷却的时候，保温一段时间后直接将试样从炉中取出，然后迅速将试样淬入水中，注意淬入水后要不停的运动，破坏试样表面蒸气膜的形成。同时水温控制在40℃以下，还必须不断补充新水，冷却水要保持清洁，否则也会降低冷却能力。 淬火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。 5.对45钢进行回火并测硬度。 将淬火后的试样重新加热到表5中的某一个温度范围内，保温30min,然后从炉中取出试样空冷。 回火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。
45号钢不经热处理的机械性能与Q235（A3）哪个好？ 45钢的好，但是我认为如果优质结构钢不经过热处理就使用是一种浪费。我刚工作时，就拿45钢不经热处理使用，被师父骂过。 45钢属优质碳素结构钢，出厂时是以不热处理的状态交货，只保证合金成分不保证机械强度，如在定货时提出热处理要求如正火，另当别论。但实际情况是我们在市场上所采购的45钢均属未经热处理的，所以其机械强度是不要求的，如果在工程设计中，以45的抗拉强度达600MPa，屈服强度355MPa来设计，又不经热处理，这是办不到的，可能会导致隐患的存在。 Q235属普通碳素结构钢，出厂时保证机械强度而不保证合金成分，可以看出如果在不重要的结构件上，有时选择Q字头的普通结构钢有其优势，不用再进行热处理，减少了生产成本，并能保证强度，如选择抗拉强度和45钢相同的Q460。 两种材料的焊接性相近时，按低强度的材料选择焊条，两种材料的焊接性相差大时，按焊接性差的材料选择焊条。依照标准要求，按强度低的选择就能满足要求，当然按高的选择焊接更不会有问题 Q235-A材料与45钢焊接的一般工艺：1、采用的焊条可以用E5015（J507）或者不锈纲焊条；2、焊接前必须预热到150～200℃左右；3、焊后必须回火处理，如果是特大的工件无法热处理，那么可以采用锤击方法消除焊接应力（即焊接一层锤击一层）或者焊后自行加热后用“石棉布”等保温材料裹着让其慢慢冷却，也能达到局部处理的目的。 我们公司也有过这样的案例 最后给定的是J507＋预热200℃ 但没进行回火 强度低的材料与强度高的材料焊接时要按强度高的材料来选择焊条，焊接时注意预热工件和焊后缓冷。 45#钢是属于高强度钢，含碳量比较高。Q235-A是普通钢的一种，我们在焊接的时候正如上面的楼主所讲，要以强度高的来选择焊条，一般使用低氢型的焊条就可以了，比如506，507焊条都可以。
实验名称：20号钢热处理组织和硬度综合实验 一．实验目的 （1）了解并掌握20号钢的热处理工艺、。 （2）掌握20号钢正火的步骤、规范以及硬度的变化。 （3）学会观察20号钢正火后的显微组织结构，分析其性能变化的原因。 （4）学会解决实验过程中的问题，探索最佳20号钢热处理工艺。二．简述4种基本热处理工艺（退火、正火、淬火及回火）方法及钢热处理后的显微组织特征 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。 钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。 退火：将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却(冷却速度最慢)，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 正火：将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火：将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶
液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 回火：为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 三．简述洛氏硬度测定的基本原理及应用范围 洛式硬度（HR-）是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59或3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，有HRA,HRB,HRC三种硬度。 HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 HRB：是采用100kg载荷和直径1.59mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 另外： (1)HRC含意是洛式硬度C标尺， (2)HRC和HB在生产中的应用都很广泛
碳钢的热处理实验报告-(恢复)
金属热处理实验报告 张金垚 41030165 材控102班
热处理实验报告（T8钢300℃回火） 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、研究含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度对钢热处理后性能的影响。 3、掌握洛氏硬度机的使用方法。观察热处理后钢的组织特征。 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30～50℃，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＋ 30～50℃，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 ＋30～50℃，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 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定 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 700 1.5 2.2 3 800 1.0 1.5 2 900 0.8 1.2 1.6 1000 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
