实验三 碳钢的热处理组织 实验四 金相显微试样制备

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。

实验三碳钢的热处理一、实验目的1.了解碳素钢的基本热处理(退火、正火、淬火及回火)的工艺方法。

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。

4.学会洛氏硬度计的使用。

二、实验设备和材料设备: 箱式电炉和控温仪表, 洛氏硬度计, 皮手套, 夹钳, 淬火矿物油, 水, 砂纸等。

材料: 45号钢、T12 钢样若干。

三、热处理工艺及其设计碳素钢普通热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。

加热温度、保温时间和冷却速度, 是达到热处理良好效果的最重要工艺参数。

（一）设计、制定热处理工艺规范钢的热处理是通过加热、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热加工工艺, 它的基本过程包括: 将钢加热到选定温度, 在该温度下保持一段时间, 然后用选定的速度冷却。

由于工件的成份、形状、大小不同, 所以应该选择不同的加热温度、保温时间和冷却速度。

热处理的工艺参数主要包括: 加热温度、保温时间、冷却速度。

1. 加热温度的选择（1）退火：亚共析钢加热至Ac3+(20(C～30(C)(完全退火)；共析钢, 过共析钢加热至Acl+(20(C～30(C)(球化退火), 得到粒状渗碳体, 硬度降低, 以利切削加工。

由于退化时间较长, 本次不做退火实验。

（2）正火: 亚共析钢加热至Ac3+(30(C～50(C)；过共析钢加热至Accm+ (30(C～50(C)。

即加热到奥氏体单相区。

（3）淬火: 亚共析钢加热至Ac3+(30(C～50(C)；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30(C～50(C)。

（4）回火: 碳素钢淬火后需尽快回火, 按加热温度的不同, 可分为三种:低温回火: 加热温度150(C～250(C, 目的是得到回火马氏体, 降低淬火应力, 减少脆性并保持淬火碳素钢的高硬度。

用于切削工具、冷作模具、滚动轴承等。

中温回火：加热温度350(C～500(C, 目的是得到回火托氏体, 较多地降低淬火应力, 有高的韧性和弹性极限。

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。

碳钢热处理实验实验简介碳钢热处理实验是对碳钢材料进行高温处理的一种实验，通过调整加热温度、保温时间、冷却方式等条件，使材料在不同的金相组织状态下达到不同的性能要求，进而探究碳钢材料的金相变化规律和性能变化规律。

实验步骤1.制作试样：选取碳钢材料，根据实验需要制作成不同形态的试样，一般常用的有圆柱形、平板形和带孔形试样。

2.加热处理：将试样置于坩埚内，加热到所需处理温度，并保持一定时间，使其达到准确的热加工目的。

3.冷却处理：根据所需处理的不同状态和要求，进行不同方式的冷却处理。

通常使用快速冷却或淬火，使样品的组织达到最佳状态。

4.金相分析：对处理过的试样进行金相分析，观察其晶粒大小、晶粒形态、相态比例等组织特征，以及硬度、韧性等力学性质，用于判断处理结果是否达到要求。

实验原理碳钢热处理是通过制定不同的加热制度，使钢材达到额定的显微组织状态，从而使得其性能得到显著提高的一种方法。

钢材的热处理过程中，其晶粒大小和晶间间隔、相比例、相组成等组织结构的改变，直接影响着钢材的硬度、韧性等力学性质。

碳钢的组织状态分为珠光体、铁素体、马氏体、贝氏体四种，其中最基础的是铁素体。

在碳钢的高温加热过程中，随着温度的升高，钢材的铁素体晶粒继续长大，在一定温度范围内，钢材材料的组织结构逐渐趋于稳定，直到组织结构的变化基本停止。

这个过程叫做晶粒长大过程，是钢材处理的基本实现原理。

在达到所需的晶粒组织状态之后，为了保持其晶粒状态，并提高其硬度和韧性，需要进行快速冷却或淬火操作。

由于快速冷却或淬火的过程中，钢材的温度急剧降低，使其组织状态变得更加稳定，此时钢材的硬度和韧性得到显著提高。

实验结果在碳钢热处理实验中，不同的处理方式对材料的性质有很大的影响。

通常情况下，提高处理温度和时间，会使钢材的晶粒变大，组织变得稳定，并且硬度和韧性降低；而快速冷却或淬火则会使钢材的晶粒变小，组织变得更加稳定，并且硬度和韧性得到提高。

