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1、T10钢热处理工艺及组织性能研究摘 要：本次研究的主要内容是退火态T10钢的热处理工艺及其组织性能的研究。通过观察经过不同预先热处理的退火态T10钢试样的显微组织，以及测量其洛氏硬度、冲击韧性等，分析了不同预先热处理的T10钢试样的组织性能和力学性能。结果表明，正火+等温球化退火为退火态T10钢的最佳预先热处理工艺；不同预先热处理所得到的组织效果会遗传到最终的组织中；预先热处理为正火+普通球化退火和等温球化退火的退火态T10钢试样，经过水淬和低温回火后，发生了脆性转变。关键词：T10钢，热处理，显微组织，力学性能Researching heat treatment process and mi
2、crostructure properties of T10 steelAbstract：The main content of this study is researching the heat treatment process and microstructure of the annealed T10 steel.The microstructure and mechanical properties of T10 steel samples with different advance heat treatment were studied by inspecting micros
3、tructure of annealed T10 steel samples with different advance heat treatment and measuring the hardness and toughness of annealed T10 steel .The results show that the best advance heat treatment process is normalizing+ isothermal spheroidizing annealing.it will be inherited in the final tissue that
4、is the effect of the tissue obtained by different advance heat treatment.the brittle transition occurs in the annealed T10 steel sample of advance heat treatment is normalizing + ordinary spheroidizing annealing or isothermal spheroidizing annealing after water quenching and low temperature temperin
5、g.Keywords:T10 steel, heat treatment, microstructure, mechanical propertiesI目 录1 前言11.1 研究的目的及意义11.2 国内外研究现状21.3 研究内容.22 试验过程32.1 热处理试验32.1.1 试验原理.32.1.2 试验过程.92.2 试样制备及显微组织观察152.2.1 金相试样的制备.152.2.2 显微组织观察.182.3 力学性能测定 192.3.1 硬度测量192.3.2 冲击韧性测量223 结果与分析263.1 显微组织分析.263.2 力学性能分析.283.2.1 硬度分析.283.2.2
6、 冲击韧性分析.294 结 论31参考文献32致 谢341 前言1.1 研究目的及意义我国钢铁行业发展迅猛，但也不是一帆风顺的，它也面临着很多的挑战，需要不断地创新科技，不断地提高产品质量。同时对加工所用的机器设备也需要不断的改进。以便提高生产效率。但是无论前者还是后者，我们都应该先对材料有一些具体了解，这样我们在发展上才能有实质性的进步。 在当今社会，钢铁是我们不可或缺的一种材料，虽然大量的科研人员已经研究出许多在某些性能上和钢铁相似的一些材料，在一定方面上取代钢铁，但仍不能否认钢铁在人类生活中的重要性。但钢铁是不可再生资源，它总有用完的一天，我们不能放弃使用它，因此只能有效的运用它。这样就
