45钢热处理水冷过程分析

45钢热处理水冷过程分析
任务书
1. 设计的主要任务及目标
建立有限元模型，模拟45钢热处理水冷过程温度场分布；通过实验研究， 分析热处理前后45钢组织和力学性能的变化，为优化热处理工艺提高零件质量 提供一定的理论依据。

2. 设计的基本要求和内容 1) 设计的基本要求：
论文结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；论文格 式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。

2) 设计内容：
模拟45钢热处理水冷过程中温度场随时间的变化关系； 研究45钢热处理前 后组织及力
学性能的变化；与合金钢水淬后的组织和力学性能进行比较，分析原
因。

3. [1] [2] [3] [4] 主要参考文献
ANSYS 有限元分析软件在热分析中的应用[J].冶金能源，2004 ( 05) 钢件淬火过程温度场的数值模拟[J].热加工工艺技术与材料研究，2008 ANSYS10.0热分析教程与实例解析
45钢零件淬火过程温度场分布的数值模拟[J].重庆大学学报，2003 (03) 材料科学
基础(铁碳合金相图与热处理部分)
进度安排
4.
45 钢热处理水冷过程分析
摘要：45钢是中碳优质结构钢，Wc=0.45%,冷热加工性能都不错，机械性能较好, 且价格低廉、较容易得到，因此应用广泛于机械制造。

常应用于小截面、中载荷的调质件，如主轴、曲轴、齿轮、连杆、链轮等，其最大不足时淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不适宜采用。

对于性能要求较高的零件，必须进行调质处理。

对45 钢进行调质处理后，得到均匀的回火索氏体，从而使其具有良好的综合力学性能。

研究本课题主要是通过实验和ANSYS 软件模拟。

其中包括对45 钢的热处
理水淬以及热处理前后45 钢的力学性能和金相组织的对比；同时还与合金钢40Cr 热处理水淬的力学性能比较；由于工件在淬火过程中内外温差会导致热应力和组织应力的产生，利用有限元ANSYS 软件对45 钢热处理水淬过程的温度场进行模拟，分析工件的各个部分在热处理水淬过程中的温度变化情况，为优化热处理工艺，使工件经过热处理后获得比较好的力学性能提供一定的理论依据。

关键词：45钢，热处理，力学性能，温度场模拟
Heat treatme nt of 45 steel cooli ng p rocess an alysis
Abstract: 45 steel is carb on in the high-quality steel, Wc = 0.45%, hot and cold p rocess ing p erforma nee is good, better mecha ni cal prop erties, and low cost, easy to get, so widely used in mach inery manu facturi ng. Ofte n used in the small cross sect ion, the load of con diti oning p arts, such as main shaft, cran kshaft, gear, conn ect ing rod, sp rocket, etc., its biggest weak ness low harde nability, sect ion size and requires high work piece is not suitable for adop ti on. Higher requireme nts for p erforma nee p arts, con diti oning treatme nt must be carried out. After tempering p rocess on 45 steel, get eve niy temp ered sorbite, making it has better comp rehe nsive mecha ni cal prop erties.
Study this subject mai nIy through exp erime nt and ANSYS software simulatio n.
In clud ing water que nching heat treatme nt of 45 steel and heat treatme nt before and after the con trast of mecha ni cal prop erties and microstructure of 45 steel; Also, the mechanical properties of 40 cr alloy steel heat treatment and water quenching;
Work pi ece duri ng que nchi ng temp erature differe nee betwee n in side and outside the thermal stress and organization stress can result from the finite element ANSYS software of 45 steel heat treatment of water quench process, to simulate the temp erature field an alysis of the various components of a work pi ece in the p rocess of water que nching heat treatme nt temp erature, i n order to op timize the heat treatme nt p rocess, the work piece after heat treatme nt to obta in better mecha ni cal p erforma nee to pro vide certa in theoretical basis.
Keywords: 45 steel, heat treatment, mechanical properties, the temperature field
simulati on
2资料综述
2.1 钢的分类
2.2 45钢的热处理工艺
2.2.1 加热温度的选择
2.2.2 保温时间的选择
2.3 小结
3热处理实验
3.1 前期准备
3.1.1 实验概述
3.1.2 试件准备
3.2 45钢的热处理
3.2.1 试验设备的介绍
3.2.2 实验概述
3.2.3 实验步骤
3.2.4 实验结果
3.3 布氏硬度和洛氏硬度实验3.3.1 布氏硬度实验
3.3.2 洛氏硬度实验3.4 拉伸试验
3.4.1 实验设备
3.4.2 实验步骤
3.4.3 实验原理
3.4.4 实验结果
3.5 45
3.5.1
3.5.2
3.5.3
3.6 11 13 13
13
14 14
钢热处理前后金相组织的分析比较
实验设备和实验前的准备
金相图分析
实验结果
4 ANSYS有限元分析软件14 14 16
16
17 17
4.1ANSYS软件概述 .............................
4.2基于ANSYS的淬火温度场的数值模拟实例分析18
19
4.2.1 前处理阶段19 422 温度分布图23 4.2.3 获取关键点温度随时间变化的曲线图26 4.3 小结29
总结…参考文献30
31
32
钢是经济建设中使用最广，用量最大的金属材料，在现代工农业生产中占有极其重要的地位。