45钢和T10钢热处理实验 一、实验仪器与试样 1．试样：Ф20×18mm 2. 箱式电阻炉，布氏硬度计，洛氏硬度计，砂纸、水（20～30℃） 二、实验容与步骤 （一）45钢 (退火或正火，淬火，回火) 1. 对热处理前的45钢试样进行硬度测试。 采用布氏硬度计对原始试样进行硬度测试，共测三次取平均值。注意试样表面应光滑平坦，不应有氧化皮及油污等。本实验可用砂纸打磨后用丙酮清洗干净后进行测量。 2. 对45钢进行完全退火并测硬度 （1）加热温度 45钢的完全退火是加热到Ac3以上30～50℃，即780+30～780+50，在810～830℃之间取一个温度值。 （2）加热速度： 形状简单的碳素钢可以随炉升温，不控制加热速度。 （3）保温时间 一般碳素钢在温度800℃左右的箱式电阻炉中加热，以每毫米直径或每毫米厚度保温1.0～1.5min为宜。本实验按1分钟/每毫米直径确定保温时间按为20min。 （4）冷却速度 一般情况下碳钢的冷却速度为100~150℃/h。本实验试样随炉冷却到500℃左右可出炉空冷。 完全退火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。
3. 对45钢进行正火并测硬度 与上述完全退火工艺相同，不同的是最后冷却的时候，保温一段时间后将试样直接从炉中取出空冷。 正火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。 注：钢的退火和正火每个小组自由选择其中一个工艺做即可 4.对45钢进行淬火并测硬度。 加热温度，加热速度，保温时间和完全退火工艺相同，所不同的是冷却的时候，保温一段时间后直接将试样从炉中取出，然后迅速将试样淬入水中，注意淬入水后要不停的运动，破坏试样表面蒸气膜的形成。同时水温控制在40℃以下，还必须不断补充新水，冷却水要保持清洁，否则也会降低冷却能力。 淬火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。 5.对45钢进行回火并测硬度。 将淬火后的试样重新加热到表5中的某一个温度围，保温30min,然后从炉中取出试样空冷。 回火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。
预习报告 一、实验目的 1.根据所学热处理的知识，了解钢的基本热处理工艺制定过程； 2.学习不同热处理工艺对钢的性能的影响； 3.了解洛氏硬度计的主要原理、结构，学会操作方法。 二、实验原理 钢的热处理就是对钢在固态范围内的进行加热、保温和冷却，以及改变其内部组织，从而获得所需要的性能的一种加工工艺。热处理的基本工艺有退火、正火、淬火、回火等。 进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。正确选择这三者，是热处理成功的基本保证。 三、实验过程 1、设计可使材料达到实验性能要求的热处理工艺 2、对所给退火态试样进行硬度测定 3、按所给定工艺进行热处理 4、测定处理后试样的硬度以及检验所订工艺。对测试结果进行分析，必要时修改实验方案，重新实验 四、实验仪器 1、最高加热温度达1000℃的各种实验用箱式电阻炉 2、可供冷却的介质水和油 3、测试硬度的设备有洛氏硬度计 4、捆绑式样的细铁丝，夹持试样的铁钳
1.根据所学热处理的知识，了解钢的基本热处理工艺制定过程； 2.学习不同热处理工艺对钢的性能的影响； 3.了解洛氏硬度计的主要原理、结构，学会操作方法。 二、实验原理 1、加热温度的选择 (1) 退火加热温度 一般亚共析钢加热至A +(20~30)℃(完全退火)。共析钢和过共析钢加热至 c3 +(20~30)℃(球化退火)，目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善高碳钢的切A c1 削性能。 (2) 正火加热温度 + (30~50)℃；过共一般亚共析钢加热至Ac3十(30~50)℃；共析钢加热至A c1 析钢加热至A ccm+ (30~50)℃，即加热到奥氏体单相区。 (3) 淬火加热温度 一般亚共析钢加热至Ac3十(30~50)℃；共析钢和过共析钢加热至A 十 c1 (30~50)℃； (4) 回火温度的选择 钢淬火后都要回火，回火温度决定于最终所要求的组织和性能按加热温度高低回火可分为三类：低温回火中温回火高温回火。 2、保温时间的确定 为了使工件内外各部分温度约达到指定温度、并完成组织转变，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，必须在淬火加热温度下保温一定的时间。通常将工件升温和保温所需时间算在一起，统称为加热时间。 实际工作中多根据经验大致估算加热时间。一般规定，在空气介质中，升到规定温度后的保温时间，对碳钢来说，按工件厚度每毫米需一分钟到一分半钟估算；合金钢按每毫分二钟估算。在盐浴炉中，保温时间则可缩短为空气介质中保温时间的1/2~1/3。 3、冷却方法 热处理时的冷却方式要适当，才能获得所要求的组织和性能。 退火一般采用随炉冷却。 正火采用空气冷却，大件可采用吹风冷却。 淬火冷却方法非常重要，一方面冷却速度要大于临界冷却速度，以保证全部得到马氏体组织；另一方面冷却应尽量缓慢，以减少内应力，避免变形和开裂。为了解决上述矛盾，可以用不同的冷却介质和方法，使淬火工件在奥氏体最不稳定的温度范围内（650℃~550℃）快冷，超过临界冷却速度，而在M （300℃~100℃） s 点以下温度时冷却较慢。
