实验六碳钢热处理后的组织观察及洛氏硬度测定-课件·PPT
碳钢的热处理及组织性能分析实验
碳钢的热处理及组织性能分析实验一、实验目的1. 掌握钢的退火、正火、淬火、回火工艺。
2. 分析含碳量，加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响。
3.了解碳钢热处理后的基本组织。
二、实验原理1.热处理工艺通常由加热、保温、冷却三个阶段组成。
退火：将钢加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却，如炉冷。
正火：将钢加热到某一临界温度以上，保温后在空气中冷却。
淬火：将钢加热到某一临界温度以上，保温后快速冷却，如淬入水或油里。
回火：将淬火后的钢再加热到A线以下某一温度后冷却。
12.热处理温度的选择亚共析钢：淬火、正火、退火的加热温度在Ac以上30~50℃。
3共析钢，过共析钢：淬火、退火的加热温度，在Ac1以上30~50℃；正火加热温度在Acm以上30~50℃。
亚共析钢和过共析钢的淬火，退火温度范围不同（见图1），这是由于如果亚共析钢的淬火温度过低，在Ac1以上30~50℃，这时钢的组织是铁素体和马氏体，使钢件上出现软点。
而过共析钢在两相区加热后淬火得到的组织是马氏体和渗碳体。
由于渗碳体本身硬度很高，不会影响钢的硬度；相反如果过共析钢加热到奥氏体单相区淬火，得到的组织是马氏体和大量的残余奥氏体，硬度反而要下降。
图1淬火加热温度范围过共析钢在退火时若加热到奥氏体单相区，冷却时将在晶介析出网状渗碳体，使钢的塑性，冲击韧性降低。
所以过共析钢退火加热温度不能过高。
过共析钢的正火主要是为了消除已经形成的网状渗碳体，只是加热到Acm 线以上才能使网状渗碳体全部溶入奥氏体，由于正火的冷却速度较快，网状渗碳体来不及析出而被消除。
回火温度是根据零件所要求的机械性能确定的，通常将回火分为低温、中温、高温回火：低温回火：（150~250℃）所得的组织为回火马氏体，硬度约为HRC60，目的是降低淬火后的应力，减少钢的脆性，但保持钢的高硬度，这种回火常用于切削刀具和量具。
中温回火；（350~500℃）所得组织为回火屈氏体，硬度约为HRC40，目的是获得高的弹性极限，同时有较好的韧性，主要用于中高碳钢弹簧的热处理。
碳钢热处理后组织观察_图文
45钢若加热到760C°，然后在水中冷却，这 种淬火称为不完全淬火。根据Fe-Fe3C相图可知， 在这个温度加热，部分铁素体未溶入奥氏体中，经 淬火后得到马氏体和铁素体组织。
4.碳钢淬火后的回火组织 淬火钢通常为马氏体和少量残余奥氏体组
织，经回火转变后，能够获得不同的组织。 低温回火获得回火马氏体，它是由含碳过
低碳钢淬火后的板条状马氏体。板条状马氏 体是由许多尺寸大致相同的细马氏体条平行排列 组成的马氏体，各束之间位向不同，且位向差较 大，一个奥氏体晶粒内可有几个马氏体束。板条 马氏体不仅具有较高的强度，同时还具有良好的 塑性和韧性。
含碳量大于1.0%的高碳钢过热淬火后， 得到针片状马氏体和残余奥氏体组织。针片 状马氏体在光学显微镜下，呈大小不一的针 状或片状，针片之间成一定角度。针片状马 氏体的硬度高，韧性差。在针片状马氏体之 间有奥氏体残存，即残余奥氏体（A’）。残 余奥氏体不易受硝酸酒精溶液的侵蚀，在显 微镜下呈白亮色，无固定形态。未经回火时 ，残余奥氏体与马氏体很难区别。都呈白亮 色，只有马氏体回火变暗以后，残余奥氏体 才能被辩认。
竹叶、针状 马氏体
闪电状马氏体 残余奥氏体
材 料： 1.3%C
状 态： 1100 °C水淬
组 织： 竹叶、针状、闪电状马氏体+残余奥氏体 放大倍数： 400X 侵蚀剂：3-4%硝酸酒精溶液
45钢正火400X
45钢860C°水淬 400X
45钢860C°油淬 400X
45钢860C°水淬400C°回火 400X
竹叶、针状马氏体+残余奥氏体
侵蚀剂 3-4%硝酸酒精溶液 3-4%硝酸酒精溶液 3-4%硝酸酒精溶液 3-4%硝酸酒精溶液
钢的热处理及硬度测量
因此，适用于成批生产大量检测的机械、冶金热加工过程中以 及半成品或成品的检验。特别适用于刃具、模具、量具、工具 等成品的检测。
第32页，共41页。
2维氏硬度计及其检测方法
2.1硬度计
维氏硬度计一般分为固定式 硬度计及便携式硬度计两种， 其中主要是固定式；
又分为直接加力式及杠杆式硬度计。
基准及标准硬度计为直接加力式； 工作硬度计多为杠杆式。
硬度计由下列部分组成：机体及 工作台、加力机构、压痕测量装置。
维氏硬度计 第33页，共41页。
0.1961
HV30
294.2
HV1
9.807
HV0.025
0.2452
HV50
490.3
HV2
19.61
HV0.05
0.4903
HV100
980.7
HV3
29.42
HV0.1
0.9807
注：1.维氏硬度试验可使用大于980.7N的试验力； 2.显微维氏试验力为推荐值。
试验力的选择要根据试样的厚度和预期的硬度范围而定。在试样或零件 有足够厚度的情况下，宜采用较大试验力，这样可以获得较大的压痕，便 于对其对角线的测量，减小测量误差，提高试验结果的推确性。
1.箱式电阻炉
2.布氏硬度计
3.洛氏硬度计
4.维氏硬度计
第4页，共41页。
三、实验原理
(一)热处理实验
碳钢经热处理后的组织大都是 不平衡组织，因此，在研究热处 理后的组织时，不但要使用铁碳 相图，而且要用钢的过冷奥氏体 转变曲线（TTT或CCT曲线）来 分析。
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
16
结束语
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。
碳钢的热处理后组织观察(PPT30页)
碳钢的热处理后组织观察(PPT30页)
与过冷奥氏体等温转变得到的屈氏体、 索氏体相比，在强度、硬度相同的同时，回 火屈氏体、回火索氏体的塑性和韧性更好， 原因是回火屈氏体、回火索氏体的渗碳体是 粒状的而后者为片状。
• 材料：经过不同热处理后金相试样一套