作为当今社会应用最广泛的材料之一，其在结构材料中的使用，它的性能在很高层面上决定了产品的质量，因此它性能的提升具有重要的意义[1] 。

其中，使用性能则是材料或者被制作成零部件的材料在服役过程中表现出来的一系列特性和性能，如强度、塑性、韧性、耐磨性等物理、化学和力学性能[2] 。

为使45 具有所需的力学性能，物理性能和化学性能，除了合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。

它不改变45钢的外形，通过热处理能充分发挥45 钢的潜力，并赋予45钢所需要的各种性能，达到提高45 钢质量，延长使用寿命，确保机器安全可靠运行的目的。

其中冷却性能是淬火介质重要的性能，它的好坏直接影响到淬火零件的质量，良好的冷却性能可保证淬火后的零件具有一定的硬度和合格的金相组织，可以防止零件变形和开裂[3] 。

热分析是广泛应用于各个领域的一种分析工具。

估算和控制工件的温度场，分析不同条件下，不同材料及几何形状对温度场变化的影响，防止工件缺陷的产生。

热分析在工业生产及科学研究中具有重要作用，而且钢铁行业投资大，工艺复杂，进行有限元模拟分析尤为重要[4] 。

ANSY软件是融结构、热、流体、电磁、声学多物理场于一体的大型通用有限元分析软件，由世界上著名的有限元软件公司一一美国ANSYS^ 司开发[5] 。

ANSYS 软件主要包括三个部分：前处理模块，求解模块和后处理模块；利用ANSY软件的热分析模块对钢件淬火过程进行建模、分网、加载及求解，得到钢件淬火不同时刻的温度场，模拟过程对于淬火液的选取及淬火工艺的优化提供了参考依据，对淬火过程中的热应力、残余应力计算提供温度边界条件[6] 。

同时ANSYS 有限元软件在温度场的模拟过程中，很好的结合了材料变温过程材料热物性参数的变
化，特别适用于钢件淬火过程温度场的准确计算，通过利用ANSYS 有限元软件对几何外形复杂的45 钢零件淬火过程温度场进行有限元模拟，得到零件温度随淬火时间的分布关系。

模拟结果与实际过程一致，且运算速度较快，适用于淬火液的选取及淬
火工艺的优化，并为精确计算淬火过程的热应力、残余应力做好准备工作
[7] 。

为优
化热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。

2资料综述
2.1钢的分类
工业用钢是经济建设中使用最广、用量最大的金属材料，在现代工农业生产中占有极其重要的地位［7］。

钢铁材料是工业应用最广、用量最多的金属，其品种繁多、性能各异。

按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。

结构钢用作各种机器零件的钢，如：渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢；也可用作工程结构的钢，如碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。

工具钢用来制造各种工具的钢，根据用途不同可以分为刃具钢、模具钢与量具钢。

特殊性能钢是具有特殊物理化学性能的钢, 可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。

按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢：按含碳量又可分为低碳钢（含碳量W 0.25%）、中碳钢（0.25%＜含碳量
＜0.6%）、高碳钢（含碳量》0.6%）。

合金钢：按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量W 5%、中合金钢合金元素总含量=5%-10%、高合金钢（合金元素总含量＞10%。