然而，实际上不同的碳钢材料和处理方式，处理结果也各不相同。

实验三 碳钢的热处理及组织、性能分析 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。

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I 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。

WW/log r图1共析碳钢的c 曲线 10005 I 10 1炉 101 10* 图2 45钢的CCT 曲线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860C 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，女口 T8钢在550~350C 及350E ~ 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。

碳钢热处理实验报告一、引言碳钢是一种常用的材料，在许多领域都有着广泛的应用。

而碳钢热处理是一种常见的工艺，通过控制材料的加热和冷却过程，可以改变碳钢的组织结构和性能，从而达到满足不同工作条件的要求。

本文将重点讨论碳钢的热处理实验结果及其对物理性能的影响。

二、实验目的本次实验的目的是通过热处理工艺，对碳钢进行淬火、回火和正火处理，观察不同处理方式对材料硬度、韧性和耐磨性等性能的影响。

三、实验过程1. 样品制备：选择相同尺寸的碳钢样品，确保实验条件的统一，并进行必要的打磨和清洁工作。

2. 淬火处理：将样品加热到适当的温度，保持一定时间后，迅速进行冷却。

采用水冷淬火和油冷淬火两种方式，分别标记为样品A和样品B。

3. 回火处理：将样品A和样品B分别加热至适当温度，保持一定时间后，进行缓慢冷却。

回火处理的温度和时间根据材料的要求进行选择。

4. 正火处理：将样品A和样品B分别加热至适当温度，保持一定时间后，迅速进行冷却。

正火处理温度较低，时间较短，用于提高材料的韧性。

四、实验结果与分析1. 硬度测试：在实验结束后，对样品进行硬度测试。

通过布氏硬度计测量不同处理后的样品硬度，并进行对比分析。

结果显示，样品A（水冷淬火）具有较高的硬度，而样品B（油冷淬火）较之较低。

这是因为水冷淬火速度更快，导致了碳钢中的碳元素无法充分沉淀，从而提高了材料的硬度。

2. 韧性测试：通过冲击试验，对不同热处理后的样品进行韧性测试。

结果表明，经过回火处理的样品A在韧性方面表现较好，而样品B则因油冷淬火导致较高的硬度，韧性稍差。

这是因为回火处理可改善材料的韧性，通过减少残留应力的方式使其更加柔韧。

3. 耐磨性测试：通过摩擦磨损实验，对不同热处理后的样品进行表面耐磨性测试。

结果显示，样品A（河注淬火）的表面硬度较高，因此具有较好的耐磨性能；而样品B（油冷淬火）的耐磨性相对较差。

这是因为样品A经过淬火处理后，碳元素沉淀在晶界和析出物中，使得材料表面更加坚硬，具有较好的耐磨性。

实验三碳钢的热处理工艺对组织与性能的影响一、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.掌握热处理后钢的金相组织分析。

4.For personal use only in study and research; not for commercial use5.6.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。

7.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、实验内容1.45和T12钢试样淬火、回火操作，用洛氏硬度计测定试样热处理前后的硬度。

工艺规范见表6—1。

2.制备并观察标6—2所列样品的显微组织。

3.观察幻灯片或金相图册，熟悉钢热处理后的典型组织：上贝氏体、下贝氏体、片状马氏体、条状马氏体、回火马氏体等的金相特征。

三、概述1．淬火、回火工艺参数的确定。

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。

（1）加热温度的确定淬火加热温度决定钢的临界点，亚共析钢，适宜的淬火温度为A c3以上30~50℃，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体。

