实验二 碳钢的热处理及硬度测试实验报告

实验二碳钢的热处理及硬度计使用一．实验目的1、熟悉碳钢的基本热处理的操作方法。

2、了解含碳量、加热温度、保温时间、冷却速度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响。

3、学会洛氏硬度计的使用。

二．概述一．碳钢的热处理钢的热处理是利用钢在固态范围内的加热、保温、冷却，借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工艺方法。

普通热处理的基本操作包括退火、正火、淬火、回火等。

实施热处理操作时，加热问题、保温时间、冷却方式是最基本的环节，正确选择这三者的参数是热处理质量的关键。

1．1．加热温度的选择（1）退火加热温度：亚共析钢加热至Ac3+（30~50）ºC（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至Ac1+（30~50）ºC（球化退火）。

（2）正火加热温度：亚共析钢加热至Ac3+（30~50）ºC；过共析钢加热至Accm+（30~50）ºC退火和正火加热温度的选择如图3.1所示。

（3）淬火加热温度：亚共析钢加热至Ac3+（30~50）ºC；共析钢和过共析钢加热至Ac1+（30~50）ºC，如图3.2所示。

图3.1 退火和正火加热温度范围图3.2 淬火的加热温度范围钢的成分、原始组织及加热速度等皆影响临界点Ac1、Ac3、Acmm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加热文帝。

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。

（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（工厂中常常是根据硬度的要求）。

按加热温度的高低，回火分为三类：1）低温回火：在150~250ºC的回火称为低温回火。

目的是降低淬火应力，减少钢的脆性，并保持钢的硬度。

常用于高碳钢的切削刀具、量具和滚动轴承的热处理。

2）中温回火：在350~500ºC的回火称为中温回火。

碳钢的热处理实验报告模块一常用金属材料及热处理项目二钢的热处理任务一: 钢的普通热处理一、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、研究冷却条件对碳钢性能的影响。

3、分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。

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工件形状加热圆柱形方形板形温度(?) 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 3800 1.0 1.5 2900 0.8 1.2 1.61000 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(如图2所示)，使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围(650,550?)进行快冷(即与C曲线的“鼻尖”相切)，而在较低温度(300,100?)时冷却速度则尽可能小些。

实验二钢的热处理及硬度测定一、实验目的1.了解钢的基本热处理工艺。

2.了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。

3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。

二、实验原理热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。

其工艺特点是把钢加热到一定温度,保温一段时间后,以某种速度冷却下来,通过改变钢的内部组织来改善钢的性能,其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。

金属的硬度是材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力。

硬度越大,表明金属抵抗塑性变形的能力越大,材料产生塑性变形就越困难。

硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。

硬度的试验方法很多,其中常用的有布氏法、洛氏法和维氏法三种硬度试验方法。

1.钢的退火、正火、淬火和回火钢的退火通常是将钢加热到临界温度1Ac 或3Ac 线以上,保温后缓慢地随炉冷却的一种热处理工艺。

钢经退火处理后,其组织比较接近平衡状态,硬度较低(约180~22OHBS ,有利于进行切削加工。

钢的正火是将钢加热到3Ac 或cm Ac 线以上30~50℃,保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。

由于冷却速度稍快,与退火组织相比,所形成的珠光体片层细密,故硬度有所提高。

对低碳钢来说,正火后提高硬度可改善其切削加工性能,降低加工表面的粗糙度;对高碳钢来说,正火可以消除网状渗碳体,为球化退火和淬火作准备。

钢的淬火就是将钢加热到3Ac 或1Ac 线以上30~50℃,保温后在不同的冷却介质中快速冷却,从而获得马氏体和(或贝氏体组织的一种热处理工艺。

马氏体的硬度和强度都很高,特别适用于有较高耐磨性能要求的工模具材料。

淬火工艺包括三个重要参数,淬火加热温度、保温时间和冷却速度。

淬火加热温度过高时晶粒容易长大,而且还会产生氧化脱碳等缺陷,加热温度过低则会因组织中存在铁素体或珠光体而导致材料硬度不足。

保温时间与钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质等因素有关,一般可按照经验公式加以估算,保温时间过长或过短都会对钢的组织及性能造成不利的影响。

碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验名称：碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验目的：1.了解碳钢的热处理原理和方法；2.通过实验测试，掌握碳钢经过不同热处理方法后硬度值的变化规律。

实验仪器和材料：1.碳钢试样；2.淬火油、冷却水；3.磨床、磨片；4.硬度计。

实验步骤：1.制备碳钢试样，将其切割成长约100mm、宽约20mm、厚约10mm的长方形块状试样。

2.试样表面进行粗磨和精磨，保证试样表面光洁无崩边、不得有划痕。

3.将碳钢试样放入炉中进行淬火处理。

炉温750~800℃，淬火油温度在60~100℃之间。

加热时间视试样大小及夹漏情况而定，通常5~15min。

将试样立即放入预备好的淬冷介质中进行淬冷，冷却介质为10℃以下的清水或慢速动力油。

4.进行退火处理。

将淬火状态的碳钢试样放入退火炉中，炉温为680~700℃，保温时间1~2h，然后炉门静止，自然冷却。

退火后试样表面变为光滑平整，无应力和氧化皮。

5.进行正火处理，炉温为860~900℃，加热时间3~6min。

试样达到定温的温度后，以2~3℃/min的速度升温。

6.进行硬度测试。

将不同状态的碳钢试样分别进行硬度测试，并记录硬度值。

实验结果：1.淬火处理后，碳钢的硬度值显著提高。

在淬火温度750~800℃范围内，淬火油温度为60~100℃时，碳钢的硬度值可达到HRC58以上。

2.经过退火处理后，碳钢的硬度值略微降低，但仍保持在HRC50以上。

3.经过正火处理后，由于晶粒长大而硬度值有较大幅度下降，硬度值在HRC20~40之间。

结论：1.淬火处理是碳钢热处理中硬化处理的主要方法。

2.退火处理可使材料的晶粒细化，使材料变得柔软，但硬度值略有降低。

3.经过正火处理后，硬度值明显下降，晶粒变大。

碳钢的热处理及硬度测试实验报告一、实验目的本实验旨在探究碳钢热处理的原理及方法，并通过硬度测试来评估不同处理方式对碳钢硬度的影响。

二、实验原理1. 碳钢热处理碳钢是一种含有较高量碳元素的合金钢，其硬度和强度与碳含量成正比。

碳钢的热处理主要包括退火、正火、淬火和回火四个步骤。

2. 硬度测试硬度是材料抵抗划痕或压入的能力，通常用Vickers硬度测试法来评估材料硬度。

三、实验步骤1. 准备样品：选择不同直径和长度的碳钢棒作为样品。

2. 退火：将样品放入电炉中，加热至800℃左右保温1小时后慢冷至室温。

3. 正火：将样品放入电炉中，加热至900℃左右保温30分钟后冷却至室温。

4. 淬火：将样品放入水中快速冷却。

5. 回火：将淬火后的样品放入电炉中，加热至400℃左右保温2小时后冷却至室温。

6. 硬度测试：使用Vickers硬度测试仪对不同处理方式的样品进行硬度测试。

四、实验结果经过退火处理后，碳钢的硬度降低，表现出较好的韧性；正火处理能够提高碳钢的硬度和强度；淬火处理能够使碳钢达到最大的硬度和强度，但同时也会使其变得脆性增加；回火处理可以减轻淬火后碳钢的脆性，但会降低其硬度和强度。

通过Vickers硬度测试仪测量，退火后样品的硬度为150HV，正火后为200HV，淬火后为350HV，回火后为250HV。

五、实验分析通过本实验可知，不同热处理方式对碳钢的性质有着显著影响。

在实际应用中需要根据具体情况选择合适的热处理方式来满足需求。

六、实验结论1. 碳钢经过不同热处理方式后其性质有显著差异。

2. 淬火能够使碳钢达到最大的硬度和强度，但同时也会使其变得脆性增加。

3. 回火处理可以减轻淬火后碳钢的脆性，但会降低其硬度和强度。

4. 在实际应用中需要根据具体情况选择合适的热处理方式来满足需求。

七、实验注意事项1. 热处理时需要注意安全，避免烫伤或其他意外事故。

2. 硬度测试时需要保证测试仪器的准确性和稳定性。

3. 实验结束后需要及时清理实验器材和场地。

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。

钢的热处理操作和硬度测试实验一、实验目的：1、熟悉钢的几种基本的热处理操作（退火、正火、淬火、回火）2、了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能（硬度）的影响3、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响二、实验原理：1、钢的热处理是指将钢在固态范围内加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的使用性能和工艺性能的一种操作工艺。

