碳钢热处理基本组织观察

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。

碳钢热处理后的显微组织观察与分析实验目的实验说明实验内容实验方法指导实验报告要求思考题一：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。

图1 共析碳钢的c曲线图2 45钢的CCT曲线C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l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。

图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织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860℃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，如T8钢在550~350℃及350℃~ 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。

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。

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。