碳钢热处理与金相观察实验指导参考书(1)

碳钢的热处理的实验报告碳钢的热处理实验报告引言碳钢是一种重要的结构材料，在工业领域中广泛应用。

热处理是改变碳钢组织和性能的有效方法之一。

本实验旨在通过热处理过程，了解碳钢的相变规律和性能变化，并探讨不同热处理工艺对碳钢性能的影响。

实验方法1. 实验材料：选取C45碳钢作为实验材料，其化学成分为0.45%碳、0.7%锰、0.4%硅、0.02%硫、0.035%磷、残余铁。

初始状态为退火状态。

2. 实验设备：炉子、测温仪、冷却介质等。

3. 实验步骤：a. 预热：将碳钢试样放入炉中，进行均匀加热，使试样达到所需温度。

b. 保温：将试样保持在所需温度下一定时间，使其达到热平衡。

c. 冷却：将试样迅速冷却至室温，可采用水淬、油淬等不同冷却介质。

d. 测量：对不同处理后的试样进行金相显微镜观察和硬度测试。

实验结果与讨论1. 相变规律观察：经过不同热处理工艺后，通过金相显微镜观察发现，碳钢的组织发生了明显变化。

在退火状态下，试样的组织为珠光体和铁素体的混合组织。

经过淬火处理后，试样的组织转变为马氏体。

而经过回火处理后，试样的组织由马氏体转变为珠光体和少量的渗碳体。

这些变化表明热处理工艺对碳钢的组织结构具有显著影响。

2. 硬度测试结果：通过硬度测试，可以评估不同热处理工艺对碳钢硬度的影响。

结果显示，经过淬火处理后，试样的硬度明显提高，达到最大值。

而经过回火处理后，试样的硬度有所降低，但仍高于退火状态。

这说明淬火处理可以显著提高碳钢的硬度，而回火处理则可使其硬度适度下降，同时提高韧性。

3. 性能变化分析：通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：a. 淬火处理可以显著提高碳钢的硬度，但会降低其韧性。

适当的回火处理可以在保持一定硬度的同时，提高碳钢的韧性。

b. 不同热处理工艺对碳钢的组织结构有着明显的影响。

珠光体、铁素体、马氏体和渗碳体的相变规律决定了碳钢的性能特点。

c. 热处理工艺的选择应根据具体应用需求，平衡碳钢的硬度和韧性，以满足不同工程要求。

金相综合实验报告实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程班级: 材料11（1）指导老师：席生岐高圆小组组长: 仇程希小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐二〇一四年四月三日一、实验目的1.了解碳钢热处理工艺操作；2.学会使用洛氏硬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，掌握热处理后钢的金相组织分析方法；4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响；5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。

二、实验内容1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料；2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度；3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像；4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：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、实验原理热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。

热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。

研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。

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发生了的一系列的变化。

采用不同的热处理工艺，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。

(一)碳钢热处理工艺1.加热温度亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。

淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、高温回火（500-650℃）。

碳钢的热处理实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过对碳钢进行热处理，探究不同温度下的淬火和回火对碳钢组织和性能的影响，以及了解碳钢的热处理工艺。

