各种组织的硬度对比

Cr12MoV钢不同热处理条件下的硬度和金相组织分析王丽君1,苗彬2,孟先新1(1.华北水利水电学院,郑州450011;2.河南省机械设计研究院,郑州450002)摘要:研究了Cr12MoV钢在不同温度淬火和回火后的硬度变化,并对不同热处理条件下的金相组织进展了分析。

关键词:Cr12MoV钢;热处理;硬度;金相组织Cr12MoV钢是广泛用于模具行业的冷作模具钢,具有高淬透性,截面为300～400mm2以下者可以完全淬透。

在300～400℃时仍可保持良好硬度和耐磨性,因此可用来制造断面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各种模具和工具。

由于该钢中存在大量碳化物,且偏析严重,因此不同的热处理工艺对钢的性能有很大的影响[1]。

本文对Cr12MoV钢在不同热处理条件下的硬度和金相组织进展了分析,为业内人士提供参考。

1 实验条件(1)试样材料:Cr12MoV钢,碳化物偏析较严重。

(2)试样规格:试棒为<100mm×200mm,在试棒的R/2处截取金相试样15mm×15mm×20mm。

(3)淬火前进展等温退火,850±10℃保温100～120min,740℃等温4h。

(4)淬火加热用盐浴炉,冷却介质为20号机油。

(5)金相组织用XJB-200型在线金相仪。

2 试验结果与分析2.1 硬度Cr12MoV钢经不同温度淬火和不同温度回火后的硬度实验数据见表1所示。

根据实验数据绘制其关系曲线如图1所示。

从表1和图1可以看出:(1)Cr12MoV钢淬火后的硬度与淬火温度有极大关系,980～1040℃淬火获得的最高硬度为63～65HRC。

(2)Cr12MoV钢的回火稳定性高,980～1040℃淬火,200℃回火2次,每次2h,硬度为～60.5HRC,250℃回火1h,硬度为～。

(3)1100℃淬火,520℃回火2～3次,“二次硬化〞硬度最高为～61HRC。

(4)1130℃淬火,520℃回火3次,硬度仅进步到50HRC,在550℃回火1～2次,硬度进步到58HRC。

45、60Si2Mn钢的淬透性与淬硬性分析摘要：淬硬性[1]是指钢在正常淬火条件下，所能达到的最高硬度。

淬硬性主要与钢中碳的含量有关。

形状、尺寸相同的不同钢材淬火后，所获得的硬度值大小是不相同的。

可以根据所获得的最高硬度来进行淬硬性的比较，硬度越高的淬硬性越好，反之，硬度越低的淬硬性越差。

淬透性[1]是指钢材在理想条件下淬火所能获得的马氏体组织硬层深度的倾向。

淬透性是钢材固有的一种属性，它取决于钢的淬火临界冷速[1]的大小。

形状、尺寸相同的不同钢材，在相同条件下淬火后，它们所获得淬层深度是不相同的，淬硬层深度越深，我们就说他的淬透性越好。

相反，淬层深度越浅，它的淬透性越差。

本次综合实验研究在正常淬火条件下，45钢和60Si2Mn的硬度差别与变化，来对比不同钢种的淬硬性和淬透性的差别，通过金相组织的对比来说明影响45钢和60Si2Mn的淬透性和淬硬性的组织因素。

