《金属热处理》实验指导书
材料成型及控制专业
沈阳理工大学应用技术学院
机运分院
目录
一、实验目的.....................................................................................................１
二、实验设备和仪器.........................................................................................１
三、实验内容及要求.........................................................................................１
四、实验原理及步骤.........................................................................................１
五、实验结果分析及实验报告要求................................................................４
六、考核方式.....................................................................................................５
七、参考书目：.................................................................................................５
钢的热处理及硬度实验
一、实验目的
了解钢的热处理操作及硬度实验原理，正确设计、制定钢的淬火工艺，利用热处理炉和硬度计进行碳钢的热处理，并用硬度计检测硬度，分析硬度与热处理工艺的关联性，从而增强对热处理原理与工艺的感性认识，加深对热处理的了解。）
通过实验，使学生加深对课堂教学内容的理解，掌握热处理的基本原理和工艺基本知识，熟练使用热处理相关仪器设备。同时可逐步提高从事本专业科学研究实验以及分析和解决实际工程问题的动手能力；提高学生将理论与实践相结合的能力。
二、实验设备和仪器
1、洛氏硬度计若干台。
2、热处理管式炉、箱式炉若干台。
3、碳钢试样若干。
三、实验内容及要求
实验内容：学生自行设计制定不同成分碳钢的热处理工艺，进行热处理操作，进行硬度检测实验，分析碳钢热处理工艺对组织性能的影响规律，撰写完整的实验分析报告。
实验要求：要求学生了解碳钢普通热处理(退火、正火、淬火、回火)的操作方法；了解钢在热处理时含碳量、加热温度、加热时间、冷却速度及回火温度等主要因素对钢热处理后组织与性能的影响；明确热处理过程中的操作注意事项；制订热处理工艺过程、设计操作步骤、确定工艺参数(如加热温度、保温时间、冷却速度等)；了解钢普通热处理(退火、正火、淬火、回火)下的金相组织变化和性能变化，建立金相组织、性能与热处理工艺关系的感性认识；使学生具备在指定工作条件下制定热处理工艺，以及通过热处理实践操作、硬度检测等实验过程，对相应的工艺进行初步实验、分析的能力。为今后的学习与实践奠定理论与实践的基础。
四、实验原理及步骤
１．实验原理
（1）碳钢的热处理工艺种类
热处理是改善金属材料的使用性能和加工性能的一种非常重要的工艺方法。在机械工业中，绝大部分重要的机件都必须经过热处理。热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变其整体或表面组织，从而获得所需性能的一种工艺。碳钢的热处理工艺种类有退火、正火、淬
火、回火等，其目的和操作各不相同。淬火、回火一般可提高钢的硬度强度，正火退火一般为预备热处理，可改善材料工艺性能及力学性能。为了使钢件在热处理后获得所需要的性能，大多数热处理工艺（如淬火、正火和普通退火等）都要将钢件加热到高于临界点温度，以获得全部或部分奥氏体组织并使之均匀化，这个过程称为奥氏体化。然后通过不同的冷却制度，使奥氏体转变为不同的组织（包括平衡组织与不平衡组织），从而获得所需的性能。
亚共析钢、过共析钢的奥氏体形成，以及先共析铁素体或二次渗碳体继续向奥氏体转变或溶解的过程，只有加热温度超过A3（亚共析钢）或Acm（过共析钢）后，才能全部转变或溶入奥氏体。特别地，对过共析钢，在加热到Acm以上全部得到奥氏体时，因为温度较高，且含碳量多，使所得的奥氏体晶粒明显粗大。
（2）碳钢的热处理工艺制定原则
亚共析钢淬火：淬火温度为Ac3+30-50℃。
共析钢、过共析钢淬火温度为Ac1+30-50℃。如图1所示。
图1碳钢淬火温度范围。
（3）硬度测试原理
硬度是衡量材料软硬程度的指标。目前工程上，测定硬度最常用的方法是压入法，该方法所表示的硬度是指材料表面抵抗硬物压入的能力。
