下载文档原格式
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。
因此，硬度大小为：空冷>炉冷>水冷>油冷。
③高温回火生成回火索氏体，中温回火生成回火屈氏体，低温回火生成回火马氏体+残余奥氏体。
硬度大小为：回火马氏体>回火屈氏体>回火索氏体。
因此，回火温度越低，生成产物硬度就越高。
五、思考题（1）45钢的热处理时850℃水淬+550℃回火，即淬火+高温回火（调质处理）。
生成物是回火索氏体。
45钢广泛用于制造齿轮、轴类件、连杆、螺栓等工件。
金属材料的热处理工艺与组织性能评估方法热处理工艺是金属材料加工过程中的重要环节，它可以改变材料的组织结构和性能。
通过合理的热处理工艺，可以使金属材料达到理想的性能要求。
同时，对于热处理后材料的组织性能进行评估也是非常重要的，可以为材料的应用提供参考。
一、热处理工艺的分类和作用热处理工艺可以分为退火、淬火、正火等不同类型。
退火是将材料加热至一定温度，然后缓慢冷却，以减缓材料的内部应力和改变晶粒结构。
淬火是将材料迅速冷却至室温或稍高温度，以使材料获得高硬度和良好的耐磨性。
正火是在加热材料至一定温度，然后通过保温时间和冷却速率控制材料的硬度和韧性。
不同的热处理工艺对材料的组织结构和性能有不同的影响。
例如，退火可以消除材料内部的应力和缺陷，提高材料的可塑性和延展性。
淬火可以使晶粒细化，提高材料的硬度和强度。
正火则可以使材料同时具备较高的强度和韧性。
因此，在进行金属材料的热处理之前，我们需要根据具体的材料要求选择适当的热处理工艺。
二、组织性能的评估方法1. 显微组织观察显微组织观察是评估金属材料热处理后组织性能的一种常用方法。
通过光学显微镜或电子显微镜等工具观察材料的晶粒大小、晶界、位错等结构特征，可以判断材料的晶粒细度、晶界清晰度以及存在的缺陷等情况。
这些细节可以为进一步分析材料的性能提供依据。
2. 硬度测试硬度测试是评估材料硬度和强度的一种常用方法。
通过在材料表面施加一定的载荷，然后测量载荷下材料表面的凹陷深度或使用显微镜观察硬度印记的大小，可以计算出材料的硬度数值。
不同的热处理工艺会对材料硬度产生不同的影响，因此硬度测试可以用来评估热处理工艺的有效性。
3. 拉伸性能测试拉伸性能测试是评估材料强度和延展性的一种重要方法。
通过在金属试样上施加拉伸载荷，测量试样在拉伸过程中的变化，可以得到材料的屈服强度、抗拉强度和延伸率等性能指标。
通过比较不同热处理后的试样的拉伸性能，可以评估热处理工艺对材料性能的影响。
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。
钢的热处理组织分析判断方法钢的热处理组织分析判断方法金属的热处理是否合格，重要的判断是金相组织，下面将简要介绍热处理的分析判断方法，有不对的地方请大家指正。
一、观察方法：1.观察组织组成物和种类钢热处理后，根据热处理种类和材料的不一样，组织组成物可能是一种或多种。
如马氏体，马氏体+残余奥氏体，单一珠光体，单一奥氏体，铁素体+珠光体，铁素体+马氏体+碳化物等等。
金相观察时，首先要判断被观察组织中有几种组织组成物，是单一组成物，还是两种或多种组成物。
在组织组成物中，某一组成物可以是单一相，如铁素体或奥氏体等单相；也可以是两相或多相混合组成或化合物，如珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物，各种碳化物等。
不同的组成物有不同的形态特征，利用这些特征可以快速的识别：不同的组成物受溶液浸蚀的程度不同，使得其在金相显微镜下具有不同的明暗程度或不同的色彩差；不同组成物形成的先后顺序不一样，其形态也不一样，最先形成的总是从奥氏体晶界开始形核；各组成物形成的原理不一样，形态也有差异。
通过这些就可以判别被观察物的组成种类。
大多数情况下，能够观察到几种不同明暗程度或几种形态不同的部份，就可以判定有几种组成物。
2.观察形态组织组成物的形态是我们判别组成物的极其重要的依据之一。
一些特定组织具有极显著的特征，如典型的珠光体具有层片状（或称指纹状）特征，一看就知道是珠光体；羽毛状物是上贝氏体。
白色的块状物不是铁素体就是奥氏体或碳化物，黑色针状物不是马氏体就是下贝氏体，沿晶分布的白色块状或针状肯定是铁素体或碳化物（渗碳体）两者之一等等。
要观察组织物是片状、针状、块状、颗粒状、条状、网状或者是其它什么形状。
有时，还要精细观察是单一相还是复合相。