二、实验原理。

碳钢是含有碳元素的钢铁材料，通过热处理可以改变其组织和性能。

淬火是将加热至临界温度以上的碳钢急冷至室温，使其组织变为马氏体；回火是在淬火后加热至一定温度，然后冷却，使马氏体转变为珠光体。

通过这两种热处理方法，可以改变碳钢的硬度、强度和韧性。

三、实验步骤。

1. 将碳钢样品加热至临界温度（约830°C），保温一定时间后进行快速冷却，进行淬火处理。

2. 将淬火后的碳钢样品进行回火处理，加热至不同温度（200°C、400°C、600°C），保温一定时间后冷却至室温。

3. 对不同热处理条件下的碳钢样品进行金相显微镜观察和硬度测试。

四、实验结果与分析。

经过淬火处理后，碳钢的组织变为马氏体，表现出较高的硬度和强度，但韧性较差。

随着回火温度的升高，硬度逐渐降低，同时韧性逐渐提高。

在200°C回火后，碳钢的硬度有所下降，但韧性明显提高；在400°C回火后，硬度和韧性达到平衡；在600°C回火后，硬度继续降低，但韧性进一步提高。

五、实验结论。

通过本次实验，我们得出了以下结论，淬火处理可以使碳钢的组织变为马氏体，提高其硬度和强度；回火处理可以降低碳钢的硬度，提高其韧性。

在实际生产中，可以根据碳钢零件的具体要求，选择合适的热处理工艺，以达到理想的性能要求。

六、实验总结。

本实验通过对碳钢的热处理实验，深入了解了热处理工艺对碳钢组织和性能的影响，为今后的工程实践提供了重要的参考和指导。

同时，也加深了我们对金相显微镜观察和硬度测试等实验方法的理解和掌握。

七、参考文献。

1. 钢铁材料热处理技术手册。

2. 材料科学与工程学报，2008，第6卷第3期。

以上就是本次碳钢的热处理实验报告的全部内容。

金属材料热处理实验指导书实验一、结晶过程的研究一、实验目的：1、了解Pb(NO3)2溶液的结晶过程，2、印证金属结晶的一般情况。

二、实验设备：生物显微镜、酒精灯（或家用电炉）、烧杯等。

三、需用材料：饱和Pb(NO3)2溶液、玻璃片、石棉网、玻璃棒等。

四、实验内容与步骤：1、将几乎饱和的Pb(NO3)2溶液滴在波片上（液滴不宜太小太厚）将玻璃片放在生物显微镜的样品台上，使物镜对准液体边缘，然后旋动粗调螺丝。

调节焦距，而后在转动微调螺丝，使成像清晰，并移动样品，由边缘逐步向利观察结晶。

2、由于溶液的边缘蒸发较快，故边缘处溶液首先达到饱和；结晶及由此处开始，有由于该处过饱和度甚大，产生大量核心，因而得到等轴结晶里（相当于钢锭的第一带）。

3、由于第一带向内由于过饱和度较小，产生核心数小，但其长大速度甚大，因而生长柱状晶带，且其方向垂直于液滴边缘（相当于钢锭第二带）。

4、最后溶液中心蒸发，产生方向混乱的、粗大的树枝状晶体（因这时已无足够的Pb(NO3)2充填，故不能得到完整的晶粒）。

五实验注意事项：1、在调整显微镜过程中，不可使用物镜触及Pb(NO3)2溶液或其晶体，因此在观察溶液结晶时，应先以粗调螺丝将物镜移到接近式样表面的位置，但切勿于试样接触，然后以粗调节螺丝缓慢的将物镜上移，到呈现出像时，再用细调节螺丝调节到清晰可见时为止。

2、为了使结晶速度大些，可以将滴有溶液之玻璃片置于电炉上（或酒精灯上）加热片刻（约一分钟左右)，烘烤时间不可太久，不得将溶液烘干，或者将玻璃片加热后在滴Pb(NO3)2溶液。

3、不得随意乱动实验室内仪器、开关等4、未经允许，不得将实验室内物品或实验完毕后的试料携出室外。

5、实验室内不得喧哗、打闹，不准吸烟，应注意保持室内卫生。

6、注意节约水、电、药、材料等。

7、爱护仪器设备，应预先了解一起使用方法，然后按操作规程使用之，禁止拆卸仪器。

六、实验报告内容：1、说明本次实验目的。

2、简述进行实验方法。

实验一碳钢的平衡组织观察一、实验目的：1. 熟悉碳素钢在平衡状态下的显微组织，建立铁碳合金的组织与Fe—Fe3C，Fe—C状态图之间关系的概念。

2. 熟悉铁碳合金的组织及计算其含碳量的方法。

3. 熟悉金相显微镜的使用。

二、实验内容说明：1. 概述：铁碳平衡相图是研究钢铁材料性能、+-工艺及组织之间关系的基础。

铁碳合金在平衡状态时的组织是指缓慢冷却后的组织，其相变过程均按照Fe—Fe3C状态进行。

图1为铁碳状态图。

铁碳合金在室温时组织的基本构成成份可以为单相组织与复相组织两种。

单相组织——铁素体及渗碳体。

（1）铁素体（α）：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶体，其最大含量是0.02%（727℃）而室温时只能溶碳0.0008%。

