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篇一：钢的热处理实验报告 钢的热处理实验报告
一、实验目的1、了解热处理对材料性能的影响
2、了解在相同的热处理状态下材料成分对材料性能的影响
3、了解用显微镜观察金相的制样过程
二、仪器材料
箱式电炉（sx2-4-
10、sx-4-10）、硬度测试仪（hr-150a）、30钢、t10钢、砂轮（砂纸）
三、实验过程 1）、金相的制备
将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光，去除金相磨面由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面，然后用侵蚀剂进行腐蚀，以使组织被显示出来，这样就得到了一块金相样品。2）、钢的热处理淬火和正火
钢的淬火：淬火就是将钢加热到相变温度以上，保温后放入各种不同的冷却介质中（v冷应大于v临），以获得马氏体组织。钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。
步骤为：加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较，一律用洛氏硬度测定）；再将试样放入箱式电炉中，t10钢在770℃左右，30钢在860℃左右分别均匀加热15分钟；然后迅速在水中冷却，并不断搅拌。将淬火后的试样用砂轮磨平,并测出硬度值（hrc）填入表1中。
钢的正火：钢加热到ac3（亚共析钢）或ac1(过共析钢)以上30～50℃以上，保温适当时间后，在自由流动的空气中冷却的热处理工艺。
步骤为：加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较，一律用洛氏硬度测定）。再将试样放入箱式电炉中，t10钢在770℃左右，30钢在860℃左右分别均匀加热15分钟，后在空气中缓慢冷却。将正火后的试样用砂轮磨平,并测出硬度值（hrc）填入表2中。
四、结果及讨论
1、为什么淬火处理后的硬度值比正火处理后的高？
答：因为淬火冷却速度比正火冷却速度快，由过冷奥氏体的连续冷却转变图像可知淬火后得到的是马氏体组织，而正火后得到的组织主要是珠光体。马氏体比珠光体晶粒度细晶界面多，使得晶体的位错滑移阻力增大，从而硬度提高。
2、在相同的热处理状态下不同的材料成分对钢的硬度的影响？
答：钢的硬度与钢的含碳量有关。30钢是亚共析钢，热处理后室温下的组织为铁素体和珠光体，而t10钢为过共析钢，热处理后室温下的组织为珠光体和渗碳体。渗碳体是脆硬相硬度比铁素体高，所以在相同的热处理状态下t10的硬度比30钢高。
五、结论
1、不同的热处理对材料的性能影响不同。
2、不同材料成分的钢在相同的热处理状态下性能不同。篇二：金属材料及热处理实验报告
金属材料及热处理实验报告
学 院： 高等工程师学院专业班级： 冶金e111姓 名： 学 号： 杨泽荣 41102010 2014年6月7日45号钢300℃回火后的组织观察及洛氏硬度测定 目录
一、实验目的..........................................................................................................................1
二、实验原理..........................................................................................................................1 1.加热温度的选择...........................................................................................................1 2.保温时间的确定...........................................................................................................2 3.冷却方法.......................................................................................................................3
三、实验材料与设备..............................................................................................................4 1.实验材料.......................................................................................................................4 2.实验设备.......................................................................................................................4
四、实验步骤..........................................................................................................................4 1.试样的热处理...............................................................................................................4 1.1淬火....................................................................................................................4 1.2回火....................................................................................................................5 2.试样硬度测定...............................................................................................................5 3.显微组织观察与拍照记录............................................................................................5 3.1样品的制备.........................................................................................................5 3.2显微组织的观察与记录.....................................................................................6
