碳钢热处理与金相观察实验指导参考书(1)
碳钢的热处理的实验报告
碳钢的热处理的实验报告
碳钢的热处理实验报告
引言
碳钢是一种重要的结构材料，在工业领域中广泛应用。热处理是改变碳钢组织
和性能的有效方法之一。本实验旨在通过热处理过程，了解碳钢的相变规律和
性能变化，并探讨不同热处理工艺对碳钢性能的影响。
实验方法
1. 实验材料：选取C45碳钢作为实验材料，其化学成分为0.45%碳、0.7%锰、
0.4%硅、0.02%硫、0.035%磷、残余铁。初始状态为退火状态。
2. 实验设备：炉子、测温仪、冷却介质等。
3. 实验步骤：
a. 预热：将碳钢试样放入炉中，进行均匀加热，使试样达到所需温度。
b. 保温：将试样保持在所需温度下一定时间，使其达到热平衡。
c. 冷却：将试样迅速冷却至室温，可采用水淬、油淬等不同冷却介质。
d. 测量：对不同处理后的试样进行金相显微镜观察和硬度测试。
实验结果与讨论
1. 相变规律观察：经过不同热处理工艺后，通过金相显微镜观察发现，碳钢的
组织发生了明显变化。在退火状态下，试样的组织为珠光体和铁素体的混合组织。经过淬火处理后，试样的组织转变为马氏体。而经过回火处理后，试样的
组织由马氏体转变为珠光体和少量的渗碳体。这些变化表明热处理工艺对碳钢
的组织结构具有显著影响。
2. 硬度测试结果：通过硬度测试，可以评估不同热处理工艺对碳钢硬度的影响。
结果显示，经过淬火处理后，试样的硬度明显提高，达到最大值。而经过回火处理后，试样的硬度有所降低，但仍高于退火状态。这说明淬火处理可以显著提高碳钢的硬度，而回火处理则可使其硬度适度下降，同时提高韧性。
3. 性能变化分析：通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：
碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定
加热温度的选择 （1）淬火加热温度：根据Fe—Fe3C相图确 定，如图1—1所示。对亚共析钢，其加热温度 为Ac3十30~50℃，淬火后的组织为均匀细小的 马氏体。如果加热温度不足(如低于Ac3)，则淬 火组织中将出现铁素体，造成淬火后硬度不足。 对于共析钢、过共析钢其加热温度为Ac1＋ 30～50℃，淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状 二次渗碳体。未溶的粒状二次渗碳体可以提高 钢的硬度和耐磨性。过高的加热温度(如高于 Acm)，会因得到粗大的马氏体，过多的残余A 而导致硬度和耐磨性的下降，脆性增加。
材料、材控专业
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、概 述 （一）钢的热处理工艺 钢的热处理就是通过加热、保温和冷却三个步骤来 改变其内部组织，而获得所需性能的一种加工工艺。 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。过冷奥氏体快冷（大于临界 冷速）叫淬火，得到马氏体组织。淬火钢再加热到A1 以下会发生回火转变，随回火温度的升高分别得到回火 马氏体，回火屈氏体和回火索氏体。
表6—2 常用淬火介质的冷却能力
金属热处理实验指导书
《金属热处理》实验指导书
材料成型及控制专业
沈阳理工大学应用技术学院
机运分院
目录
一、实验目的.....................................................................................................１
二、实验设备和仪器.........................................................................................１
三、实验内容及要求.........................................................................................１
四、实验原理及步骤.........................................................................................１
五、实验结果分析及实验报告要求................................................................４
六、考核方式.....................................................................................................５
七、参考书目：.................................................................................................５
金相实验报告(成分组织观察分析)
金相综合实验报告
实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程
班级: 材料11（1）
指导老师：席生岐高圆
小组组长: 仇程希
小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐
二〇一四年四月三日
一、实验目的
1.了解碳钢热处理工艺操作；
2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值；