（2）渗碳体：是铁和碳的化合物Fe3C，其含碳量为6.69%。

复相组织——珠光体，珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物。

它是由含碳0.77%的奥氏体在727℃时所形成的共析体，其反应如下γ727℃p（α+Fe3C）。

珠光体通常呈层片状组织，在一定温度下等温，也可形成球状珠光体。

2.碳钢在平衡状态下的显微组织：根据状态图，碳钢的组织有三种类型。

（1）亚共析钢（C小于0.77%的铁碳合金）：组织为铁素体十珠光体。

含碳量愈高，铁素体的含量就愈少，珠光体的相对含量便愈大。

如图所示白色的铁素体、黑色的珠光体。

按照Fe—Fe3C图用杠杆定律求出已知含C%的钢所含铁素体与珠光体的百分数。

例如：0.2%C的钢，其组织中珠光体、铁素体的相对百分数如下：珠光体（%）0.2/0.8=25%铁素体（%）（0.8-0.2）/0.8=75%与此相反，我们也可以根据显微镜下看到的珠光体百分数和铁素体的百分数来估计钢的含C 量百分数。

如组织中有60%面积为珠光体，40%面积为铁素体，则钢的含C量为：0.8×60%=0.48%（2）共析钢（0.77%C）：组织中为纯珠光体，用光学显微镜观察可看到黑白相间的层片组织。

金相分析及热处理综合实验指导书一、实验目的及要求本实验为综合性实验，要求学生在老师指导下独立完成，包括：原材料检测（金相组织、硬度）→ 热处理（去应力火）→ 终检（金相组织、硬度）的全过程并得出相关实验结果。

1．熟悉金相分析基本方法（金相试样的制备、观察、金相显微镜的使用）； 2．熟悉钢的热处理工艺及操作（退火工艺、热处理炉的使用）；3．熟练掌握洛氏硬度仪的操作，了解工业生产中常用硬度检测方法。

二、实验设备及材料1．设备金相显微镜、热处理炉及控温仪表、洛氏硬度计、砂轮机、预磨机、抛光机、吹风机。

2．试样材料20、45、T10(任选一种) 。

3．消耗材料Cr203抛光液、4％硝酸酒精溶液、棉花、水砂纸、金相砂纸、抛光布、水。

三、实验步骤及方法两人一个试样，做完该试样实验的全过程。

金相试样的制备过程主要步骤有：1．取样（已完成45号钢φ20×25）试样通常选取圆柱体或正方体。

试样可用手锯（软质）或薄片砂轮/切割机床（硬质）等切取或锤击成块（脆性）。

应注意试样的温度条件，必要时用水冷却，以避免正式试样因过热而改变其组织。

2．镶嵌（不需要）对不规则的材料，如果试样太小，直接用手磨制困难，可将其镶嵌在低熔点合金或塑料中。

因此本实验金相试样制备过程的步骤如下：3．磨制（1）粗磨用砂轮或锉刀将已截取试样去除飞边、毛刺、尖角等，将试样待观察面制成平面，可先在粗砂轮上磨平，候磨痕均匀一致后，即移至细砂轮上续磨，磨时须用水冷却试样，使金属的组织不因受热而发生变化。

粗磨（2）细磨经砂轮磨好、洗净、吹干后的试样，随即依次在由粗到细的各号砂纸上磨制。

方法：①将砂纸放在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，并使磨面朝下，均匀用力（轻微压力）沿直线向前推行，返回时试样要离开砂纸，如此反复，直至磨面上的磨痕被去掉，新的磨痕均匀一致时为止。

注意磨制以“单程单向”方式重复进行。

②从粗砂纸换到细砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并使试样的磨制方向调转90°，与旧磨痕成垂直方向。

碳钢的热处理实验报告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（如图所示）。

对亚共析钢，其加热温度为℃，若加热温度不足（低于），则＋淬火后可得到细小的它直接影响到钢淬火后的组织以保证以减使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定鼻不同的冷却介质在不同的温度范围内的实验二金相试样的制备与观察一、实验目的1.学习金相试样的制备方法。

