实验 碳钢的热处理
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：a. 淬火处理可以显著提高碳钢的硬度，但会降低其韧性。
适当的回火处理可以在保持一定硬度的同时，提高碳钢的韧性。
b. 不同热处理工艺对碳钢的组织结构有着明显的影响。
珠光体、铁素体、马氏体和渗碳体的相变规律决定了碳钢的性能特点。
c. 热处理工艺的选择应根据具体应用需求，平衡碳钢的硬度和韧性，以满足不同工程要求。
实验三 碳钢的热处理
实验三碳钢的热处理一、实验目的1. 了解碳素钢的基本热处理(退火、正火、淬火及回火)的工艺方法。
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。
4. 学会洛氏硬度计的使用。
二、实验设备和材料设备：箱式电炉和控温仪表，洛氏硬度计，皮手套，夹钳，淬火矿物油，水，砂纸等。
材料：45号钢、T12 钢样若干。
三、热处理工艺及其设计碳素钢普通热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。
加热温度、保温时间和冷却速度，是达到热处理良好效果的最重要工艺参数。
（一）设计、制定热处理工艺规范钢的热处理是通过加热、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热加工工艺，它的基本过程包括：将钢加热到选定温度，在该温度下保持一段时间，然后用选定的速度冷却。
由于工件的成份、形状、大小不同，所以应该选择不同的加热温度、保温时间和冷却速度。
热处理的工艺参数主要包括：加热温度、保温时间、冷却速度。
1．加热温度的选择（1）退火：亚共析钢加热至Ac3+(20︒C～30︒C)(完全退火)；共析钢，过共析钢加热至Ac l+(20︒C～30︒C)(球化退火)，得到粒状渗碳体，硬度降低，以利切削加工。
由于退化时间较长，本次不做退火实验。
（2）正火：亚共析钢加热至Ac3+(30︒C～50︒C)；过共析钢加热至Accm+ (30︒C～50︒C)。
即加热到奥氏体单相区。
（3）淬火：亚共析钢加热至Ac3+(30︒C～50︒C)；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30︒C～50︒C)。
（4）回火：碳素钢淬火后需尽快回火，按加热温度的不同，可分为三种：低温回火：加热温度150︒C～250︒C，目的是得到回火马氏体，降低淬火应力，减少脆性并保持淬火碳素钢的高硬度。
用于切削工具、冷作模具、滚动轴承等。
中温回火：加热温度350︒C～500︒C，目的是得到回火托氏体，较多地降低淬火应力，有高的韧性和弹性极限。
用于弹簧钢等热处理。
高温回火：加热温度500︒C～650︒C，目的是得到回火索氏体，消除淬火应力。
碳钢热处理实验
碳钢热处理实验碳钢热处理实验报告专业:班级:组别:组员名单：姓名学号XX⼤学机电⼯程系指导⽼师：20XX年X⽉碳钢的热处理实验1⼀．实验⽬的（1）了解碳钢热处理⼯艺操作。
（2）学会使⽤马⽒体测量材料的硬度性能值。
（3）探讨淬⽕温度、淬⽕冷却速度、回⽕温度对40钢和T12钢的组织和性能的影响。
（4）巩固课堂教学所学相关知识，体会材料的成分—⼯艺—组织性能之间关系。
⼆、概述热处理是⼀种很重要的热加⼯⼯艺⽅法，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可以发⽣⼀系列变化。
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。
钢的热处理基本⼯艺⽅法可分为退⽕、正⽕、淬⽕和回⽕等。
三．实验原理(1)钢的热处理1.钢的退⽕：钢的退⽕指将钢加热到⼀定温度并保温⼀段时间，然后使它慢慢冷却的过程。
钢的退⽕是将钢加热到发⽣相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理⽅法。
2.钢的正⽕:正⽕，⼜称常化，是将⼯件加热⾄Ac3或Acm以上40~60℃，保温⼀段时间后，从炉中取出在空⽓中或喷⽔、喷雾或吹风冷却的⾦属热处理⼯艺。