关键词：淬透性淬硬性含碳量临界冷却速度Research on Quenched and Hardenability Characteristics of 45 and 60Si2Mn Steels Abstract:Q uenching rigid means steel can reach the highest rigidity’s ability in normal quenching condition. Major in steel quenching rigid with carbon content. The same in different shapes, sizes steel quenching after hardness value is not the same size. According to the highest rigidity obtained to compare, the higher the better the quenching rigid, conversely, the lower the rigid quenching.Its quench-hardening ability means steel can obtain martensitic organizations of hard layer depth in ideal quenching conditions. Its quench-hardening ability is an attribute of the inherent steel, which depends on the steel quenching cooling rate of critical size. Under the same conditions after quenching, the same in different shapes, sizes steel, obtain differ depth is quenched. The depth of hardening layer, the better its quench-hardening ability, instead the shallow depth of quenching, its quench-hardening ability.This comprehensive experimental research on normal quenching condition,the difference of hardness change between 45 and 60Si2Mn , to contrast different kinds of rigid and its quench-hardening ability. Through comparison of metallographic organization to illustrate the influence of 45 steel 60Si2Mn and its quench-hardening ability and organizational factors of rigid.Keywords:Quenched Characteristic Hardenability characteristic Carbon content Critical cooling rate目录第一章绪论 (1)1.1 45、60Si2Mn的综合性能和应用 (1)1.1.1 45钢的工作条件及性能要求 (1)1.1.2 60Si2Mn的工作条件与性能要求 (1)1.2钢的热处理 (2)1.2.1调质钢的热处理 (2)1.2.2弹簧钢的热处理 (2)1.3合金元素在45、60Si2Mn中的作用 (3)1.3.1合金元素在45中的作用 (3)1.3.2合金元素在60Si2Mn中的作用 (3)1.4 本次实验目的 (3)第二章实验方案和实验过程 (4)2．1实验材料及设备 (4)2．1．1实验材料45、60Si2Mn的化学成分 (4)2．1．2实验设备 (4)2.2实验方案 (4)2.1.2钢的热处理工艺参数 (4)2.1.3实验过程 (4)2.3金相显微组织观察 (5)2.3.1金相组织的制备 (5)2.3.2 显微摄影 (5)第三章实验结果分析 (6)3．1实验结果 (6)3.1．1硬度值记录 (6)3．1．2实验试样金相组织照片 (6)3．2 45、60Si2Mn淬火后组织分析 (7)3．3 45、60Si2Mn淬硬性和淬透性分析 (7)第四章实验结论 (9)参考文献 (10)第一章绪论1.1 45、60Si2Mn的综合性能和应用1.1.1 45钢的工作条件及性能要求通常将经过淬火和高温回火处理而使用的结构钢成为调质钢。

201545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，T1045 steel T10 steel heat treatment and research organizations andPerformance ComparisonAbstractTo 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目录绪论 (1)1 实验材料及方法 (2)1.1实验方案 (2)1.2实验材料及设备 (2)1.3 实验方法 (3)2 实验结果与分析 (4)2.1 45钢与T10原始材料组织与性能分析 (5)2.2 45钢与T10在退火后组织与性能分析 (5)2.3 45钢与T10在正火后组织与性能分析 (6)2.4 45钢与T10在淬火后组织与性能分析 (7)2.5 45钢与T10在低温回火后组织与性能分析 (7)2.6 45钢与T10在中温回火后组织与性能分析 (8)2.7 45钢与T10在高温回火后组织与性能分析 (8)3 结论 (9)参考文献 (11)致谢 (12)绪论人类的发展史是与金属材料的应用及其发展紧密联系着的，特别是在近代，金属材料在人类文明中更占有特殊重要的位臵。

钢的热处理及其对组织和性能的影响一、实验目的1．熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火及回火）；2．研究加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响；3．观察和研究碳素钢经不同形式热处理后显微组织的特点；4．了解材料硬度的测定方法，学会正确使用硬度计。

二、实验概述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。

普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。

加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。

正确合理选择这三者的工艺规范，是热处理质量的基本保证。

1.加热温度选择（1）退火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(20～30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A C1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化体组织，降低硬度，改善高碳钢的切削性能，同时为最终热处理做好组织准备。

（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A Cm＋(30～50)℃，即加热到奥氏体单相区。

退火和正火加热温度范围选择见图3-1。

图1 退火和正火的加热温度范围图2 淬火的加热温度范围（3）淬火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；共析钢和过共析钢则加热至A C1＋(30～50)℃，加热温度范围选择见图3-2。

