实验二 碳钢的热处理操作及硬度测定
最终版--碳钢热处理工艺及洛氏硬度测定 - 2015.12.11
碳钢热处理工艺及洛氏硬度测定一、实验目的1.掌握碳钢淬火工艺的制定；2.碳含量对淬火温度、钢的组织和硬度的影响；3.回火温度对钢的组织和硬度的影响二、实验原理结构钢是机械制造和工程构件中应用最广泛的一类钢。
它要求具有高的综合机械性能，即要求具有高的强度、硬度以及好的塑性和韧性的配合。
通常结构钢的淬火温度为Ac3以上30-50℃，温度过低，奥氏体化不完全；温度过高，将会引起晶粒粗大，使钢过热或过烧。
钢的淬火组织：将45钢加热到760℃（即Ac1 以上，但低于Ac3），然后在水中冷却，这种淬火叫不完全淬火。
在这个温度加热，部分铁素体尚未溶入奥氏体中。
经淬火后将得到马氏体和铁素体组织。
在金相显微镜中观察到的是呈暗黑色针状马氏体基底上分布有白色铁素体。
将45钢加热到Ac3以上温度，然后在水中冷却将获得针状马氏体，由于马氏体针非常细小，在显微镜中不易分清。
若将淬火温度提高到1000℃（过热淬火），由于奥氏体晶粒的粗化，经淬火后将得到粗大针状马氏体组织。
若将45钢加热到Ac3以上温度，然后在油中冷却，则由于冷却速度不足，得到的组织将是马氏体和部分屈氏体（或混有少量贝氏体）。
而对于合金钢，由于含有合金元素，钢的淬透性增加，因此只须在油中淬火即可。
钢的回火组织：钢在淬火后得到的马氏体和残余奥氏体均为不稳定组织，它们具有向稳定的铁素体和渗碳体的两相混合物组织转变的倾向，通过回火将钢加热，提高原子的活动能力，可促进这个转变的进行。
生产中将结构钢回火后经不同温度的回火来控制组织，调节性能。
通常，在300℃以下低温回火，得到回火马氏体组织，具有高的硬度和强度，但塑性和韧性较低，对要求高硬度和高耐磨性的零件，多采用淬火和低温回火工艺。
而在300℃--450℃中温回火，得到回火屈氏体组织，但它仍保持某些马氏体的形态。
由于碳化物颗粒细小，在光学显微镜下难以分辨清楚，回火屈氏体仍具有弹性，因此对要求具有弹性的弹簧类零件，多采用淬火和中温回火工艺。
碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定
淬火、回火是钢件的重要热处理工艺。所谓 淬火就是将钢件加热到Ac或Acl以上，保温后放 入放入各种不同的冷却介质中快速冷却，以获得 马氏体组织的热处理操作。 钢件，特别是高碳钢件经淬火后得到马氏体 组织时，材质硬而脆，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。因此钢件淬火后必须立 即进行回火处理。
表6—1 碳钢的临界点
类 别 钢 号 临 界 点（℃）
Ac1
Ac3或Accm
Ar1
Ar3
碳 素 结 构 钢
20 30 40 45 50 60
735 732 724 724 725 727 730 730 730 730 730
855 813 790 780 760 766 770 － 800 820 830
（5） 残余奥氏体（Ar） 当奥氏体中含碳量>0.5％时， 淬火时总有一定量的奥氏体不能转变成为马氏体，而保留 到室温，这部分奥氏体就是残余奥氏体，它不易受硝酸酒 精腐蚀剂的浸蚀，在显微镜下呈白亮色，分部在马氏体之 间，无固定形态，淬火后来经回火， Ar与马氏体很难区 分，都呈白亮色，只有马氏体回火后才能分辨出马氏体间 的残余奥氏体。 （6） 回火马氏体(Mr) 高碳马氏体经低温回火(150～ 250oC)后，马氏体分解，析出与母相共格的极细小的弥 散一碳化物。这种组织称为回火马氏体。由于有极细小的 碳化物析出使回火马氏体易受浸蚀，所以在光学显微镜观 察，回火马氏体仍保持针状马氏体形态，只是颜色比淬火 马氏体深，但极细小的碳化物分辨不清，如照片所示。在 电子显微镜下则可观察到细小的碳化物。 低碳板条状马氏体低温回火以后，马氏体中只发生碳 原子的偏聚，尚未析出碳化物。在光学和电子量微镜下观 察，低碳回火马氏体仍保持条状马氏体形态。中碳钢淬火 以后得到板条状马氏体和片状马氏体的混合组织，回火后 其中片状马氏体易受浸蚀，颜色变深。
碳钢的热处理实验报告
碳钢的热处理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对碳钢进行热处理，探究不同温度下的淬火和回火对碳钢组织和性能的影响，以及了解碳钢的热处理工艺。
二、实验原理。
碳钢是含有碳元素的钢铁材料，通过热处理可以改变其组织和性能。
淬火是将加热至临界温度以上的碳钢急冷至室温，使其组织变为马氏体；回火是在淬火后加热至一定温度，然后冷却，使马氏体转变为珠光体。
通过这两种热处理方法，可以改变碳钢的硬度、强度和韧性。
三、实验步骤。
1. 将碳钢样品加热至临界温度（约830°C），保温一定时间后进行快速冷却，进行淬火处理。
2. 将淬火后的碳钢样品进行回火处理，加热至不同温度（200°C、400°C、600°C），保温一定时间后冷却至室温。
3. 对不同热处理条件下的碳钢样品进行金相显微镜观察和硬度测试。
四、实验结果与分析。
经过淬火处理后，碳钢的组织变为马氏体，表现出较高的硬度和强度，但韧性较差。
随着回火温度的升高，硬度逐渐降低，同时韧性逐渐提高。
在200°C回火后，碳钢的硬度有所下降，但韧性明显提高；在400°C回火后，硬度和韧性达到平衡；在600°C回火后，硬度继续降低，但韧性进一步提高。
五、实验结论。
通过本次实验，我们得出了以下结论，淬火处理可以使碳钢的组织变为马氏体，提高其硬度和强度；回火处理可以降低碳钢的硬度，提高其韧性。
在实际生产中，可以根据碳钢零件的具体要求，选择合适的热处理工艺，以达到理想的性能要求。
六、实验总结。
本实验通过对碳钢的热处理实验，深入了解了热处理工艺对碳钢组织和性能的影响，为今后的工程实践提供了重要的参考和指导。
同时，也加深了我们对金相显微镜观察和硬度测试等实验方法的理解和掌握。
七、参考文献。
1. 钢铁材料热处理技术手册。
2. 材料科学与工程学报，2008，第6卷第3期。
以上就是本次碳钢的热处理实验报告的全部内容。
碳钢的热处理工艺操作组织观察及硬度测定综合实验PPT课件
(碳钢热处理后的组织观察)
1
一、实验目的
（1）了解碳钢的热处理操作； （2）研究加热温度、冷却速度、回火温度
对碳钢性能的影响；
（3）观察热处理后钢的组织及其变化；
（4）了解硬度计的原理，初步掌握洛氏硬 度计的使用。
2
3
二、实验原理
1、组织转变规律： （1）加热参数的选择：目的是为了得到奥氏体，
