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1、综述3实验目得。O、oooo o、o、o材料成型专业综合性实验报告热处理工艺对 45钢组织性能得影响 学生专业 : 材料成型与控制工程 学生班级 :学生学号 : 1学生姓名 :指导老师 :报告日期 : 2016 年 7 月目录、O O O O O O O 、OO.、 O、O、O、 O O O O 、O7三、材料及仪器 、. 、。. 、. 、. 。、. 。. 、。、。. 、。、。、8四、实验过程及热处理模拟操作8五、实验结果及热处理模拟对比分析9六、 结果分析 .OO、OO、O、O、 、OO、OO16丿J |rJ7VOOO、OOO、 oo、 O、OO、OOO、OO o1 7一、综述1。钢得热处理
2、钢得热处理就就是把钢在固态下加热到一定得温度进行必要得保温 , 并以适 当得速度冷却到室温 , 以改变钢得内部组织 ,从而得到所需性能得工艺方法。 热处 理与其她加工方法 （铸 造、锻压、焊接、切削加工等 ）不同, 它只改变金属材料得 组织与性能 , 而不改变其形状与大小 ,所以用它来处理零件、工具等制成品 , 处理 各种工具、刀具、齿轮与转轴等。 钢在热处理条件下所得到得组织与钢得平衡组 织有很大得差别，钢加热到临界点（Ai）以上时发生奥氏体转变，奥氏体在非常缓 慢冷却时才能得到平衡组织状态得珠光体或珠光体 +铁素体（或渗碳体）, 但大部 分热处理工艺 , 如退火、正火、淬火、 （回火或时效
3、例外 ）都就是将钢加热到奥氏 体状态, 然后以不同得冷却速度 （或冷却方式 ）冷却到室温。退火、正火、淬火得 冷却速度得不同 , 则会得到不同得组织 , 其力学性能或物理性能也不同、 2.45 钢得综述4 5号钢就是G B中得叫法JIS中称为:S4 5 C, A STM中称为1 0 45,080M46,DIN 为:C45。国内常叫4 5号钢,也有叫“油钢”、一般,市场现货热轧居多。冷轧规格1。0 4、0mm之间、含碳（C）量就是0。420。5 0% ,Si（硅）含量为0、170。37% ,M n （锰）含量 0. 5 0 0。80% ,Cr（铬）含量w 0。25% , N i（镍）含量w 0、
4、30%, C u （铜）含量w 0.25 %。密度7。8 5g/c m 3,弹性模量2 10G Pa,泊松比0、31热处理方法热处理推荐热 处理温度 : 正火 850 , 淬火 840, 回火 60 0。 45 号钢为优质碳素结构用钢硬度 不高易切削加工模具常用来做模板梢子导柱等 , 但须热处理。3. 45钢得热处理工艺钢得淬火：淬火就就是将钢加热到A c 3 （亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上3 0 50o C,保温后放入各种不同得冷却介质中快速冷却（V冷V临）,以获得具有 高硬度、高耐磨性得马氏体组织、碳钢经淬火后得组织由马氏体及一定数量得残 余奥氏体所组成。为了正确地进行钢得淬火，必须
5、考虑下列三个重要因素：淬火加 热温度、保温时间与冷却速度。（1 ）淬火温度选择正确选定加热温度就是保证淬火质量得重要一环。淬火时得具体加热温度主要取 决于钢得含碳量,可根据Fe Fe3c相图确定（如图1所示）。钢得成分,原始组织 及加热速度等都影响临界点A1、人2、及A cm得位置、在热处理手册或材料手册 中都可以查到各种钢得热处理温度，热处理时不能任意提高加热温度，因为加热 温度过高时，晶粒容易长大，氧化、脱碳与变性严重，也不能任意降低温度，会影响 钢得强度与硬度。本次淬火温度为 880 C。图表1（2）保温时间得确定淬火加热时间就是将试样加热到淬火温度所需得时间及在淬火温度停留保温所需时间