3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法；
4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响；
5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。
二、实验内容
1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料；
2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度；
3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像；
4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。三、实验原理
热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。
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的一系列的变化。采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。
钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。
碳钢的热处理后硬度测定以及金相分析实验指导书
实验七碳钢的热处理及硬度测定以及金相分析
实验项目名称：碳钢的热处理及硬度测定、金相分析
实验项目性质：综合实验
所属课程名称：金属材料与热处理
实验计划学时：4
一、实验目的
（1）熟悉碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。
（2）了解含碳量、加热温度、冷却速度等因素与碳钢热处理后性能的关系。
（3）分析淬火及回火温度对钢性能的影响。
（4）学会洛氏硬度计的使用。
（5）学会采用不同的热处理工艺，将会得到不同的组织结构，从而使钢的性能发生变化。
二、实验内容和要求
热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，热处理的主要目的是改善钢材性能，提高工件使用寿命。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发生了质的变化。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。
普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。
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-FeC 相图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。
1、加热温度
（1）退火加热温度：完全退火加热温度，适用于亚共析钢，AC3+ （30~50C）；
球化退火加热温度，适用于共析钢和过共析钢，Ac i+ (30~50C)
(2)正火加热温度：对亚共析钢是AC3+ (30~50C)；过共析钢是Ac cm+
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。
碳钢的热处理实验报告-（恢复）
碳钢的热处理实验报告-（恢复）
碳钢的热处理实验报告-(恢复)
⾦属热处理实验报告
张⾦垚
41030165
材控102班
热处理实验报告（T8钢300℃回⽕）
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、研究含碳量、加热温度、冷却速度、回⽕温度对钢热处理后性能的影响。
3、掌握洛⽒硬度机的使⽤⽅法。观察热处理后钢的组织特征。
⼆、实验原理
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4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。
（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
加
热
温度(℃)
碳钢的热处理后硬度测定以及金相分析实验指导书
实验七碳钢的热处理及硬度测定以及金相分析
实验项目名称：碳钢的热处理及硬度测定、金相分析
实验项目性质：综合实验
所属课程名称：金属材料与热处理
实验计划学时：4
一、实验目的
（1）熟悉碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。
（2）了解含碳量、加热温度、冷却速度等因素与碳钢热处理后性能的关系。（3）分析淬火及回火温度对钢性能的影响。
（4）学会洛氏硬度计的使用。
（5）学会采用不同的热处理工艺，将会得到不同的组织结构，从而使钢的性能发生变化。
二、实验内容和要求
热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，热处理的主要目的是改善钢材性能，提高工件使用寿命。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发生了质的变化。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。
普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。
