实验十 碳钢热处理后基本组织观察与分析

碳钢的热处理及组织性能分析实验一、实验目的1. 掌握钢的退火、正火、淬火、回火工艺。

2. 分析含碳量，加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响。

3.了解碳钢热处理后的基本组织。

二、实验原理1.热处理工艺通常由加热、保温、冷却三个阶段组成。

退火：将钢加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却，如炉冷。

正火：将钢加热到某一临界温度以上，保温后在空气中冷却。

淬火：将钢加热到某一临界温度以上，保温后快速冷却，如淬入水或油里。

回火：将淬火后的钢再加热到A线以下某一温度后冷却。

12.热处理温度的选择亚共析钢：淬火、正火、退火的加热温度在Ac以上30~50℃。

3共析钢，过共析钢：淬火、退火的加热温度，在Ac1以上30~50℃；正火加热温度在Acm以上30~50℃。

亚共析钢和过共析钢的淬火，退火温度范围不同（见图1），这是由于如果亚共析钢的淬火温度过低，在Ac1以上30~50℃，这时钢的组织是铁素体和马氏体，使钢件上出现软点。

而过共析钢在两相区加热后淬火得到的组织是马氏体和渗碳体。

由于渗碳体本身硬度很高，不会影响钢的硬度；相反如果过共析钢加热到奥氏体单相区淬火，得到的组织是马氏体和大量的残余奥氏体，硬度反而要下降。

图1淬火加热温度范围过共析钢在退火时若加热到奥氏体单相区，冷却时将在晶介析出网状渗碳体，使钢的塑性，冲击韧性降低。

所以过共析钢退火加热温度不能过高。

过共析钢的正火主要是为了消除已经形成的网状渗碳体，只是加热到Acm 线以上才能使网状渗碳体全部溶入奥氏体，由于正火的冷却速度较快，网状渗碳体来不及析出而被消除。

回火温度是根据零件所要求的机械性能确定的，通常将回火分为低温、中温、高温回火：低温回火：（150~250℃）所得的组织为回火马氏体，硬度约为HRC60，目的是降低淬火后的应力，减少钢的脆性，但保持钢的高硬度，这种回火常用于切削刀具和量具。

中温回火；（350~500℃）所得组织为回火屈氏体，硬度约为HRC40，目的是获得高的弹性极限，同时有较好的韧性，主要用于中高碳钢弹簧的热处理。

钢的热处理后的组织观察与分析实验报告钢的热处理后的组织观察与分析实验报告一、实验目的1、观察热处理后钢的组织及其变化；2、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响二、实验原理（一）钢的热处理工艺钢的热处理就是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织，而获得所需性能的一种加工工艺。

淬火、回火是钢件的重要热处理工艺。

所谓淬火就是将钢件加热到 Ac 或 Ac1 以上，保温后放入放入各种不同的冷却介质中快速冷却，以获得马氏体组织的热处理操作。

（1）淬火加热温度：根据Fe—Fe3C相图确定，如图 1 所示。

对亚共析钢，其加热温度为 Ac3 十30~50℃，淬火后的组织为均匀细小的马氏体。

如果加热温度不足( 如低于Ac3) ，则淬火组织中将出现铁素体，造成淬火后硬度不足。

对于共析钢、过共析钢其加热温度为 Ac1＋30～50℃，淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体。

未溶的粒状二次渗碳体可以提高钢的硬度和耐磨性。

过高的加热温度( 如高于Acm)，会因得到粗大的马氏体，过多的残余A 而导致硬度和耐磨性的下降，脆性增。

（2）回火温度：回火温度决定于要求的组织及性能。

按加热温度不同，回火可分为三类：低温回火：在 150～250℃回火，所得组织为回火马氏体。

硬度约为 HRC57～60，其目的是降低淬火应力，减少钢的脆性并保持钢的高硬度。

一般用于切削工具、量具、滚动轴承以及渗碳和氰化件。

中温回火：在 350~5000C回火，所得组织为回火屈氏体，硬度约为 HRC40~48，其目的是获得高的弹性极限，同时有高的韧性。

因此它主要用于各种弹簧及热锻模。

高温回火：在 500～650~；回火，所得组织为回火索氏体，硬度约为 HRC25~35。

其目的是获得既有一定强度、硬度，又有良好的冲击韧性的综合机械性能，常把淬火后经高温回火的处理称力调质处理，因此一般用于各种重要零件，如柴油机连扦螺栓，汽车半轴以及机床主轴等。

2、保温时间的确定为了使钢件内外各部分温度均匀一致，并完成组织转变，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，就必须在淬火加热温度下保温一定时间。