6、得总与。加热时间与钢得成分、工件得形状尺寸、所需得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得计算如图表2所示加热温度（C）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7 0 01。52、2380 01。01。529 000、81、21、610000.40。60。8图表2（3）冷却速度得影响冷却就是淬火得关键工序，它直接影响到钢淬火后得组织与性能。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，以减少钢中得内应力，防止变形与开裂。为此，可根据C曲线图（如图表3 所示），使淬火工作在过
7、冷奥氏体最不稳定得温度范围（6 5 05 5 0C）进行快冷（即与C曲线得“鼻尖”相切）,而在较低温度（30 0 100C）时冷却速度则尽 可能小些图表3钢得回火钢经淬火后得到得马氏体组织硬而脆，并且工件内部存在很大得内应力，如果直 接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密得零件在使用过程中将会由于变形引 起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。因此钢淬火后必须进行回火处理。不同得回 火工艺可以使钢获得所需得性能、按加热温度高低，回火可分为3类。低温回火。在1502 5 0C得回火称为低温回火，所得组织为回火马氏体,它 就是过饱各程度较小得固溶体，硬度约为60HR2 ,其目得就是在降低淬火应力、 保持钢
8、得高硬度条件下，减少钢得脆性。低温回火长用于高碳钢得切削工具、量 具与滚动轴承等。马氏体组织综述马氏体就是将钢加热到一定温度 （形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到得能使钢变硬、增强得一种淬火组织。马氏体通常有片状、板条状,但金相观察中通常表现为针状。为片状马氏体；当W c= 0。3%-1、0 %时,为板条马氏体与片状马氏体得混合物,随含碳量得升高，淬火钢中板条马氏体得量下降，片状马氏体得量上升。高碳钢在正常温度淬火时，细小得奥氏体晶粒与碳化物都能使其获得细针状马氏体组织，这种组织在光学显微镜下无法分辨称为隐针马氏体。马氏体得主要特征之一就是高得强度与硬度，通常低碳马氏体具有良好得强度与一定
9、得韧性，高碳马氏体强度高、韧性大、一般淬火钢经低温回火所得组织为回火马氏体（如图3）。其目得就是在保持淬火钢得高硬度与高耐磨性得前提下，降低其淬火内应力与脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳得切削刃具、量具、冷冲模具、滚动轴承以及渗碳件等。中温回火。在3505 0 OC得回火称为中温回火，得到组织回火屈氏体，为极细得球状渗 碳体与铁素体得机械混合物 ，硬度约为3545HRG其目得就是获得高屈服强度，弹性极限与 较高得韧性，主要用于各种弹簧与模具得热处理。高温回火。在5006 5 OC得回火称为高温回火，所得得组织为回火索氏体，硬度约为 2833HRG其目得就是获得强度、硬度、塑形
10、、韧性都较好得综合力学性能、所以把淬火 后高温回火得处理称为调至处理、主要用于中碳钢，比如连杆、螺栓、齿轮与轴。索氏体组织综述索氏体就是钢经正火或等温转变所得到得铁素体与渗碳体得机械混合物。索氏体组织属于珠光体类型得组织，在光学金相显微镜下放大60 0倍以上才能分辨片层得细珠光体（G B/ T 72 3 2标准）。其实质就是一种珠光体，但其组织比珠光体组织细，就是钢得高温转变产物，就是片层得铁素体与渗碳体得双相混合组织，其层片间距较（2 50350nm），碳在铁素体中已无过饱与度，就是一种平衡组织、索氏体具有良好得综合机械性能。淬火钢高温回火（500-650 C）所得组织为回火索氏体，习惯上将