8、 T12钢920 ℃水淬：M粗大+A′
9、 T12钢球化退火：P球状 10、40Cr 860 ℃汕淬： M 11、GCr15 780 ℃油淬： M隐晶+Fe3C
8
材料名称：20钢 处理过程：920℃水淬 金相组织 ：M板条 放大倍数：500× 浸蚀剂：3--5％硝酸酒精
9
材料名称：0× 浸蚀剂：3--5％硝酸酒精
因为钢的最终组织珠光体、贝氏体和马氏体都是 由奥氏体转变来的。（根据Fe---Fe3C相图确定） （2）保温参数的选择：目的是为了使奥氏体均匀 化。 （3）冷却参数的选择：是改变组织与性能的重要 因素。（根据钢的连续冷却转变曲线来确定钢热 处理后的基本组织）。
4
A1
水 冷 Vk 油 冷
空冷
炉冷
放大倍数：500×
浸蚀剂：3--5％硝酸酒精
14
材料名称：45钢
处理过程:780℃水淬
金相组织 ：F未溶+M 放大倍数：500×
浸蚀剂：3--5％硝酸酒精 15
材料名称：T12钢
处理过程：780℃水淬
金相组织 ：M隐晶+ Fe3C颗粒 放大倍数：500× 浸蚀剂：3--5％硝酸酒精
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结束语
钢的热处理及硬度测定
实验二钢的热处理及硬度测定一、实验目的1.了解钢的基本热处理工艺。
2.了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。
3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。
二、实验原理热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。
其工艺特点是把钢加热到一定温度,保温一段时间后,以某种速度冷却下来,通过改变钢的内部组织来改善钢的性能,其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。
金属的硬度是材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力。
硬度越大,表明金属抵抗塑性变形的能力越大,材料产生塑性变形就越困难。
硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。
硬度的试验方法很多,其中常用的有布氏法、洛氏法和维氏法三种硬度试验方法。
1.钢的退火、正火、淬火和回火钢的退火通常是将钢加热到临界温度1Ac 或3Ac 线以上,保温后缓慢地随炉冷却的一种热处理工艺。
钢经退火处理后,其组织比较接近平衡状态,硬度较低(约180~22OHBS ,有利于进行切削加工。
钢的正火是将钢加热到3Ac 或cm Ac 线以上30~50℃,保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。
由于冷却速度稍快,与退火组织相比,所形成的珠光体片层细密,故硬度有所提高。
对低碳钢来说,正火后提高硬度可改善其切削加工性能,降低加工表面的粗糙度;对高碳钢来说,正火可以消除网状渗碳体,为球化退火和淬火作准备。
钢的淬火就是将钢加热到3Ac 或1Ac 线以上30~50℃,保温后在不同的冷却介质中快速冷却,从而获得马氏体和(或贝氏体组织的一种热处理工艺。
马氏体的硬度和强度都很高,特别适用于有较高耐磨性能要求的工模具材料。
淬火工艺包括三个重要参数,淬火加热温度、保温时间和冷却速度。
淬火加热温度过高时晶粒容易长大,而且还会产生氧化脱碳等缺陷,加热温度过低则会因组织中存在铁素体或珠光体而导致材料硬度不足。
保温时间与钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质等因素有关,一般可按照经验公式加以估算,保温时间过长或过短都会对钢的组织及性能造成不利的影响。
碳钢综合实验报告
碳钢综合实验报告碳钢综合实验报告引言：碳钢是一种重要的金属材料，在工业生产和日常生活中广泛应用。
为了深入了解碳钢的性质和特点，我们进行了一系列的综合实验。
本报告旨在总结实验结果，并对碳钢的性能进行分析和讨论。
实验一：碳钢的化学成分分析在这个实验中，我们采用了化学分析的方法来确定碳钢的化学成分。
首先，我们使用了光谱分析仪对样品进行了表面成分分析。
结果显示，样品中含有铁、碳、锰等元素。
接下来，我们使用了电感耦合等离子体发射光谱仪对样品进行了更加详细的分析。
通过比对标准样品的光谱图，我们确定了样品中的各种元素的含量。
实验二：碳钢的力学性能测试为了了解碳钢的力学性能，我们进行了拉伸实验和硬度测试。
在拉伸实验中，我们将碳钢样品放在拉伸机上，逐渐增加载荷并记录应力-应变曲线。
通过分析曲线的特征，我们可以得出材料的屈服强度、抗拉强度和延伸率等参数。
硬度测试则通过在样品表面施加一定的载荷，测量其表面的硬度来评估材料的硬度。
实验三：碳钢的热处理热处理是改变碳钢组织和性能的一种重要方法。
我们在实验中选择了两种常用的热处理方法：退火和淬火。
通过将样品加热至一定温度后，迅速冷却至室温，我们观察到样品的组织结构发生了明显的变化。
退火处理使得碳钢的晶粒变得细小且均匀，提高了材料的韧性；而淬火处理则使得碳钢的组织变为马氏体，提高了材料的硬度。
实验四：碳钢的耐蚀性测试碳钢的耐蚀性是其在特定环境中抵抗腐蚀的能力。
我们使用了盐雾试验来评估碳钢的耐蚀性。
将样品暴露在盐雾环境中一段时间后，我们观察到样品表面出现了腐蚀现象。
通过对腐蚀程度的评估，我们可以得出碳钢在不同环境中的耐蚀性能。
实验五：碳钢的应用实例最后，我们选取了几个具有代表性的碳钢应用实例进行了介绍。
例如，碳钢在汽车制造中的应用，可以用于制造车身和发动机零部件，具有良好的强度和韧性；碳钢在建筑领域中的应用，可以用于制造桥梁和建筑结构，具有良好的承重能力和耐久性。
结论：通过一系列的综合实验，我们对碳钢的性质和特点有了更加深入的了解。
碳钢的热处理操作(预习实验报告,材控／材料)
碳钢的热处理操作、非平衡组织观察及硬度测定一、实验目的1、了解碳钢的热处理操作；2、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；3、观察热处理后钢的组织及其变化；4、了解硬度计的原理，初步掌握洛氏硬度计的使用。
二、综合实验项目概述1．钢的热处理热处理是将钢加热到一定温度，经过一定时间的保温，然后以一定速度冷却下来的操作，通过这样的工艺过程钢的组织和性能将发生改变。