硬度试验设备简单，操作迅速方便，又可以直接在零件或工具上进行试验而不破坏工件，并且还可以根据硬度值估计材料的近似抗拉强度和耐磨性。此外，硬度与材料的冷成型性、切削加工性、可焊性等工艺性能间也存在着一定的联系，可作为选择加工工艺时的参考。由于以上原因，所以硬度试验在实际生产中作为产品质量检查、制定合理加工工艺的最常用的重要试验方法。在产品设计图样的技术条件中，硬度也是一项主要技术指标。
测定硬度的方法很多，生产中应用较多的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等试验方法。
●布氏硬度
布氏硬度试验通常是以一定的压力F，将直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入被测材料的表层，经过规定的保持载荷时间后，卸除载荷，即得到一直径为d的压痕，见图2-2。载荷除以压痕表面积所得之值即为布氏硬度，以HB表示。单位为MPa，但习惯上不标出。用钢球为压头所测出的硬度值以HBS表示；以硬质合金球为压头所测得的硬度值以HBW表示，HBS和HBW前面的数字代表其硬度值。HBS适用于测量退火、正火、调质钢及铸铁、有色合金等硬度小于450HB的较软金属；HBW 适用于测量硬度值在650HB以下的材料。
布氏硬度试验的优点是测定结果较准确，不足之处是压痕大，不适合成品检验。
●洛氏硬度
洛氏硬度试验是以一定的压力将一特定形态的压头压入被测材料的表面，如图3所示。根据压痕的深度来测量材料的软硬，压痕愈深，硬度愈低，反之硬度愈高。被测材料的硬度可直接在硬度计刻度盘上读出。
图2布氏硬度试验原理图图3洛氏硬度试验原理图
表1常用洛氏硬度的试验条件和应用
硬度符号压头类型总载荷/kg测量范围应用举例HRA120°金刚石圆锥6070HRA以上硬质合金、表面淬火钢
HRBФ1/16inch淬火钢球10025～100HRB软钢、退火钢、铜合金
HRC120°金刚石圆锥15020－67HRC淬火钢件
按压头和载荷不同，洛氏硬度分为HRA、HRB和HRC三种类型，如表1所示。
洛氏硬度测量简单易行，压痕小，既可以测量成品和零件的硬度，也可以检测较薄工件或表面较薄硬化层的硬度。三种洛氏硬度中，以HRC应用最多。
2.步骤
（1）实验前复习有关内容和阅读实验指导书，为实验做好理论方面的准备。
（2）切割、打磨碳钢棒材，准备淬火试样。注意检查试样，检测硬度的两端面要磨平。
（3）阅读热处理电炉使用说明书，掌握控温仪表的使用，在教师指导下熟悉热处理电炉的使用。
（4）熟悉硬度计的操作步骤，校准硬度计。
（5）在洛氏硬度计上检测待处理的碳钢试样硬度，了解其状态。记下硬度值。
（6）将试样放入热处理电炉，按照试验方案定出不同的温度，加热到所定温度后保温足够时间，然后出炉盐水冷却。
（7）在洛氏硬度计上检测待处理的碳钢试样硬度，了解其状态。记下硬度值。
（8）对比分析淬火前后硬度值。
（9）将淬火后的试样再次放入热处理电炉，定好温度，加热到适当温度，保温足够时间，然后出炉空冷。
（10）对比分析回火前后硬度值。
（11）分析不同淬火温度对硬度的影响。
3、注意事项
（1）操作时，切勿打闹，要谨慎操作以免烫伤。
（2）要注意积累相关的实验操作经验。因为热处理过程中的操作技巧也是不可或缺的影响因素。如淬火时试件出炉入水的速度就会影响试件金相组织和性能。同时，掌握金相组织、性能与热处理关系的理论知识，如退火钢出现块状铁素体+块状珠光体、淬火后转化为马氏体十二次渗碳体、低温回火转化成回火马氏体、中温回火转化成回火托氏、高温回火转化成回火索氏体，从而理解退火使钢软化、正火使钢细化、淬火使钢硬化、回火使钢多性化的真正含义。
（3）实验开始前要准备好实验物品，检查碳钢热处理实验用电阻炉及测温、控温装置并妥善放置，发现有损坏的应及时维修或更换。准备好热处理试样，由于市面上碳钢材料质量有一定的波动，材料的准备不是简单的采购，应对其质量和性能有充分的了解。对于关键仪器设备，如箱式电阻炉、硬度计、金相显微镜等，根据操作规程、按照实验内容要求进行反复调试，确保实验顺利进行。
（4）实验完毕后，要关掉电源，收好实验用品。
五、实验结果分析及实验报告要求
按下列要求完成实验报告。
1）简述实验原理、实验内容、实验步骤。
2）对比分析淬火前后硬度值。
3）对比分析回火前后硬度值。
4）分析不同淬火温度对硬度的影响。
5）根据所测得的试验数据，说明分析含碳量对碳钢的组织和性能的影响规律。
六、考核方式
1．实验态度占20%；
2．实验操作占30%；
3.实验报告占50%。
七、参考书目：
[1]胡光立、谢希文等编，《钢的热处理（原理与工艺）》，西北工业大学出版社，1993。
[2]戚正风.《金属热处理原理》.北京：机械工业出版社,1987年
[3]张鸿庆.《金属学与热处理》.北京：机械工业出版社,1991年
[4]崔忠圻.《金属学与热处理》.北京：机械工业出版社,1988年
[5]赵连城编，《金属热处理原理》，哈尔滨工业大学出版社,1986
[6]曾祥模主编《热处理炉》，西北工业大学出版社，1996年。
[7]孟繁述、黄国靖《热处理设备》，机械工业出版社，1988年。
[8]吉泽升等《热处理炉》哈尔滨工程大学出版社,1999年.