其⽬的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应⼒，降低材料的硬度。
3.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。
24.钢的退⽕：退⽕是⼀种⾦属热处理⼯艺，指的是将⾦属缓慢加热到⼀定温度，保持⾜够时间，然后以适宜速度冷却。
碳钢热处理实验
碳钢热处理实验实验简介碳钢热处理实验是对碳钢材料进行高温处理的一种实验，通过调整加热温度、保温时间、冷却方式等条件，使材料在不同的金相组织状态下达到不同的性能要求，进而探究碳钢材料的金相变化规律和性能变化规律。
实验步骤1.制作试样：选取碳钢材料，根据实验需要制作成不同形态的试样，一般常用的有圆柱形、平板形和带孔形试样。
2.加热处理：将试样置于坩埚内，加热到所需处理温度，并保持一定时间，使其达到准确的热加工目的。
3.冷却处理：根据所需处理的不同状态和要求，进行不同方式的冷却处理。
通常使用快速冷却或淬火，使样品的组织达到最佳状态。
4.金相分析：对处理过的试样进行金相分析，观察其晶粒大小、晶粒形态、相态比例等组织特征，以及硬度、韧性等力学性质，用于判断处理结果是否达到要求。
实验原理碳钢热处理是通过制定不同的加热制度，使钢材达到额定的显微组织状态，从而使得其性能得到显著提高的一种方法。
钢材的热处理过程中，其晶粒大小和晶间间隔、相比例、相组成等组织结构的改变，直接影响着钢材的硬度、韧性等力学性质。
碳钢的组织状态分为珠光体、铁素体、马氏体、贝氏体四种，其中最基础的是铁素体。
在碳钢的高温加热过程中，随着温度的升高，钢材的铁素体晶粒继续长大，在一定温度范围内，钢材材料的组织结构逐渐趋于稳定，直到组织结构的变化基本停止。
这个过程叫做晶粒长大过程，是钢材处理的基本实现原理。
在达到所需的晶粒组织状态之后，为了保持其晶粒状态，并提高其硬度和韧性，需要进行快速冷却或淬火操作。
由于快速冷却或淬火的过程中，钢材的温度急剧降低，使其组织状态变得更加稳定，此时钢材的硬度和韧性得到显著提高。
实验结果在碳钢热处理实验中，不同的处理方式对材料的性质有很大的影响。
通常情况下，提高处理温度和时间，会使钢材的晶粒变大，组织变得稳定，并且硬度和韧性降低；而快速冷却或淬火则会使钢材的晶粒变小，组织变得更加稳定，并且硬度和韧性得到提高。
然而，实际上不同的碳钢材料和处理方式，处理结果也各不相同。
实验五 碳钢的热处理工艺
实验五碳钢的热处理工艺（2学时）一、实验目的1. 掌握碳钢热处理操作。
2. 测试热处理前后试样的洛氏硬度。
二、实验设备、材料、仪器、装置（可根据实际情况选择）箱式电阻炉、洛氏硬度计、碳钢试样。
三、实验原理（根据实验酌情选择）Fe-Fe3C状态图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。
热处理工艺参数主要包括加热温度，保温时间和冷却速度。
（1）加热温度的确定：淬火加热温度决定钢的临界点，亚共析钢，适宜的淬火温度为Ac3＋30～50℃，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体。
如果加热温度不足(<Ac3)，淬火组织中仍保留—部分原始组织的铁素体，造成淬火硬度不足。
过共析钢，适宜的淬火温度为Acl以上30～50℃，淬火后的组织为马氏体＋二次渗碳体(分布在马氏体基体内呈颗粒状)。
二次渗碳体的颗粒存在，会明显增高钢的耐磨性。
而且加热温度较Acm为低，这样可以保证马氏体针叶较细，从而减低脆性。
回火温度，均在Ac1以下，其具体温度根据最终要求的性能(通常根据硬度要求)而定。
（2）加热、保温时间的确定：加热、保温的目的是为了使零件内外达到所要求的加热温度，完成应有的组织转变。
加热、保温时间主要决定于零件的尺寸、形状、钢的成分、原始组织状态，加热介质、零件的装炉方式和装炉量以及加热温度等。
本实验用园形薄片试样，在马福电炉中加热，加热温度在800～900℃之间，按直径每毫米保温一分钟计算。