碳钢热处理基本组织观察目的1．认识碳钢经不同方式热处理后的典型显微组织特征；2．了解热处理工艺对组织的影响。

一、相关知识1．TTT曲线2．碳钢的退火和正火碳钢的退火组织也就是铁碳合金的平衡组织，以前的实验已经观察过。

亚共析钢的正火组织形式上很象退火组织，这是的珠光体层片较细，整体为灰黑色，理论上讲，铁素体的含量应比平衡状态略少，相差并不明显。

过共析钢一般进行球化退火，得到球化珠光体，正火仅用于消除二次渗碳体网，得到颗粒状的碳化物和细片状珠光体，紧接着进行球化退火。

3．碳钢的等温淬火组织上贝氏体：在500－350℃的等温转变组织，铁素体片在原奥氏体晶界向内发展，成羽毛状，片间间断分布碳化物。

为了清楚看到这种组织，在生成部分上贝氏体后立即快速冷却，其它部分是马氏体。

上贝氏体：在320－250℃的等温转变组织，铁素体片在原奥氏体晶内成透镜状，或象竹叶状。

片内部有非常细小分布碳化物，整体浸蚀后为暗灰色。

为了清楚看到这种组织，在生成部分贝氏体后立即快速冷却，其它部分是马氏体。

4．碳钢的淬火组织小试样奥氏体化后水冷，可以全部淬透，得到马氏体和少量残余奥氏体。

低碳马氏体(板条马氏体)：在光学显微镜下，板条马氏体为一束束相互平行的细长条状，在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群。

高碳马氏体(针状马氏体)：在光学显微镜下，片状马氏体呈针状或竹业状，片间互不平行呈一定角度，其立体形态为双凸透镜状。

针的粗细决定于奥氏体晶粒的大小，通常其针细小，在光学显微镜下不能看清，称为隐针马氏体。

T10正常加热温度为760℃，若过热(温度820℃，为能了解其形态)，就可看到其针状的形貌。

5．碳钢的回火组织回火马氏体：形状同淬火态，但内部有碳化物，浸蚀后的颜色变暗。

回火曲氏体：原马氏体形态不可见，弥散的Fe3C析出，组织一般为灰暗色。

回火索氏体：在铁素体的基体上分布小颗粒状的渗碳体。

6．低碳钢渗碳后炉冷组织920℃渗碳后，表层的含碳量接近Acm线，逐渐降低，到心部为原始的低碳(或纯铁)，炉冷后得到平衡组织，从表到里，经过过共析(珠光体＋网状渗碳体)、共析(珠光体)、亚共析(铁素体＋珠光体)的逐渐过渡。