《金属学与热处理》课程教学大纲 课程名称：金属学与热处理课程代码: 05224040 课程类型：专业必修课程 学分：3 总学时：48 理论学时：32 实验学时：16 先修课程：高等数学材料力学适用专业：材料成型与控制技术、模具设计与制造 一、课程性质、目的和任务 本课程是“材料成型与控制技术、模具设计与制造”专业的专业必修课，是学习材料专业课的技术基础课。它在基础课和专业课之间起桥梁作用。只有在修完本课程之后，才能进入其他专业课的学习。开设该课程的目的主要是向学生阐述金属学与热处理的基础知识，任务是使学生通过该课程的学习，掌握金属材料的成份、组织结构、热处理工艺与性能之间的相互关系及其变化规律，熟悉热处理基本工艺和常用工程材料的种类、成份、组织、性能特点，为后续专业课的学习奠定基础。 二、教学基本要求 1、知识、能力、素质的基本要求 通过本课程的学习，应使学生掌握金属学与热处理的基础知识，即金属及合金的成分、组织、结构与性能之间的相互关系及其变化规律；初步学会使用金相显微镜对金属及合金的组织进行观察及相应的实验能力；具备能用所学理论对金属材料热处理的一些实际工程问题进行分析的素质。 2、教学模式基本要求（课程主要教学环节要求，教学方法及手段要求） 本课程的特点是理论抽象，空间结构多且复杂，理论性叙述多，计算内容少。针对这些特点，在教学时应尽量结合工程实例来加深对基础理论的理解；有关金属组织的认识和识别对初学者来说是难度很大的内容，必须配合实验来加深认识。 三、教学内容及要求 第一章金属的晶体结构 要求学生掌握三种常见金属的晶体结构、晶体学基本概念、实际金属中三类晶体缺陷、合金中的两类基本相。 第二章纯金属金属的结晶 要求学生掌握结晶的规律，结晶基本过程以及结晶后获得细晶粒的方法，了解晶核长大机理、铸锭组织形成过程、铸锭组织结构与性能特点。 第三章二元合金相图 要求学生掌握二元合金相图的建立方法，熟悉匀晶相图．共晶相图、包晶相图的结构，正确地分析相应合金的结晶过程，画出示意图，并能熟练地运用杠杆定律计算相组成物的相
消除应力热处理作业指导书 1．范围 1.1 本守则规定了膨胀节产品的消除应力热处理基本程序和要求。 1.2 本守则适用于膨胀节压制简体和成形的膨胀节消除应力热处理工序。 2．规范性引用文件 下列文件中的条款，通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用本规程。 质技监局锅发[1999]154号《压力容器安全技术监察规程》 GBl50-1998《钢制压力容器》 JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接工艺规程》 GBl6749《压力容器波形膨胀节》 3．工艺规范 3.1 工艺曲线 3.2 常用材料消除应力热处理温度及保温时间参见相关材料标准的推荐温度。 3.3 焊件进炉时炉内温度不得高于400℃。焊件出炉时，炉温不得高于400℃，出炉后应在静止的空气中冷却。 3.4 升温速度最大不得超过PWHT 5000 δ℃/h ，且不得超过200℃/h ，最小可为50℃/h 。降温速度最大不 得超过PWHT 6000 δ℃/h ，且不得超过260℃/h ，最小可为50℃/h 。 4．工艺操作 4.1 消除应力热处理应在焊接工作全部结束并检测合格后，于压制成形或在压力试验前进行。奥氏体不锈钢压制的波纹管、膨胀节一般不进行焊后消除应力热处理，工艺或客
户有特殊要求的按工艺处编制的热处理工艺卡执行。 4.2 消除应力热处理应尽可能采取整体热处理。 4.3 装炉时，工件距炉门不得小于****毫米，距炉墙不得小于****毫米，加热炉对炉温应能控制，对工件不得产生过度氧化和有害影响。 4.4 装炉时需要将工件垫平、垫稳。工件之间保持一定距离，不要靠紧。若需垛装时，上下工件之间要用垫板垫起。垫板厚度要大于*******毫米，上下垫板必须平行对正。 4.5 对于直径较大、壁厚较薄的筒体，内部没有支承圈或固定塔板时，应适当在内部支承，以防加热时变形。 4.6 产品焊接试板应随同工件同炉热处理，试板须放在能代表工件的适当位置。试板应有钢印标记，经核对并经检查员认可。 4.7 焊件升温期间，加热区内任意长度为*******毫米内的温差不得大于*****℃。焊件保温期间，加热区内最高与最低温度之差不宜大于*****℃。升温和保温期间应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。 5. 测温与记录 5.1 热处理炉应配有自动记录温度时间曲线的测温仪表。 5.2 热电偶应安装在能反映工件实际温度的适当位置。补偿导线的线径及长度要合适，并经常检查热电偶的老化情况。 5.3 测温仪表和热电偶必须定期检定，保证合格准确。 5.4 工件热处理曲线记录和检验记录应存档保管，且保存不得少于***年。
金属学与热处理 名词解释: 1-热处理：热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一定的速度冷却到室温的一种热加工工艺。 2-加工硬化： 3固溶体： 4奥氏体 5正火 6-枝晶偏析：在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象。称为晶粒。由于固溶体通常呈树枝状，是枝干和枝间的化学成分不同，所以称为枝晶偏析。 问答：1为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？ 答：（1）在等温等压条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。这就说明。对于结晶过程而言，结晶能否发生。取决于固相的自由能是否低于液相的自由能。如果液相的自由能高于固相的自由能那么液相将自发的转变的固相即金属发生结晶，从而使系统的自由能降低。处于更为稳定的状态。液相金属和固相金属的自由能之差，就是