回火加热保温时间，应与回火温度结合起来考虑，—般来说，低温回火时，由于所得组织并不是稳定的，内应力消除也不充分，为了使组织和内应力稳定，从而使零件在使用过程中性能与尺寸稳定，所以回火时间要长—些，不少于1.5～2小时。
高温回火时间不宜过长，过长会使钢过分软化，有的钢种甚至造成严重的回火脆性，一般在0.5～1小时。
本实验淬火后的试样分别不同温度回火，保温时间均在1小时内。
（3）冷却介质：冷却介质是影响钢最终获得组织与性能的重要工艺参数，同一种碳钢，在不同冷却介质中冷却时，由于冷却速度不同，奥氏体在不同温度下发生转变，并得不同的转变产物。
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。
碳钢的热处理实验报告
碳钢的热处理实验报告模块一常用金属材料及热处理项目二钢的热处理任务一: 钢的普通热处理一、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、研究冷却条件对碳钢性能的影响。
3、分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。
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工件形状加热圆柱形方形板形温度(?) 保温时间分钟/每毫米直径分钟/每毫米厚度分钟/每毫米厚度700 1.5 2.2 3800 1.0 1.5 2900 0.8 1.2 1.61000 0.4 0.6 0.8(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。
实验六碳钢的热处理
730
——
700
730
800
700
730
820
700
730
830
700
Ar3 835 835 796 760 750 721 713 —— —— —— ——
● 保温时间
工件形状
加热温度 （℃）
圆柱形
方形 保温时间
板型
分钟/每毫米直径 分钟/每毫米厚度 分钟/每毫米厚度
700
1.5
2.2
3
800
1.0
1.5
2
900
0.8
1.2
1.6
1000
0.4
0.6
0.8
● 冷却（介质）速度
--- 盐（碱）水、水、油
表6-3 几种常用淬火介质的冷却能力
几种常用淬火介质的冷却能力
45
6
45
7
45
8
45
9
45
10
45
热处理
780℃水淬 860℃水淬 920℃水淬 750℃水淬 920℃水淬
860℃油淬
860℃空冷 860℃水淬 200℃回火 860℃水淬 400℃回火 860℃水淬 600℃回火
实验内容及结果
HRC
测试值
平均值
冲击吸收能量KU(J)
测试值
平均值
/
/
金相组织
完成人
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
实验报告要求
1、简述实验目的、实验原理与实验方法。 2、用图表形式将实验数据整理、归纳，并进行分析讨论。
注意事项
1、试样的防氧化脱碳 2、断电后开炉门 3、夹钳取样、防止烫伤、空冷试样的保存 4、淬火要迅速 5、试样双面打磨后测硬度
碳钢的热处理及性能分析【最新资料】
碳钢的热处理及性能分析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（如图所示）。
对亚共析钢，其加热温度为℃，若加热温度不足（低于），则＋淬火后可得到细小的它直接影响到钢淬火后的组织以保证以减使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定鼻不同的冷却介质在不同的温度范围内的实验二金相试样的制备与观察一、实验目的1.学习金相试样的制备方法。
二、实验设备、仪器及材料用品抛光机、各型号砂纸、抛光磨料、试样、浸蚀剂、吹风等。
三、实验步骤金相试样的制备包括取样、磨制、抛光、浸蚀四个步骤。
制备好的试样应能观察到真实组织、无磨痕、水迹。
1.取样取样的部位和磨面应根据检验目的选取具有代表性的部位。
例如，检验表面脱碳层的厚度应取横向截面、观察纵裂纹就要取纵向截面。
试样的截取方法很多，例如用手锯、机床截取、线切割等，但必须注意的是在取样过程中要防止试样受热或变形而引起的组织变化，破坏了其组织的真实性。