实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告 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. 研究冷却条件与钢性能的关系。 3. 分析淬火及回火温度对钢性能的影响。 二、实验设备及材料 1) 箱式电炉及控温仪表； 2) 洛氏硬度机； 3) 冷却剂：水，油（使用温度约20℃）； 4) 试样：45钢。 三、实验内容及步骤 实验分四个小组，依次如下： 退火：取5个试样砂纸打磨去氧化皮→测HRB硬度 第一组：水淬+低温回火 840℃×15min→水冷→去氧化皮→测HRC硬度→200℃×30min低温回火→去氧化皮→测HRC硬度 第二组：油淬 840℃×15min→油冷→去氧化皮→测HRC硬度 第三组：水淬+高温回火 840℃×15min→水冷→去氧化皮→测HRC硬度→550℃×20min高温回火→去氧化皮→测HRC硬度 第四组：正火 840℃×15min→空冷→去氧化皮→测HRC硬度 说明： 1.为便于比较，一律用洛氏硬度测定，但退火状态的试样要用淬火钢球压头，载荷为100kg，即HRB。其余热处理后的硬度测试均用金刚石压头，载荷为150kg，即HRC。 2.由于实验所用试样较小，故低温回火保温时间可为30分钟，高温回火时间可为20分钟，回火后在水中冷却。
3.第一组和第二组共用一个840℃加热炉，且取样冷却时第一组水冷的同学先取；第三组和第四组共用一个840℃加热炉，且取样冷却时第三组水冷的同学先取。 四、注意事项 1．本实验加热都为电炉，由于炉内电阻丝距离炉膛较近，容易漏电，所以电炉一定要接地，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。开关炉门要迅速，炉门打开时间不宜过长。 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，否则试样表面会由于冷却不均而出现软点。 5．淬火时水温应保持20~30℃左右，水温过高要及时换水。 6．退火、正火、淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨，去掉氧化皮后再测定硬度值。 五、实验报告要求 1) 填写表1和表2。 表1 淬火及正火实验 表2 回火实验 2) 分析淬火冷却速度与回火温度对钢组织和性能的影响。
45#（号）钢和40Cr钢调质的热处理工艺 调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。 调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类，不管是碳钢还是合金钢，其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高，调质后工件的强度虽高，但韧性不够，如含碳量过低，韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。 调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。 工件调质处理的操作，必须严格按工艺文件执行，我们只是对操作过程中如何实施工艺提些看法。 1、45号钢的调质 45号钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。 45号钢淬火温度在A3+(30~50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。 因为45号钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45号钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。 45号钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600℃，硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。 2、40Cr钢的调质处理 Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。截面尺寸大或重要的调质工件，应采用Cr钢。但Cr钢有第二类回火脆性。 40Cr工件调质的淬回火，各种参数工艺卡片都有规定，我们在实际操作中体会是：（一）40Cr工件淬火后应采用油冷，40Cr钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小。但是小型企业在供油紧张的情况下，对形状不复杂的工件，可以在水中淬火，并未发现开裂，只是操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。 （二）40Cr工件调质后硬度仍然偏高，第二次回火温度就要增加20~50℃，不然，硬度降低困难。