促使这种转变的驱动力。（2）影响过冷度的因素是：金属的本性和纯度的不同，以及冷却速度的差异。 2简述马氏体的两种形态及分别的力学性能。 答：马氏体的两种形态分别是板条状马氏体和片状马氏体。板条马氏体(位错)片状马氏体（挛晶） 半条状马氏体的韧性比片状马氏体好。片状马氏体的硬度比板条状马氏体的好。 3:形核率的影响因素。 答：形核率受两个方面因素的影响。一方面是随着过冷度的增加，临界晶核半径和形核功都随之减小，结果使晶核易于形成，形核率增加；另一方面，无论是临界晶核的形成。还是临街晶核的长大都必须伴随着液态原子向晶核的扩散迁移，没有液态原子向晶核上的迁移，临街晶核就不可能形成，及时形成了也不可能长大成为稳定晶核。 4.为什么铸铁比钢的铸造性能好？ 答：金属的铸造性包括金属的流动性、收缩性和偏析倾向。流动性决定了液态金属充满铸型的能力。收缩性随着含碳量的增加。钢液温度与液相线温度之差增加体积收缩增大。含碳量增高凝固温度范围变宽。凝固收缩增大。固相先和液相线的水平距离和垂直距离
第一章金属的晶体结构 1、除化学成分外，金属的内部结构和组织状态也是决定金属材料性能的重要因素。 2、将阵点用直线连接起来形成空间格子，称之为晶格。 3、晶胞中原子排列的紧密程度通常用两个参数来表征：配位数、致密度。 4、原子所占体积与晶胞体积之比称为致密度。 5、体心立方结构有两种间隙：一种是八面体间隙，另一种是四面体间隙。 6、在晶体中，由一系列原子所组成的平面称为晶面，任意两个原子之间连线所指的方向称为晶向。 7、晶体的点缺陷有三种：空位、间隙原子和置换原子。 8、塑性变形时，由于局部区域的晶体发生滑移即可形成位错。 9、刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直，螺型位错的柏氏矢量与其位错线相平行。 10、把单位体积中所包含的位错线的总长度称为位错密度。 11、晶体的面缺陷包括晶体的外表面和内界面两类。 12、晶体的内界面缺陷有：晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界等。 13、金属：是具有正的电阻温度系数的物质，其电阻随温度的升高而增加。 14、晶体：原子在三维空间作有规则的周期性排列的物质称为晶体。 15、晶体结构：是指晶体中原子在三维空间有规律的周期性的具体排列方式。 16、点阵：能清楚地表明原子在空间排列规律性的原子的几何点，称之为点阵。 17、晶胞：晶格中能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，称为晶胞。用来分析晶体中原子排列的规律性。 18、配位数：是指晶体结构中与任一个原子最邻近、等距离的原子数目。 19、螺型位错：设想在立方晶体右端施加一切应力，使右端上下两部分沿滑移面发生了一个原子间距的相对切边，这种晶体缺陷就是螺型位错。 20、表面能：由于在表面层产生了晶格畸变，其能量就要升高，这种单位面积上升高的能量称为比表面能，简称表面能。 21、什么是晶体？晶体有何特性？ 答：晶体：原子在三维空间作有规则的周期性排列的物质称为晶体。 1）晶体具有一定的熔点。在熔点以上，晶体变为液体，处于非晶体状；在熔点以下，液体又变为晶体。 2）晶体的另一个特点是在不同的方向上测量其性能，表现出或大或小的差异，称为各向异性或异向性。 22、确定晶向指数的步骤有哪些？ 答：①以晶胞的三个棱边为坐标轴，以棱边长度作为作为坐标轴的长度单位；②从坐标轴原点引一有向直线平行于待定晶向；③在所引有向直线上任取一点，求出改点在X、Y、Z轴上的坐标轴；④将三个坐标轴按比例化为最小简单整数，依次写入方括号中，即得所求的晶向指数。 23、如何确定晶面指数？简要写出步骤。 答：①以晶胞的三条相互垂直的棱边为参考坐标轴X、Y、Z，坐标原点O应位于待定晶面之外，以免出现零截距；②以棱边长度为度量单位，求出待定晶面在各轴上的截距；③取各截距的倒数，并化为最小简单整数，放在圆括号内，即为所求的晶面指数。 24、根据几何形态特征不同，晶体缺陷可分成哪几类？各有何特征？ 答：①点缺陷。特征是三个方向上的尺寸都很小，相当于原子的尺寸，例如空位、间隙原子等； ②线缺陷。特征是在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸相对很大。属于这一类的
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：