如果加热温度不足（<A c3），淬火组织中仍保留一部分原始组织的铁素体，造成淬火硬度不足。

过共析钢，适宜的淬火温度为A c1以上30~50℃，淬火后的组织为马氏体十二次渗碳体（分布在马氏体基体内成颗粒状）。

二次渗碳体的颗粒存在，会明显增高钢的耐磨性。

而且加热温度较A cm低，这样可以保证马氏体针叶较细，从而减低脆性。

回火温度，均在A c1以下，其具体温度根据最终要求的性能（通常根据硬度要求）而定。

（2）加热，保温时间的确定加热、保温的目的是为了使零件内外达到所要求的加热温度，完成应有的组织转变。

加热、保温时间主要决定于零件的尺寸、形状、钢的成分、原始组织状态、加热介质、零件的装炉方式和装炉量以及加热温度等。

实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察实验目的概述实验内容实验方法实验报告思考题一、实验目的1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。

2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。

3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。

4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。

TOP二、概述1. 碳钢热处理后的显微组织碳钢经退火、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。

因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。

为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。

在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；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；当冷却速度增大至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，瞬时转变成马氏体。

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。

转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC)珠光体型相变珠光体(P)>650在400～500X金相显微镜下可以观察到铁索体和渗碳体的片层状组织～20(HBl80～200)索氏体(S)600～650在800一]000X以上的显微镜下才能分清片层状特征，在低倍下片层模糊不清25～35屈氏体(T)550～600用光学显微镜观察时呈黑色团状组织，只有在电子显徽镜(5000～15000X)下才能看出片层状35—40贝氏体型相变上贝氏体(B上)350～550在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特征40—48下贝氏体(BT)230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58马氏体型相变马氏体(M)<230在正常淬火温度下呈细针状马氏体(隐晶马氏体)，过热淬火时则呈粗大片状马氏体60～65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，当奥氏体缓慢冷却时(相当于炉冷，如图2-3中V1：)，转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。

碳钢的热处理及性能分析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。

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。

钢铁试样的制备及⾦相显微组织分析实验⼀⾦相显微试样的制备⼀．实验⽬的1．了解⾦相试样的制备过程2．掌握钢铁⾦相试样的制备过程及⽅法⼆．概述⾦相显微试样的制备可分为以下五个过程：(⼀) 取样1.试样制备：1.1试样选择1.1.1试样截取的⽅向、部位、数量应根据⾦属制造的⽅法、检验⽬的、技术条件、相关标准的规定或双⽅达成协议的规定进⾏。

1.1.2需研究⾦属材料从表层到中⼼的组织、显微组织状态、晶粒度级别、碳化物⽹、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度、腐蚀层深度时，应垂直于锻轧⽅向取横截⾯截取试样。

1.1.3 需研究⾮⾦属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、变形后的各种组织形貌、热处理的全⾯情况时，应平⾏于锻轧⽅向取纵截⾯截取试样。

1.1.4 需研究焊接接头从表层到中⼼及各焊层的组织、显微组织状态、晶粒度级别等情况时，应垂直于焊缝的纵截⾯截取试样，并应符合相关标准、规程的规定。

注：显微试样的选取应根据研究的⽬的,取其具有代表性的部位。

例如○1在检验和分析失效零件的损坏原因时，除了在损坏部位取样外，还需要在距破坏处较远的部位截取试样以便⽐较。

○2在研究⾦属铸件组织时，由于存在偏析现象，必须从表⾯层到中⼼同时取样进⾏观察；○3对于轧制和锻造材料则应同时截取横向（垂直于轧制⽅向）及纵向（平⾏于轧制⽅向）的⾦相试样，以便于分析⽐较表层缺陷及⾮⾦属夹杂物的分布情况；○4对于⼀般热处理后的零件，由于⾦相组织⽐较均匀，试样的截取可在任⼀截⾯进⾏。

