最终版--碳钢热处理工艺及洛氏硬度测定 - 2015.12.11
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一．实验目的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．概述一．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。
1．1．加热温度的选择（1）退火加热温度：亚共析钢加热至Ac3+（30~50）ºC（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至Ac1+（30~50）ºC（球化退火）。
（2）正火加热温度：亚共析钢加热至Ac3+（30~50）ºC；过共析钢加热至Accm+（30~50）ºC退火和正火加热温度的选择如图3.1所示。
（3）淬火加热温度：亚共析钢加热至Ac3+（30~50）ºC；共析钢和过共析钢加热至Ac1+（30~50）ºC，如图3.2所示。
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钢的成分、原始组织及加热速度等皆影响临界点Ac1、Ac3、Acmm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加热文帝。
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。
（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150~250ºC的回火称为低温回火。
目的是降低淬火应力，减少钢的脆性，并保持钢的硬度。
常用于高碳钢的切削刀具、量具和滚动轴承的热处理。
2）中温回火：在350~500ºC的回火称为中温回火。
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+(30~50C),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。
图2-1退火与正火的加热温度(3)淬火加热温度：对亚共析钢是AC3+ (30~50°C)；对共析钢和过共析钢是Ac i+ (30~50C),见图2-2。
钢的临界温度Ac i、AC3及AC cm，在热处理手册或合金钢手册中均可查到。
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。
碳钢的热处理及硬度测试
碳钢的热处理及硬度测试一、实验目的1、了解碳钢的淬火及回火工艺方法。
2、模糊选择材料，进一步提升材料的成分－组织－性能之间关系的理念。
3、研究冷却条件对碳钢性能的影响。
4、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。
碳钢的热处理工艺分析
碳钢的热处理工艺分析
碳钢的热处理工艺是指通过控制加热、保温和冷却过程，改变碳钢的结构和性能。
碳钢的热处理工艺分析包括以下几个方面：
1. 预热：预热是为了提高碳钢的均匀性和减少应力，通常将碳钢加热到适当的温度（通常为700-900C），然后进行保温一段时间。
预热过程中的温度和时间会根据碳钢的成分和要求进行调整。
2. 热处理温度：碳钢的热处理温度是根据碳钢的成分和应用要求来确定的。
一般来说，高碳钢的热处理温度较高，低碳钢的热处理温度较低。
3. 碳钢的退火：退火是通过加热碳钢到适当的温度，然后进行缓慢冷却，以减少内部应力和提高碳钢的韧性和可加工性。
碳钢的退火温度通常在740-840C 之间。
4. 碳钢的淬火：淬火是通过迅速冷却碳钢来获得高硬度和高强度。
淬火温度通常在800-1000C之间，具体的温度会根据碳钢的成分和要求来确定。
常用的淬火介质有水、油和气体。
5. 碳钢的回火：回火是为了降低碳钢的硬度和脆性，提高其韧性和可加工性。
回火通常在低温下进行，温度通常在150-600C之间，时间根据要求来确定。
通过对碳钢进行合适的热处理工艺，可以使碳钢获得理想的力学性能，提高其使用价值。
但是需要根据具体的碳钢成分和应用要求，选择合适的热处理工艺参数。
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。
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。
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。
碳钢热处理工艺
▪ 5、局部淬火法 ▪ 如6-26 对某些零件，如果只是在某些部位
要求高硬度，可进行局部加热和淬火，以 避免其他部分产生变形和裂纹。
碳钢热处理工艺
（5）钢的淬透性
1）淬透性的概念 ▪ 指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力， ▪ 钢的淬透性大小用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深 度来表示。 ▪ 通常采用从淬火工件表面到半马氏体区距离作为淬透层 深度。
2）钢的淬硬性 ▪ 指淬火成马氏体后得到的最高硬度 ▪ 主要取决于含碳量，与合金元素没有多大关系 ▪ 淬透性好的钢，淬硬性不一定好
碳钢热处理工艺
3）淬透性的测定及其表示方法 ▪ 淬透性的测定方法很多，有临界淬火直径法图和末端淬火法。 ▪ 应用得最广泛的是“末端淬火法”，简称端淬试验
试验时，先将标准试样加热至奥氏体化温度，停留30～ 40min，然后迅速放在端淬试验台上喷水冷却。
使用要求。
碳钢热处理工艺
▪ 回火工艺 按照回火后性能要求，淬火以后的回火有低温回火，中温 回火、高温回火。
按照回火温度和工件所要求的性能，一般将回火分为三类
■低温回火 150～250℃ 特别适合刀具、量具、滚动轴承和高频表面淬火工件。大部分材
料是淬火高碳钢和高碳合金钢 ■中温回火
350～500℃ 主要用于各种弹簧零件和热锻磨具。 ■高温回火 500～650℃
。 ▪ 在过共析钢里，淬透性随着含碳量的增大而减小
。 ▪ 2、奥氏体化的影响 ▪ 奥氏体化温度越高，保温时间越长，由于奥氏体
