材料的选用及其热处理 前后的组织分析共17页

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。

钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告罗毅晗2014011673一、实验目的（1）熟悉钢的几种基本热处理操作：退火、正火、淬火、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）观察碳钢热处理后的显微组织.二、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。

热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。

进行热处理时,加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。

三、实验内容加热温度冷却方法回火温度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度平均值860℃水冷﹨52。

0 52。

1 52。

6 52。

2 860℃油冷﹨20。

2 23.4 19。

1 20.9 860℃空冷﹨94.1 94.6 94.2 94.3 860℃炉冷﹨86。

0 85.2 85。

7 85。

6 860℃水冷200℃51.9 52。

0 52。

1 52。

0 860℃水冷400℃34。

8 35.3 35。

7 35。

3 860℃水冷600℃20.3 21。

5 19.6 20.5显微组织观察45钢860℃气冷索氏体+铁素体45钢860℃油冷马氏体+屈氏体45钢860℃水冷马氏体45钢 860℃水冷+600℃回火回火索氏体T12钢 760℃球化退火球化体T12钢 780℃水冷+200℃回火回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体T12钢 1100℃水冷粗大马氏体+残余奥氏体四、实验分析1。

火温度而言，淬火温度越高，硬度越高.但是一旦达到过高温度会导致形成的马氏体，使得力学性能恶化.2.火介质而言，硬度大小：空冷>炉冷>水冷〉油冷。

3。

火温度而言，回火温度越高,硬度越低.图像：分析原因：①据铁碳相图，淬火温度升高，45钢（亚共析钢)中铁素体含量减少，珠光体含量提高，而珠光体硬度很高，铁素体硬度低，导致硬度提高。

②根据C曲线，对亚共析钢的连续冷却，空冷生成F+S，炉冷生成F+P，水冷产生M，油冷产生T+M。

紧固件材料热处理后的组织分析摘要：紧固件材料经过热处理后会改变内部组织结构，以此有效提升其使用性能、结构寿命。

本文对实际生产中典型紧固件材料钛合金、高温合金、铝合金、合金钢进行了热处理后合格金相组织与缺陷组织的分析汇总。

对研究材料组织与性能、优化热处理工艺参数及提升产品质量具有指导意义。

关键词：紧固件；热处理状态；组织紧固件是应用广泛的连接用机械零件，90%以上的紧固件都使用金属材料，每种材料都具有其特有性能属性。

若想得到性能优良的紧固件，一般材料会经过热处理优化。

热处理是研究金属材料性能成分组织之间关系最常用的工艺方法，它可有效改变零件内部组织结构，让紧固件产品获得更优异的使用性能，达到高的质量和使用寿命[1]。

实际生产中不同热处理制度下材料的组织改变最明显，在工艺参数变化不大的范围内，组织可能由合格变为不达标，所以分辨清晰合格的材料组织对提升紧固件性能、热处理工艺优化及产品质量提升具有指导意义。

一钛合金组织分析钛合金具有低密度、高比强度、耐高温、抗腐蚀等优异的综合性能，是紧固件领域的最主要材料之一。

最常用的为α、α+β型，在室温稳定状态由α相及β相所组成，β相占比10%~50%。

可热处理强化。

TC4（Ti-6Al-4V）、TC16在国内紧固件行业应用最广泛。

可以在退火状态下使用，也可经固溶时效强化后使用。

（一）合格组织a图退火态组织为白色等轴初生α相+少量晶间β相（等轴组织）。

b图固溶处理会得到马氏体型α’相，次生针状α相、并含有少量残留的β相；时效过程中α’相和β相都分解成α+β相，故最终组织为等轴初生α相+含针状α相的β转变基体（双态组织）。

（二）缺陷组织钛合金在热处理过程中，最常见的组织缺陷情况为表面污染、过热及过烧。

a 图为钛合金热处理后组织表面被氧化或受污染，表现为α相层密集分布，变为硬脆相，影响使用性能。

针对紧固件而言，若出现b图网篮组织则为过热状态。

网篮组织为变形的β转变基体+板条状α相，有断续晶界α、或连续晶界α、或有大块α，不含有等轴α相。

碳钢热处理后的组织（金相分析）一、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υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ2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υ3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υ4、υ5（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（υ4）称为淬火的临界冷却速度。

图1 图23、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υ1），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υ3>υ2>υ1时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，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。

当冷却速度为v4时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体（有时可见到少量贝氏体），奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体（如图3）；当冷却速度v5超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织（如图6，图7）。

热处理中的材料选择与应用技术热处理是在材料制备过程中不可或缺的一环，可以帮助改善材料的性能。

热处理中的材料选择和应用技术对于材料的性能提升至关重要。

本文将从材料的选择和应用技术两个方面来探讨热处理中的材料选择与应用技术。

一、材料选择在热处理的过程中，材料的选择至关重要，直接影响到材料的性能。

根据所需要的性能要求选择不同的材料。

1.1 钢材钢材是最常见的材料之一，广泛应用于机械、建筑等领域。

钢材的热处理通常包括退火、正火、淬火和回火等工艺。

在钢材的选择过程中需要注意材料的化学成分、机械性能和耐热性能等，并且需要根据使用条件选择相应的热处理工艺。

1.2 铝合金铝合金是一种轻质、高强度的材料，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

铝合金的热处理通常包括固溶处理、时效处理等工艺。

同样地，在铝合金的选择过程中需要注意其化学成分、机械性能和耐热性能等，并且需要根据使用条件选择相应的热处理工艺。

1.3 铜材铜材是一种优良的导电材料，广泛应用于电子、通讯等领域。

铜材的热处理通常包括退火、固溶处理等工艺。

同样地，在铜材的选择过程中需要注意其化学成分、机械性能和耐热性能等，并且需要根据使用条件选择相应的热处理工艺。

二、应用技术除了材料的选择，热处理中的应用技术同样对材料的性能提升至关重要。

2.1 热处理工艺参数选择热处理工艺参数的选择对热处理结果有非常大的影响。

在热处理前需要根据材料的性质和使用条件来选择合适的热处理工艺参数以实现所需要的性能指标。

2.2 热处理工艺控制对热处理过程的温度、时间和气氛等进行严格的控制，可以确保热处理的效果和稳定性。

在热处理时需要加强工艺控制，保证材料的质量。

2.3 热处理后的深加工在热处理后，材料的性能已经得到了提升，但如果进行合适的深加工，可以进一步提高材料的性能。

深加工可以包括机加工、表面处理、激光处理等多种方法。

三、结论总之，热处理中的材料选择和应用技术对于材料的性能提升至关重要。

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。

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。