二、实验设备、仪器及材料用品抛光机、各型号砂纸、抛光磨料、试样、浸蚀剂、吹风等。

三、实验步骤金相试样的制备包括取样、磨制、抛光、浸蚀四个步骤。

制备好的试样应能观察到真实组织、无磨痕、水迹。

1.取样取样的部位和磨面应根据检验目的选取具有代表性的部位。

例如，检验表面脱碳层的厚度应取横向截面、观察纵裂纹就要取纵向截面。

试样的截取方法很多，例如用手锯、机床截取、线切割等，但必须注意的是在取样过程中要防止试样受热或变形而引起的组织变化，破坏了其组织的真实性。

为防止受热可在截取过程中用冷却液冷却试样。

金相试样的尺寸要便于手握持和易于磨制，常用的试样尺寸为：Φ12×10或12×12×10，如果不是观察表面组织，可以倒角便于磨制。

根据需要，例如观察表面渗碳层的厚度，为防止在磨制过程中发生倒角，应采用镶嵌法，把试样镶嵌在热塑性塑料或热固性塑料中。

我们所用试样为车削好的Φ10×20的45钢试样。

2.磨制这是最关键的步骤，磨制质量的好坏直接决定了试样的好坏。

①粗磨将试样在砂轮上或用粗砂纸之成平面。

磨制时使试样受力均匀，压力不要太大。

②精磨粗磨好的试样用清水冲干后，依次用01、02、03、04号金相砂纸把磨面磨光。

磨制时应把砂纸放在玻璃板或平整的桌面上，左手按住砂纸，右手握住试样，用力均匀、平稳，沿一个方向反复进行，直到旧的磨痕被去掉，不要来回磨制。

注意：在调换更细一号砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并转动90º角，使新、旧磨痕垂直。

3.抛光抛光的目的是去除磨面上细的磨痕和变形层，以获得光滑的镜面。

实验五 碳钢热处理后的显微组织观察一、 实验目的(1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。

(2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。

二、 实验设备及材料(1)光学金相显微镜；(2)碳钢经热处理后的组织试样；三、实验原理1.钢的退火和正火组织亚共析成分的碳钢经完全退火后得到接近于平衡状态的组织（见实验一图）。

过共析成分的碳钢球化退火后组织中的二次渗碳体及珠光体中的渗碳体呈颗粒状，如图一所示。

45钢正火后的组织（图二）比退火后的组织细，珠光体的相对量也比退火组织高，原因在于正火的冷却速度比退火的冷却速度大。

图一 T12钢球化退火 图二 45钢正火2.钢的淬火组织45钢加热到760℃（即A C1～A c3间，然后水中冷却（这种淬火称为不完全淬火），得到马氏体和铁素体组织，如图三所示。

图中呈暗色针状为马氏体，白色块状为铁素体。

45钢860℃正常淬火后组织为细小的马氏体，如图四所示。

45钢经1000℃过热淬火组织为粗大的马氏体，如图五所示。

45钢860℃油冷（V冷< V K）后的组织为亮白色的马氏体和呈暗黑色块状分布于晶界处的屈氏体，如图六所示。

T12钢正常加热温度淬火后的显微组织为细小的针状马氏体和白色的颗粒状渗碳体（图七）。

当淬火加热温度过高（如1000℃）时，显微组织出现粗大的马氏体，并有一定数量（15%～30%）的亮白色的残余奥氏体存在于马氏体针间（图八）。

图三 45钢760℃淬火 图四 45钢860℃淬火图五 45钢1000℃淬火 图六 45钢860℃油淬图七 T12钢780℃淬火 图八 T12钢1000℃淬火3.淬火后的回火组织钢经淬火后得到的马氏体和残余奥氏体均为不稳定组织，具有向稳定的铁素体和渗碳体的两相混合物组织转变的倾向。

通过回火，将淬火钢加热（低于A 1线温度），可促进这个转变过程的进行。

淬火钢经不同温度回火得到以下三种组织：（1）回火马氏体淬火钢经低温回火（150℃～250℃）后得到回火马氏体，因容易受浸蚀，故颜色比淬火马氏体深，呈暗黑色（图九）。

实验六铁碳合金显微组织的观察及分析实验项目名称：碳钢非平衡组织观察实验项目性质：普通实验所属课程名称：金属材料与热处理实验计划学时：2一、实验目的（1）观察碳钢经不同热处理后的基本组织。