五、实验结果与分析..............................................................................................................6 1.样品硬度与显微组织分析............................................................................................6 2.淬火温度、淬火介质对钢组织和性能的影响............................................................6 2.1淬火温度的影响.................................................................................................6 2.2淬火介质的影响.................................................................................................7 3回火温度对钢组织与性能的影响................................................................................7 3.1回火温度对45钢组织的影响...........................................................................7 3.2回火温度对 45 钢硬度和强度的影响.............................................................7 4合金元素对钢的淬透性、回火稳定性的影响............................................................8 4.1合金元素对钢的淬透性的影响.........................................................................8 4.2合金元素对钢的回火稳定性的影响.................................................................9 5碳含量对钢的淬硬性的影响........................................................................................9
六、结论..................................................................................................................................9 参考文献...................................................................................................................................9
一、实验目的1.掌握碳钢的常用热处理（淬火及回火）工艺及其应用。2.研究加热条件、保温时间、冷却条件与钢性能的关系。3.分析淬火及回火温度对钢性能的影响。4.观察钢经热处理后的组织，熟悉碳钢经不同热处理后的显微组织及形态特征。5.了解金相照相的摄影方法，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理
钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。一般热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。正确选择这三者的规范，是热处理成功的基本保证。1.加热温度的选择
1)退火加热温度 一般亚共析钢加热至ac3+(20—30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至ac1 +(20—30)℃（球化退火），目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善高碳钢的切削性能。
2)正火加热温度 一般亚共析钢加热至ac3 +(30—50)℃；过共析钢加热至accm +(30—50)℃，即加热到奥氏体单相区。退火和正火的加热温度范围选择见图2.1。3)淬火加热温度 一般亚共析钢加热至ac3+(30—50)℃；共析钢和过共析钢加热至ac1+(30—50)℃，见图2.2。钢的成分，原始组织及加热速度等皆影响到临界点的位置。在各种热处理手册或材料手册中，都可以查到各种钢的热处理温度。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、脱碳和变形等都会变得比较严重。各种常用钢的工艺规范见表2.1。4)回火温度的选择 钢淬火后都要回火，回火温度决定于最终所要求的组织和性能（常常是根据硬度的要求）。按加热温度高低回火可分为三类：
图2.2 淬火的加热温度范围图2.1 退火和正火的加热温度范围
表2.1 常用钢的工艺规范a． 低温回火 在150—250℃的回火称为低温回火，所得组织为回火马氏体，硬度约为hrc60。其目的是降低淬火应力，减少钢的脆性并保持钢的高硬度。低温回火常用于高碳钢的切削刀具、量具和滚动轴承件。b． 中温回火 在350—500℃的回火称为中温回火，所得组织为回火屈氏体，硬度约为hrc40—48。其目的是获得高的弹性极限，同时有高的韧性。主要用于含碳0.5—0.8%的弹簧钢热处理。
c． 高温回火 在500—650℃的回火称高温回火，所得组织为回火索氏体，硬度约为hrc25—35。其目的是获得既有一定强度、硬度，又有良好冲击韧性的综合机械性能。所以把淬火后经高温回火的处理称为调质处理，用于中碳结构钢。2.保温时间的确定
为了使工件内外各部分温度约达到指定温度，并完成组织转变，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，必须在淬火加热温度下保温一定的时间。通常将工件升温和保温所需时间算在一起，统称为加热时间。
热处理加热时间必须考虑许多因素，例如工件的尺寸和形状，使用的加热设备及装炉量，装炉时炉子温度、钢的成分和原始组织，热处理的要求和目的等等。
1)退火、正火保温时间 实际工作中多根据经验大致估算加热时间。一般规定，在空气介质中，升到规定温度后的保温时间，对碳钢来说，按工件厚度或直径每毫米需一分钟到一分半钟估算；合金钢按每毫米二分钟估算。在盐浴炉中，保温时间则可缩短1—2倍。2)淬火加热保温时间按下列经验公式估算： t???k?h 式中t—保温时间(min)；
α—加热系数(min/mm)（见表2.2）；
k—工件装炉方式修正系数（一般 k = 1～1.5）； h—工件有效厚度(mm)（尺寸最小部位）。表2.2 加热系数α(min/mm)可参考经验公式加以确定：
3)回火时间回火时间一般从工件入炉后炉温升至回火温度时开始计算。回火时间一般为1~3h，t??d?b 式中t—回火保温时间(min)； d—工件有效厚度(mm)；
b—附加时间，一般为10~20min；
α—加热系数（箱式电炉取2~2.5min/mm）。3.冷却方法