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-FeC 相图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。
1、加热温度
（1）退火加热温度：完全退火加热温度，适用于亚共析钢，Ac
+（30~50℃）；
3
球化退火加热温度，适用于共析钢和过共析钢，Ac 1+（30~50℃）。
（2）正火加热温度：对亚共析钢是Ac 3+（30~50℃）；过共析钢是Ac cm +（30~50℃），也就是加热到单相奥氏体区。 退火和正火的加热温度范围见图2-1所示。
碳钢热处理后的显微组织观察实验报告
实验三 碳钢热处理后的显微组织观察
一、实验目的
1、观察碳钢热处理后的显微组织。
2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
二、概述
碳钢经热处理后的组织，可以是平衡或接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可是不平衡组织(如淬火组织)。因此在研究热处理后的组织时，不但要参考铁碳相图，还要利用C 曲线。
铁碳相图能说明慢冷时不同碳含量的铁碳合金的结晶过程和室温下的组织，及相的相对量。C 曲线则能说明一定成分的铁碳合金在不同冷却条件下的转变过程，及能得到哪些组织。
1、钢冷却时的转变
1)共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 为了简便起见，不用C(丁曲线而是用C 曲线来分析。共析钢在慢冷时(见图16—24中的V 1)，将全部得到珠光体。冷速增大到V 2时，得到片层更细的珠光体，即索氏体或屈氏体。冷速再增大到V 3时，得到屈氏体和部分马氏体。
而冷却速度增大到V 4，V 5时，奥氏体一下被过冷到马氏体转变始点(Ms)以下，转变成马氏体。
由于共析钢的马氏体转变终点在室温以下(－50℃)，所以在生成马氏体的同时保留有部分残余奥氏体。与C 曲线鼻尖相切的冷速(V 4)称为淬火的临界冷却速度。
2)亚共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 亚共析钢的C 曲线与共析钢的相比，上部多了一条铁素体析出线，如图16—25所示。
当奥氏体缓慢冷却时，(见图16—25中的V 1)，转变产物接近于平衡状态，显微组织是珠
光体和铁素体。随着冷却速度的增大，例如由V 1→V 2→V 3时，奥氏体的过冷度越大，析出的铁
素体越少，而共析组织(珠光体)的量增加，碳含量减少，共析组织变得更细。这时的共析组织实际上为伪共析组织。析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。因此，由V 1→V 2→V 3时，显微组织的变化是：铁素体+珠光体→铁素体+索氏体→铁素体+屈氏体。 当冷却速度为V 4时，析出的铁素体极少，最后主要得到屈氏体和马氏体。当冷却速度超
实验4.碳钢的热处理及组织观察实验
实验4：碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定综合实验
一、实验目的
1. 了解硬度计的原理、初步掌握布氏、洛氏硬度计的使用；
2. 了解碳钢的热处理工艺操作；
3. 研究碳钢加热温度、冷却速度、回火温度对钢性能的影响；
4. 观察热处理后的组织及其变化。
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/每毫米直径计算；回火保温时间均为30分钟，然后取出空冷。
1
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
（一）硬度计的原理
1．洛氏硬度
洛氏硬度是以顶角为120°的金刚石圆锥体（或直径为Φ1.588㎜的淬火钢球）作压头，以规定的试验力使其压入试样表面。试验时，先加初试验力，然后加主试验力。压入试样表面之后卸除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样表面压痕深度，确定被测金属材料的洛氏硬度值。洛氏硬度值由h的大小确定，压入深度h越大，硬度越低；反之，则硬度越高。一般说来，按照人们习惯上的概念，数值越大，硬度越高。因此采用一个常数c减去h来表示硬度的高低。并用每0.002mm的压痕深度为一个硬度单位。由此获得的硬度值称为洛氏硬度值，用符号HR表示。由此获得的洛氏硬度值HR 为一无名数，试验时一般由试验机指示器上直接读出。洛氏硬度的三种标尺中，以HRC应用最多，一般经淬火处理的钢或工具都采用HRC测量。在中等硬度情况下，洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间关系约为1：10，如40HRC 相当于400HBS 。如50HRC，表示用HRC标尺测定的洛氏硬度值为50。硬度值应在有效测量范围内（HRC为20－70）为有效。
碳钢的热处理实验报告
碳钢的热处理实验报告
碳钢的热处理实验报告
引言：
碳钢是一种重要的工程材料，其优良的机械性能和广泛的应用领域使得研究其
热处理过程变得至关重要。热处理是通过对碳钢进行加热和冷却来改变其组织
和性能的过程。本实验旨在探究碳钢的热处理对其力学性能的影响，并进一步
了解热处理的原理和应用。
实验过程：
1. 实验材料准备：
选取一块碳含量为0.45%的碳钢试样，尺寸为10mm×10mm×50mm，并进行
表面清洁。
2. 预热处理：