（2）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。

（3）熟悉碳钢几种曲型热处理组织——M、T、S、M回火、S回火等组织的形态及特征。

二、实验内容和要求碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织；经淬火得到的是不平衡组织。

铁碳合金缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相符合，但在快冷条件下的显微组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）来确定。

图1-1为共析碳钢的C曲线图。

图1-1 共析钢的C曲线铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C 曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。

C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。

按照不同的冷却条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围发生不同类型的转变。

通过金相显微镜观察，可看出过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相同。

1．共析钢等温冷却时的显微组织共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表1-1中。

2．共析钢连续冷却时的显微组织共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图1-1的v1）应得到100%珠光体；当冷却速度增大到v2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到v3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大到v4、v5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变马马氏体。

其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（v4）称为淬火的临界冷却速度。

3．亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，见图1-2所示。

当奥氏体缓冷时（相当于炉冷，如图1-2的v1）转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。

碳钢的热处理实验报告碳钢的热处理实验报告引言：碳钢是一种重要的工程材料，其优良的机械性能和广泛的应用领域使得研究其热处理过程变得至关重要。

热处理是通过对碳钢进行加热和冷却来改变其组织和性能的过程。

本实验旨在探究碳钢的热处理对其力学性能的影响，并进一步了解热处理的原理和应用。

实验过程：1. 实验材料准备：选取一块碳含量为0.45%的碳钢试样，尺寸为10mm×10mm×50mm，并进行表面清洁。

2. 预热处理：将试样置于坩埚中，进行预热处理。

预热温度为800℃，保温时间为30分钟。

预热完成后，将试样迅速取出并放入冷却介质中进行快速冷却。

3. 淬火处理：将预热处理后的试样迅速放入油中进行淬火处理。

淬火温度为800℃，淬火时间为30秒。

淬火完成后，将试样取出并进行清洗。

4. 回火处理：将淬火后的试样放入坩埚中，进行回火处理。

回火温度为300℃，保温时间为60分钟。

回火完成后，将试样取出并进行冷却。

5. 金相显微镜观察：使用金相显微镜对不同处理状态下的试样进行观察和分析，以了解其组织结构的变化。

实验结果与讨论：通过金相显微镜观察，我们可以得到以下实验结果：1. 预热处理：在预热处理后，试样的组织结构发生了明显的变化。

原本均匀的组织结构被破坏，出现了大量的晶界和相分离现象。

这是因为在高温下，碳钢中的碳元素开始扩散，并形成了晶界和相分离。

2. 淬火处理：淬火处理后，试样的组织结构发生了进一步的变化。

试样表面形成了一层硬脆的马氏体，而内部则是残余奥氏体。

这种组织结构使得试样具有了较高的硬度和强度，但也导致了一定的脆性。

3. 回火处理：在回火处理后，试样的组织结构发生了明显的改善。

试样表面的马氏体逐渐转变为较为柔软的渗碳体，而内部的奥氏体也发生了一定的晶粒长大。

这种组织结构使得试样具有了较好的韧性和延展性，同时保持了一定的硬度和强度。

结论：通过以上实验结果的观察和分析，我们可以得出以下结论：1. 碳钢的热处理过程可以显著改变其组织结构和力学性能。

金属热处理及硬度和金相分析实验一、实验目的1．了解热处理设备及其操作过程2．学会使用金相显微镜3．学会使用硬度计4．掌握金相试样制备的根本操作方法，了解影响金相试样检验效果的主要因素5．了解碳钢的根本热处理〔退火、正火、淬火〕工艺方法，观察碳钢热处理后的显微组织形态6．了解热处理工艺对碳钢硬度的影响二、实验材料45#钢试件、水槽、油槽、火钳、平板玻璃、金相砂纸、抛光剂、浸蚀剂等三、实验设备及使用方法1．箱式电炉1—电炉2—控制器SX2-5-12实物图操作步骤如下：〔1〕翻开炉门，用火钳将工件放入炉中，关好炉门。