2、退火：加热温度——亚共析钢加热至Ac3+(20-30)°C（完全退火），共析钢和过共析钢加热至Ac1+(20-30)°C（球化退火）；冷却方式——炉冷；得到组织——接近平衡状态的珠光体组织。

3、正火：加热温度——亚共析钢加热至Ac3+(30-50)°C，共析钢加热至Ac1+(30-50)°C，过共析钢加热至Accm+(30-50)°C，即加热到奥氏体单相区；冷却方式——空冷；得到组织——细片状珠光体，即索氏体（冷却速度慢不会有马氏体，看双C曲线，空冷经过珠光体区，转变完全，不能发生贝氏体转变）。

4、淬火：亚共析钢加热至Ac3+(30-50)°C，共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30-50)°C；冷却方式——水冷，以大于淬火临界冷却速度快冷；得到组织——马氏体及残余奥氏体。

5、回火：淬火后的钢重新加热到Ac1以下某一温度，保温，冷却到室温。

45钢低温回火——150°C -250°C （选200°C），组织回火马氏体，硬度约54-60HRC；中温回火——350°C -500°C （选400°C），组织回火屈氏体，硬度约40-48HRC；高温回火——500°C -650°C （选600°C），组织回火索氏体，硬度约25-35HRC。

冷却方式——空冷到50、60°C后用水冲一下。

6、20钢Ac1-735°C，Ac3-855°C，45钢Ac1-724°C，Ac3-780°C，T10 Ac1-730°C，Accm-800°C，T12 Ac1-730°C，Accm-820°C。

实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告一、实验目的本实验主要探究碳钢的热处理工艺及其硬度变化，通过实际操作，理解并掌握热处理对碳钢硬度的影响，为实际生产过程中提供理论依据和工艺指导。

二、实验原理热处理是一种通过对金属进行加热和冷却来改变其内部显微结构，从而达到改变其物理和机械性能的工艺。

对于碳钢而言，热处理可以改变其硬度、韧性和耐磨性等。

其中，淬火是热处理中的一种重要工艺，通过将金属加热到一定温度，然后快速冷却，达到提高硬度的效果。

硬度是材料抵抗局部变形的能力，是材料力学性能的重要指标之一。

碳钢的硬度测试通常采用洛氏硬度或布氏硬度。

通过硬度测试，我们可以直观地了解热处理对碳钢硬度的影响。

三、实验步骤1.准备材料：选取一块碳钢（如20钢），并准备相应的热处理设备（如电炉、淬火设备等）。

2.样品处理：将碳钢切割成所需尺寸，并用砂纸打磨表面，以去除氧化皮和其他表面缺陷。

3.热处理：将碳钢加热到预设的淬火温度（如800℃），保温一定时间（如30分钟），然后以一定的冷却速度（如油淬或水淬）进行冷却。

4.硬度测试：采用洛氏硬度计或布氏硬度计，对热处理后的碳钢样品进行硬度测试，并记录数据。

四、实验结果及数据分析实验数据如下表所示：1.经过热处理的碳钢硬度明显高于原始碳钢，说明热处理可以提高碳钢的硬度。

2.冷却速度对碳钢的硬度影响较大。

在本实验中，采用油淬的冷却速度较慢，使得碳钢有足够的时间在高温下发生奥氏体转变成马氏体，从而提高硬度。

若采用更快的冷却速度（如水淬），则碳钢的硬度可能会更高。

3.保温时间对碳钢的硬度也有一定影响。

在本实验中，保温30分钟可以使碳钢充分加热并达到奥氏体状态，为后续的马氏体转变提供足够的能量。

若保温时间过短，可能导致碳钢加热不充分，影响硬度的提高。

五、结论本实验通过探究碳钢的热处理工艺及硬度测试，发现热处理可以有效提高碳钢的硬度，且冷却速度和保温时间对硬度也有影响。