碳钢的热处理后组织观察碳钢是一种含碳量较高的合金钢，主要成分是铁和碳。

它具有优良的可加工性、强度和耐磨性。

碳钢经过热处理后，能够改变其组织和性能，使其满足不同应用的要求。

热处理是通过加热和冷却的方式，改变钢材的组织和性能。

碳钢的热处理包括退火、正火、淬火和回火等过程。

首先是碳钢的退火处理。

退火是将钢材加热到一定温度，然后在适当的条件下进行冷却，以达到使钢材组织中的晶粒细化和均匀化的目的。

退火后的碳钢，晶粒尺寸减小，晶界的清晰度增加，硬度下降，韧性提高。

退火处理可以消除应力、改变钢材的硬度和强度，提高其加工性能。

其次是碳钢的正火处理。

正火是将钢材加热到一定温度，然后冷却到室温。

正火处理可以提高碳钢的硬度和强度，改善其耐磨性和切削性能。

通过正火处理，碳钢的晶粒尺寸更加均匀，组织更加紧密，硬度更高。

接下来是碳钢的淬火处理。

淬火是将钢材加热到高温后迅速冷却至室温。

淬火处理使得碳钢组织变为马氏体组织，表面硬度极高，内部组织变脆，但具有较好的耐磨性。

淬火处理后的碳钢通常具有高硬度、高强度和较低的韧性，常用于制作刀具、弹簧和齿轮等。

最后是碳钢的回火处理。

回火是将经过淬火处理的钢材再次加热到一定温度，然后进行冷却。

回火处理可以改变淬火处理后的组织，消除淬火时引入的内应力，并提高碳钢的韧性和可靠性。

回火处理后的碳钢具有较好的韧性、耐磨性和抗冲击性，适用于制作机械零件和工具。

总之，碳钢经过热处理后，其组织和性能得到改善，能够满足不同应用的要求。

不同的热处理方法和工艺参数会导致不同的组织结构和性能。

因此，在实际应用中，根据具体要求选择适当的热处理方法，可以使碳钢发挥最佳性能。

碳钢热处理后的显微组织观察与分析
一、研究背景
碳钢是一种广泛应用的材料，具有高强度、良好的塑性、耐腐蚀性，以及较低的成本等优点。

狭义的碳钢是指碳含量不高于2.06%的钢，一般指碳含量在0.25~2.06%之间的碳素低合金钢，简称碳钢。

碳钢的力学性能极大程度上受组织影响，因此，碳钢的热处理是提高其力学性能的关键手段。

二、热处理方法
碳钢在热处理过程中，主要是正火、回火、淬火和回火等，根据加工目的和钢种的不同，还有退火和淬拔，等等。

1.正火：正火是指把钢从室温升温到一定的温度（相当于细化、强化钢组织）后，室温或其他低温下的冷却过程。

将钢置于明火中加热，加热到一定温度（软化温度），停止着火，让钢自然冷却（细化钢组织）。

2.回火：回火是指将钢比正火温度高一点加热，然后用较低温度的流体（水、油等）冷却（增强钢组织）。

回火可以改善零件的机械性能，使其获得更高的屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率等。

3.淬火：淬火是把钢加热到一定的高温，然后用水、油、空气等低温流体进行冷却，使钢获得更高的强度、延展性和硬度。

碳钢热处理后的显微组织观察实验报告实验目的：通过对碳钢进行热处理，观察不同处理条件下的显微组织变化，了解热处理对材料性能的影响。

实验原理：碳钢是将铁和碳混合熔炼得到的一种合金。

由于碳元素的含量不同，可以分为低碳钢、中碳钢、高碳钢等。

在碳含量小于0.8%的碳钢中，碳的形态为固溶态，一般认为石墨化碳是一种强化剂，但是当碳含量高于一定程度时，石墨化碳就会成为材料的弱化因素，须采取措施排除其中的碳化物（Fe3C）。

其主要手段是通过热处理，使碳元素达到在钢中最佳状态。

热处理是指将材料加热到一定温度，然后以一定的速率冷却，以改变其组织和性能的过程。

其中，淬火是一种快速冷却的热处理方法，可使钢材组织变硬化；回火是在淬火后加热，然后缓慢冷却的过程，可使钢材组织变柔韧。

实验步骤：1. 选择一块碳钢，清洗干净，并用锉刀在表面画两条直线，以便观察显微组织变化。

2. 将碳钢样品置于电炉中，加热到红色，保持5分钟。

3. 将样品迅速取出，浸入凉水中进行淬火，使其从高温状态快速冷却。

4. 对淬火后的样品进行显微组织观察和比较。

5. 将样品置于烘箱中回火，温度和时间由指导老师指定。

实验结果：经过淬火处理的碳钢样品在显微镜下可以看到整齐排列的马氏体组织，该组织具有较高的硬度和脆性，在撞击或载荷作用下容易产生裂纹或断裂。

经过回火处理后，样品显微镜下的组织发生了改变。

马氏体逐渐转化成铁素体，呈现出蓝色和灰色的颜色。

在较高的温度下回火处理后，钢的组织相对缓和，同时也具有一定的硬度和强度。

通过本实验，我们了解到热处理对钢材的影响，并通过不同条件下的显微组织观察和比较，得出了淬火和回火处理对碳钢组织和性能的影响。

淬火处理可以使钢的组织变硬，但脆性也增加；回火处理则可以提高钢的韧性和强度，并减少脆性。

在实际应用中，需要根据不同的需要选择合适的热处理工艺。

碳钢热处理后的基本组织观察碳钢热处理是一种重要的金属材料加工工艺，在工业应用中具有广泛的应用。

在热处理过程中，通过控制材料的加热、保温和冷却过程，可以改变碳钢的组织结构和性能，从而满足不同的工程要求。

碳钢热处理后的基本组织观察是研究碳钢热处理效果的重要手段之一、下面将从碳钢的基本组织和热处理方法两个方面来进行阐述。

碳钢的基本组织主要包括铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体。

铁素体是碳钢的基本组织，它具有良好的延展性和韧性。

在热处理过程中，通过加热和保温，可以使铁素体逐渐转变为珠光体。

珠光体是一种具有较高硬度和强度的组织，同时具有一定的韧性。

贝氏体和马氏体是高碳钢和合金钢中常见的组织。

贝氏体具有良好的切削性能和一定的韧性，而马氏体则具有更高的硬度和强度，但韧性较低。

在碳钢热处理后，可以通过金相显微镜等观察工具对其基本组织进行观察和分析。

金相显微镜可以放大碳钢的组织结构，同时还可以使用染色剂来突出不同的组织成分。

观察时可以选择不同的放大倍数和不同的观察角度，以获取更全面和详细的信息。

对于碳钢的热处理方法，常见的有正火、淬火和回火等。

正火是将钢件加热到适当温度，然后保温一段时间，最后慢速冷却。

这种热处理方法主要用于提高碳钢的硬度和强度，但会降低其韧性。

淬火是将钢件迅速加热到适当温度，然后迅速冷却。

这种热处理方法会使碳钢形成马氏体组织，从而大大提高其硬度和强度，但韧性较低。

回火是在淬火后再加热钢件到适当温度，然后保温一段时间，最后慢速冷却。

这种热处理方法可以调整碳钢的硬度和韧性，使其达到理想的综合性能。

在实际的碳钢热处理过程中，为了达到理想的组织和性能，需要控制好以下几个因素：加热温度、保温时间和冷却速度。

加热温度是指将钢件加热到的最高温度，不同的钢种和要求的组织结构需要不同的加热温度。

保温时间是指保持钢件在加热温度下的时间，它与钢件的尺寸和组织转变的速率有关。

冷却速度是指钢件冷却的速率，它决定了组织结构的类型和形成的量。