为防止受热可在截取过程中用冷却液冷却试样。
金相试样的尺寸要便于手握持和易于磨制，常用的试样尺寸为：Φ12×10或12×12×10，如果不是观察表面组织，可以倒角便于磨制。
根据需要，例如观察表面渗碳层的厚度，为防止在磨制过程中发生倒角，应采用镶嵌法，把试样镶嵌在热塑性塑料或热固性塑料中。
我们所用试样为车削好的Φ10×20的45钢试样。
2.磨制这是最关键的步骤，磨制质量的好坏直接决定了试样的好坏。
①粗磨将试样在砂轮上或用粗砂纸之成平面。
磨制时使试样受力均匀，压力不要太大。
②精磨粗磨好的试样用清水冲干后，依次用01、02、03、04号金相砂纸把磨面磨光。
磨制时应把砂纸放在玻璃板或平整的桌面上，左手按住砂纸，右手握住试样，用力均匀、平稳，沿一个方向反复进行，直到旧的磨痕被去掉，不要来回磨制。
注意：在调换更细一号砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并转动90º角，使新、旧磨痕垂直。
3.抛光抛光的目的是去除磨面上细的磨痕和变形层，以获得光滑的镜面。
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。
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。
3. 回火处理：在回火处理后，试样的组织结构发生了明显的改善。
试样表面的马氏体逐渐转变为较为柔软的渗碳体，而内部的奥氏体也发生了一定的晶粒长大。
这种组织结构使得试样具有了较好的韧性和延展性，同时保持了一定的硬度和强度。
结论：通过以上实验结果的观察和分析，我们可以得出以下结论：1. 碳钢的热处理过程可以显著改变其组织结构和力学性能。
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：碳钢是一种常见的金属材料，具有良好的机械性能和可塑性。
然而，碳钢的性能可以通过热处理来改善，以满足特定的工程要求。
本实验旨在研究碳钢的热处理工艺对其性能的影响，并分析不同处理条件下的微观结构变化。
实验方法：1. 样品准备：选择相同尺寸的碳钢样品，并进行表面清洁处理，确保样品无杂质。
2. 热处理工艺：将样品分为三组，分别进行退火、淬火和回火处理。
a. 退火：将样品放入高温炉中，加热至临界温度（800-900°C），保持一定时间后缓慢冷却。
b. 淬火：将样品迅速放入冷却介质（如水或油）中，使其迅速冷却。
c. 回火：将淬火后的样品放入高温炉中，加热至较低的温度（200-500°C），保持一定时间后冷却。
实验结果与讨论：1. 退火处理：退火处理可以消除碳钢中的应力和晶界缺陷，提高其延展性和韧性。
在显微镜下观察，退火后的样品晶粒较大且均匀，晶界清晰。
这是因为高温下晶粒能够长大并形成完整的晶界结构。
2. 淬火处理：淬火处理可以使碳钢快速冷却，形成马氏体组织，从而提高硬度和强度。
在显微镜下观察，淬火后的样品呈现出细小的马氏体组织，晶粒较小且紧密排列。
这是因为淬火过程中，碳钢中的碳原子被固溶在铁晶格中，形成了固溶体。
3. 回火处理：回火处理是为了降低淬火后样品的脆性，提高其韧性和可塑性。
在显微镜下观察，回火后的样品晶粒继续长大，晶界清晰，与退火处理类似。
此外，回火还可以消除淬火过程中产生的残余应力。
4. 性能测试：通过硬度测试和拉伸试验，可以评估不同热处理工艺对碳钢性能的影响。
退火处理后的样品具有较低的硬度，但具有较高的延展性和韧性。
淬火处理后的样品具有较高的硬度和强度，但较低的延展性。
回火处理后的样品硬度和强度介于退火和淬火之间，但具有较好的韧性。
结论：通过碳钢热处理实验，我们可以得出以下结论：1. 退火处理可以提高碳钢的延展性和韧性。
2. 淬火处理可以提高碳钢的硬度和强度。
实验 碳钢的热处理
8 45 860℃水淬 600℃回火 等轴状铁素体+粒状渗碳体 500
9 T12 10 T12
11 T12
退火，760℃球化
铁素体+球状渗碳体
500
等温淬火，250℃ 针片状贝氏体+马氏体+残 500 等温淬火时间
余奥氏体
不足