1．目的： 使设备有效性的能力维持在最佳状态，从而达到设备寿命周期最大经济化。2．范围： 包括公司所有直接或间接用于热处理的设备。 3．职责： 3.1车间生产人员负责设备的日常点检、运行维护保养。 3.2机电人员负责设备的维护保养的指导、定期检查、大/中修等工作。 3.3热处理技术员负责设备的定期检查.和校验。 3.4实验员负责产品硬度的校验，对实验数据进行记录，并出具产品实验报告。 4.流程：无 5.作业内容： 5.1设备操作 a．开机前，必须熟悉热处理炉传动系统和结构，各开关的功用。 b．升温前首先由机电工对电器.热电偶进行检查，确认正常后，操作工对照《设备日常点检卡》中规定的项目（包括各项报警项目）进行点检，正常后进行操作。c．先开淬火槽循环和水冷却，然后按照升温工艺进行升温。 d．淬火炉温度升到300℃时开启网带传动。 e．当淬火炉升温到600℃，开启回火炉进行升温；当回火炉温度升到设定温度后才开启网带传动（先开网带传送，然后拧涨紧螺杆）。 f. 温度设定：通过温度仪表的上下按键对温度设定值进行调节。 g. 网带速度设定：通过变频器的旋转钮左右旋转对网速进行调节。 5.2 设备运行 a．设备运行过程中操作工应每30分钟巡视一次设备，若发现异常应当即通知机电工进行排异。 b. 设备运行过程中遇设备故障或其它紧急情况，请按照《热处理通用规定》执行。 c. 淬火槽温度接近70℃时开启油冷却对油进行降温，油温接近50℃时关闭油冷却。 5.3 设备停止 a．炉内产品走完后关闭加热电源，（淬火加热炉的网带传动.淬火槽循环.回火炉风扇.水冷却必须开，其它可关。回火炉开始降温后必须停网带，并把涨紧螺杆松开，防止网带拉长变形）。 b. 停炉后必须继续通入甲醇，等淬火炉炉温低于700℃后方可关闭甲醇。 c. 淬火加热炉温低于300℃后才能停网带传动，低于200℃后关闭淬火槽循环泵。回火炉温度低于200℃后可停风扇。 d. 炉温冷却后关闭冷却水。 5.4 日常维护保养
热处理作业指导书 1.目的 保证热处理质量。 2.热处理方式 按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火、正火、均匀化处理、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。 3.热处理操作要求 ．退火 退火是将铸钢件加热到Acs 以上20～30℃，保温一定时间，冷却的热处理工艺。退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。碳钢退火后的组织：亚共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。适用于所有牌号的铸钢件。图1—1为几种退火处理工艺的加热规范示意图。表l—1为铸钢件常用退火工艺类型及其应用。表1-2铸钢件退火工艺及退火后的硬度。 图1—1为几种退火处理工艺的加热规范示意图
表l—1为铸钢件常用退火工艺类型及其应用
表1-2铸钢件退火工艺及退火后的硬度 ．正火 正火是将铸钢件目口热到Ac。温度以上30～50o C 保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。图1—2为碳钢的正火温度范围示意图。表1-3铸钢件正火工艺及退火后的硬度，表1-4常用低合金铸件正火或正火+回火工艺及硬度。正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也司作为以后热处理的预备处理。正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，其珠光体组织较细。一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。 图1—2为碳钢的正火温度范围示意图 正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。
三、金相试样的制备 实验一金相试样的制备及金相显微镜的使用 一、实验目的 1．了解金相显微镜的基本原理和构造，并学会其使用； 2．掌握金相试样的制备方法。 二、实验仪器和用品 1．XJP－100型与XJP－200型金相显微镜； 2．供观察显微组织的工业纯铁金相试样； 3．供制备金相试样用的碳钢试块（45号钢）； 4．P—I型抛光机及抛光液或化学抛光剂； 5．3％硝酸酒精； 6．金相砂纸及玻璃板。 三、实验内容 (一) 金相显微镜试样的制备进行金相显微镜分析时,必须将用显微镜观察的金属材料制成专门的金相试样。其制作过程包括：取样——镶样——磨光——抛光——浸蚀——干燥等工序，分述如下： 1．取样显微试样的选取应根据被检验材料或零件的特点、加工的工艺及研究的目的，选取具有代表性的部位。如研究铸件组织时，由于铸件中往往存在偏析现象，故应从铸件表面到中心同时取样进行观察；对于锻件或轧材，则应同时在横向及纵向上取样，以便于分析非金属夹杂物的分布及表层缺陷；对于失效零件分析其损坏原因时，则除在损坏部位取样外，尚须在非损坏部位取样，以便作对比分析。截取试样可用锯、砂轮片切割或锤击打下等方法。试样的尺寸通常采用高为12－15mm，直径为12－15mm的圆柱体或边长为12－15mm的正方体。截取下来的试样应该用锉刀锉平面或在砂轮机上磨平，但磨平表面时应注意即时用水冷却，以免金属过度发热而使内部组织发生变化。 2．镶样过于细小或形状特殊的试样，须将其镶嵌在塑料、电木粉或低熔点合金中，或用专用夹具夹持，以便在磨光和抛光时易于握持。 3．磨光磨光分为粗磨和细磨两步。 （1）粗磨粗磨的目的是为了将试样修整成平整、合适的形状。钢铁材料通常在砂轮上进行，磨时须随时用水冷却，以免试样由于温升过高而引起组织变化。不作表面层金相检验的试样，应将磨面边缘倒出圆角，以免抛光时撕裂抛光布。 (2)细磨细磨的目的是为了消除粗磨时留下的较深的磨痕，为抛光作准备。细磨可由手工磨或机械磨。手工磨通常在一套粗细不同的金相砂纸上依次进行。一般砂纸可由粗到细选用以下几个粒度：120＃、180＃、240＃、320＃或0号、01号、02号、03号等。细磨时依次用0号磨到03号，先在0号砂纸上，将试样沿一个方向向前推送，用力须均匀，回程时应将试样微微提起，不与砂纸接触，以保证磨面平整，不产生弧度，观察表面磨痕均匀后将试样用水清洗，然后更换01号砂纸，这时磨的方向应调转90o，使新磨痕与上一道磨痕方向垂直。当磨到上一号砂纸的磨痕全部消失后，可再更换更细一号的砂纸继续磨制，如此继续下去，直至试样平整、光滑（注意：在0、01、02号砂纸上磨完后要用水清洗试样表面）。除上述手工磨制的方法外，为了加快磨制的速度，可采用在转盘上贴水砂纸的预磨机进行机