45钢是中碳结构钢，其相关信息见表 2.1。

牌号用两位数字表示，这两位数字表示平均含碳量的万分之几，比如
45钢表示
钢中平均含碳量为0.45%, 08钢表示平均含碳量为0.08%。

含猛量较高的钢，须将猛元素标出，如平均含碳量为0.50%,含猛量为0.70%-1.00%的钢，其牌号为“ 50Mn。

根据45钢的含碳量0.45%可知，45钢属于中碳优质碳素结构钢，它的室温组织是铁素体和珠
光体的组合。

其硬度不高易切削加工，45钢淬火前的硬度低于28HRC,淬火后的硬度可以高于
55HRC 0调质处理后零件具有良好的综合力学性能，即硬度尚可，塑性较高。

2.2 45钢的热处理工艺
钢的热处理工艺就是通过加热、保温和冷却的方法改变钢的组织结构以获得工件所要求性能的一种热加工工艺。

GB/T699-1999标准规定45钢推荐热处理制度为：正火850C，淬火840C，回火600C，达到的性能为屈服强度＞355Mpa
本文对45钢采取840C淬火，600C高温回火，淬火是为了得到马氏体组织，再经过回火后，可使工件获得良好的使用性能。

所谓淬火就是将钢加热到朋（亚共析钢）或兀1（过共析钢）以上30-50 C ,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。

45钢经过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45钢的淬火，必须考虑以下三个因素：淬火加热的温度，冷却速度和保温时间。

回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温适当时间后，置于空气或者水中冷却的工艺，目的是为了减少或消除淬火内应力，防止开裂或变形；获得所需要的力学性能，调整淬火后的硬度和韧性；稳定尺寸，防止使用时变形。

本论文主要研究45钢淬火后水冷以及高温回火后的性能研究。

221加热温度的选择
对45钢进行热处理时，其加热过程主要是为了得到均匀、细小的奥氏体晶粒，而温度对奥氏体晶粒的形成速度和晶粒大小影响最大的因素；而且工件在加热过程中
由于内外温差会导致热应力和组织应力的产生。

钢在淬火加热过程中，如果操作不当，会产生过热、过烧或表面氧化、脱碳等缺陷。

过热是指工件在淬火加热时，由于温度过高或时间过长，造成奥氏体晶粒粗大的现象。

过热不仅使淬火后得到的马氏体组织粗大，使工件的强度和韧性降低，易于产生脆断，而且容易引起淬火裂纹。

淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细
小的马氏体。

根据45钢含碳量0.45%，按含碳量是亚共析钢。

亚共析钢通常加热至Ac3以上30—50C。

若在Aci —Ac3之间，淬火组织中除马氏体外，还保留一部分铁素体，使钢的硬度和强度降低，淬火温度亦不能超过A33点过高，以防奥氏体晶粒粗化，
淬火后获得粗大的马氏体。

根据铁碳合金相图可确定实验温度是
840 C。

222保温时间的选择
为了使工件各部分完成组织转变，需要在淬火加热时保温一定的时间，通常将工件升温和保温所需的时间计算在一起，统称为加热时间。

影响淬火加热时间的因素较多，如钢的成分、原始组织、工件形状和尺寸，保温时间的长短对冷却转变后会影响奥氏体晶粒大小，一般来说，奥氏体晶粒越细小，钢热处理后的强度越高，塑性越好，冲击韧性越高。

但是奥氏体化温度过高，将使钢的奥氏体晶粒长大，显著降低钢的冲击韧度、减少裂纹扩展功和提高脆性转折温度。

此外，晶粒粗大的钢件，淬火变形和开裂倾向增大，尤其是当晶粒大小不均时，还显著降低钢的结构刚度，弓I起应力集中，易于产生脆性断裂。

由于奥氏体晶粒长大与原子扩散有密切关系，所以加热温度越高，根据淬火保温时间T =KD 计算得保温时间为15min,由ANSYSt限元模拟软件为依据，选择15min, 高温回火60min.
铁碳合金相图如图2.1所示。

其热处理工艺曲线如下图2.223所示。

遍度广C
图2.2淬火工艺曲线
温度』匕
C
时间/min
图2.3高温回火工艺曲线
对图2.1中PSK（A线）、GS（A3线）、ES（Acm线）是钢在缓慢加热和冷却过程中组织
转变的临界点。

