碳素鋼熱處理實驗指導書

1、碳素鋼熱處理一、實驗目的(1) 了解碳素鋼基本熱處理(退火、正火、淬火、及回火)的工藝方法和主要 設備。(2) 研究碳的質(zhì)量分數(shù)，加熱溫度、冷卻溫度，回火溫度對鋼性能的影響。(3) 熟悉硬度計的使用。二、實驗內(nèi)容(1) 表 3 所列工藝進行熱處理操作實驗。(2) 測定熱處理后試樣的硬度(爐冷、氣冷試樣測HRB其余試樣測HRC o三、實驗原理碳素鋼熱處理工藝主要有退火、正火、淬火及回火。加熱溫度、保溫時間和冷 卻速度，是達到熱處理良好效果的最重要工藝參數(shù)。1. 加熱溫度(1) 退火亞共析鋼加熱至 Aq+(20 C30C)(完全退火)；共析鋼，過共析 鋼加熱至Aci+(20 C30C )(球化退火

2、)，得到粒狀滲碳體，硬度降低，以利切削 加工。(2) 正火 亞共析鋼加熱至 Ac3+(30C 50C )；過共析鋼加熱至Accm+(30C50C),即加熱至奧氏體單相區(qū)。退火和正火的加熱溫度范圍，見圖1.(3) 淬火 亞共析鋼加熱至 Ac3+(30 C 50C ) ；共析鋼和過共析鋼加熱至 Ac1+(30 C50 C)，淬火的加熱溫度范圍，見圖 2.圖1退火和正火的加熱溫度范圍圖2淬火的加熱溫度范圍鋼的成分，原始組織及加熱速度等皆影響臨界點Aci, AC3, Accm的位置。熱處理前需認真查閱有關的材料手冊，按規(guī)范操作。否則，得不到預期的組織。如加熱 溫度過高。晶粒容易長大，材料氧化，脫碳和變

3、形而失去效能。幾種碳素鋼的臨界 點，見表1.表1幾種碳素鋼的臨界點WC/%臨界點 c淬火溫度cAC1AcsAccm0.2727835A T8608800.4800A T8408600.6750A T7908000.8727A T7808001.0850 T7608001.2895A T760800注： T為過熱度，取決于加熱速度，一般為 5C15C。(1)回火 碳素鋼淬火后需盡快回火，按熱溫度的不同，可分為三種:1）低溫回火 加熱溫度150C250C,目的是得到回火馬氏體。部分降低淬 火應力，減少脆性并保持淬火碳素鋼的高硬度。用于切削工具、冷作模具、滾動軸 承等。2）中溫回火 加熱溫度350C

4、500C,目的是得到回火托氏體，較多的降低 淬火應力,有高的韌性和彈性極限。用于彈簧鋼等熱處理。3）高溫回火 加熱溫度500C650C,目的是得到回火索氏體，消除淬火應 力。強度、硬度、沖擊韌度較好。淬火加上高溫回火又稱調(diào)質(zhì),用于重要零件,如 主軸,齒輪等。2. 保溫時間 為了保證工件內(nèi)外均達到指定的溫度,使碳化物溶解和奧氏體成 分均勻化,工件升溫和保溫所需要的加熱時間要給與保證。保溫的加熱時間需考慮諸多因素,可參考有關手冊數(shù)據(jù)。據(jù)經(jīng)驗估算,按工件 有效厚度在空氣介質(zhì)爐中每毫米碳素鋼需 1min 1.5min ；合金鋼則需 2min 左右。 利用鹽浴爐加熱,時間可減半。3. 冷卻速度 熱處理時

5、要充分注意不同的冷卻方法,具體說：退火一般采用隨 爐冷卻；正火（又稱常化）采用出爐置于空氣中冷卻,大件則常常需要加吹風。淬火工藝則較復雜。一方面要求工件冷卻大于臨界冷卻速度,目的是得到全部 馬氏體組織或下貝氏體組織；另一方面又要要求工件減緩冷卻速度,避免淬火應力 過大，造成幵裂或變形。理想的冷卻是過冷奧氏體在最不穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)（650C550C ）盡快冷卻，迅速渡過危險區(qū)域，而在馬氏體轉變溫度（300 C20 C）盡量降低冷卻速度。淬火時的理想冷卻曲線示意圖，見圖 3.圖 3 淬火時的理想冷卻曲線示意圖四、實驗步驟(1) 全班分成兩組，每組一套試樣(45試樣8塊，T12試樣8塊)爐冷試樣由

6、實驗室預先準備好。(2) 一加熱溫度的45和T12鋼試樣放入860C和780C爐子內(nèi)加熱(爐溫預先 由實驗室升好)保溫1520min后，分別進行水冷、油冷、氣冷操作。 45鋼750C 水冷試樣待780C爐中試樣處理完后再進行。(3) 每組將水冷試樣各取出三塊 45和T12試樣分別放入200C、400C、600C 的爐內(nèi)回火，回火保溫時間為 30 分鐘。(4) 淬火時，試樣要用鉗子夾住，動作要快，并不斷在水中攪拌，以免影響熱 處理質(zhì)量，取放試樣要預先將爐子電源關掉。(5) 熱處理后試樣用砂紙磨去兩端面氧化皮，然后測量硬度(HRC NR)B 。(6) 一個同學都將自己測定的硬度填入表 1-3 中(每個試樣打三點)，并記下 實驗的全部數(shù)據(jù)，以供分析。五、實驗設備、儀器及材料1)線切割機。2)砂輪機。3)各種熱處理爐4)淬火油箱。5)硬度計。六、實驗結果七、思考題表3實驗任務表鋼號熱處理工藝硬度值HRC或HRB加熱溫度C冷卻方法回火溫度123平均45860爐冷氣冷油冷水冷水冷200水冷400水冷600750水冷鋼號熱處理工藝硬度值HRC或HRB加熱溫冷卻方回火溫度123平均度C法T12860爐冷氣冷油冷水冷水冷200水冷400水冷600750水冷八、實驗報告要求(1) 寫出實