通常加热、保温的目的是为了得到成分均匀的细小的奥氏体晶粒，亚共析碳钢的完全退火、正火、淬火的加热温度范围是A C3+30~50℃，过共析钢的球化退火及淬火加热温度是A C1+30~50℃，过共析钢的正火温度是AC cm+30~50℃，保温时间根据钢种，工件尺寸大小，炉子加热类型等由经验公式决定。
碳钢的过冷奥氏体在Ac1~550℃范围内发生珠光体转变，形成片状铁素体和渗碳体的机械混合物。
依据片层厚薄的不同有粗片状珠光体（P），细片状珠光体——索氏体（S）和极细片状珠光体——屈氏体（T）之分。
硬度随片距的减小（转变温度的降低）而升高。
碳钢的过冷奥氏体在550~350℃之间发生贝氏体转变，生成由平行铁素体条和条间短杆状渗碳体构成的上贝氏体（B上）。
在光学显微镜下呈黑色羽毛状特征。
过冷奥氏体在350℃~Ms之间等温得到黑色针状的下贝氏体（B下），它是由针状铁素体和其上规则分布的细小片状碳化物组成。
过冷奥氏体以超过临界速度的快冷至Ms以下温度，将发生马氏体转变，生成碳在α-Fe中的过饱和固溶体——马氏体。
常见的有板条马氏体（碳<0.2%）、针（片）状（碳>1.0%）马氏体以及由它们构成的混合组织（碳为0.2%~1.0%）。
随转变温度的降低钢的硬度升高。
普通热处理分为退火、正火、淬火和回火。
钢加热到一定温度保温后缓慢冷却（通常随炉冷却）至500℃以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。
奥氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到先共析钢铁素体（或渗碳体）加伪珠光体。
碳钢的热处理及硬度测试实验报告
碳钢的热处理及硬度测试实验报告一、实验目的本实验旨在探究碳钢热处理的原理及方法，并通过硬度测试来评估不同处理方式对碳钢硬度的影响。
二、实验原理1. 碳钢热处理碳钢是一种含有较高量碳元素的合金钢，其硬度和强度与碳含量成正比。
碳钢的热处理主要包括退火、正火、淬火和回火四个步骤。
2. 硬度测试硬度是材料抵抗划痕或压入的能力，通常用Vickers硬度测试法来评估材料硬度。
三、实验步骤1. 准备样品：选择不同直径和长度的碳钢棒作为样品。
2. 退火：将样品放入电炉中，加热至800℃左右保温1小时后慢冷至室温。
3. 正火：将样品放入电炉中，加热至900℃左右保温30分钟后冷却至室温。
4. 淬火：将样品放入水中快速冷却。
5. 回火：将淬火后的样品放入电炉中，加热至400℃左右保温2小时后冷却至室温。
6. 硬度测试：使用Vickers硬度测试仪对不同处理方式的样品进行硬度测试。
四、实验结果经过退火处理后，碳钢的硬度降低，表现出较好的韧性；正火处理能够提高碳钢的硬度和强度；淬火处理能够使碳钢达到最大的硬度和强度，但同时也会使其变得脆性增加；回火处理可以减轻淬火后碳钢的脆性，但会降低其硬度和强度。
通过Vickers硬度测试仪测量，退火后样品的硬度为150HV，正火后为200HV，淬火后为350HV，回火后为250HV。
五、实验分析通过本实验可知，不同热处理方式对碳钢的性质有着显著影响。
在实际应用中需要根据具体情况选择合适的热处理方式来满足需求。
六、实验结论1. 碳钢经过不同热处理方式后其性质有显著差异。
2. 淬火能够使碳钢达到最大的硬度和强度，但同时也会使其变得脆性增加。
3. 回火处理可以减轻淬火后碳钢的脆性，但会降低其硬度和强度。
4. 在实际应用中需要根据具体情况选择合适的热处理方式来满足需求。
七、实验注意事项1. 热处理时需要注意安全，避免烫伤或其他意外事故。
2. 硬度测试时需要保证测试仪器的准确性和稳定性。
3. 实验结束后需要及时清理实验器材和场地。
钢的热处理操作及硬度测试实验
钢的热处理操作和硬度测试实验一、实验目的：1、熟悉钢的几种基本的热处理操作（退火、正火、淬火、回火）2、了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能（硬度）的影响3、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响二、实验原理：1、钢的热处理是指将钢在固态范围内加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的使用性能和工艺性能的一种操作工艺。
2、退火：加热温度——亚共析钢加热至Ac3+(20-30)°C（完全退火），共析钢和过共析钢加热至Ac1+(20-30)°C（球化退火）；冷却方式——炉冷；得到组织——接近平衡状态的珠光体组织。
3、正火：加热温度——亚共析钢加热至Ac3+(30-50)°C，共析钢加热至Ac1+(30-50)°C，过共析钢加热至Accm+(30-50)°C，即加热到奥氏体单相区；冷却方式——空冷；得到组织——细片状珠光体，即索氏体（冷却速度慢不会有马氏体，看双C曲线，空冷经过珠光体区，转变完全，不能发生贝氏体转变）。
4、淬火：亚共析钢加热至Ac3+(30-50)°C，共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30-50)°C；冷却方式——水冷，以大于淬火临界冷却速度快冷；得到组织——马氏体及残余奥氏体。
5、回火：淬火后的钢重新加热到Ac1以下某一温度，保温，冷却到室温。
45钢低温回火——150°C -250°C （选200°C），组织回火马氏体，硬度约54-60HRC；中温回火——350°C -500°C （选400°C），组织回火屈氏体，硬度约40-48HRC；高温回火——500°C -650°C （选600°C），组织回火索氏体，硬度约25-35HRC。
冷却方式——空冷到50、60°C后用水冲一下。
6、20钢Ac1-735°C，Ac3-855°C，45钢Ac1-724°C，Ac3-780°C，T10 Ac1-730°C，Accm-800°C，T12 Ac1-730°C，Accm-820°C。
碳钢的热处理操作实验
实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定实验学时：4实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的1. 了解碳钢的热处理工艺操作；2. 研究碳钢加热温度、冷却速度、回火温度对钢性能的影响；3. 观察热处理后的显微组织变化；4. 了解硬度计的原理、初步掌握洛氏硬度计的使用。
二、实验内容1．按表1中的热处理工艺进行操作，并对热处理后的各样品进行硬度测定，将硬度值填入表1中。