共析钢加热至Fe-Fe3C相图PSK（A线）以上全部转变为奥氏体；亚、过共析钢则必须加热到GS（A线）以上才能获得单相奥氏体。

钢从奥氏体状态缓慢冷却至A1线以下，将发生共析转变，形成珠光体。

而在通过A3或Acm时，则分别从奥氏体
中析出过剩铁素体和渗碳体。

根据组织特征，将铁碳合金相图按含碳量划分为七种类型：工业纯铁WcvO.0218% 共析钢Wc=0.77% 亚共析钢Wc=0.0218%- 0.77%;过共析钢Wc=0.77%r2.11%;共晶白口铁Wc=4.3%亚共晶白口铁Wc=2.11%-4.3%;过共晶白口铁Wc=4.3%- 6.69%。

2.3小结
本章介绍了钢的分类以及45钢的基本性能和化学成分，并为本次课题所要研究的不同加热温度和保温时间进行了实验参数的确定，以及为其参数的确定提供了一定的理论依据。

确定了热处理工艺方案，对试样采用调质处理，其中包括两个工艺过程。

淬火过程，首先是对45钢各种试样的加热，其中包括小圆柱体、拉伸试样、布氏硬度和洛氏硬度试样、冲击试样，加热温度为840r ;其次是保温，对直径为20mm的小圆柱体试样加热保温时间为30min,对冲击试样加热保温时间为15分钟，同样，对拉伸试样加热保温时间为15mi n，其中保温时间是试样放入加热炉中后，加热炉中温度再次达到840C时开始计时；最后是冷却，加热完成后，迅速从加热炉中取出试样，放入水中冷却至常温。

高温回火过程，首先是将所有加热的各种试样放入预先达到600r的炉中加热。

其次是保温，等到加热炉温度再一次达到600r时开始计时，保温60min后取出所有试样。

最后，将取出的试样在空气中冷却至常温。

3热处理实验
3.1 前期准备
3.1.1 实验概述
(1)通过布氏，洛氏硬度，冲击，拉伸等一系列实验研究45钢热处理前后组织及力学性能的变化。

(2)观察和比较45钢热处理前后的金相组织变化。

3.1.2试件准备
(1)将进行布氏，洛氏，拉伸，冲击的试件进行热处理，加热至840 r后保温15 分钟，然后取出水冷，最后进行高温回火，最后在空气中冷却。

(2)分别取热处理前后的试件进行研磨剖光，腐蚀，观察金相组织的变化。

3.2 45钢的热处理
3.2.1试验设备的介绍
箱式加热炉见图3.1 0
0-剧
5
1.加热室；
2.加热丝孔；
3.测温孔；
4.接线盒；
5.试样;
6.控制开关；
7.挡铁；
8.炉门；
9.隔热层；10.炉底板图
3.1箱式电阻炉结构示意图
箱式电阻炉有称马弗炉，它是一种周期作业式加热炉，可供实验室做退火、正火、 淬火、回火等热处理加热用。

上图是箱式电阻炉的构造示意图。

用高强度耐火材料制 成的加热室1其壁中排列着许多纵向电热丝孔 2电热丝多用铁铬铝合金丝制成螺旋
形。

当电源通过接线盒4使电热丝中通有电流时，便产生电热效应，所发出的热量即 可加热炉内的试样5。

为了避免取放试样时碰坏或磨损加热室底部耐火材料，在加热 室底部放置一块高强度耐火材料制成的炉底板 10。

热室的开口处用炉门8封闭。

炉门 上有一个小孔，供观察炉内温度和试样加热情况用。

炉门下部有一挡铁 7,炉门关闭 时，挡铁掀动控制开关6,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，此时即使闭合电源开关，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。

