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1、钢的热处理后的组织观察与分析实验报告一、实验目的 1、观察热处理后钢的组织及其变化；2、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响2、 实验原理 （一）钢的热处理工艺 钢的热处理就是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织，而获得所需性能的一种加工工艺。 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Ac1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。（1）淬火加热温度：根据FeFe3C相图确定，如图1所示。对亚共析钢，其加热温度为Ac3十3050，淬火后的组织为均匀细小的马氏体。如果加热温度不足(如低于Ac3)，则淬火组织中将出现
2、铁素体，造成淬火后硬度不足。对于共析钢、过共析钢其加热温度为Ac13050，淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体。未溶的粒状二次渗碳体可以提高钢的硬度和耐磨性。过高的加热温度(如高于Acm)，会因得到粗大的马氏体，过多的残余A而导致硬度和耐磨性的下降，脆性增。（2）回火温度：回火温度决定于要求的组织及性能。按加热温度不同，回火可分为三类： 低温回火：在150250回火，所得组织为回火马氏体。硬度约为HRC5760，其目的是降低淬火应力，减少钢的脆性并保持钢的高硬度。一般用于切削工具、量具、滚动轴承以及渗碳和氰化件。 中温回火：在3505000C回火，所得组织为回火屈氏体，硬度约为HRC40
3、48，其目的是获得高的弹性极限，同时有高的韧性。因此它主要用于各种弹簧及热锻模。 高温回火：在500650；回火，所得组织为回火索氏体，硬度约为HRC2535。其目的是获得既有一定强度、硬度，又有良好的冲击韧性的综合机械性能，常把淬火后经高温回火的处理称力调质处理，因此一般用于各种重要零件，如柴油机连扦螺栓，汽车半轴以及机床主轴等。2、保温时间的确定为了使钢件内外各部分温度均匀一致，并完成组织转变，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，就必须在淬火加热温度下保温一定时间。通常将钢件升温和保温所需的时间计算在一起，称为加热时间。3、冷却速度的影响 冷却是淬火的关键工序，一方面冷却速度耍大于临界冷却速度
4、，以保证得到马氏体，另一方面又希望冷却速度不要太大，以减小内应力，避免变形和开裂，为此，根据c曲线考虑，淬火工件必须在过冷奥氏体最不稳定温度范围(650550)进行快冷，以超过临界冷却速度，而在Ms(300200)点以下，尽可能慢冷以减少内应力。为保证淬火质量，应适当选用淬火介质和淬火方法。三、实验设备和材料 （1）数码显微镜、图像采集系统、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等；（2）金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；（3）热处理试样一套。三、实验内容各样品钢经过不同的热处理工艺后，在硝酸酒精溶液的腐蚀后，在显微镜下观察其组织。铁素体F珠光体P铁素体F索氏体S1、45钢 860炉冷 X
5、400倍 2、45钢 860空冷 X200回火索氏 回火S 体 马氏体M屈氏体T3、45钢 860油冷 X400 4、45钢 860水冷+600回火 X200铁素体 F马氏体M板条马氏体M5、45钢 860水冷 X4006、45 钢750水冷 X400球状渗碳体铁素体F粒状渗碳体残余奥氏体回火马氏体7、T12水冷+低温回火 X400高碳马氏体M屈氏体T高碳马氏体9、T12 1100水冷 X40010、 T12 1100 油冷 X400铁素体F珠光体P铁素体F马氏体M11、20#910空冷 X40012、20#910 盐水冷 X400上贝氏体 上B珠光体P铁素体F13、20CrMo空冷 X400
6、14、65Mn 等温淬火 X400下贝氏体 下B15、 65Mn等温淬火 X400四、思考题1、45钢淬火后硬度不足，如何用金相分析来断定是淬火加热温度不足还是冷却速度不够？ 答：根据马氏体组织级别来判断，等级高说明温度不足，等级低说明速度不够。2、45钢调制处理得到组织和T12球化得到的组织在本质、形态、性能和用途上有何差异？答：45#钢调质得到的组织为回火索氏体既铁素体基体上分布着颗粒状碳化物。回火索氏体综合机械性能最好，强度，塑性，韧性和硬度都较好，适合做机械构件。T12球化退火后得到的组织为铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。这种方法适用于共析钢和过共析钢这些不易加工的组织。3、指出下列工件的淬火及回火温度，并说明回火后所的组织：（1） 45钢的小轴；淬火后进行调质处理， 550650高温回火后获得回火索氏体组织（2）60钢的弹簧；淬火后一般中温回火，350450回火后获得回火索氏体组织（3）T12钢的锉刀淬火后低温回火，150250回火后获得回火马氏体组织