7、需要我们做大量的研究和试验，来更加具体的了解钢铁的特性，让它发挥更大的效用，更加有效的实现它的价值。 碳素工具钢是指碳含量为0.65%至1.35%的高碳钢1。因为其价格便宜，低廉且冷热性能好，热处理工艺简单，热处理后硬度较高，切削热也不大，具有较好耐磨性，所以在生产上，碳素工具钢获得了广泛的应用。碳素工具钢在淬火后，其硬度可以达到6265HRC。含碳量对于淬火并且配合低温回火的钢来说，含碳量对其强度、塑韧性有很大影响。随着含碳量的增加，钢材经过热处理以后，产生的碳化物越多，材料越脆，以致塑韧性下降。因此，含碳量不同，钢的性能也不同，运用的方面也不同。T10钢作为一种常见的碳素工具钢，韧度适中，
8、价格便宜，生产工艺简单，且运用广泛，常被用作冲击小，强、硬度高的工具，如车刀、拉丝模、丝锥、冲子、冲孔模、拉丝模、纸品下料模、塑料成型模具等。通过这次毕业设计，学会查阅相关资料，制定有针对性的T10钢的热处理工艺，从而找出变量对T10钢显微组织和力学性能的影响规律，最终提出优化方案，为T10钢热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。1.2 国内外研究现状1990年邓承轩等通过研究发现原始组织为片状珠光体加网状渗碳体的T10高碳钢，高温奥氏体后经不同方法处理，可以得到二种崭新的组织形态-板条状下贝氏体和板条状马氏体，它们虽同是板条状，但有本质的不同，前者250MS点间形成，为两相组织，其中Fe
9、a（C）相的亚结构为孪晶，后者为MS点以下形成，为单相组织，亚结构为位错2。1991年周曼娜等通过探讨固溶温度度对T10钢碳化物细化程度的影响，提出T10钢的最佳热处理工艺为980加热，油冷，640回火，再经770淬火，170回火。结果表明，细化处理后，使碳化物尺寸由2.8m细化为0.5m，且形状圆整，分布均匀，奥氏体晶粒度由8级细化到10级，从而使材料在保持高强度、高硬度情况下，塑性、韧性显著提高3。1994年沈晓钧介绍了国内外发动机曲轴表面化学热处理强化的一些情况4。自70年代末引进了多种内燃机产品，由此推动了内燃机材料、工艺技术和工艺装备的发展。但是目前国内引进曲轴进行表面处理化学热处理
10、设备还不多，技术门类也有限4。2002年王学前等通过对高碳钢传统球化退火理论与技术的分析，提出了Aclf温度透烧的奥氏体化新工艺，并结合生产现场设备及退火质量的检测,制定出相适应的快速球化退火工艺，不仅提高了球化的质量,改善了机械加工性能，还使球化加热时间缩短到原工艺的25%30%，球化缓冷到680的时间缩短了50%5。2005年吴小娟通过对球化退火的理论和工艺的研究，制定出T10钢奥氏体化温度Ac1透烧的快速球化退火新工艺，使球化加热的保温时间缩短到原工艺的1/46。2011年蒋涛等探讨了含碳量、淬火温度、冷却速度、回火温度对碳钢组织和硬度的影响7。2014年郝琳等对刃具钢、模具钢、量具钢这
11、三类工具钢的热处理工艺进行阐述，分析了不同工具钢的热处理工艺的关键，为生产生活提供参考依据8。1.3 研究内容 本次研究的主要内容为T10钢的热处理工艺及组织性能研究，通过对经过不同预备热处理的T10钢的微观组织分析及力学性能分析，探寻在热处理过程中，不同预先热处理对钢的组织及性能的影响规律，在此研究基础上，对现在实际生产中的一般热处理工艺进行优化，以达到最好的效果。I2 试验过程2.1 热处理试验2.1.1 试验原理热处理通常分为3步进行：加热、保温和冷却。钢的热处理过程是把钢加热到临界温度以上，进行转变，转变完成后通过水冷、空冷或者油冷的方式冷却，来获得自己所需要的显微组织和力学性能。加热
12、时形成的奥氏体的化学成分、均匀化程度、晶粒大小以及加热后未溶入奥氏体中碳化物等过剩相的数量和分布状况，直接影响钢在冷却后的组织性能。图2.1是铁碳合金相图。图2.1 铁碳合金相图 将钢加热到AC1以上温度时，组织由珠光体转变为奥氏体，这种转变我们称为奥氏体转变或奥氏体化9。奥氏体转变分4个步骤进行：奥氏体形核、奥氏体长大、残余渗碳体溶解、奥氏体均匀化。如图2.2所示。 图2.2 奥氏体形成过程示意图在热处理中，钢奥氏体化后冷却，通常有两种冷却方式：等温冷却和连续冷却。如图2.3。冷却的方式不同，得到的组织也不同，最终材料的性能也不同。奥氏体在临界温度以上时，组织是稳定的，不会转变，但是冷却到临界温度以下时，组织不稳定，会发生分解转变。冷却的方式不同，转变的组织也不同，有珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变10。过冷奥氏体等温转变图即C曲线如图2.4。图2.3 过冷奥氏体的冷却方式1-等温冷却 2-连续冷却(c)(b)(a)图2.4 过冷奥