热处理时的冷却方式要适当，才能获得所要求的组织和性能。退火一般采用随炉冷却。正火（常化）采用空气冷却，大件可采用吹风冷却。淬火冷却方法非常重要，一方面冷却速度要大于临界冷却速度，以保证全部得到马氏体组织；另一方面冷却应尽量缓慢，以减少内应力，避免变形和开裂。为了解决上述矛盾，可以采用不同的冷却介质和方法，使淬火工件在奥氏体最不稳定的温度范围内（650—550℃）快冷，超过临界冷却速度，而在ms（300—100℃）点以下温度时冷却较慢，理想的冷却速度如图2.3所示。
常用淬火方法有单液淬火、双液淬火（先水冷后油冷）、分级淬火、等温淬火，如图2.4所示。表2.3中列出了几种常用淬火介质的冷却能力。
图2.3 淬火时的理想冷却曲线示意图 图2.4 各种淬火冷却曲线示意图篇三：45钢的热处理实验报告
金属材料的热处理实验报告
试验项目：45钢淬火及回火前后硬度测量 班级：机械一班
组长：林文文 学号：201006040112 组员：竹凌东 陈林 陈书尚
指导老师：杨兰英
试验日期：
***0060401***114 2011年12月八日45号钢的热处理
一、试验目的1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2.了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法。3.初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。4.分析淬火温度的选择对刚性能的影响。5.研究冷却条件刚性能的关系。
二、实验仪器及材料
1.hr—150a型洛氏硬度试验机。2.试样:φ20×10mm 45钢。3.加热炉。4.磨砂纸
5．冷却液：水（20oc左右）。hr-150a型洛氏硬度计主要零部件
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 8.小杠杆9.大杠杆10.调整块11.定位标记12.吊环13.螺钉14.砝码变换器15.砝码 16.油针17.油毡18.后盖19.缓冲器20.卸荷手柄21.压头22.上盖23.指示表 24变荷手柄25.工作台
三、实验原理
热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求淬火与回火。
（一）钢的淬火
钢的淬火：淬火就是将钢加热到ac3（亚共析钢）或ac1（过共析钢）以上30~50oc，保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(v冷＞v临)，以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。
1、淬火温度的选择
正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据fe-fe3c相图确定（如图3-1所示）。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为 ac3+30~50oc，此实验采用的加热温度为830o。若 加热温度不足（低于780oc的ac3温度），则淬火 组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低； 但过高的加热温度（如超过acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体 而导致硬度和耐磨性的下降。
2、保温时间的确定
淬火加热时间实际上是将试样加热到淬火温度所 需的时间及在淬火温度停留所需时间的总和。加 热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所用的加 热介质、加热方法等因素有关，一般按经验公式 加以估算。（经验公式：加热温度为800oc的圆柱 形工件，保温时间为1.0分钟/每毫米）。
3、冷却速度的影响
冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。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，以减少内应力，防止变形和开裂。为保证淬火效果，应选用适当的冷却介质（如水、油等）。此实验的淬火冷却介质选用水。
考虑到实验中加热炉的极限温度，将加热温度定在800 oc，保温15分钟后进行水冷。(二)钢的回火
钢经经淬火后得到的马氏体组织质硬而脆,并且工件内部存在很大的内应力,如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。因此淬火钢必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得所需的各种不同的组织和性能。
低温回火：回火温度150~250oc；回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物；性 能特点是硬度高，内应力减少。
中温回火：回火温度350~500oc；回火后的组织为回火屈氏体；性能特点是硬度适中，有高的弹性。
高温回火：回火温度500~650oc；回火后的组织为回火索氏体；性能特点是具有良好塑 性、韧性和一定强度相配合的综合性能。
对碳钢来说，回火工艺的选择主要考虑回火温度和保温时间这两个因素。实验所用试样较小，故回火保温时间可为30分钟，回火温度选择低温回火温度，即：150~250oc。低温回火后在空气中冷却。
回火冷却方式：碳钢回火时，一般采用在空气中冷却。
四、实验内容与步骤：
1、对45钢进行淬火
（1）在进行淬火前先测量实验试样的硬度九次，并将后六次测量的数据计入表格中。（2）、将试样放入加热炉中，打开加热炉。使其温度上升到800 oc开始计时。保温15分钟。（3）、15分钟后，取出试样对其进行水冷。（4）、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。（5）、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。
2、对45钢淬火后进行低温回火（1）、将回火炉的温度设定在200 oc。（2）、待温度升到200 oc时，将试样放入加热炉中，并开始计时。保温30分钟（3）、30分钟后，取出试样放在指定位置进行空冷。（4）、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。（5）、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。
五、实验数据记录
1、淬火前的硬度
分析：测量时，由于选择的测量点不同和人为操作因素，每次测量的数据存在误差。试样中心和边沿的硬度明显不同，测量时尽量选择中心处测量。
2、淬火后的硬度
分析：与淬火前相比，淬火后的硬度明显增大。说明适当的淬火可以增大材料的硬度。
3、回火后的硬度
分析：与淬火前相比，回火后钢的硬度明显大于钢的原始硬度，但比淬火后的硬度小些。说明回火后钢的硬度降低了。
六、分析与讨论
试验中，钢淬火加热后，必须迅速在水中冷却。这是因为谁的冷却速度快，防止奥氏体转变为珠光体而得不到需要的马氏体组织。通过淬火，钢的硬度得到了明显的提高。
淬火钢在回火过程中发生了一系列的组织变化，这必然会引起机械性能发生相应的变化。淬火钢的回火，实质上是一个软化过程，性能变化的总趋势是，随着回火温度的升高，硬度、强度降低，而塑性、韧性提高。
七、实验感想
对于我们机械学生，这是第一次比较专业的实验。因此，实验过程中大家都非常的认真投入。从中切实学习到了知识，提高了自己的动手能力。特别是材料硬度的变化，让我们感受到了材料的魅力，增加了我们对材料的兴趣。