淬火，1000℃水冷 粗片状马氏体+残余奥氏体 500
12 T12 860℃水淬，200℃回火 细针状回火马氏体
实验三 碳钢的热处理
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、实验原理
图3.1 共析碳钢的C曲线
图3.2 45钢的CCT曲线
1.碳钢的退火和正火组织
图3.3 T12钢球化退火组织
2．钢的淬火组织
图3.4 20钢低碳马氏体组织 图3.5 45钢正常淬火组织 图 3.6 45钢油淬组织
400
13 T12 860℃水淬，400℃回火 针状铁素体+不规则粒状渗 500 碳体
四、实验方法指导
(1) 领取一套金相试样，在金相显微镜下观察。观察 时热处要理根条据件Fe-下Fe各3C种相组图织和的钢形的成C曲原线因来。分析确定不同
(2) 对于经过不同热处理后的组织，要采用对比的方 式进行分析研究，例如，退火与正火、水淬与油淬、 淬火马氏体与回火马氏体等。
(3) 列出全部硬度测定数据，分析冷却方法 及回火温度对碳钢性能（硬度）的影响， 画出回火温度同硬度的关系曲线，并阐明 硬度变化的原因。
(3) 画出所观察到的、指定的几种典型显微组织形态 特征，并注明组织名称、热处理条件及放大倍数等。
碳钢的热处理
c、本质晶粒度：不是指具体的晶粒大小，只 表示钢的奥氏体晶粒长大的 倾向性（易长大，还是不易 长大）。
一般将钢的奥氏体晶粒长大倾向分为两类：
如图：
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晶粒度级别
1 2
4级
Ac1
930
加热温度 ℃
曲线1：随加热温度的升高，奥氏体晶粒一直长大，逐 渐粗化。
曲线2：一定温度下（Ac1）加热，奥氏体晶粒长大缓 慢，保持细小晶粒，超过一定温度（930℃后）， 奥氏体晶粒急剧长大，突然粗化。
第五章 碳钢的热处理 Heat Treatment of Carbon Steel
前言
一、热处理的概念
通过对材料进行加热、保温、冷却的操作 方法使钢的组织结构发生变化，以获得所需性 能的一种工艺。
1
二、热处理的分类
普通热处理：退火、正火、淬火、回火
热处理
表面热处理
表面淬火：火焰加热、
感应加热、电接触加热、 激光加热、等离子体加热
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奥氏体的形成过程可以分为四个步骤： ①奥氏体晶核的形成 ②奥氏体晶粒长大 ③残余渗碳体溶解 ④奥氏体成分均匀化
10
对于亚共析钢（过共析钢），当缓慢 加热到A1以上时，除珠光体全部转化为奥 氏体外，还有少量先共析铁素体转变为奥 氏体 （ 过共析钢二次渗碳体溶解 ）,随着 温度升高，先共析铁素体不断向奥氏体转 变，当温度高于A3时，组织为单相奥氏体。
7
第一节 钢在加热时的组织转变
一、奥氏体的形成
大多数热处理工艺的加热温度都高于钢 的临界点（A1 或 A3），使钢具有奥氏体组 织，然后以一定的冷却速度冷却，以获得所 需的组织和性能。
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铁碳合金缓慢加热时奥氏体的形成可以 从Fe-Fe3C相图中反映出来，珠光体向奥氏体 的转变属于扩散型相变。以共析钢为例，珠 光体组织在A1（727℃）以下，组织保持不变 （α相中碳的溶解度及Fe3C的形状稍有变化）； 当加热到A1点以上时，珠光体全部转 变为奥 氏体。
碳钢的热处理及非平衡组织观察
碳钢的热处理及非平衡组织观察碳钢是指含有0.02%至2.11%碳的铁碳合金，是最常见的钢材之一、热处理是通过加热和冷却等工艺来改变材料的物理和力学性能的过程。
在碳钢的热处理中，常见的工艺包括退火、正火、淬火和回火等，各个工艺对应的非平衡组织观察也有所不同。
首先是退火工艺。
退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
通过退火处理，碳钢中的过饱和固溶体会形成晶粒，同时还能消除应力和负的显微组织。
在退火过程中，可以观察到一些非平衡组织。