将试样置于坩埚中，进行预热处理。预热温度为800℃，保温时间为30分钟。预热完成后，将试样迅速取出并放入冷却介质中进行快速冷却。
3. 淬火处理：
将预热处理后的试样迅速放入油中进行淬火处理。淬火温度为800℃，淬火
时间为30秒。淬火完成后，将试样取出并进行清洗。
4. 回火处理：
将淬火后的试样放入坩埚中，进行回火处理。回火温度为300℃，保温时间
为60分钟。回火完成后，将试样取出并进行冷却。
5. 金相显微镜观察：
使用金相显微镜对不同处理状态下的试样进行观察和分析，以了解其组织结构的变化。
实验结果与讨论：
通过金相显微镜观察，我们可以得到以下实验结果：
1. 预热处理：
在预热处理后，试样的组织结构发生了明显的变化。原本均匀的组织结构被破坏，出现了大量的晶界和相分离现象。这是因为在高温下，碳钢中的碳元素开始扩散，并形成了晶界和相分离。
2. 淬火处理：
淬火处理后，试样的组织结构发生了进一步的变化。试样表面形成了一层硬脆的马氏体，而内部则是残余奥氏体。这种组织结构使得试样具有了较高的硬度和强度，但也导致了一定的脆性。
铁碳合金显微组织的观察及分析 实验指导书
实验六铁碳合金显微组织的观察及分析
实验项目名称：碳钢非平衡组织观察
实验项目性质：普通实验
所属课程名称：金属材料与热处理
实验计划学时：2
一、实验目的
（1）观察碳钢经不同热处理后的基本组织。
（2）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
（3）熟悉碳钢几种曲型热处理组织——M、T、S、M
回火、S
回火
等组织的形态
及特征。
二、实验内容和要求
碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织；经淬火得到的是不平衡组织。铁碳合金缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相符合，但在快冷条件下的显微组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）来确定。图1-1为共析碳钢的C曲线图。
图1-1 共析钢的C曲线
铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C 曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。
按照不同的冷却条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围发生不同类型的转变。通过金相显微镜观察，可看出过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相同。
1．共析钢等温冷却时的显微组织
共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表1-1中。
2．共析钢连续冷却时的显微组织
共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图1-1的v1）应得到100%珠光体；当冷却速度增大到v2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到v3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大到v4、v5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变马马氏体。其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（v4）称为淬火的临界冷却速度。
碳钢热处理后的组织(金相分析)
碳钢热处理后的组织（金相分析）
发布时间：2009-5-30 13:46:34 关闭该页
一、概述
碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C曲线）。
铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。
1、共析钢等温冷却时的显微组织
共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表1中。
2、共析钢连续冷却时的显微组织
为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图1）来分析。例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图1中的υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到υ3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至υ4、υ5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变成马氏体，其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（υ4）称为淬火的临界冷却速度。
图1 图2
3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织
亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先
析出线，如图2所示。