一、制定目的 明确并统一本公司自制及委外生产产品热处理硬度检验与测试的方法和依据，使产品质量得到有效控制，从而确保本公司向客户提供满意的产品。 二、适用范围 上海纬泰自制或委外生产的各类产品及金属热处理零件硬度的检验与测试 三、抽样标准 抽样方法及判定标准，按照国标GB/T2828.1-2003规定的抽样程序及计数抽样表中之规定执行。规定如下： 四、检验项目及方法 1.热处理件进厂时要查验供应商附送的相应的热处理检验记录，并确认记录内容是否符合 相关技术要求。 2.硬度测试仪器的选用原则： 1）铸铁类产品（灰铁、球墨铸铁等），应选用布氏硬度计或维氏、里氏硬度计测试，但 不可用洛氏或表面洛氏硬度计测试。 2）各类钢件可依产品特性选用适当的测试仪器：布氏、洛氏、维氏或里氏硬度计等。 3）薄壁件（厚度在2mm以下），及有色金属类应选用维氏、里氏或表面洛氏硬度计等， 但不可用布氏硬度计测试。 3.表面打磨 为得到较为准确的测试结果，零件的测试部位均应进行表面打磨、抛光，表面光洁度应 达到Ra1.6以上。（成品件或不允许表面打磨的零件测试时，先不进行表面打磨直接在 零件不影响外观表面检测。若测试结果不合格时，则须进行破坏性打磨检测，若打磨后 检测合格，则判定合格） 4.每一零件原则上应至少检测四点，取其平均值作为评价结果。（零件较小或无法取多点 除外） 5.当热处理零件表面产生脱碳现象时，须将零件表面磨深0.5~2mm后再进行检测。
6.表面热处理硬度检测： 1）化学热处理 化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子，从而改变工件表面的化学成分、组织和性能。化学热处理工件的主要技术参数是硬化层深度和表面硬度。 化学热处理工件的表面硬度检测与表面淬火热处理工件的硬度检测相近，都可以用维氏硬度计、表面洛氏硬度计或洛氏硬度计来检测，但是渗氮厚的厚度较薄，一般 0.7mm以下时，就不能用洛氏硬度计检测。 2）表面淬火回火热处理 表面淬火回火热处理通常用感应加热或火焰加热的方式进行。主要技术参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。 维氏硬度计可以检测有效硬化深度超过0.05mm的各种表面硬化工件。 表面洛氏硬度计可以检测有效硬化深度超过0.1mm的各种表面硬化工件。 洛氏硬度计硬度检测有效硬化深度超过0.4mm的各种表面硬化工件。当硬化层厚度在 0.4～0.8mm时，可采用HRA标尺，当硬化层厚度超过0.8mm时，可采用HRC标尺。3）局部热处理 零件如果局部硬度要求较高，可用感应加热等方式进行局部淬火热处理， 局部热处理零件的硬度检测要在指定区域内进行（依工程图纸或技术要求）。硬度检测仪器可采用洛氏硬度计，测试HRC硬度值，如热处理硬化层较浅，可采用表面洛氏硬度计（可参照表面淬火回火热处理检测方式）。 4) 渗氮层等表面硬化层厚度检查方法 a. 渗氮层等表面硬化层厚度检查采用硬度检测评定法，硬化层厚度用维氏硬度计或 表面洛氏硬度计来检测。检测时以逐层打磨检测的方法进行，当表面硬度降到550HV0.1那一层时，量测出打磨深度值即是表面硬化层厚度。 打磨方式：可以采用角向砂轮机手工打磨或采用工具磨床等机械研磨。 * 硬化层厚度在0.5mm以内的，以深度0.1mm/次逐次打磨检测。 * 硬化层厚度在1mm左右的，以深度0.3mm/次到0.6mm深后，再以0.1mm/次逐次打磨检测。 * 硬化层厚度在1.5mm左右的，以深度0.3mm/次到1.2mm深后，再以0.1mm/次逐
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
热处理作业指导书 一、工程概况 1.1本工程为江苏常州中天钢铁集团有限公司热电厂一台240吨纯燃高炉煤气锅炉安装工程及相应的汽水、消防、电气、热控等配套系统。锅炉设备由上海锅炉厂有限公司设计制造。 二、编制依据 2.1西北电力设计院设计图纸 2.2《施工组织总设计》 2.3《小型火力发电厂设计规范》“GB50049-94” 2.4“DL5000-2000”《火力发电厂设计技术规程》及《火力发电厂施工图设计手册设计》 2.5《汽水管路支吊架手册》1983年版 2.6《电力建设安全操作规程》(火力发电厂部分)2002年版 2.7《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）1996年版 2.8《电力建设施工及验收技术规范》(焊接篇) 1996年版 2.9 《电力建设施工及验收技术规范》(管道篇) 1996年版 2.10《电力建设施工及验收技术规范》（DL/T821-2002射线篇、DL/T5048-95超声波篇） 2.11《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004 三、作业条件 3.1 技术准备 3.1.1焊接工艺经过评定，符合工艺要求。 3.1.2作业指导书编制并审批完成，开工报告审批完成。