注：保温时间可按1分钟/每毫秒直径计算；回火保温时间均为30分钟，然后取______________________________________________________________________________________________________________出空冷。
2. 观察下列表2热处理后的金相试样，并画出组织示意图。
三、实验原理、方法和手段（一）钢的热处理工艺：钢的热处理基本工艺有退火、正火、淬火和回火。
进行热处理时，加热是第一道工序，目的是为了得到奥氏体，因为钢的最终组织珠光体、贝氏体和马氏体都是由奥氏体转变来的。
二是保温、目的使奥氏体均匀化。
三是冷却，是改变组织和性能的重要因素。
因此，正确选择三个基本因素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：根据Fe-Fe3C相图确定。
对亚共析钢，其加热温度为；共析钢和过共析钢加热至A C1+（20～30）℃（球化退火），目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善切削性能。
（2）正火加热温度：一般亚共析钢加热至A C3+（30～50）℃；过共析钢加热至+（30～50）℃，即加热到奥氏体单相区。
精品资料______________________________________________________________________________________________________________（3）淬火加热温度：一般亚共析钢加热至A C3+（30～50）℃，淬火后的组织为均匀细小的马氏体。
实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告
实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告一、实验目的本实验主要探究碳钢的热处理工艺及其硬度变化，通过实际操作，理解并掌握热处理对碳钢硬度的影响，为实际生产过程中提供理论依据和工艺指导。
二、实验原理热处理是一种通过对金属进行加热和冷却来改变其内部显微结构，从而达到改变其物理和机械性能的工艺。
对于碳钢而言，热处理可以改变其硬度、韧性和耐磨性等。
其中，淬火是热处理中的一种重要工艺，通过将金属加热到一定温度，然后快速冷却，达到提高硬度的效果。
硬度是材料抵抗局部变形的能力，是材料力学性能的重要指标之一。
碳钢的硬度测试通常采用洛氏硬度或布氏硬度。
通过硬度测试，我们可以直观地了解热处理对碳钢硬度的影响。
三、实验步骤1.准备材料：选取一块碳钢（如20钢），并准备相应的热处理设备（如电炉、淬火设备等）。
2.样品处理：将碳钢切割成所需尺寸，并用砂纸打磨表面，以去除氧化皮和其他表面缺陷。
3.热处理：将碳钢加热到预设的淬火温度（如800℃），保温一定时间（如30分钟），然后以一定的冷却速度（如油淬或水淬）进行冷却。
4.硬度测试：采用洛氏硬度计或布氏硬度计，对热处理后的碳钢样品进行硬度测试，并记录数据。
四、实验结果及数据分析实验数据如下表所示：1.经过热处理的碳钢硬度明显高于原始碳钢，说明热处理可以提高碳钢的硬度。
2.冷却速度对碳钢的硬度影响较大。
在本实验中，采用油淬的冷却速度较慢，使得碳钢有足够的时间在高温下发生奥氏体转变成马氏体，从而提高硬度。
若采用更快的冷却速度（如水淬），则碳钢的硬度可能会更高。
3.保温时间对碳钢的硬度也有一定影响。
在本实验中，保温30分钟可以使碳钢充分加热并达到奥氏体状态，为后续的马氏体转变提供足够的能量。
若保温时间过短，可能导致碳钢加热不充分，影响硬度的提高。
五、结论本实验通过探究碳钢的热处理工艺及硬度测试，发现热处理可以有效提高碳钢的硬度，且冷却速度和保温时间对硬度也有影响。
实验二碳钢的热处理操作及硬度测定
表 2-1 不同含碳量的碳钢在退火及正火状态下的强度和硬度值
性能
热处理状态
含碳量/%
≤0.1
0.2~0.3
0.4~0.6
硬度（HB）
退火 正火
~120 130~140
150~160 160~180
180~230 220~250
强度 σb/Mpa
退火 正火
200~300 340~360
420~500 480~550
火三类。
A．低温回火 是在 150~250℃进行回火，所得组织为回火马氏体，硬度约为 HRC60。
低温回火常用于切削刀具和量具，其主要作用是去除淬火后工件的内应力，韧性有所改善，
而硬度并不降低。
B．中温回火 是在 350~500 ℃进行回火，所得组织为回火屈氏体，硬度约为 HRC35
~45。主要用于各类弹簧热处理。
3
C．高温回火 是在 500~650 ℃进行回火，所得组织为回火索氏体，硬度为 HRC25~35。
用于结构零件的热处理。其综合机械性能较好。淬火加高温回火叫调质处理。
D．高于 650 ℃的回火为珠光体，硬度较低。
表 2-3 45 钢淬火后经不同温度回火后的组织及性能
类型
回火温 度/℃
回火后组织
回火后硬度 （HRC）
钢的热处理基本工艺可分为退火、正火、淬火和回火等。热处理操作中，加热温度、保 温时间和冷却方式是最重要的三个关键工序，也称热处理三要素。正确选择这三种工艺参数， 是热处理成功的基本保证。Fe-Fe3C 相图和 C 曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。 （一）加热温度 1、退火加热温度
钢的退火通常是把钢加热到临界温度 Ac1 或 Ac3 以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉 冷却。此时奥氏体在高温区发生分解而得到比较接近平衡状态的组织。一般中碳钢（如 40 号、45 号钢等）经退火后组织稳定，硬度较低（HB180~220）有利于下一步进行切削加工。
工程材料实验二 碳钢的热处理及硬度测试(发送)(1)
碳钢的热处理及硬度测试一、实验目的1、了解碳钢的热处理工艺规程，并能动手操作简单的热处理工艺。
2、分析碳钢在热处理时：1）含碳量对淬火硬度的影响；2）不同的冷却速度对钢的组织与性能的影响；3）不同的回火温度对淬火钢组织和性能的影响。
3、了解金属材料的硬度测试方法。
二、预习内容1、钢的淬火。
所谓淬火就是将钢加热到 Ac3（亚共析钢）或Ac1 (过共析钢)以上30～50℃，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。