隔热层 9是用隔热材料填充的，其作用是减少炉内热 量的散失。

在加热室后壁开有一圆孔 并由支架支撑着。

箱式电阻炉用于热处理加热时, 仪进行测量和控制的。

3.2.2 实验概述
碳钢的热处理一般有退火、正火、 钢获得不同的组织和性能；同一种热处
理方法，当采用不同的热处理工艺参数时，碳 钢所获得的组织和性能也不同。

碳钢的淬火。

淬火是将钢加热到临界点 A C 1，或A C 3
以上某一温度，经过上当保 温后，快速冷却，以得到马氏体组织，从而显著提高碳钢的强度和硬度。

加热温度， 保温时间和冷却速度是影响淬火质量的重要工艺参数。

亚共析钢淬火时，要加热到A C 3以上30-50 C,经适当保温后，得到均匀细小的奥 氏体。

当在水中快冷时，就回得到均匀细小的条状、片状马氏体，及少量残余奥氏体。

如果加热温度过高，会得到粗大的奥氏体晶粒，淬火后得到的马氏体晶粒也粗大。

粗 大的马氏体组织使钢的韧性下降， 具有这种组织的零件或工模具在工作过程中容易发 生脆断现象。

若加热温度选在 AC1-AC3之间，则碳钢的高温组织为奥氏体加铁素体， 淬火冷却后的组织为马氏体加铁素体。

由于铁素体的存在，显著减小了钢的强化效果。

淬火的过热组织和欠热组织都是因淬火温度选择不当形成的。

3,供插入测量电偶用。

整个炉体用钢板包裹,
其炉温大都是利用热电偶高温计和温度指示调节
淬火、回火四种方法。

不同的热处理方法使碳
过共析钢的淬火温度为AC1+ (30-50 C)此时得到细小的奥氏体加未溶的颗粒状二次渗碳体。

淬火后的组织为马氏体加渗碳体，也有少量残余奥氏体。

如果淬火温度选在Acm以上，则钢中二次渗碳体全部溶入奥氏体。

淬火冷却后，除得到粗大的片壮马氏体外，还会得到较多的残余奥氏体。

作为强化相的未溶渗碳体没有了而硬度低的残余奥氏体增多了。

所以过共析钢过热淬火组织的硬度、耐磨性和韧性都不如正常淬火的组织，对于共析钢，其正常淬火温度当然是Aci+ (30-50 r)o
3.2.3 实验步骤
将要进行拉伸，布氏硬度，洛氏硬度以及冲击韧性试验的试件放入预选设定好温度的电阻炉中，当温度达到840r时开始计时，加热15分钟后取出，然后立即放入水中冷却。

将冷却至常温的试件放入回火炉中进行回火，回火温度为600C，加热一个小时
后，取出空冷至常温。

324 实验结果
完成对45钢各个试样的热处理实验，为后续实验做好准备。

3.3 布氏硬度和洛氏硬度实验
3.3.1 布氏硬度实验
实验设备：HBE-3000电子布氏硬度计图3.2，读数显微镜。

实验步骤。

①根据材料和布氏硬度范围由表2-1选择F/D?值，确定压头直径，载荷及载荷
的保持时间。

②将压头装在主轴衬套内，先暂时将压头固定螺钉旋压在压头杆扁平处。

尿HBe-am 电于痛氏««苛 i V M -I ■■询卜. 图3.2 HBE-3000布氏硬度计
③ 将试样和工作台的台面揩擦干净，将试样稳固地放在工作台上，然后按顺时 针方向转动工作台升降手轮使工作台缓慢上升，并使压头与试样接触，直到手轮与升 降螺母产生相对运动时为止，接着再将压头固定螺钉旋紧。

④ 准备就绪后施加载荷将钢球压入试样，施加载荷时间为 2-8秒。

钢铁材料试 验载荷的保持时间为10-15秒；非铁金属为30秒；布氏硬度小于35时为60秒。

⑤ 逆时针转动手轮，降下工作台，取下试样。

⑥ 用读数显微镜在两个垂直方向测出压痕直径、布氏硬度计 d 1和d 2的数值，取
平均值。

⑦ 根据压痕平均直径，由“布氏硬度换算表”查得布氏硬度值。

(3) 实验注意事项。

① 试样的试验面应制成光滑平面，不应有氧化皮及污物。

试验面应能保证压痕直 径能精确测量，试样表面粗糙度Ra 值一般不应大于 0.8卩m ② 在试样制备过程中，应尽量避免由于受热及冷加工对试样表面硬度的影响。

③ 布氏硬度试样厚度至少应为压痕深度的 10倍。

④试验温度一般在10-35 C 范围内。

(4)实验结果。

规范操作后所得实验数据见表3.1 0 X
E
表3.1布氏硬度所得数据 热处理前
热处理后 压痕直径（mm HBS
压痕直径（mm ） HBS 4.65 166
3.74 263
4.76 158
3.76 260
4.82 154 3.70 269
（5）分析实验数据。