3.1.3工程所用的材料到位并验收合格。 3.1.4施工人员及工机具设备到位(特殊工种持证上岗)。 3.1.5施工场地清洁无杂物，具备施工的条件。 3.1.6人员组织机构建立并开始行使职责。 3.1.7 检查该项作业的上道工序应具备的技术条件。 3.1.8 施工技术交底和安全交底完成，且交底与被交底人员进行了双签字 3.2热处理前先决条件 3.2.1热处理操作工必须经过专业培训，并具有相应资质的考核委员会签发的资格证书。 3.2.2所使用的热处理设备运转正常。 3.2.3检测、计量器具已经检查和校验，且在检定的有效期内。 3.2.4施工交底工作已经完成，所有操作和检验人员必须熟悉热处理程序和相应的施工措施中的各项规定和要求。 3.2.5焊后热处理应在施焊工作结束并完成焊接自检和专检合格后进行。 四、作业人员及机具配置 4.1作业人员配置、人员资格及职责：
1、金属热处理工艺设计总体 1.1 课程设计的任务与性质 《金属热处理原与工艺》课程是一门重要的专业课程，金属材料的热处理工艺设计及实验操作是一种重要的教学环节，通过金属材料热处理工艺的金相组织分析、性能检测等实验，可以培养学生掌握热处理实验方法、原理及相关设备，应用热处理的基本原理和一般规律对实验结果进行分析讨论，有助于学生解决问题、分析问题的能力。 1.2 课程设计的目的 1）设计属于《金属热处理原理与工艺》课程的延续，进一步学习掌握金属热处理工艺设计的一般规律和方法。 2）培养综合运用金属学、材料性能血、金属工艺学、金属材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。 3）培养使用手册、图册、有关资料及设计标准范围的能力。 4）提高技术总结及编制技术文件的能力。 5）是金属材料工程专业毕业设计教学环节实施的技术准备。 1.3 设计内容与基本要求 设计内容：独立完成几种碳钢、工磨具钢、合金结构钢、特殊性能钢的热处理工艺设计，包括工艺方法、路线、参数的确定，热处理设备及操作，金相组织的分析，材料性能检测等。 基本要求： 1）计必须独立的进行，每人必须完成不同的某一种钢材热处理工艺设计，能够较清楚地表达所采用热处理工艺的基本原理和一般规律。 2）合理确定工艺方法、路线、参数，合理选择热处理设备并正确操作。 3）正确利用TTT、CCT图等设计工具，认真进行方案分析。 4）正确运用现代材料性能检测手段，进行金相组织分析和材料性能检测等。 课程设计说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整，图表清晰。2、热处理基本知识
2.1、什么是热处理 所谓钢的热处理，就是对于固态范围内的钢，给以不同的加热、保温和冷却，以改变它的性能的一种工艺。钢本身是一种铁炭合金，在固态范围内，随着加温和冷却速度的变化，不同含炭量的钢，其金相组织发生不同的变化。不同金相组织的钢具有不同的性能。因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构，便可得到不同性能的钢。例如，含炭量百分之0.8的钢称为共析钢，在723摄氏度以上十时为奥氏体，如果将它以缓慢的速度冷却下来，它便转变成为珠光体。但如果用很快的速度把它冷却下来，则奥氏体转变成为马氏体。马氏体和珠光体在组织上决然不同，它们的性能差别悬殊，如马氏体具有比珠光体高的多的硬度和耐磨性。因此，钢的热处理在钢的使用和加工中，占有十分重要的地位。 2.2、热处理的作用 机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。拒初步统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。 材料的热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成份，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化，材料成份－加工工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。 2.3、热处理的基本要素 热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。这三大基本要素决定了
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
金属学与热处理实验指导书 张学萍毕鉴智 沈 阳 理 工 大 学 二O O 七 年 九 月
前言 本书是根据《金属学与热处理》课程的有关内容为提高实验教学质量、加强实验教学环节而编写的。在内容上基本符合教学大纲的要求。 本实验指导书内容侧重于金相实验技术基本操作方法、热处理及金相显微组织的观察，使学生在金相实验基本技能方面得到初步训练并有利于巩固和深化课堂学到的知识，而热处理综合实验不仅能使学生建立起完整的知识体系，还能有效地提高学生的整体思维能力和总结概括能力。 本实验指导书使用于：材料成型及控制专业
目录 实验一金属的磨片实验 (4) 实验二铁碳合金的平衡组织观察 (14) 实验三钢的热处理综合实验 (21)