11、淬火钢加高温回火相 结合得热处理工艺称为调质，其目得就是获得强度，硬度、塑性与韧性都较好得综合机械 性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等得重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类、4.硬度测试方法、过程（1）洛氏硬度机得原理：洛氏硬度试验，就是用特殊得压头（金刚石压头或钢球压头），在先后施加两个载荷（预载荷与总载荷）得作用下压入金属表面来进行得，总载荷P为预载荷Po 与主载荷P1之与,即p =Po +P。洛氏硬度值就是施加总载荷 P并卸除主载荷P 1后,在预载荷Po继续作用下， 由主载荷P1引起得残余压入深度C来计算（如图标5）图表5图表5中，h o表示在预载荷Po作用下,压头压入被试材料得
12、深度;h i表示施加总载荷P并卸除主载荷P 1,但仍保留预载荷P。时,压头压入被试材料得深度。深度差e=hi - ho,该值用来表示被测材料硬度得高低、H 9 W 11图表6图表6为H R- 1 50A型洛氏硬度计。其主要零部件如下1。机身2。加荷手柄3、升降手把4。手轮 5.丝杠保护套（内有丝杠）6、 待测试件7。主轴 &小杠杆 9、大杠杆10.调整块11。定位标记1 2。吊 环13.螺钉14。砝码变换器 15.砝码1 6油针17.油毡18、后盖19、缓 冲器 20.卸荷手柄 2 1。压头22、上盖23。指示表2 4、变荷手柄 2 5 . 工作台（2）使用方法将经过热处理以后得钢试样在水砂子
13、上擦磨去除表面污垢与氧化层后，置于洛氏硬度机 上测量硬度，为了减小测量误差，应进行多次测量，记录数据、擦磨方法：先沿着一个方向擦磨直到表面氧化物去除完，然后再沿着垂直方向擦磨使端面平整。洛式硬度机得使用方法1）将试样上下两面磨平，然后置于载物台上。2 ）选择压头及载荷、3）加预载、按顺时针方向转动升降机构得手轮，使试样与压头接触、并观察显示器上光标移动至满载为止。4）加主载。5）读硬度值。6）卸主载。7 ）下降载物台。逆时针转动加载手柄至原来位置。8）用同样得方法在试样得不同位置测三个数据，取其算术平均值为试样得硬度。二、实验目得1. 学习热处理加热炉、硬度计、金相显微镜等设备得原理、结构以及
14、操作规范。2、学习45号钢淬火、回火热处理规范、硬度测试规范、金相试样加工规范、组织测试规范。让我们理论联系实践更加充分得学习理解我们所学得知识。3。热处理工艺过程由于受到加热方式、冷却方式、加热温度、冷却温度、加热时间、冷却时间等影响，金属内部得组织也会发生不同得变化，因此就是个十分复 杂得过程，同时工艺参数得差异，也会造成热处理加工对象硬度过高过低、 硬度不 均匀等现象。Def or m 3D软件提供一种热处理模拟模块,可以帮助热处理工 艺员,通过有限元数值模拟来获得正确得热处理参数，从而来指导热处理生产实际。减少批量报废得质量事故发生。实验中用De f or m-3d软件对45钢做了淬
15、火工艺分析。三、材料及仪器1、箱式电炉及控温仪表2。洛氏硬度机、预磨机、抛光机?3.冷却介质：水、油(使用温度约2 0C );4。试样材料：4 5钢,直径为2 0伽,高15 mm得圆柱体、？ 四、实验过 程45钢得热处理过程：1、对4 5钢进行淬火(1 )在进行淬火前先测量试样得硬度 3次,将测量得数据计入表格中、(2)将试样置于加热炉中打开加热炉。使其温度上升到8 8 0o C开始计时并保温30分钟。(3 )30分钟后,取出试样对其进行水冷。测量试样得硬度一共3次并计 入表格。(4) 待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑、2、对4 5钢进行高温回火(1) 将回火炉得温度设定在5 60o C(2) 待温度升高到560o C,将试样置于加热炉中保温30分钟左右。(3) 30分钟后取出试样空冷，测量试样得硬度一共3次并计入表格中