《热处理实验》报告 实验名称金属材料热处理实验 学院高等工程师学院 专业班级材E152 姓名魏学源 学号41518120 2018年6月1日
目录 一、实验目的 (3) 二、实验工艺及原理 (3) 1.金属热处理 (3) 2.热处理方法及目的 (3) 3.热处理后的组织 (4) 4.硬度测量原理 (6) 三、实验仪器与设备 (6) 四、实验步骤及具体操作： (6) 1.试样热处理 (6) 2.硬度测量 (7) 3.显微组织观察 (7) 五、实验结果与分析 (8) 实验一：45号钢860°C保温30min水淬，400°C回火40分钟空冷显微组织分析 (8) 实验二：不同试样不同热处理后组织和性能 (9) 1.热处理工艺对试样影响 (10) 1.1淬火温度对试样影响 (10) 1.2冷却速度对试样的影响 (11) 1.3回火工艺对试样影响 (12) 2.合金元素对试样影响 (15) 2.1合金元素对热处理方法的影响 (15) 2.2合金元素对淬硬性的影响 (17) 六、结论 (17) 七、参考文献 (18)
一、实验目的 （1）熟悉基本热处理（淬火、回火）的工艺方法； （2）了解基本的金相分析方法（磨样、抛光、观察金相显微镜）； （3）练习使用洛氏硬度计； （4）熟悉和了解不同组织所对应的微观形貌； （5）分析热处理钢种（含碳量，合金成分）以及热处理工艺（热处理加热温度，冷却速度）的对比对材料组织、性能的影响。 二、实验工艺及原理 1.金属热处理 金属热处理就是在固相状态下，通过温度的变化，即加热—>保温—>冷却的方式，使原有的组织发生固态相变，从而改变原有的相组成以及组织结构等，从而使我们获得所要求性能的一种工艺操作，从而可以充分发挥金属材料的潜力。常用的热处理手段有：退火，正火，淬火，回火，以及表面处理和形变处理。2.热处理方法及目的 2.1淬火 淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。 淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体
西安交通大学实验报告 课程_机械工程材料_实验名称____________________ 系别______________________实验日期年月日 专业班号____________ 组别_________交报告日期年月日 姓名_______学号______________报告退发（订正、重做） 同组者____________________________________教师审批签字 实验名称 一、实验目的 （1）了解碳钢热处理操作。 （2）学会使用洛氏温度计测量材料的硬度性能值。 （3）利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后的钢的金相组织分析。 探讨淬火温度、淬火冷却温度、回火温度T12钢的组织和性能影响。 二、实验内容 （1）40钢试样退火、正火、淬火、热处理。 （2）用洛氏硬度计测定试样热处理实验前后的硬度。 （3）观察样品，获取其纤维组织图像 对照金相图谱，分析讨论本次实验可能获得的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。 三、实验概述 （1）热处理工艺参数的确定
Fe-Fe3C状态图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。热处理工艺参数主要包括加热温度、保温时间和冷却速度。 （2）基本组织的金相特征 碳钢经热退火后可得到（近）平衡组织，淬火之后则得到各种不平衡组织。普通热处理除退火、淬火之外还有正火和回火。这样在研究钢热处理后的组织时，还要熟悉索氏体、托氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索式体等基本组织的金相特征。 （3）金相组织的数码图像 金相组织照片可提供材料内在质量的大量信息及数据，金相分析是材料科研、研发及生产中的重要分析手段。 XJP-6A金相显微镜数字采集系统是在XJP-6光学显微镜基础上，添加光学适配镜，通过图像采集和信息化处理，提供计算机数码图像的系统，可获得真实、精细的影像，以及高品质的金相显微组织照片 四、实验材料及设备 （1）砂纸、玻璃板、抛光机等金相制样设备。 （2）40钢 （3）马福电炉 （4）洛氏硬度计 （5）淬火水槽、油槽 （6）铁丝、钳子 （7）金相显微镜、数码金相显微镜
2015 45与T10钢热处理组织和性能比较研究 学生姓名： 所在院系： 所学专业：机械设计制造及其自动化 导师姓名： 完成时间：2015年4月10日 45钢与T10钢热处理组织和性能比较研究
摘要 为探讨热处理工艺对45钢及T10的影响，本文对45钢与T10做了退火，正火，淬火以及低温回火，中温回火，高温回火的热处理工艺处理,观察金相组织,测量布氏硬度，再对得到的数据进行系统详细的分析比较，结果表明再相同热处理下含碳量是影响45与T10在金相组织形成，硬度差异的主要因素。发现了随着含碳量的增加，钢的硬度、强度增加，塑性、韧性降低的结果。 关键词：热处理，金相组织，硬度，45，T10