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碳钢的热处理后组织观察(PPT30页)
什么是碳钢的热处理?
➢ 热处理：将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时
间，然后以预定的方式冷却下来的一种热加工工艺。包含有 “四火”：退火、正火、淬火和回火。
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碳钢的热处理后组织观察(PPT30页)
共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线
•0
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碳钢的热处理后组织观察(PPT30页)
•过冷奥氏体等温转变产物
温度
A1~650℃ 650~600℃ 600~550℃ 550~350℃ 350 ℃ ~MS
Ms~MF
显微组织
性能
珠 光 体是 P 索氏体 S
片层间距：0. 3μm 片层间距：0.1~0. 3μm
碳钢的热处理后组织观 察(PPT30页)
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2020/11/30
碳钢的热处理后组织观察(PPT30页)
• 实验目的
• 观察和研究碳钢经不同热处理后显 微组织的特点；
• 了解热处理工艺对钢组织和性能的 影响
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碳钢的热处理后组织观察(PPT30页)
• 实验仪器与材料
• 仪器： XJP-3A( 双目 ) 金相显微镜； XJP-3C( 双目 ) 金相显微镜；
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。
碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验
碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验一、实验目的1、观察和研究碳钢经不同形式热处理后其显微组织的特点。
2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
3、了解硬度测定的基本原理及应用范围。
4、了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
5、掌握金属显微试样的制作过程，正确地制作所要观察的试件。
二、实验内容1、制作经热处理后的试样，完成打磨、刨光、浸蚀的所有制作步骤。
2、热处理后的试件进行硬度测试。
3、热处理后的试样进行组织观察分析和比较。
三、实验设备的使用和注意事项（一）硬度计的原理、使用和注意事项金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下的抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测量能够验出金属材料软硬程度的数量概念。
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。
另外，硬度与其它机械性能（如强度指标σb及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
硬度的试验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。
压入法硬度试验的主要特点是：（1）试验时应力状态最软（即最大切应力远远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。
（2）金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：σb=K·HB式中：σb——材料的抗拉强度值HB——布氏硬度值K——系数退火状态的碳钢K=0.34~0.36合金调质钢K=0.33~0.35有色金属合金K=0.33~0.53（3）硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度高，这些性能也就好。
在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。
（4）硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。
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。
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。
【精品课件】碳钢热处理后的基本组织观察
图2 T12钢的球化退火组织 500X
【精品课件】碳钢热处理后的基本组 织观察
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1. 正火 ① Ac3（或Acm）+30～50℃ ② 保温 ③ 空冷 2. 与退火相比 ① P片层较细 ② F晶粒较细小 ③ 强度和硬度较高
【精品课件】碳钢热处理后的基本组 织观察
正火组织
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【精品课件】碳钢热处理后的基本组 织观察
•淬火组织
•图5 低碳钢淬火组织 200X
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图6 T8钢下贝氏体（针状） 500X
【精品课件】碳钢热处理后的基本组 织观察
1. 回火 • 使不稳定淬火组织转变为较为稳定的组织，改善淬火钢的性能 • 低温回火：回火马氏体 • 中温回火：回火屈氏体 • 高温回火：回火索氏体