淬火按加热温度可分为两种：加热温度高于A C3时的淬火为完全淬火；加热温度在A C1和A C3（亚共析钢）或A C1和A CCm（过共析钢）之间是不完全淬火。

在完全淬火时，钢的淬火组织主要是由马氏体组成；在不完全淬火时亚共析钢得到马氏体和铁素体组成的组织，过共析钢得到马氏体和渗碳体的组织。

亚共析钢用不完全淬火是不正常的，因为这样不能达到最高硬度。

而过共析钢采用不完全淬火则是正常的，这样可使钢获得最高的硬度和耐磨性。

在适宜的加热温度下，淬火后得到的马氏体呈细小的针状；若加热温度过高，其形成粗针状马氏体，使材料变脆甚至可能在钢中出现裂纹。

碳素钢、低合金钢常见金相组织形态及硬度1．铁素体（F）—原系外来语（Ferrite）译名，台湾文献译为肥粒铁。

铁素体系碳溶于体心立方晶格的α-Fe中所形成的间隙固溶体［α-Fe（C）］。

以4％硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜下观察，铁素体呈明亮的等轴多边形。

由于各晶粒位向不同，受腐蚀程度略有差别，故稍显明暗不同。

铁素体在不同处理状态亦可呈块状、月牙状、网络状等形态，硬度在100HB左右。

2．渗碳体（θ相）—原系外来语（Cementite）译名，台湾文献译为雪明碳铁。

渗碳体系铁和碳的化合物，含碳量为 6.69％，分子式为Fe3C，在合金钢中，渗碳体中的Fe原子可以为其他合金元素原子所置换，形成合金渗碳体［（Fe，Me）3C］。

渗碳体是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。

渗碳体硬度很高（800~1000 HV），而塑性及冲击韧度几乎为零，脆性很大。

其显微组织形态很多，不受硝酸酒精试剂腐蚀（染色），在光学显微镜下呈白亮色，在碱性苦味酸钠腐蚀下，被染成黑色。

渗碳体是钢中的主要强化相，有片状、粒状、网络状、半网络状等形态，其形态与分布对钢的力学性能有很大影响。

3．珠光体（P）—原系外来语（Pearlite）译名，台湾文献译为波莱铁。

珠光体是铁碳合金相图中的共析转变产物（F+Fe3C），是铁素体和渗碳体的机械混合物，因具有这种组织的样品抛光蚀刻后有珠母贝的光泽而得名。

有片（层）状和球（粒）状等不同形态和分布方式。

珠光体用4％硝酸酒精溶液腐蚀，F和Fe3C交界处腐蚀较深，在直射光照射下变成黑色线条，可清晰看到层状，粒状等形态和分布情况。

4．奥氏体（A）—因这种组织的发现人Austen而得名，台湾文献译为沃斯田铁。

奥氏体系碳溶于面心立方晶格γ-Fe中所形成的固溶体［γ-Fe（c）］，常以符号A表示。

奥氏体中的碳也是存在于γ-Fe 晶体的间隙固溶体。

奥氏体存在于727~1495℃的温度区间，是一种高温相，不易腐蚀，呈白色，若先用4％硝酸酒精溶液腐蚀，再用10％过硫酸铵溶液腐蚀，则奥氏体可染成黑色。

铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、贝氏体、魏氏组织，一文识尽！现代材料可以分为四大类——金属、高分子、陶瓷和复合材料。

尽管目前高分子材料飞速发展，但金属材料中的钢铁仍是目前工程技术中使用最广泛、最重要的材料，那么到底是什么因素决定了钢铁材料的霸主地位呢。

下面就为金粉们详细介绍吧。

钢铁由铁矿石提炼而成，来源丰富，价格低廉。

钢铁又称为铁碳合金，是铁（Fe）与碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所组成的合金。

通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理工艺（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以获得各种各样的金相组织，从而使钢铁具有不同的物理性能。

将钢材取样，经过打磨、抛光，最后用特定的腐蚀剂腐蚀显示后，在金相显微镜下观察到的组织称为钢铁的金相组织。

钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。

在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。

这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构。

常见的金相组织有下列八种：1. 铁素体碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁素体，属bcc结构，呈等轴多边形晶粒分布，用符号F表示。

其组织和性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，而强度与硬度较低（30-100 HB）。

在合金钢中，则是碳和合金元素在α-Fe中的固溶体。

碳在α-Fe 中的溶解量很低，在AC1温度，碳的最大溶解量为0.0218%，但随温度下降的溶解度则降至0.0084%，因而在缓冷条件下铁素体晶界处会出现三次渗碳体。

随钢铁中碳含量增加，铁素体量相对减少，珠光体量增加，此时铁素体则是网络状和月牙状。

2. 奥氏体碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。

奥氏体在1148℃有最大溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS、 =40~50%。