45 steel T10 steel heat treatment and research organizations and Performance Comparison Abstract To explore the Heat Treatment on 45 Steel and T10, the paper made of 45 steel and T10 annealing, normalizing, quenching and tempering, tempering temperature, tempering the heat treatment process, observe the microstructure, measuring cloth hardness, and then the data is systematically detailed analysis and comparison results show that the carbon content and then heat-treated at the same affect with T10 45 formed in the microstructure, hardness difference of the main factors. Found that with increasing carbon content steel hardness, strength increases, lower ductility, toughness results. Keywords: heat treatment, microstructure, hardness, 45, T10
碳钢热处理实验报告 专业: 班级: 组别: 组员名单： XX大学机电工程系 指导老师： 20XX年X月 碳钢的热处理实验
一．实验目的 （1）了解碳钢热处理工艺操作。 （2）学会使用马氏体测量材料的硬度性能值。 （3）探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对40钢和T12钢的组织和性能的影响。 （4）巩固课堂教学所学相关知识，体会材料的成分—工艺—组织性能之间关系。 二、概述 热处理是一种很重要的热加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构可以发生一系列变化。采用不同的热处理工艺过程，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。 三．实验原理 (1)钢的热处理 1.钢的退火： 钢的退火指将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却的过程。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。 2.钢的正火: 正火，又称常化，是将工件加热至Ac3或Acm以上40~60℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，降低材料的硬度。 3.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30～50℃，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。
45钢热处理 45钢40Cr钢调质 调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类，不管是碳钢还是合金钢，其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高，调质后工件的强度虽高，但韧性不够，如含碳量过低，韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。 调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。 1、 45钢的调质 45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。 45钢淬火温度在A3+(30~50) ?，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。 因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工
件冷却到180?左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷(如能油冷更好)。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45钢正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能。等轴状铁素体+珠光体能够容易获得细的粒状奥氏体组织，得到细而均匀的淬火马氏体。 45钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600?，硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高;而有些齿轮、带键槽 的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。一般，温度低硬度就高，温度高硬度就相对低;关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，一般认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。 45钢链轮没有调质想正火处理一下，是不能满足要求,综合机械性能要差些. 45#钢材交货状态硬度钢材交货状态硬度HBS10/3000，?|未热处理钢: 229 钢材交货状态硬度HBS10/3000，?|退火钢: 197 液相线温度 1495?左右，碳含量0.42~0.50%。 化学成分