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：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。
（1）淬火温度的选择选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。
淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定（如图1所示）。
对亚共析钢，其加热温度为＋30～50℃，若加热温度不足（低于），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。
对过共析钢，加热温度为＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。
后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。
图1（2）保温时间的确定淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。
加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的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的计算如表1所示。
表1 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定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，以减少钢中的内应力，防止变形和开裂。
为此，可根据C曲线图（如图2所示），使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650～550℃）进行快冷（即与C曲线的“鼻尖”相切），而在较低温度（300～100℃）时冷却速度则尽可能小些。
为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法（如双液淬火、分级淬火等）.不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。
工程材料碳钢的热处理操作、组织观察
材控、材料专业
实验目的
运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备， 通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到 进一步深化课堂内容，并提高分析问题和解决问题的能力。 通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学 会操作一些必要的仪器和设备： 1、了解碳钢的热处理操作； 2、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影 响； 3、观察热处理后钢的组织及其变化； 4、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 5、提高综合分析问题的能力。
• (3) 化学浸蚀 • 试样在浸蚀剂作用下，组织中电位低的部 分为阳极，电位高的部分为阴极，低电位 处于溶解较快而呈现凹陷从而显示出组织 特征。碳钢常用3~4%硝酸酒精溶液浸蚀。 • 3．组织观察
三、实验仪器设备
• 箱式电炉、硬度计、抛光机、金相显微镜、 图像采集系统。
四、实验内容与操作
• （一）钢的热处理
二、实验项目概述
• 1．钢的热处理 • 热处理是将钢加热到一定温度，经过一定时间的 保温，然后以一定速度冷却下来的操作，通过这 样的工艺过程钢的组织和性能将发生改变。 • 通常加热、保温的目的是为了得到成分均匀的细 小的奥氏体晶粒，亚共析碳钢的完全退火、正火、 淬火的加热温度范围是AC3+30~50℃，过共析钢 的球化退火及淬火加热温度是AC1+30~50℃，过 共析钢的正火温度是ACcm+30~50℃，保温时间 根据钢种，工件尺寸大小，炉子加热类型等由经 验公式决定。工磨样 • 试样在金相砂纸上由粗到细磨制。磨样时用力均匀，待磨 面上旧磨痕消失，新磨痕均匀一致时就更换细一号的砂纸， 并且试样转90o再磨。一般磨制到4号（粒度800）砂纸即 可。 • (2) 抛光 • 本实验采用化学抛光与机械抛光相结合的方法。PG－2金 相制样抛光机 • 化学抛光：靠化学药剂对试样表面不均匀溶解而得到光亮 的抛光面，凸起部分溶解速度快，而凹下部分溶解速度慢。 具体操作是用竹筷夹住浸有抛光剂的棉球均匀的擦试磨面， 待磨痕基本去掉后，立即用水冲洗。 • 机械抛光：在专用的抛光机上进行，抛光织物（如呢料、 金丝绒等）固定在抛光盘上，洒以抛光粉悬浮液，试样轻 压于旋转的抛光盘上。靠嵌于抛光织物中的抛光粉的磨削 作用和滚压作用，得到平整、光亮无划痕的磨面。
工程材料实验二 碳钢的热处理及硬度测试(发送)(1)
碳钢的热处理及硬度测试一、实验目的1、了解碳钢的热处理工艺规程，并能动手操作简单的热处理工艺。
2、分析碳钢在热处理时：1）含碳量对淬火硬度的影响；2）不同的冷却速度对钢的组织与性能的影响；3）不同的回火温度对淬火钢组织和性能的影响。
3、了解金属材料的硬度测试方法。
二、预习内容1、钢的淬火。
所谓淬火就是将钢加热到 Ac3（亚共析钢）或Ac1 (过共析钢)以上30～50℃，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。
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：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。
（1）淬火温度的选择选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。
淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定（如图1所示）。
对亚共析钢，其加热温度为＋30～50℃，若加热温度不足（低于），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。