1.2试样截取1.2.1试样可⽤⼿锯、砂轮切割机、锯、刨、铣等截取，必要时也可⽤⽓割法、等离⼦切割等⽅法截取。

1.2.2 不论⽤哪种⽅法取样，均应避免截取⽅法对组织的影响，如变形、过热等。

根据不同⽅法应在切割边去除这些影响，对过热的影响，可在截取时采取⽔冷等措施避免。

1.2.3确定好部位后就可把试样截下，试样的尺⼨通常采⽤直径φ12～15mm，⾼12～15mm的圆柱体或边长12～15mm的⽅形试样。

碳钢热处理实验报告碳钢热处理实验报告引言：碳钢是一种常见的金属材料，具有良好的机械性能和可塑性。

然而，碳钢的性能可以通过热处理来改善，以满足特定的工程要求。

本实验旨在研究碳钢的热处理工艺对其性能的影响，并分析不同处理条件下的微观结构变化。

实验方法：1. 样品准备：选择相同尺寸的碳钢样品，并进行表面清洁处理，确保样品无杂质。

2. 热处理工艺：将样品分为三组，分别进行退火、淬火和回火处理。

a. 退火：将样品放入高温炉中，加热至临界温度（800-900°C），保持一定时间后缓慢冷却。

b. 淬火：将样品迅速放入冷却介质（如水或油）中，使其迅速冷却。

c. 回火：将淬火后的样品放入高温炉中，加热至较低的温度（200-500°C），保持一定时间后冷却。

实验结果与讨论：1. 退火处理：退火处理可以消除碳钢中的应力和晶界缺陷，提高其延展性和韧性。

在显微镜下观察，退火后的样品晶粒较大且均匀，晶界清晰。

这是因为高温下晶粒能够长大并形成完整的晶界结构。

2. 淬火处理：淬火处理可以使碳钢快速冷却，形成马氏体组织，从而提高硬度和强度。

在显微镜下观察，淬火后的样品呈现出细小的马氏体组织，晶粒较小且紧密排列。

这是因为淬火过程中，碳钢中的碳原子被固溶在铁晶格中，形成了固溶体。

3. 回火处理：回火处理是为了降低淬火后样品的脆性，提高其韧性和可塑性。

在显微镜下观察，回火后的样品晶粒继续长大，晶界清晰，与退火处理类似。

此外，回火还可以消除淬火过程中产生的残余应力。

4. 性能测试：通过硬度测试和拉伸试验，可以评估不同热处理工艺对碳钢性能的影响。

退火处理后的样品具有较低的硬度，但具有较高的延展性和韧性。

淬火处理后的样品具有较高的硬度和强度，但较低的延展性。

回火处理后的样品硬度和强度介于退火和淬火之间，但具有较好的韧性。

结论：通过碳钢热处理实验，我们可以得出以下结论：1. 退火处理可以提高碳钢的延展性和韧性。

2. 淬火处理可以提高碳钢的硬度和强度。

碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验一、实验目的1、观察和研究碳钢经不同形式热处理后其显微组织的特点。

2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。

3、了解硬度测定的基本原理及应用范围。

4、了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。

5、掌握金属显微试样的制作过程，正确地制作所要观察的试件。

二、实验内容1、制作经热处理后的试样，完成打磨、刨光、浸蚀的所有制作步骤。

2、热处理后的试件进行硬度测试。

3、热处理后的试样进行组织观察分析和比较。

三、实验设备的使用和注意事项（一）硬度计的原理、使用和注意事项金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下的抵抗塑性变形的一种能力。

硬度测量能够验出金属材料软硬程度的数量概念。

由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。

硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。

另外，硬度与其它机械性能（如强度指标σb及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。

硬度的试验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。

压入法硬度试验的主要特点是：（1）试验时应力状态最软（即最大切应力远远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。

（2）金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：σb=K·HB式中：σb——材料的抗拉强度值HB——布氏硬度值K——系数退火状态的碳钢K=0.34~0.36合金调质钢K=0.33~0.35有色金属合金K=0.33~0.53（3）硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度高，这些性能也就好。