例如，在较高温度下（通常在固溶体区域内），钢材中的过饱和固溶体形成的亚结构可以通过电子显微镜进行观察。
此外，通过退火处理，钢材中的非均匀位错分布和析出相等也可以被观察到。
其次是正火工艺。
正火是将钢材加热到一定温度，然后用适当速度冷却的过程。
正火处理在提高材料硬度和强度方面非常有效。
在正火过程中，可以观察到非平衡组织的形成。
例如，在冷却速率较高的情况下，钢材中会形成马氏体，在金相显微镜下可以观察到马氏体的形貌和分布。
此外，正火处理还可以导致一些晶体缺陷的形成，如晶界偏析、位错堆积等，这些缺陷可以通过电子显微镜和X射线衍射来观察。
然后是淬火工艺。
淬火是将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却的过程。
淬火处理可以获得高硬度和高强度的钢材。
在淬火过程中，可以观察到许多非平衡组织。
例如，在冷却速率非常快的情况下，钢材中的奥氏体会发生相变，形成马氏体。
在金相显微镜下，可以观察到马氏体的形貌和分布，并通过衍射技术来分析其结构。
最后是回火工艺。
回火是将淬火后的钢材再次加热至较低温度，然后适当冷却的过程。
回火处理可以改善淬火后的钢材的韧性和稳定性。
在回火过程中，可以观察到一些非平衡组织的形成和变化。
例如，在回火温度较高的情况下，马氏体会开始分解，形成回火马氏体和残留奥氏体。
通过金相显微镜和衍射技术，可以观察到这些非平衡组织的形貌和分布，并进一步分析其对材料性能的影响。
综上所述，碳钢的热处理对材料的物理和力学性能具有显著的影响。
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衡硬度和韧性的要求，选择合适的回火温度。
结论：通过本次实验，我们得出了以下结论：- 退火处理能够改善碳钢的塑性和韧性；- 淬火处理能够提高碳钢的硬度和强度，但也容易产生内部应力；- 回火处理能够减轻内部应力，提高碳钢的韧性，但会降低硬度。
这些结论对于工程领域中选择合适的热处理工艺具有重要的指导意义，能够帮助工程师们优化碳钢材料的性能，提高产品的质量和可靠性。
碳钢的热处理实验目的
碳钢的热处理实验目的
嘿，碳钢的热处理实验能让咱了解材料变化呀！就像变魔术一样神奇。
你想想，一块普通的碳钢经过热处理，性能就不一样了。
我有个同学做这个实验，看到碳钢的变化，惊讶得不得了。
能提高材料性能呢，哇哦，这多棒。
这就像给运动员吃了补药。
有个人做实验就是为了让碳钢更硬更强。
了解不同热处理方法的效果，这可不是小事。
就像尝试不同的菜谱。
我认识一个工程师，通过实验找到最适合的热处理方法。
看看碳钢的硬度怎么变，嘿，这很重要。
就像看看大力士能举多重。
有次实验就是专门测碳钢热处理后的硬度。
研究韧性的变化，哇，这可不错。
就像看看弹簧有多能弹。
有个人想让碳钢既有硬度又有韧性，就做这个实验。
观察组织结构的改变，这多有意思。
就像看细胞在显微镜下的变化。
有个学生在实验中看到碳钢的微观结构，觉得好神奇。
为实际应用做准备呀，这很关键。
就像运动员为比赛训练。
有个工厂做这个实验，为了生产更好的产品。
能探索新材料的可能性，哇哦，这多有前途。
就像在沙漠里找宝藏。
有个科研人员想通过实验开发新的碳钢材料。
总之，碳钢的热处理实验目的很多，能让我们更了解材料，创造更好的产品。
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实验碳钢的热处理
一、实验目的
1. 了解碳钢的基本热处理（正火、淬火及回火）工艺方法；
2. 掌握冷却条件与钢性能的关系；
3. 分析正火、淬火及回火温度对钢性能的影响。
二、实验仪器、设备和材料
1. 实验材料：20钢，45钢，T12钢；
2. 实验设备：箱式实验电阻炉（型号：SX2-8-12、SX2-4-10、SX2-8-16等）、控温仪表、hrss-150洛氏硬度机、水银温度计；
3. 淬火介质：水，油（使用温度约20℃）。
三、实验原理
1. 钢的退火和正火
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。
