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。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）