当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图2中υ1），转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大，即υ3>υ2>υ1时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。
碳钢热处理实验报告
碳钢热处理实验报告
篇一：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)
碳钢热处理实验报告
碳钢热处理实验报告
碳钢热处理实验报告
引言：
碳钢是一种重要的金属材料，其优异的机械性能和广泛的应用领域使得研究碳钢的热处理工艺变得至关重要。本实验旨在探究不同热处理工艺对碳钢性能的影响，为工程领域提供参考依据。
实验材料和方法：
本实验使用的碳钢样品为标准化处理后的低碳钢，采用了常见的热处理工艺，包括退火、淬火和回火。实验过程中，我们控制了加热温度、保温时间和冷却速率等关键参数，并通过金相显微镜、硬度计和拉伸试验机等设备对样品进行了性能测试。
实验结果与讨论：
1. 退火处理：
退火处理是通过加热到临界温度后缓慢冷却，以消除内部应力和改善材料的塑性和韧性。我们通过金相显微镜观察到，在退火处理后，碳钢晶粒变得较大且均匀，晶界清晰。硬度测试结果显示，退火处理后的碳钢硬度显著降低，表明材料的韧性得到了提高。拉伸试验结果也证实了这一观点，退火处理后的碳钢具有更好的延展性和塑性。
2. 淬火处理：
淬火处理是通过迅速冷却来使碳钢快速固化，以提高其硬度和强度。我们选择了不同冷却介质进行淬火处理，包括水、油和空气。实验结果表明，使用水冷却的碳钢样品硬度最高，而使用空气冷却的样品硬度最低。这是因为水的冷却
速率最快，能够迅速固化碳钢晶体结构，而空气的冷却速率较慢，使得晶体结
构得以缓慢固化。淬火处理后的碳钢晶粒较细小，晶界清晰，但也容易产生内
部应力，因此需要进行回火处理。
3. 回火处理：
回火处理是通过加热淬火后的碳钢样品，然后缓慢冷却，以减轻内部应力并提
高碳钢的韧性。我们采用了不同的回火温度进行实验，结果显示，回火温度越高，碳钢的硬度越低，但韧性和塑性也随之降低。因此，在实际应用中需要权
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
实验目的实验说明实验内容实验方法指导实验报告要求思考题
一：实验目的
(1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。
(2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。
二：实验说明碳钢经热处理后的组织可以是接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可以是不平衡组织(如淬火组织)。因此在研究热处理后的组织时，不但要用铁碳相图，还要用钢的C曲线来分析。图1为共析碳钢的C 曲线，图2为45钢连续冷却的CCT曲线。
图1 共析碳钢的c曲线
图2 45钢的CCT曲线
C曲线能说明在不同冷却条件下过冷奥氏体在不同温度范围内发生不同类型的转变过程及能得到哪些组织。1．碳钢的退火和正火组织亚共析碳钢(如40、45钢等)一般采用完全退火，经退火后可得接近于平衡状态的组织，其组织形态特征已在实验l中加以分析和观察(图3)过共析碳素工具钢(如T10、T12钢等)则采用球化退火，T12钢经球化退火后，组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状
(或粒状)，图中均匀分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。2．钢的淬火组织含碳质量分数相当于亚共析成分的奥氏体淬火后得到马氏体。马氏体组织为板条状或针状，20钢经淬火后将得到板条状马氏体。在光学显微镜下，其形态呈现为一束束相互平行的细条状马氏体群。在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群，每束条与条之间以小角度晶界分开，束与束之间具有较大的位向差，如图4所示。
图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织
45钢经正常淬火后将得到细针状马氏体和板条状马氏体的混合组织，如图5所示。由于马氏体针非常细小，故在显微镜下不易分清。45钢加热至860℃后油淬，得到的组织将是马氏体和部分托氏体(或混有少量的上贝氏体)，如图6所示。碳质量分数相当于共析成分的奥氏体等温淬火后得到贝氏体，如T8钢在550~350℃及350℃~ Ms温度范围内等温淬火，过冷奥氏体将分别转变为上贝氏体和下贝氏体。上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的片层状组织，当转变量不多时，在光学显微镜下可看到成束的铁素体在奥氏体晶界内伸展，具有羽毛状特性，如图7所示。
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目录
前言 --------------------------------------------------------------------------------- 2实验一金属的磨片实验 --------------------------------------------------------- 3实验二铁碳合金的平衡组织观察 ---------------------------------------- 12 实验三钢的热处理综合实验 ------------------------------------------------- 20