实验一金属的磨片实验 一、实验目的 1掌握金相显微试样的制备过程和基本方法，并观察、认识其金相显微组织； 2初步学会用比较法测定工业纯铁的晶粒度。 二、实验仪器及材料 1仪器：台式金相显微镜、予磨机、抛光机、吹风机等。 2材料；45钢待磨试样(?12×15)每人一块；各号金相砂纸(或水磨砂纸)一套；腐蚀剂； 4％硝酸酒精；制备好的工业纯铁试样，棉球、镊子等。 三、实验内容 在利用金相显微镜观察、分析和研究金属材料的金相显微组织时，需要在该材料的典型部位截取样块，然后通过一系列的制备过程，制成符合要求的金相显微试样。即在金相显微镜下可以观察到很清晰的金相显微组织，其整个过程即为磨片。磨片的方法与步骤如下：1．取样 ①取样的部位及磨面的选择 根据被检验金属材料或零件的特点，加工工艺及研究目的进行选择，如： 研究另件破裂的原因时，应在破裂部位取样，再在离破裂处较远的部位取样，以做比较。研究铸造合金时，由于组织不均匀，从铸件表层到中心必须分别截取几个样品。 研究轧材时，如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布等。应在垂直于轧制方向上截取横向试样．如研究夹杂物的形状、类形，材料的的形变程度、晶粒拉长的程度、带状组织等，应在平行于轧制方向上截取纵向试样。 研究焊缝组织时，应在焊缝及热影响区周围取样。 研究热处理后的零件时，固其组织较均匀，可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳表面处理(如渗碳)的情况，则应在横断面上观察。 ②试样的截取方法 截取试样时，应保持不使试样观察面的金相组织发生变化。软材料可用锯、车、刨等方法截
《金属热处理》实验指导书 材料成型及控制专业 沈阳理工大学应用技术学院 机运分院
目录 一、实验目的.................................................................................................... １ 二、实验设备和仪器........................................................................................ １ 三、实验内容及要求........................................................................................ １ 四、实验原理及步骤........................................................................................ １ 五、实验结果分析及实验报告要求 ............................................................... ４ 六、考核方式.................................................................................................... ５ 七、参考书目：................................................................................................ ５
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1 拉伸试验 1． 实验目的 （1）观察拉伸过程中的各种现象（屈服、强化、缩颈、断裂）。 （2）测定低碳钢的下屈服强度R eL 、抗拉强度R m 、延伸率A 和断面收缩率Z 。 （3）测定铸铁的抗拉强度R m 。 (4）了解拉伸试验机的主要结构及使用方法。 2．实验设备、仪器 拉伸试验机（见图1-17）、游标卡尺。 3．试件 按GB ／T 228-2002的相关规定选用如图1-18所示的圆 形标准试件。本次实验试件的直径取d=10mm ，标距长度取L 0=50 mm 。 4．实验步骤 1）试件准备 将加工好的试件，用刻划机将标距L 0按 每隔10mm 刻划成5格（铸铁试件不刻）。 图1-16拉伸试验机 2）测量试件原始尺寸 用游标卡尺测量标距两端及中间（图示中的工、Ⅱ、Ⅲ） 。三个截面处的直径d 和标距L 0的实际长度，将此值填入表1-6。 3）试验机调整 根据试件所用材料的抗拉强 度理论值和横截面面积S ，预估试件的最大载荷。根据 预估值，按试验机说明书进行调整。 4） 安装试件 先将试件装夹在试验机的上夹头内，调整下夹头至适当位置，夹紧试件下端，调整好 自动绘图装置。 图1-18拉伸试样 5）加载测试 开动试验机，使之缓慢匀速加载。 6）观察与记录 注意观察力-伸长曲线，如图1-19所示。曲线上e 点以前的正比斜线为弹性变形阶段（试件初始受力时，头部在夹槽内有较大的滑动，故伸长曲线起始段为曲线）。这一阶段曲线应做匀速缓慢转动。当曲线不上升或上下波动时，说明材料出现“屈服”，此时曲线上的最低点值即为下屈服载荷F eL ，将此值填入表1-6。屈服现象结束后，曲线继续上升（上升速度由快变慢），此时进入强化阶段。曲线到达最高点b 点时曲线不再继续上升，此时数值即为最大载荷F m 。此时注意观察开 始出现“缩颈”，截面迅速减小曲线开始下降，直至z 点断裂为止，bz 阶段即为缩颈阶段。 7）测量试件最终尺寸 停机取下试件，将 断裂试件的两端对齐，用游标卡尺测量断裂后标距段 的长度L u ；测量左、右两断口（缩颈）处的直径d u 。 5．注意事项 1）测量直径时，在各截面相互垂直的两个 方向上各进行一次，取平均值。 2）铸铁试件测试时，不刻标记且只记录最大载荷F m 。 6．实验记录及数据处理（表1-6和表1-7） 表1-6 试 样 尺 寸 图1-19力-伸长曲线