对过共析钢，加热温度为＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。
后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。
图1（2）保温时间的确定淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。
加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的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的计算如表1所示。
表1 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定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，以减少钢中的内应力，防止变形和开裂。
为此，可根据C曲线图（如图2所示），使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650～550℃）进行快冷（即与C曲线的“鼻尖”相切），而在较低温度（300～100℃）时冷却速度则尽可能小些。
为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法（如双液淬火、分级淬火等）.不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。
碳钢的热处理及硬度测试实验报告
碳钢的热处理及硬度测试实验报告碳钢的热处理及硬度测试实验报告引言：碳钢是一种重要的金属材料，广泛应用于机械制造、汽车工业、航空航天等领域。
热处理是改变碳钢组织和性能的重要方法之一，而硬度测试则是评估热处理效果的关键指标。
本实验旨在研究碳钢的热处理过程对其硬度的影响，并通过硬度测试来验证热处理效果。
一、实验材料与方法1. 实验材料：选择一块碳含量为0.45%的碳钢样品作为实验材料。
2. 实验仪器：硬度计、电炉、冷却介质等。
3. 实验步骤：a. 将碳钢样品切割成适当大小的试样，并进行打磨和抛光，以保证试样表面光滑。
b. 将试样放入预热至800℃的电炉中，保温一定时间，使试样达到均匀的高温状态。
c. 将试样迅速取出，通过不同的冷却介质（如水、油、空气等）进行快速冷却。
d. 对不同热处理工艺下的试样进行硬度测试，记录测试结果。
二、实验结果与分析经过不同热处理工艺后，得到了如下实验结果：1. 水淬试样的硬度值为60HRC，表明水淬处理使碳钢试样达到了较高的硬度。
2. 油淬试样的硬度值为45HRC，相对于水淬处理，油淬处理得到的硬度值较低。
3. 空气冷却试样的硬度值为30HRC，明显低于水淬和油淬处理的硬度值。
通过对实验结果的分析，可以得到以下结论：1. 水淬处理是一种快速冷却方法，能够使碳钢试样达到较高的硬度。
这是因为水的冷却速度更快，能够迅速固定碳钢中的组织结构，形成较硬的马氏体组织。
2. 油淬处理相对于水淬处理，冷却速度较慢，导致试样中的马氏体含量较低，硬度值相对较低。
3. 空气冷却处理是一种较为温和的处理方法，冷却速度较慢，试样中的马氏体含量较低，硬度值最低。
三、实验结论通过本实验的研究，可以得出以下结论：1. 碳钢的热处理工艺对其硬度有显著影响，快速冷却可以提高碳钢的硬度。
2. 不同的冷却介质对碳钢的硬度有不同影响，水淬处理可以得到最高的硬度值。
四、实验总结本实验通过研究碳钢的热处理过程对其硬度的影响，验证了热处理对碳钢性能的改变。
实验二 碳钢的热处理及硬度测试实验报告
实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告一、实验目的1. 了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。
2. 研究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。
二、实验设备及材料1) 箱式电炉及控温仪表；2) 洛氏硬度机；3) 冷却剂：水，油（使用温度约20℃）；4) 试样：45钢。
三、实验内容及步骤实验分四个小组，依次如下：退火：取5个试样砂纸打磨去氧化皮→测HRB硬度第一组：水淬+低温回火840℃×15min→水冷→去氧化皮→测HRC硬度→200℃×30min低温回火→去氧化皮→测HRC硬度第二组：油淬840℃×15min→油冷→去氧化皮→测HRC硬度第三组：水淬+高温回火840℃×15min→水冷→去氧化皮→测HRC硬度→550℃×20min高温回火→去氧化皮→测HRC硬度第四组：正火840℃×15min→空冷→去氧化皮→测HRC硬度说明：1.为便于比较，一律用洛氏硬度测定，但退火状态的试样要用淬火钢球压头，载荷为100kg，即HRB。
其余热处理后的硬度测试均用金刚石压头，载荷为150kg，即HRC。
2.由于实验所用试样较小，故低温回火保温时间可为30分钟，高温回火时间可为20分钟，回火后在水中冷却。
3.第一组和第二组共用一个840℃加热炉，且取样冷却时第一组水冷的同学先取；第三组和第四组共用一个840℃加热炉，且取样冷却时第三组水冷的同学先取。
四、注意事项1．本实验加热都为电炉，由于炉内电阻丝距离炉膛较近，容易漏电，所以电炉一定要接地，在放、取试样时必须先切断电源。
2．往炉中放、取试样必须使用夹钳，夹钳必须擦干，不得沾有油和水。
开关炉门要迅速，炉门打开时间不宜过长。
3．试样由炉中取出淬火时，动作要迅速，以免温度下降，影响淬火质量。
4．试样在淬火液中应不断搅动，否则试样表面会由于冷却不均而出现软点。
5．淬火时水温应保持20~30℃左右，水温过高要及时换水。
碳钢的热处理及硬度计使用实验
实验二 碳钢的热处理及硬度计使用1、熟悉碳钢的基本热处理的操作方法。
2、了解含碳量、加热温度、保温时间、冷却速度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响。
3、学会洛氏硬度计的使用。
二. 概述.碳钢的热处理钢的热处理是利用钢在固态范围内的加热、保温、冷却，借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工艺方法。
普通热处理的基本操作包括退火、 正火、淬火、回火等。
实施热处理操作时，加热问题、保温时间、冷却方式是最基本的环节，正确选择这三 者的参数是热处理质量的关键。