前言
本实验指导书内容侧重于金相实验技术基本操作方法、热处理及金相显微组织的观察，使学生在金相实验基本技能方面得到初步训练并有利于巩固和深化课堂学到的知识，而热处理综合实验不仅能使学生建立起完整的知识体系，还能有效地提高学生的整体思维能力和总结概括能力。
实验一金属的磨片实验
一、实验目的
1 掌握金相显微试样的制备过程和基本方法，并观察、认识其金相显微组织；
2 初步学会用比较法测定工业纯铁的晶粒度。
二、实验仪器及材料
1 仪器：台式金相显微镜、预磨机、抛光机、吹风机等。
2 材料；45 钢待磨试样(O12×15)每人一块；各号金相砂纸(或水磨砂纸)一套；腐蚀剂；4％硝酸酒精；制备好的工业纯铁试样，棉球、镊子等。
三、实验内容
在利用金相显微镜观察、分析和研究金属材料的金相显微组织时，需要在该材料的典型部位截取样块，然后通过一系列的制备过程，制成符合要求的金相显微试样。即在金相显微镜下可以观察到很清晰的金相显微组织，其整个过程即为磨片。磨片的方法与步骤如下：
1 ．取样
①取样的部位及磨面的选择
根据被检验金属材料或零件的特点，加工工艺及研究目的进行选择，如：研究另件破裂的原因时，应在破裂部位取样，再在离破裂处较远的部位取样，以做比较。研究铸造合金时，由于组织不均匀，从铸件表层到中心必须分别截取几个样品。
研究轧材时，如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布等。应在垂直于轧制方向上截取横向试样．如研究夹杂物的形状、类形，材料的的形变程度、晶粒拉长的程度、带状组织等，应在平行于轧制方向上截取纵向试样。
研究焊缝组织时，应在焊缝及热影响区周围取样。
研究热处理后的零件时，固其组织较均匀，可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳表面处理(如渗碳)的情况，则应在横断面上观察。
②试样的截取方法
截取试样时，应保持不使试样观察面的金相组织发生变化。软材料可用锯、车、刨等方法截取；硬材料可用水冷砂轮切片机、电火花切割等方法截取；硬而脆的材料(如白口铸铁)也可用锤击法获取。
图1—1 斜面截取
③试样尺寸
以具体情况而定，一般可取高为10~15mm，方形试样边长为15~25mm，圆柱形试样直径为15~25mm，对于观察表层组织的试样，可采用斜面截取的方法，以扩大表层观察范围，如图1—1。
2. 镶样
对于尺寸过于细小、形：比特殊的材料，如材料、薄片、粉末、细管等制备试样时非常困难，可以将其镶嵌成规则试样，然后再进行制备。具体镶嵌的方法有：低熔点镶嵌法、热压镶蔽法和机械镶嵌法等。热压镶嵌法有专门的镶样机，将试样放入电木粉或塑料粒中加热到180。C 左右进行热压。由于热压镶嵌时要加一定的温度和压力，容易使马氏体回火和软金属产生塑性变形等。为避免这种情况，可改用机械镶嵌法，即用夹具夹持试样。
3. 磨制
磨制可分粗磨和细磨两步：
①粗磨
对于软材料可用锉刀锉于，一般材料都用砂轮机磨平；磨砂轮时应利用砂轮侧面，以保证试样磨干，试样要不断用水冷却，以防温度升高造成内部组织发生变化，最后倒角，以防细磨时划破砂纸。但对于需要观察脱碳、渗碳等表面层情况的试样不能倒角，有时还要采用电镀敷盖来防止这些试样边缘倒角。
②细磨
细磨方法分手工磨光和机械磨光两种，本实验进行手工磨光。手工磨光是用手拿持试样直接在金相砂纸上进行．金相砂纸按粗细排列顺序为·280 号。0l 号、02 号、03 号、04 号、05 号。
细磨时依次由280 号到05 号，一般钢铁试样磨到04 号砂纸，软材料如铝、镁等合金可磨到05号砂纸。磨制的方法及注意事项：
A.把砂纸放在玻璃板上，玻璃板下最好再放一块海绵，使磨面与金相砂纸完全接触，以保证试样磨面不产生弧度；
B.每更换一号砂纸，应将试样转 90。再磨，使新磨制磨痕的方向与上一道磨痕方向垂直，以便观察前一道磨痕是否被消除，直到完全消除为止；
C.更换砂纸时，应把试样、工作台和手洗擦干净，以免把粗砂粒带到下一道细砂纸上去；
D.磨制软材料时，可在砂纸上涂一层润滑剂，如机油、汽油、肥皂水等，以免砂粒镶入软金属内。
机械磨光时，应用预磨机。预磨机有一个或两个转盘，转盘分腊盘和砂纸盘两种。腊盘是把混有金刚砂的熔化石蜡浇在转盘上，可做成不同粗细的金刚砂的腊盘，用腊盘磨制试样速度快，效率高．在生产检验中大量被应用。砂纸盘是把水砂纸剪成圆形．然后用水玻璃粘在予磨机的转盘上使用。水磨砂纸按粗细排列有：200 号、300 号、400 号、500 号、600 号、700 号、800 号、900 号、1000 号等。一般用200 号、500 号、1000 号或200 号、600 号、1000 号即可。用腊盘或砂纸盘磨制时，要不断加水冷却，在整个磨制过程中，样品必须拿住，以免飞出伤人。
4．抛光
抛光的目的是去除试样磨面上经细磨后留下的细微磨痕，最终使磨面呈光亮而无磨痕的镜面。抛光的方法有机械抛光，电解抛光，化学抛光等。
①机械抛光
机械抛光可分为粗抛和细抛两个步骤，均在抛光机上进行。抛光机由一个电机带动一个或两个抛光盘，转速为 200～600 转/分。粗抛时转速要高些，细抛或抛软材料时转速要低些，所用抛光材料由抛光布和抛光粉，抛光布蒙在抛光盘上，不同要求应适当选用不同的抛光布。粗抛时常用帆布、粗呢等，精抛时常用绒布、细呢、丝绸等。抛光粉也称抛光磨料，常用的抛光粉由氧化铝、氧化铬、氧化镁，还有金刚砂、金刚钻粉等。机械抛光的方法及注意事项如下：