热处理硬度检验操作规程

实验五碳钢的热处理及其硬度试验一．实验目的1）熟悉钢的几种热处理（退火、正火、淬火、回火等）；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；4）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响；5）了解硬度测定的基本原理及应用范围；6）了解硬度试验机的主要结构及操作方法。

二．实验原理Ⅰ.碳钢的热处理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加热温度(℃)工件形状圆柱形方形板形保温时间分钟/每毫米直径分钟/每毫米厚度分钟/每毫米厚度700 1.5 2.2 3 800 1.0 1.5 2 900 0.8 1.2 1.6 1000 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。

热处理（材料加热件）检验制度热处理技术是现代工业中不可或缺的一项技术，其作用是改善材料的性质和性能，提高材料的硬度、强度、塑性以及耐腐蚀性等物理和化学性能。

热处理是一项多而杂的过程，需要严格遵从规范和标准化的检验制度，保证加工件质量，避开由于热处理工艺不当而导致的质量问题。

一、热处理检验制度之前置工作1.热处理前样品的选择与标记：在进行热处理之前，需要从待热处理的材料中选择适当数量的样品，并依照相关规范和标准进行标记，以便于后续的检验和验证。

2.热处理工艺的确认：在进行热处理时，需要确认加热工艺的参数，包括温度、时间、冷却介质等，以确保加工件的质量。

3.热处理设备的检测：在进行热处理前，需要对热处理设备进行检测，如炉温计、炉内温度分布、炉内冷却介质流量等，确保设备充足要求。

二、热处理检验制度之加热曲线记录1.记录热处理加热曲线：在进行热处理时，需要通过温度计等相关设备记录加热曲线，并将记录结果进行文档备份，以便后续验证和检验。

2.标记热处理过程参数：记录加热过程中的参数，如加热速度、保温时间等，并对记录结果进行文档备份，以便于检验。

3.记录热处理后的冷却曲线：在热处理结束后，需要对材料进行冷却，并记录冷却曲线，以评估冷却效果。

4.订立加热曲线审查程序：加热曲线应进行审查，并与标准加热曲线进行比较，以确保加热曲线符合规范和标准。

三、热处理检验制度之硬度检验1.硬度检验仪器校准：硬度测试仪器需要进行定期校准，以保证测试结果的精准性。

2.硬度试验方法：在进行硬度试验之前，需要确定测试方法和标准，并确保测试参数的一致性和可重复性，以确保测试结果的精准性和牢靠性。

3.评估硬度测试结果：硬度测试结果需要依据已有标准进行评估，并对测试结果进行记录和文档备份。

4.对异常硬度测试结果的处理：一旦显现异常硬度测试结果，需要进行重新测试，并记录测试结果。

四、热处理检验制度之显微组织检验1.显微组织检验仪器校准：显微组织检验需要使用专业的显微镜等设备，需要进行定期校准以保证测试结果的精准性和牢靠性。

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。

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Acl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。 钢件，特别是高碳钢件经淬火后得到马氏体 组织时，材质硬而脆，并且工件内部存在很大的 内应力，如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂； 一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化 而失去精度，甚至开裂。因此钢件淬火后必须立 即进行回火处理。
表6—1 碳钢的临界点
类 别 钢 号 临 界 点（℃）
Ac1
Ac3或Accm
Ar1
Ar3
碳 素 结 构 钢
20 30 40 45 50 60
735 732 724 724 725 727 730 730 730 730 730
855 813 790 780 760 766 770 － 800 820 830
（5） 残余奥氏体（Ar） 当奥氏体中含碳量>0.5％时， 淬火时总有一定量的奥氏体不能转变成为马氏体，而保留 到室温，这部分奥氏体就是残余奥氏体，它不易受硝酸酒 精腐蚀剂的浸蚀，在显微镜下呈白亮色，分部在马氏体之 间，无固定形态，淬火后来经回火， Ar与马氏体很难区 分，都呈白亮色，只有马氏体回火后才能分辨出马氏体间 的残余奥氏体。 （6） 回火马氏体(Mr) 高碳马氏体经低温回火(150～ 250oC)后，马氏体分解，析出与母相共格的极细小的弥 散一碳化物。这种组织称为回火马氏体。由于有极细小的 碳化物析出使回火马氏体易受浸蚀，所以在光学显微镜观 察，回火马氏体仍保持针状马氏体形态，只是颜色比淬火 马氏体深，但极细小的碳化物分辨不清，如照片所示。在 电子显微镜下则可观察到细小的碳化物。 低碳板条状马氏体低温回火以后，马氏体中只发生碳 原子的偏聚，尚未析出碳化物。在光学和电子量微镜下观 察，低碳回火马氏体仍保持条状马氏体形态。中碳钢淬火 以后得到板条状马氏体和片状马氏体的混合组织，回火后 其中片状马氏体易受浸蚀，颜色变深。