亚共析钢加热至 Ac 3+（30~50） oC （完全退火）；共析钢和过共析钢加0 C （球化退火）。
亚共析钢加热至（30~50） oC ;共析钢和过共析钢加热至Ac 什钢的成分、原始组织及加热速度等皆影响临界点 处理手1.1加热温度的选择（1 ）退火加热温度：热至 Ac i +（ 30~50） （2 ）正火加热温度：oC 退火和正火加热温度的选择如图（3）淬火加热温度：亚共析钢加热至Ac 3+( 30~50 )oC ;过共析钢加热至 Accm+( 30~50) 3.1所示。
Ac 3+1 000 900 完全退火正火800 700 600 500 =A—厶0 0 2 0 4 0 6 (U J .0 1.2 L4>// //-Ex1铁索/ Z/ 八、F B .i n£—T —T —n rLi丄 丄珠光•甩 ■图3.1退火和正火加热温度范围图3.2淬火的加热温度范围Ac 1、A C 3、Acmm 的位置。
在各种热热处理时不能任意提高加热球化退火IIm7rX工，册或材料手册中，都可以查到各种钢的热处理加热文帝。
温度，因为加热温度过高时，晶粒容易长大、氧化、脱碳和变形。
（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（工厂中常常是根据硬度的要求）。
按加热温度的高低，回火分为三类：1）低温回火：在150~250 oC的回火称为低温回火。
碳钢的热处理操作、组织观察及硬度的测定(精)
钢热处理后的基本组织特征
残余奥氏体（A） 当含碳量＞0.5%时 ，淬火时总有一定量的奥氏体 不能转变为马氏体，而保留到室温，这部分奥氏体就是残余奥氏体， 它不易受硝酸酒精的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，分布在奥氏体之间， 无固定形态，淬火后未经回火，残余奥氏体和马氏体很难区分，都呈 白亮色，只有回火后才能分辨出马氏体间的残余奥氏体。
– ⑴说明冷却速度对钢性能的影响； – ⑵说明回火温度对淬火钢回火性能的影响。
思考题
1. 何为热处理？其主要环节是什么？
2. 试在C曲线上绘制T8钢欲得到下列组织时的连续冷却曲线。 ①珠光体、②索氏体、③马氏体＋屈氏体＋残余奥氏 体、④马氏体＋残余奥氏体。连续冷却能否得到上贝 氏体、下贝氏体？
3. 为什么马氏体具有高硬度和强度？其数值上是否与含碳 量有关？为什么？
碳钢的热处理操作、组织 观察及硬度的测定
实验目的
了解碳钢的基本热处理操作； 研究冷却条件对钢性能的影响； 观察热处理后碳钢的组织，分析
其性变化。了解碳钢的基本热处 理操作； 了解洛氏硬度计的原理及使用方 法。
实验概述
热处理基本工艺 钢热处理后的基本组织特征
图1 退火与正火的加热温度范围
回火马氏体（Mf）淬火马氏体经低温回火（150-250℃）后，仍保持 原有的形态，只是颜色比淬火马氏体深，析出与母相共格极小的弥散 的ε-碳化物或发生碳原子的偏。
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3
C．高温回火 是在 500~650 ℃进行回火，所得组织为回火索氏体，硬度为 HRC25~35。
用于结构零件的热处理。其综合机械性能较好。淬火加高温回火叫调质处理。
D．高于 650 ℃的回火为珠光体，硬度较低。
表 2-3 45 钢淬火后经不同温度回火后的组织及性能
类型
回火温 度/℃
回火后组织
回火后硬度 （HRC）
钢的热处理基本工艺可分为退火、正火、淬火和回火等。热处理操作中，加热温度、保 温时间和冷却方式是最重要的三个关键工序，也称热处理三要素。正确选择这三种工艺参数， 是热处理成功的基本保证。Fe-Fe3C 相图和 C 曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。 （一）加热温度 1、退火加热温度
钢的退火通常是把钢加热到临界温度 Ac1 或 Ac3 以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉 冷却。此时奥氏体在高温区发生分解而得到比较接近平衡状态的组织。一般中碳钢（如 40 号、45 号钢等）经退火后组织稳定，硬度较低（HB180~220）有利于下一步进行切削加工。
为了调和上述矛盾，可以采用适当的冷却剂和冷却方法，使淬火工件在奥氏体最不稳定的温
度范围（650~550℃）快冷，其冷速超过临界冷却速度；而在马氏体转变温度（300~100℃） 以下慢冷。然而，现实中没有符合上述原则的理想冷却介质，使用双液淬火和分级淬火是符
合上述原则的冷却方法，其它常用的淬火方法还有等温淬火法等。
性能特点
低温回火 150~250 回火马氏体+残余奥氏体+碳化物
60~57
高硬度，内应力减小
中温回火 350~500
回火屈氏体
35~45
硬度适中，有高的弹性
高温回火 500~650
回火索氏体
20~33
具有良好塑性、韧性和一定强 度相配的综合性能
回火温度也可用经验公式近似估算。
例如，45 钢的回火温度经验公式如下：T／℃＝200 十 K(60-X)
2P
F π D(D − D2 − d 2 )
式中： P 为计算平均压力，以此作为试样硬度值，称为布氏硬度值，以符号 HB 表示； F
P—施加的载荷，N； F—压痕的表面积； D—钢球的直径，mm2；
d—压痕直径。
在 P 和 D 一定的情况下，布氏硬度的高低取决于压痕的直径 d，d 越大，表明材料的
HB 值越低，即材料越软；反之材料硬度高，即 HB 值越大。在具体测量时，并不是每次都
可求出钢的热处理温度。也可以利用铁碳相图
图 2-2 淬火加热温度范围
来确定，A1、A3 及 Acm 点的温度再加上 10~20 ℃即近似为 Ac1、Ac3 及 Accm，然后再计算热
2
处理温度。
表 2-2 是各种碳钢的临界温度。热处理时不能任意提高加热温度。因为加热温度过高，
钢的晶粒容易长大，同时钢的表面氧化和脱碳都会增加。
800
270
蒸馏水
250
200
肥皂水
30
200
菜子油（50℃）
200
35
矿物机器油（50℃）
150
30
变压器油（50℃）
120
25
5
常用的淬火介质有清洁的自来水、浓度为 5%~10％的 NaCl（食盐）水溶液、矿物油（或 变压器油）。不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却能力有所差别。各种冷却介质的冷 却能力和特性见表 2-5。
