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1、结构钢的热处理工艺、组织分析 与性能之间的关系,指导教师：李智教授2013年11月28,1、了解淬火、回火工艺对结构钢组织和性能的影响2、确定结构钢具有综合机械性能的热处理工艺,实 验 目 的,结构钢是机械制造和工程构件中应用最广泛的一类钢。它要求具有高的综合机械性能，即要求具有高的强度、硬度以及好的塑性和韧性的配合。,实 验 原 理,热 处 理,热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却到室温的一种热加工工艺。其目的是改变钢的内部组织结构，以改善其性能。常用的热处理工艺为以下几种：退火、正火、淬火和回火。,一、退 火 将钢件加热至高于或低于钢的临界温
2、度，经适当保温后随炉或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。,目 的：调整硬度，便于切削加工，适合加工的硬度为170-250HB；消除内应力，防止加工中变形；细化晶粒，为最终热处理作组织准备。,二、正 火,正火是将亚共析钢加热到Ac3+30 50，共析钢加热到Ac1+3050，过共析钢加热到Accm+30 50保温后空冷的工艺。目 的：对于低、中碳钢(0.6C%)，目的与退火的相同；对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备； 普通件最终热处理。,三、淬 火,淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。淬
3、火是应用最广的热处理工艺之一。淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能,1、淬火温度-碳钢,亚共析钢,淬火温度为Ac3+30-50预备热处理组织为退火或正火组织,亚共析钢淬火组织：0.5%C时为M0.5%C时为M+A。,共 析 钢,淬火温度为Ac1+30-50；淬火组织为M+A,过 共 析 钢,淬火温度: Ac1+30-50温度高于Accm，则奥氏体 晶粒粗大、含碳量高, 淬火后马氏体晶粒粗大 A量增多。使钢硬度 耐磨性下降，脆性、变 形开裂倾向增加。淬火组织: M+Fe3C颗粒+A。(预备组织为P球),T12钢（含1.2%C）正常淬火组织,2、淬火介质,理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，
4、而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小内应力的目的。但目前还没有找到理想的淬火介质。常用淬火介质是水和油水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件,油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质.,3、淬火方法,采用不同的淬火方法 可弥补介质的不足,四、回 火,回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温适当时间后，置于空气或水中冷却的工艺。1、目 的：减少或消除淬火内应力, 防止变形或开裂；获得所需要的力学性
5、能。淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性；稳定尺寸；对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用回火软化既能降低硬度，又能缩短软化周期。,2、钢在回火时的转变,马氏体的分解 残余奥氏体分解 -碳化物转变为Fe3C Fe3C聚集长大和铁素体多边形化,3、回火脆性,淬火钢的韧性并不总 是随温度升高而提高。在某些温度范围内 回火时，会出现冲击 韧性下降的现象， 称回火脆性。,第一类回火脆性,又称不可逆回火脆性。是指淬火钢在250-350回火时出现的脆性。这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前尚无有效消除办法,第二类回火脆性,又称可逆回火脆性。是指淬火钢在500-65
6、0范围内回火后缓冷时出现的脆性. 回火后快冷不出现，是可逆的。防止办法： 回火后快冷。 加入合金元素W (约1%)、 Mo(约0.5%)。该法更适用于大截面的零部件,4、回火种类,淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质,试验方法与步骤,1、将20钢、45钢、T11钢分别在920、880、860加热，保温20分钟，并分别在10%盐水、水、和油中淬火；2、观察淬火后式样的组织并测其洛氏硬度；3、将各个试样分别在180、350、560回火半个小时；4、观察回火组织并测其洛氏硬度。,试验方法与步骤,实 验 报 告 要 求,1、写明实验目的、实验原理及试验方法2、根据性能测定和组织观察，能够选定适当的淬火回火工艺得到所需要的力学性能3、分析不同的回火温度对结构钢组织和性能的影响,实验数据表（硬度单位：HRC）,