在观察中要注意试样的浸蚀程度，只有合理的浸蚀，各种组织才会正确的显现出来，同时，制样也很关键，错误的制样可能导致对组成物的错误判断。
由于制样和浸蚀问题，导致的判断错误在新手中屡见不鲜。
在观察中还要注意，对于观察到的白色或黑色物，不要轻易就认为是一种组成物。
材料的热处理与组织性能研究材料的热处理是指通过改变材料的组织结构和性能来满足特定需求的工艺过程。
热处理可以通过改变材料的晶格结构、晶界状态、凝固组织和析出相等方式来实现。
本文将探讨热处理对材料组织性能的影响以及研究方法。
1. 热处理对材料的影响热处理可以显著改变材料的力学性能、物理性能和化学性能等方面。
以下是热处理对材料的几个主要影响方面：1.1 晶格结构变化热处理过程中，材料的晶格结构会发生变化。
例如，在加热过程中，材料的晶格会发生晶体结构的相变，从而改变其晶体结构的形态和晶粒的大小。
1.2 凝固组织的变化热处理可以改变材料的凝固组织。
例如，在淬火过程中，由于迅速冷却，材料的凝固组织中会形成较多的马氏体，从而显著提高材料的硬度和强度。
1.3 析出相的生成热处理还可以促使材料中的固溶体中析出相的生成。
通过合理的热处理工艺，可以控制析出相的类型和分布，从而调节材料的硬度、韧性和耐蚀性等性能。
2. 热处理研究方法为了深入了解材料热处理对组织性能的影响，科学家们采用了多种研究方法，以下是几种常见的方法：2.1 金相显微镜观察金相显微镜是研究材料组织的重要工具之一。
通过金相显微镜可以观察材料的晶格结构、晶粒大小、凝固组织和析出相等变化，从而分析热处理对材料组织的影响。
2.2 热力学分析热力学分析是研究材料相变和物理性能变化的有效方法。
热处理过程是一个热力学平衡过程，通过测量材料的相变温度和相变热等参数，可以研究材料在不同温度下的相变行为，从而揭示热处理对材料性能的影响机理。
2.3 机械性能测试热处理对材料力学性能的影响可以通过机械性能测试进行评估。
例如，可以通过硬度测试、拉伸试验和冲击试验等方法来评估材料的硬度、强度和韧性等性能指标。
2.4 微观组织分析通过电子显微镜、透射电子显微镜和扫描电镜等高分辨率仪器，可以对材料的微观结构进行详细观察和分析。
这些分析方法可以揭示材料的晶格缺陷、晶界状态和相变过程等细微变化，从而深入了解热处理对材料的影响。
毕业设计（论文）——40Cr钢的热处理及分析专业: 金属材料与热处理技术班级: 金材二班姓名：向星学号：0903140205指导教师：苏光浩武汉工程职业技术学院二零一二年二月摘要随着中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，因而模具材料选择及其热处理工艺的选择已在模具制造业中引起广泛的重视。
模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程。
它对模具的制造精度，模具的强度，模具的制造成本，模具的工作寿命有着直接的影响。
本文在分析模具材料和40Cr钢热处理及金相实验基础上，根据模具的选材条件、试样的材料性质，以及40Cr的热处理工艺和金相组织综合分析，根据实际制订出合理的热处理工艺，并根据实验得出数据进行分析。
这样,能使模具达到良好的使用性能和寿命要求的。
同时，满足经济性要求，降低成本。
关键词：模具材料；热处理；热处理工艺；金相组织；目录前言 (3)第一章绪论 (4)1.1模具制造概况 (4)1.2我国模具的发展与现状 (4)1.3模具选材 (5)1.4合金元素对钢性能的影响 (7)1.5实验目的及意义 (9)1.6研究方案技术路线 (10)第二章 40Cr钢的热处理研究分析 (11)2.1 钢的热处理概况 (11)2.2 40Cr钢的热处理 (12)2.2.1 40Cr钢特性 (13)2.2.2 40Cr钢的物理性能 (14)2.2.3 40Cr钢的化学成分 (14)2.2.4 40Cr钢的调质处理 (15)2.2.5 40Gr热处理实验过程 (15)2.3 热处理实验小结 (24)第三章实验总结 (31)4.1 热处理实验总结 (31)4.2 合金元素对钢的影响分析 (34)谢词 (37)参考文献 (38)前言在国家推动经济体制改革、市场经济和国际接轨的形势下，我国模具制造企业和热处理企业像雨后春笋般的涌现。
而模具制造、热处理技术和使用水平的高低是衡量一个国家工业水平的标志，它在基础工业中占有重要地位。
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。