〔2〕按热处理工艺要求设置好控制程序并加热，具体操作方法详见附件三。

2．抛光机1—抛光盘2—电源开关PG-2实物图操作步骤如下：〔1〕用滴管将抛光液参加抛光盘绒布上，旋转电源开关至ON位置。

〔2〕手持工件将抛光面朝下,在抛光盘半径一半处抛光，注意力度，不要让试件飞出。

当感到阻力大时就要添加抛光液。

〔3〕抛光完毕，旋转电源开关至OFF位置。

3．金相显微镜1—微调手轮2—粗调手轮3—物镜4—目镜5—载物台XJ-16B实物图4X1实物图操作步骤如下：〔1〕观察所使用物镜3和目镜4的放大倍数，物镜和目镜的放大倍数刻在嵌圈上，显微镜放大倍数M=M物×M目。

〔2〕将试样放在载物台5上，使被观察外表倒置在载物台中间。

〔3〕转动粗调手轮2，待看到组织后，再转动微调手轮1，直到所观察的图象清晰为止。

4．硬度计1．操纵手柄2．变换载荷旋钮3．指示表4．压头5．支承台6．手轮HR-150A实物图操作步骤如下：材料编号洛氏硬度符号压头种类载荷Kgf〔N〕表盘上刻度颜色常用硬度值范围1和2 HRB 直径1.588毫米钢球100〔980〕红线25~100〔HB60～230)3和4 HRC 金刚石圆锥压头150〔1471〕黑线20~67(HB230～700)〔2〕将试样放在支承台5上，使被测面向上。

〔3〕顺时针方向转动手轮6升起支承台，使压头4压入试样。

实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定实验学时：4实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的1. 了解碳钢的热处理工艺操作；2. 研究碳钢加热温度、冷却速度、回火温度对钢性能的影响；3. 观察热处理后的显微组织变化；4. 了解硬度计的原理、初步掌握洛氏硬度计的使用。

二、实验内容1．按表1中的热处理工艺进行操作，并对热处理后的各样品进行硬度测定，将硬度值填入表1中。

注：保温时间可按1分钟/每毫秒直径计算；回火保温时间均为30分钟，然后取______________________________________________________________________________________________________________出空冷。

2. 观察下列表2热处理后的金相试样，并画出组织示意图。

三、实验原理、方法和手段（一）钢的热处理工艺：钢的热处理基本工艺有退火、正火、淬火和回火。

进行热处理时，加热是第一道工序，目的是为了得到奥氏体，因为钢的最终组织珠光体、贝氏体和马氏体都是由奥氏体转变来的。

二是保温、目的使奥氏体均匀化。

三是冷却，是改变组织和性能的重要因素。

因此，正确选择三个基本因素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：根据Fe-Fe3C相图确定。

对亚共析钢，其加热温度为；共析钢和过共析钢加热至A C1+（20～30）℃（球化退火），目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善切削性能。

（2）正火加热温度：一般亚共析钢加热至A C3+（30～50）℃；过共析钢加热至+（30～50）℃，即加热到奥氏体单相区。

精品资料______________________________________________________________________________________________________________（3）淬火加热温度：一般亚共析钢加热至A C3+（30～50）℃，淬火后的组织为均匀细小的马氏体。