在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。

（4）硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。

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。

《材料科学基础》碳钢热处理实验教学方案设计一、实验目的1.掌握碳钢的热处理原理和方法。

2.学习并掌握碳钢的淬火、回火和退火工艺。

3.通过实验，了解碳钢的微观组织变化和机械性能变化。

二、实验项目1.碳钢淬火实验2.碳钢回火实验3.碳钢退火实验三、实验仪器和材料1.实验样品：碳钢试样2.实验设备：电炉、冷却油、热处理工具3.实验仪器：显微镜、万能试验机四、实验步骤1.碳钢淬火实验（1）将碳钢试样放入电炉中加热至淬火温度（一般为800-900℃）。

（2）保持试样在淬火温度下一定时间，使其均匀加热。

（3）快速将试样降入冷却油中进行淬火。

（4）取出试样，进行金相观察，测定硬度。

2.碳钢回火实验（1）将淬火后的碳钢试样放入电炉中加热至回火温度（一般为250-500℃）。

（2）保持试样在回火温度下一定时间，使其达到所需的硬度和韧性。

（3）取出试样，进行金相观察，测定硬度。

3.碳钢退火实验（1）将碳钢试样放入电炉中加热至退火温度（一般为500-800℃）。

（2）保持试样在退火温度下一定时间，使其达到所需的结构和性能。

（3）缓慢冷却至常温，取出试样，进行金相观察，测定硬度。

五、实验内容及要求1.实验中要注意安全，操作过程中需戴好防护眼镜、手套等防护用具。

2.实验过程中要严格控制加热和冷却速度，确保试样获得所需的组织和性能。

3.实验后要对试样的硬度和金相组织进行测定和观察，并比较不同热处理工艺的效果。

4.结合实验结果，分析碳钢热处理对其微观组织和性能的影响，并进行讨论和总结。

六、实验效果评价本实验通过对碳钢的淬火、回火和退火实验，使学生能够全面了解碳钢的热处理原理和方法，掌握热处理工艺的关键步骤和操作要点。

通过对碳钢试样的金相观察和硬度测定，学生能够直观地了解碳钢的微观组织变化和机械性能变化，提高对材料科学基础知识的理解和掌握水平。

七、实验拓展1.可以对不同碳含量的碳钢进行热处理实验，比较其组织和性能的差异。

2.可以对不同热处理工艺参数进行调整，探讨热处理工艺对碳钢性能的影响规律。

碳钢热处理实验报告篇一：金属材料及热处理实验报告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：学号：杨泽荣411020102014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............................................................... ............................................ 12.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)淬火.................................................................................................................... 4 回火............................................................... ..................................................... 5 2.试样硬度测定............................................................... ................................................ 5 3.显微组织观察与拍照记录............................................................... .. (5)样品的制备............................................................... .......................................... 5 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................................................................. ........................... 62.淬火温度、淬火介质对钢组织和性能的影响 (6)淬火温度的影响............................................................... .................................. 6 淬火介质的影响............................................................... .................................. 7 3回火温度对钢组织与性能的影响............................................................... .. (7)回火温度对45钢组织的影响............................................................... ............ 7 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)合金元素对钢的淬透性的影响............................................................... .......... 8 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。

实验二碳钢热处理的显微组织观察及硬度测定一、实验目的1. 观察碳钢经不同热处理后的基本组织；2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——F、P、Fe3C、M、T、S、M回火、T回火、S回火；3. 了解热处理工艺对碳钢性能（硬度）的影响；二、概述碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织；经淬火得到的是非平衡组织。

因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(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含量．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。

在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。

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中。

2．共析钢连续冷却时的显微组织为了简便起见，不用CCT曲线．而用C曲线(图1)来分析。

例如共析钢奥氏体，在慢冷时(相当于炉冷，见图1中的v1)应得到100％的珠光体；当冷却速度增大到v2(相当于空冷)，得到的是较细珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到v3(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至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．瞬时转变成马氏体。

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，如图2所示。

当奥氏体缓慢冷却时(相当于炉冷，如图2中v1)，转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。

随着冷却速度的增大，即v3＞v2＞v1时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光休的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。

因此，v1的组织为铁素体+珠光体；v2的组织为铁素体+索氏体；v3的组织为铁素体+屈氏体。