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1、实验项目名称： 钢的热处理 一、实验目的1了解钢的普通热处理(退火、正火、淬火、回火)的工艺方法和操作规程。掌握各种成分的碳钢加热规范的选定原则。2研究碳钢或合金钢经淬火及回火后的硬度变化。3了解回火温度对淬火钢的组织和性能的影响。4了解各种热处理设备的结构和使用方法。二、实验设备及材料1、箱式电阻加热炉及控温仪表；淬火用的水槽及油槽；洛氏硬度计或布氏硬度计；2、20Cr和40Cr。（1）箱式电阻加热炉图1 数显箱式电阻加热炉一般实验室均采用箱式电阻加热炉作为热处理的加热设备，其大致构造如图2所示。它主要由炉壳和炉芯两部分组成，炉壳和炉芯之间填有保温材料，以减少炉内热量的损失，炉芯一般由耐高温
2、的Al2O3或SiC等耐火材料制成，炉芯壁内，分布着许多圆形电热丝孔3以供穿插电热丝用。电热丝多用铁铬铝合金丝制成螺旋形。当电源通过接线盒5使电热丝中通有电流时便产生电热效应，所发生的热量即可加热炉内的试样7。为了避免取放试样时碰坏或磨损加热室2底部耐火材料，在加热室底部放置一块高强度耐火材料制成的炉底板6。加热室的开口处用炉门9封闭。炉门上有一小孔，供观察炉内温度和试样的加热情况用。炉门下部有一挡铁，当炉门关闭时，挡铁触动控制开关8，使加热室内的电热丝中有电流通过；当炉门打开时，控制开关切断了电源控制电路，此时即闭合电源开关，电炉中的电热丝也不会有电流通过，从而保证了操作时的安全。在加热室后
3、壁开有一测温孔4，供插入热电偶用。整个炉体用钢板包裹，并由支架支撑。图2 箱式电阻炉结构示意图1-隔热层；2-加热室；3-电热丝孔；4-测温孔；5-接线盒；6-炉底板；7试样；8控制开关；9-炉门三、实验原理及操作步骤3.1实验原理为了提高和改善金属材料的性能，使之更好的发挥钢铁制品性能上的潜力，以满足各种不同的性能要求，则可以通过热处理工艺来完成。热处理过程包括三个主要步骤，即加热、保温和冷却（图3）图3 热处理工艺曲线示意图按热处理工艺不同，钢的热处理基本形式一般分为退为、正为、淬火、回火及表面处理等。下图表示各种不同热处理操作的工艺曲线示意图：3.2实验操作步骤1试样准备热处理的试样一般
4、制成2015mm左右，可直接选用20mm的圆钢切割而成，然后将每个试样以不同材料或不同的热处理进行分别编号，并打上钢印。2试样装炉按要求试样在装炉之前要先测试硬度，同时预先将电炉温度升到规定的温度。当炉门打开时，应按顺序迅速将试样装入炉内，速度要快但不能混乱，否则炉温会下降过大，增加加热时间。3试样出炉和冷却这是直接影响实验效果的关键，必须周密安排充分准备。当炉门打开时，尽快地按顺序迅速将试样钳出并投入预定的冷却介质中冷却，并搅动试样，促使冷却均匀。4测量硬度热处理过的试样冷却后，要用布擦拭干净再用砂布擦去氧化皮，然后测试硬度。5回火处理按热处理内容规定，将淬火后的试样，分别装入指定温度的电炉
5、内进行加热，由于回火的加热温度较低，加热保温的时间要相应长一些，然后取出空冷到室温。磨去氧化皮再测试硬度。四、实验报告1 不同成分的试样采用相同的热处理工艺处理，各种试样所得硬度为什么不同？答：因为含碳量不同。2 同一种成分的试样，分别经过正火、淬火等处理，所得硬度为什么不同？ 答：不同处理方法，有不同的温度、不同的冷却方法得到的试样内部结构不同，因此硬度不同。3 钢加热奥氏体化后的冷却速度对其组织与性能的影响试样材料热处理工艺参数硬度值HRC显微组织钢号尺寸/mm加热温度保温时间/min冷却方法第1次第2次第3次平均值40Cr80087030空冷7.28.88.88.27马氏体、奥氏体40C
6、r80087030油冷45.84346.144.97珠光体、马氏体4回火温度对淬火钢组织、性能的影响试样材料回火工艺参数硬度值HRC显微组织钢号回火前硬度HRC加热温度/保温时间/rnin冷却介质第1次第2次第3次平均值40Cr18030空冷43.842.444.543.57马氏体40Cr42030空冷41.841.442.641.93铁素体40Cr62030空冷22.422.62223.33索氏体4 绘出回火温度和硬度的关系曲线图，并联系组织，分析其性能变化的原因。答：因为低温回火，形成回火马氏体硬度较高，中温回火形成铁素体，硬度不高，高温回火得到回火索氏体，硬度低。6合金钢的碳的质量分数对淬火后硬度的影响试样材料碳的质量分数热处理工艺参数硬度值HRC钢号尺寸/mmc100加热温度保温时间/rnin冷却介质第1次第2次第3次平均值20Cr8000.2%87030空冷3.43.552.453.1340Cr0.4%870307.28.88.88.27