碳钢热处理实验报告碳钢热处理实验报告引言：碳钢是一种重要的金属材料，其优异的机械性能和广泛的应用领域使得研究碳钢的热处理工艺变得至关重要。

本实验旨在探究不同热处理工艺对碳钢性能的影响，为工程领域提供参考依据。

实验材料和方法：本实验使用的碳钢样品为标准化处理后的低碳钢，采用了常见的热处理工艺，包括退火、淬火和回火。

实验过程中，我们控制了加热温度、保温时间和冷却速率等关键参数，并通过金相显微镜、硬度计和拉伸试验机等设备对样品进行了性能测试。

实验结果与讨论：1. 退火处理：退火处理是通过加热到临界温度后缓慢冷却，以消除内部应力和改善材料的塑性和韧性。

我们通过金相显微镜观察到，在退火处理后，碳钢晶粒变得较大且均匀，晶界清晰。

硬度测试结果显示，退火处理后的碳钢硬度显著降低，表明材料的韧性得到了提高。

拉伸试验结果也证实了这一观点，退火处理后的碳钢具有更好的延展性和塑性。

2. 淬火处理：淬火处理是通过迅速冷却来使碳钢快速固化，以提高其硬度和强度。

我们选择了不同冷却介质进行淬火处理，包括水、油和空气。

实验结果表明，使用水冷却的碳钢样品硬度最高，而使用空气冷却的样品硬度最低。

这是因为水的冷却速率最快，能够迅速固化碳钢晶体结构，而空气的冷却速率较慢，使得晶体结构得以缓慢固化。

淬火处理后的碳钢晶粒较细小，晶界清晰，但也容易产生内部应力，因此需要进行回火处理。

3. 回火处理：回火处理是通过加热淬火后的碳钢样品，然后缓慢冷却，以减轻内部应力并提高碳钢的韧性。

我们采用了不同的回火温度进行实验，结果显示，回火温度越高，碳钢的硬度越低，但韧性和塑性也随之降低。

因此，在实际应用中需要权衡硬度和韧性的要求，选择合适的回火温度。

结论：通过本次实验，我们得出了以下结论：- 退火处理能够改善碳钢的塑性和韧性；- 淬火处理能够提高碳钢的硬度和强度，但也容易产生内部应力；- 回火处理能够减轻内部应力，提高碳钢的韧性，但会降低硬度。

这些结论对于工程领域中选择合适的热处理工艺具有重要的指导意义，能够帮助工程师们优化碳钢材料的性能，提高产品的质量和可靠性。

实验七碳钢热解决及硬度测定以及金相分析实验项目名称: 碳钢热解决及硬度测定、金相分析实验项目性质: 综合实验所属课程名称: 金属材料与热解决实验筹划学时: 4一、实验目（1）熟悉碳钢基本热解决（退火、正火、淬火及回火）工艺办法。

（2）理解含碳量、加热温度、冷却速度等因素与碳钢热解决后性能关系。

（3）分析淬火及回火温度对钢性能影响。

（4）学会洛氏硬度计使用。

（5）学会采用不同热解决工艺, 将会得到不同组织构造, 从而使钢性能发生变化。

二、实验内容和规定热解决是一种很重要金属加工工艺办法, 热解决重要目是改进钢材性能, 提高工件使用寿命。

钢热解决工艺特点是将钢加热到一定温度, 经一定期间保温, 然后以某种速度冷却下来, 通过这样工艺过程能使钢性能发生变化。

热解决之因此能使钢性能发生明显变化, 重要是由于钢内部组织发生了质变化。

采用不同热解决工艺过程, 将会使钢得到不同组织构造, 从而获得所需要性能。

普通热解决基本操作有退火、正火、淬火及回火等。

1、热解决操作中, 加热温度、保温时间和冷却方式是最重要三个核心工序,也称热解决三要素。

对的选取这三种工艺参数, 是热解决成功基本保证。

Fe-FeC相图和C-曲线是制定碳钢热解决工艺重要根据。

2、加热温度（1）退火加热温度: 完全退火加热温度, 合用于亚共析钢, Ac3+（30~50℃）；球化退火加热温度, 合用于共析钢和过共析钢, Ac1+（30~50℃）。

（2）正火加热温度：对亚共析钢是Ac3+（30~50℃）；过共析钢是Accm+（30~50℃）, 也就是加热到单相奥氏体区。

退火和正火加热温度范畴见图2-1所示。

图2-1 退火与正火加热温度（3）淬火加热温度: 对亚共析钢是Ac3+（30~50℃）；对共析钢和过共析钢是Ac1+（30~50℃）, 见图2-2。

钢临界温度Ac1、Ac3及Accm, 在热解决手册或合金钢手册中均可查到。

再经计算可求出钢热解决温度。

碳钢热处理后组织观察与分析一：实验目的(1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。

(2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。

二：实验说明碳钢经热处理后的组织可以是接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可以是不平衡组织(如淬火组织)。

因此在研究热处理后的组织时，不但要用铁碳相图，还要用钢的C曲线来分析。

图1为共析碳钢的C曲线，图2为45钢连续冷却的CCT曲线。

图1 共析碳钢的c曲线图2 45钢的CCT曲线C曲线能说明在不同冷却条件下过冷奥氏体在不同温度范围内发生不同类型的转变过程及能得到哪些组织。

1．碳钢的退火和正火组织亚共析碳钢(如40、45钢等)一般采用完全退火，经退火后可得接近于平衡状态的组织，其组织形态特征已在实验l中加以分析和观察(图3)过共析碳素工具钢(如T10、T12钢等)则采用球化退火，T12钢经球化退火后，组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状(或粒状)，图中均匀分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。