奥氏体化的加热温度; ③ 再根据四种材料的CCT曲线设计不同冷却方式； ④ 选用多组试样进行热处理实验; ⑤ 对热处理后的试样进行金相试样制备; ⑥ 在金相显微镜下观察各组试样的金相组织，描绘其组织特征。
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【精品课件】碳钢热处理后的基本组 织观察
六、实验报告要求
• 1. 描绘各种组织的几何形貌特征。 • 2. 叙述珠光体、铁素体、贝氏体、马氏体和回火马氏体等组织的
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【精品课件】碳钢热处理后的基本组 织观察
•回火组织
•图7 45钢水淬后200回火组织 500X
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图8 45钢水淬后400回火组织500X
【精品课件】碳钢热处理后的基本组 织观察
五、实验方法和步骤
① 将各种材料的试样进行钢印编号，记录下不同材料的编号； ② 查阅热处理手册确定不同材料的临界转变点从而设定四种试样
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。
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。
碳钢热处理后的组织观察及洛氏硬度PPT文档共42页
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
碳钢热处理后的组织观察及洛ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ硬度
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
碳钢热处理后的组织观察与洛氏硬度测定(ppt 18页)
C标尺采用金刚石压头，150kg的载荷，测量范围为20～70HRC。当试样 硬度低于20HRC时，金刚石压头压入试样过深，由于压头几何形状所造成 的误差增大，测量结果不准确，一般要选用B标尺；当试样硬度大于 70HRC时，压头尖端产生的压力过大，金刚石容易损坏，一般采用检测力 较小，压入很深度较小的A标尺。适应于炭钢、工具钢及合金钢等经过淬 火及回火处理的试样的硬度试验。
B标尺采用钢球压头，100kg的载荷，硬度范围为20～100HRB，当试样 硬度小于20HRB时，多数情况下金属开始蛹变，变形延续很长时间，测量 结果不容易准确；当试样硬度大于100HRB时，由于钢球压头可能变形， 以及压入深度太小．影响精确测量，均可能造成误差。用来测量有色金属、 合金及退火钢等低硬度零件的硬度。
b.计算公式：
根据洛氏硬度定义： 一个洛氏硬度单位在特定条件下定义为0.002mm 的压痕深度残余增量。
HRKe e h2 h1
0.002mm
K 为常数，用钢球压头时为130；用金刚石压头时为100。
K为什么定义为130或100？
c.洛氏硬度标尺分类及选用原则
洛氏硬度计按照洛氏硬度试验的基本定义设计，采用金刚石、φ1.588mm 和φ3.175mm钢球三种压头，采用60kg、100kg、150kg三种试验力。 GB/T230-91《金属洛氏硬度试验方法》中扩展为HRA、HRB、HRC、HRD、 HRE、HRF、HRG、HRK、HRH九个标尺。
退火
2
45
正火
3
45
860℃油淬
4
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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碳钢热处理后的组织观察及洛氏硬度
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约8、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
钢的热处理及硬度测量
3、维氏硬度试验：
维氏硬度试验原理 维氏硬度计及其检测方法 维氏硬度的特点及其应用范围 维氏硬度检测注意事项
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1.试验原理
1.1 在规定的试验力作用下，将顶部两相对面夹角为1360的金刚石正 四棱锥体压头压入试样表面，保持规定的时间后，卸除试验力，测量试样 表面压痕对角线长度，见图1－1。维氏硬度值是试验力除以压痕表面积 所得之商表示。压痕被视为具有正方形基面并与压头角度相同的理想形 状．
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1.1布氏硬度试验操作原理
1.1.1操作原理
用一定直径的钢球或硬质合金球，在规定的试验力作用下压 入试样表面，经规定的保持时间后卸除试验力，测量试样表 面压痕直径，布氏硬度值是试验力除以压痕表面积的商。见 图3－1
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HV0.1
0.09807 0.1471 0.1961 0.2452 0.4903 0.9807
试验力的选择要根据试样的厚度和预期的硬度范围而定。在试样或零件 有足够厚度的情况下，宜采用较大试验力，这样可以获得较大的压痕，便 于对其对角线的测量，减小测量误差，提高试验结果的推确性。
但对于硬材料，如经过热处理(500Hv)的硬质钢材，不宜采用490.3N以上 的试验力，以免损坏金刚石压头；但也不宜采用使压痕对角线长度小于0.1m 的试验力试验，此时将明显增大测量误差，降低试验的准确性。
c.洛氏硬度标尺分类及选用原则
洛氏硬度计按照洛氏硬度试验的基本定义设计，采用金刚石、φ1.588mm 和φ3.175mm钢球三种压头，采用60kg、100kg、150kg三种试验力。 GB/T230-91《金属洛氏硬度试验方法》中扩展为HRA、HRB、HRC、HRD、 HRE、HRF、HRG、HRK、HRH九个标尺。