此时奥氏体在低于Ar1温度以下的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、45钢）经退火后组织稳定，硬度较低（HB180～22）有利于下一步进行切削加工。
正火是将钢加热到Ac3或Acm以上30～50℃保温后进行空冷。
由于冷却速度稍快，与退火组织相比，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密；对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善切削加工性；对高碳钢则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火做准备。
2. 钢的淬火
淬火是将钢加热到临界温度以上30～50℃，保温后淬入各种不同的冷却介质中快速冷却以获得淬火马氏体或下贝氏体组织。
碳钢经淬火后得到淬火马氏体、下贝氏体和少量的残余奥氏体组织。
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。
3. 钢的回火
回火是将淬火后的钢加热到临界点(Ac1)以下的某一温度，保温一定时间后
以适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺。
钢经淬火后得到的淬火马氏体组织是亚稳相，有转变为其它组织的趋势，同时淬火使工件内部产生很大的内应力，导致工件变形甚至开裂。
特别是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，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。
对碳钢来说，回火工艺的选择主要是考虑回火温度和保温时间这两个因素。
在实际生产中通常以图纸上所要求的硬度要求作为选择回火温度的依据，各种钢材的回火温度与硬度之间的关系曲线可从有关手册中查阅。
四、实验内容
本次实验为综合性实验，包括正火实验、淬火实验及回火实验。
1. 同一加热温度不同材料（含碳量）的正火实验；
2. 同一材料（含碳量），同一冷却条件（水冷）不同加热温度的淬火实验；
3. 同一材料（含碳量），同一加热温度不同冷却介质冷却的淬火实验；
4. 同一加热温度，同一冷却介质冷却（水冷或油冷），不同材料（含碳量）的淬火实验；
5. 同一材料（45钢）相同淬火条件不同温度的回火实验。
五、实验步骤
1. 淬火和正火实验步骤：
根据淬火条件不同，淬火和正火实验分五个小组进行，见表1。
(1) 将试样分类，编号，以免热处理过程中混淆；
(2) 加热前先将全部试样测定硬度。
为便于比较，一律用洛氏硬度测定；
(3) 将电炉升温至表1规定的温度，根据试样钢号，按照表1规定的淬火和正火加热温度加热，保温时间按表2确定；
(4) 各组将淬火及正火后的试样表面用砂纸(或砂轮)去掉氧化皮并磨平，测出硬度值(HRC)分别填入表1中。
表1 淬火与正火实验
注1~4组每种钢号各一块；5组除20、T12钢各一块外，45钢取6块，其中5块供回火用。
表2 碳钢在箱式电阻炉中加热时间的确定
2. 回火实验步骤：
(1)将已经正常淬火并测过硬度的45钢试样分五个小组(见表3)，做好记录；
(2)各小组试样分别放入表3规定温度的炉内加热，保温30分钟，然后取出空冷；
(3)用砂纸磨光试样表面，分别在洛氏硬度机上测定硬度值，将测定的硬度值分别填入表3中。
表3 回火实验
六、注意事项
1. 本实验加热所用加热炉为电炉，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；
6. 淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨表面，去氧化皮后再测定硬度值。
七、实验报告要求
1. 明确本次实验目的；
2. 简述本次实验的实验原理；
3. 实验材料与实验内容；
4. 实验步骤；
5. 分析化学成分(C%)、加热温度与冷却速度对钢性能的影响并加以讨论；
6. 绘制出45钢回火温度与硬度的关系曲线图并加以讨论；
7. 分析实验中存在的问题；
8. 实验结论。