2．钢的淬火组织含碳质量分数相当于亚共析成分的奥氏体淬火后得到马氏体。

马氏体组织为板条状或针状，20钢经淬火后将得到板条状马氏体。

在光学显微镜下，其形态呈现为一束束相互平行的细条状马氏体群。

在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群，每束条与条之间以小角度晶界分开，束与束之间具有较大的位向差，如图4所示。

图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织45钢经正常淬火后将得到细针状马氏体和板条状马氏体的混合组织，如图5所示。

由于马氏体针非常细小，故在显微镜下不易分清。

45钢加热至860℃后油淬，得到的组织将是马氏体和部分托氏体(或混有少量的上贝氏体)，如图6所示。

碳质量分数相当于共析成分的奥氏体等温淬火后得到贝氏体，如T8钢在550~350℃及350℃~ Ms温度范围内等温淬火，过冷奥氏体将分别转变为上贝氏体和下贝氏体。

上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的片层状组织，当转变量不多时，在光学显微镜下可看到成束的铁素体在奥氏体晶界内伸展，具有羽毛状特性，如图7所示。

目录前言 --------------------------------------------------------------------------------- 2实验一金属的磨片实验 --------------------------------------------------------- 3实验二铁碳合金的平衡组织观察 ---------------------------------------- 12 实验三钢的热处理综合实验 ------------------------------------------------- 20前言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。

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、预磨机、抛光机、吹风机等。

2 材料；45 钢待磨试样(O12×15)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。

试验一铁碳相图平衡组织分析一、实验目的1、观察和分析铁碳合金的平衡组织；2、分析铁碳合金显微组织的形成过程。

二、概述图1-1 铁碳平衡相图铁碳合金是目前应用最广泛的工程材料，铁碳合金的平衡组织是研究铁碳合金的性能及相变机理的基础。

通常将缓冷（退火）后的铁碳合金组织看作为平衡组织。

表1―1 铁碳合金的分类和组织1、铁碳合金的平衡组织铁碳合金在常温下只有两相，即铁素体和渗碳体，由于含碳量的不同，这两个基本相的相对量，形状和分布情况有很大的不同，因此呈现各种不同的组织形态。

下面介绍一下各种显微组织的基本特征：（1）铁素体：是碳在α—Fe中的固溶体，碳的浓度是可变的，在727℃时达到最大溶解度，为0.0218%，在常温下，碳的浓度为0.008%左右，铁素体的硬度很低，塑性好，经4%硝酸酒精浸蚀后呈白亮色。

含碳量较低时，铁素体呈块状分布，随含碳量增加，铁素体量减少，在接近共析成分时，铁素体呈网状分布在珠光体周围。

（2）渗碳体：是碳与铁的一种化合物，化学式为Fe3C，含碳量很高，达6.69%，坚硬而脆，抗浸蚀能力很强，经4%硝酸酒精浸蚀后成白亮色。

在过共晶白口铸铁中的一次渗碳体是从液态中直接结晶成的，故呈条状分布。

在过共析钢和亚共晶白口铸铁中的二次渗碳体是从奥氏体中沿晶界析出的，所以呈网状分布在珠光体的周围。

由于渗碳体硬度很高，所以在磨面上是突起的。

铁素体和渗碳体经4%硝酸酒精浸蚀后都呈白亮色（3）珠光体：是铁素体和渗碳体的两相混合物，片状珠光体是经一般退火后得到的铁素体和渗碳体的片层交叠组织，经4%硝酸酒精浸蚀后，这种组织在显微镜下由于放大倍数不同而有不同的特征，在600倍以上观察时，可见珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈白亮色，而边界呈黑色；在400倍左右观察时，由于显微镜鉴别率降低，白亮的细条渗碳体被黑色的边界所“吞没”而呈黑色，这时看到的珠光体是宽条白亮色铁素体和细条渗碳体相间；在200倍以下观察时，宽条白亮色的铁素体也难以区分了，这时的珠光体特征是暗黑色，低碳钢中的珠光体量很少，片间距细小，即使在较高倍观察时也是暗黑色的。