经计算热处理前的布氏硬度（HBS ）为159.3 ;热处理后的布氏硬度（HBS ）为 264.可知经过热处理水淬的45钢硬度明显增强。

实验设备：HRS-150型数显洛氏硬度计图3.3，45钢试件。

实验步骤
据试样材料及预计硬度范围，选择压头类型和初、主载荷。

根据试样形状和大小，选择适宜工作台，将试样平稳地放在工作台上。

顺时针方向转动工作台升降手轮，将试样与压头缓慢接触。

加主载荷应在4- 8秒内完成。

待指针停止转动后，再将主载荷卸除。

逆时针方向旋转手轮，降下工作台，取下试样，或移动试样选择新的部位
幣噩譌^1&?讣需蛊芒
图3.3 HRS-150型数显洛氏硬度计
(3) 实验注意事项
3.3.2
洛氏硬度实验 (1) (2) ① ②
①试样两相邻压痕中心距离或任一压痕中心距试样边缘距离一般不小于3mm在
特殊情况下，这个距离可以减小，但不应小于直径的3倍。

②为了获得较准确的硬度值，在每个试样上的试验点数应不小于三点(第一点不记)，取三点的算术平均值作为硬度值。

对于大批试样的检验，点数可以适当减少。

③被测试样的厚度应大于压痕残余深度的十倍，试样表面应光洁平整，不得有氧化皮，裂缝及其它污物沾染。

常用的三种洛氏硬度实验规范见表 3.2 0
(4)实验结果以及与40Cr水淬的比较。

实验所得数据见表3.3 0
45钢水淬与合金钢40Cr水淬的洛氏硬度对比见表3.4,3.5 。

表3.4热处理前的洛氏硬度对比
表热处理后的洛氏硬度对比
（5）分析实验结果。

①通过对比45钢热处理前后的洛氏硬度，可知45钢经过热处理水淬；后硬度显著提高。

②通过对比45钢与40Cr热处理前后的洛氏硬度，发现45钢热处理前后的硬度均小于40Cr 的硬度。

③通过对比分析发现45钢热处理前后提升的硬度远大于40Cr热处理前后提升的硬度。

3.3 拉伸试验
3.3.1 实验设备
实验设备包括拉伸机和游标卡尺。

3.3.2 实验步骤
（1）划线测量。

（2）将样品安装在万能拉伸试验机上，按照试验机的操作流程，对样品进行拉
伸，在电脑上记录拉伸曲线。

（3）设置电脑屏幕上的各种拉伸参数，将初始数据设置为0,点击开始按钮，开始拉伸试验。

当拉伸量趋于平稳，将试件取下避免设备损坏。

（4）继续拉伸试样，直到试件断裂。

将试样从试验机取下，观察端口形貌。

测定断后试样颈缩直径，断后标距长度，试样旋转90度再测量一遍。

（5）根据拉伸过程中测得的应力、位移、塑性变形的数据，按国际的数据处理方式，计算拉伸试验测得的四项拉伸强度和拉伸塑性的测试结果。

3.3.3 实验原理
随着拉伸实验的进行，试件在连续变载荷的作用下经历了弹性变形阶段，屈服阶段，强化阶段以及局部变形阶段这四个阶段；通过实验得到的数据可以确定材料的弹性极限，伸长率，弹性模量，比例极限，面积缩减量，拉伸强度，屈服点屈服强度和其他的拉伸性能指标。

3.3.4 实验结果
通过实验可得数据见表3.6。

表
拉伸实验数据
3.5 45钢热处理前后金相组织的分析比较
3.5.1 实验设备和实验前的准备
实验准备包括转盘式金相预磨机，金相显微镜，金相图谱。

实验前的准备。

①磨光，磨光通常是在砂纸上进行的。

砂纸上的每颗磨粒可以看成是一个具有一定迎角（磨粒的前导面与试样平面之间的角）的单点刨刀，迎角大于临界值的磨粒才能切除金属，小于临界值的只能压出磨痕（钢铁材料的临界迎角为900）。

前一种磨粒只占一小部分（约20%），如图2—1中的阴影部分所示。

后一种磨粒使金属表层产生的流
变要大得多，试样表层的组织变化（又称变形层）主要是由这种磨粒造成的。

普通的金相砂纸所用的磨料有碳化硅和天然刚玉两种。

碳化硅砂纸最适用金相试样的磨光，其优点是：磨光速率（单位时间除去的金属重量）较高，变形层较浅，可以用水作润滑剂进行手工湿磨和机械湿磨。

碳化硅砂纸的粒度大到一定尺寸（280号一150号）后，磨光。