热处理的冷却方法至关重要，控制不同的冷却速度（即采用不同的冷却方式），可得到
不同的组织，从而有不同的性能。
A．退火 一般采用随炉冷却，冷到 500 ℃左右，可以出炉空冷，不必在炉中冷到室温。 B．正火 多采用空气中冷却，大件常进行吹风冷却。 C．淬火 采用急冷方式，即冷却速度应超过钢的临界冷却速度，以保证得到马氏体组 织；另一方面得到马氏体组织后，冷却速度应当尽量缓慢，以减少内应力，避免变形和开裂。
实验二 碳钢的热处理操作及硬度测定
一、实验目的
1、熟悉碳钢的几种基本热处理（退火、正火、淬火及回火）操作方法。 2、了解含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能（硬 度）的影响。 3、了解不同种类硬度测定的基本原理及应用范围。 4、了解布氏、洛氏、维氏硬度实验的操作方法及设备特点。 5、学会洛氏硬度计的使用。
表 2-2 各种碳钢的临界温度
类别
钢号
临界温度/℃
Ac1
Ac3 及 Accm
AR1
淬火温度/℃ AR3
20
735
855
680
835
860~880
30
732
813
677
835
850~870
40 碳素结构钢
45
724
790
680
760
840~860
724
780
682
751
840~860
50
725
760
690
0.8
1.2
1.6
1000
0.4
0.6
0.8
实际工作中可以根据经验大致估算出加热时间。一般规定，在空气介质中加热，温度
4
升到规定温度后的保温时间，对碳钢而言，按工件厚度（或工件直径）每毫米估算需 1min 或 90s；合金钢按每毫米 2min 估算，可参考表 2-4。在盐浴炉中加热，其保温时间为每毫米 缩短 1~2 倍(一般为 0.3~0.5min)。 （三）冷却方法
火三类。
A．低温回火 是在 150~250℃进行回火，所得组织为回火马氏体，硬度约为 HRC60。
低温回火常用于切削刀具和量具，其主要作用是去除淬火后工件的内应力，韧性有所改善，
而硬度并不降低。
B．中温回火 是在 350~500 ℃进行回火，所得组织为回火屈氏体，硬度约为 HRC35
~45。主要用于各类弹簧热处理。
560~670 660~760
3、淬火加热温度 对亚共析钢是 Ac3 十(30~50 ℃)；对共析
钢是和过共析钢是 Ac1 十(30~50 ℃)，见图 2-2 所示。在此温度保温后放入各种不同的冷却介
质中快速冷却，以获得马氏体组织。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。
钢的临界温度 Ac1、Ac3 及 Accm，在热处 理手册或合金钢手册中均可查到，再经过计算
二、碳钢的热处理
热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手 段。热处理在改善钢材性能，提高工件使用寿命方面起着重要的作用。例如汽车后桥半轴， 经热处理后其使用寿命大为提高，达数年之久。这是因为经过热处理后钢的内部组织发生了 质的变化，从而引起了机械性能的改变，最后表现出使用寿命的延长。
完全退火加热温度，适用于亚共析钢，Ac3 十(30~50℃)；球化退火加热温度，适用于共
1
析钢和过共析钢，Ac1 十(30~50℃)。 2、正火加热温度
对亚共析钢是 Ac3 十(30~50 ℃)；过共析钢 Ac3
是 Accm 十(30~50 ℃)，也就是加热到单相奥氏体 区，保温后进行空冷。由于冷却速度稍快，与退
三、硬度测定
金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬 度测量能够给出金属材料软硬度的数量概念。由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应 力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、 微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力 越大，材料产生塑性变形就越困难。
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。
热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了一系列 变化。采用不同的热处理工艺过程，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。
式中 K——系数，当回火后要求的硬度值大于 HRC30 时，K＝11；当硬度值小于 HRC30
时，K＝12，X——所要求的硬度值(HRC)。
（二）加热时间
热处理加热时间（包括升温和保温时间）与许多因素有关。例如：工件的尺寸、形状、
使用的加热设备、装炉量、装炉温度、钢的种类（碳钢、低合金钢或高合金钢）；热处理类
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，其至开裂。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
同性能。表 2-3 为 45 钢淬火后经不同温度回火时的组织及性能。回火温度决定于最终所要
求的组织和性能（工厂中常提出硬度的要求）。按加热温度，回火分为低温、中温及高温回
型（退火、正火、淬火等）、钢材的原始组织、热处理的要求和目的等。上述因素都要综合
考虑。具体参考数据可查有关手册，一般情况见表 2-4。
表 2-4 钢铁材料热处理时的一来自加热时间工件形式加热温度/℃
圆柱形
方形 保温时间
板形
min/mm
min/mm
min/mm
700
1.5
2.2
3
800
1.0
1.5
2
900
表 2-1 不同含碳量的碳钢在退火及正火状态下的强度和硬度值
性能
热处理状态
含碳量/%
≤0.1
0.2~0.3
0.4~0.6
硬度（HB）
退火 正火
~120 130~140
150~160 160~180
180~230 220~250
强度 σb/Mpa
退火 正火
200~300 340~360
420~500 480~550
硬度试验的方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度，压入法又可分为布 氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。