晶粒粗大、成分均匀，各种碳化物溶解彻底，使 过冷奥氏体越稳定，淬火临界冷却速度小，故钢 的淬透性越好。
碳钢热处理工艺
5影响具体零件有效淬透深度的因素
▪ 1、钢的淬透性越大，零件的有效淬透深度 也越大
热处理工艺和热处理后的硬度检测
维氏硬度计是检测热处理工件表面硬度的又一种重要手段，它可选用 0.5~100kg 的试验力，测试薄至 0.05mm 厚的表面硬化层，它的精度是最高的，可分辨出热处理工件表面硬度的微小差别。
1．布氏硬度（HB）
生产中常用布氏硬度测定经退火、正火和调质得到的钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛坯或半成 品的硬度值。
布式硬度是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间， 然后卸荷，测量被测表面压痕直径。试验载荷随着球直径不同而不同，从 3000 到 31.25 kgf。布式硬度值是载 荷除以压痕球形表面积所得的商，以HBS（压头为淬硬钢球）和HBW（压头为硬质合金球）来表示，单位为N （kgf/mm2）。布式硬度上限值为HB650,不能高于此值，当HB>450 或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验 而应改用洛氏硬度计量。
处理工艺。 E．调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合的热处理工艺称为调质处理。 F．真空热处理（又称为光亮淬火）：真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术。与常规热
处理相比，真空热处理可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用， 从而达到表面光亮净化的效果。 表面热处理 表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。表面热处理又可以分为两大类，一类是 表面（淬火回火）热处理，一类是化学热处理。 A．表面淬火回火热处理，只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度， 即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方 法，有激光热处理、火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光 和电子束等。 B．化学热处理，是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不 同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质（气 体、液体、固体）中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有 时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属、复合渗等。 化学热处理一般适用于低碳合金钢等材料。 其他热处理 其他热处理还有：时效处理（分为自然时效和人工时效），形变热处理等等。
碳钢洛氏硬度
碳钢洛氏硬度
嘿，朋友们！今天咱就来好好唠唠碳钢洛氏硬度这个事儿。
你说这碳钢洛氏硬度啊，就好比是一个人的力气大小。
有的人力气大，能扛起很重的东西；有的人呢，力气小点，重的就费劲啦。
这碳钢洛氏硬度也是一样，它能反映出碳钢这种材料有多“硬气”。
想象一下，你有两块碳钢，一块硬得像石头，另一块就相对软一些。
那在实际使用中差别可就大啦！硬的那块可能用来做刀具，切东西那叫一个锋利，软的那块呢，可能就不太适合做这个啦。
那怎么知道碳钢的洛氏硬度是多少呢？这就需要专门的测试啦。
就好像你想知道自己能跑多快，就得去跑道上测一测一样。
通过这些测试，我们就能清楚地知道这块碳钢“硬”到什么程度啦。
这碳钢洛氏硬度可不是一成不变的哟！就跟人锻炼能长力气一样，碳钢经过一些处理，它的硬度也能发生变化呢。
比如说热处理，这就像是给碳钢来了一场“特训”，能让它变得更硬更强。
而且啊，不同的碳钢，它的洛氏硬度范围还不一样呢。
有些碳钢天生就比较硬，有些呢就稍微软一点。
这就像不同的人有不同的性格一样，各有各的特点。
你可别小瞧了这碳钢洛氏硬度，它在很多领域都有着重要的作用呢。
像机械制造啊，没有合适硬度的碳钢，那些机器能好用吗？肯定不行啊！再比如建筑行业，要是用了硬度不达标的碳钢，那不是会有安全隐患吗？
咱平常生活中也能见到碳钢呢，说不定你家里的某个工具就是碳钢做的。
那你有没有想过它的硬度是多少呀？哈哈！
所以说啊，碳钢洛氏硬度真的很重要呢！咱得重视起来，了解它，才能更好地利用它呀！这可不是开玩笑的事儿，它关系到很多东西的质量和性能呢！咱可不能马虎，对吧？。
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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。
在500℃--650℃高温回火，得到回火索氏体组织，在高倍显微镜下为细小的碳化物颗粒分布在铁素体基体上，这种组织具有高的塑性和韧性，但强度稍降低。
淬火后高温回火的工艺又称为调质处理，大多数中碳结构钢采用调质处理，以得到好的综合机械性能，即好的强度、硬度、塑性和韧性的配合。
铁碳合金经缓慢冷却以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，但碳钢在不平衡状态，即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。
三、实验方法与步骤
1. 将45钢、T12钢分别在860℃、920℃加热，保温20分钟，并分别用10%盐水、
油淬火；
2. 观察淬火后式样的组织并测其洛氏硬度；
3. 将各个试样分别在180℃、350℃、560℃回火半个小时；
4. 观察回火组织并测其洛氏硬度。
四、实验报告要求
1.将所测定的全部试样硬度值填入上表中。
2.绘制回火温度-硬度曲线，并分析含碳量和回火温度对碳钢硬度的影响。
3.预计各热处理操作后的组织并填入上表中。
实验数据表（硬度单位：HRC）。