实验一工具钢热处理工艺组织性能的系统分析
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。
工程材料综合实验(基础实验+钢的热处理)实验报告
工程材料综合实验(基础实验+钢的热处理)实验报告工程材料综合实验处理报告单位：过程装备与控制工程10-1班实验者: 侯鹏飞学号10042107胡兴文学号10042108李东升学号10042110【实验名称】工程材料综合实验【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，加强对《工程材料》课程理论的系统认识，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、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系；3、了解碳钢的热处理操作；4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；5、观察热处理后钢的组织及其变化；6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。
【实验材料及设备】1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等；2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢T10）【实验内容】三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。
1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式）。
做实验前完成。
样品加热温度保温时间冷却方式20# 880℃25min 空冷45# 淬火880℃高温回火600℃淬火25min高温回火25min水冷T10 900℃30min 水冷2、选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。
样品20# 45# T10 硬度HRB50 HRC20 HR633、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。
4、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。
样品成分组织性能20# 马氏体F+P冲压性与焊接性良好45# 马氏体F+P经热处理后可获得良好的综合机械性能T10 马氏体+奥氏体P+Fe3C II硬度高，韧性适中【实验步骤】1、观察平衡组织并测硬度：（1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）；（2）观察并拍摄显微组织；（3）测试硬度。
钢的热处理及其对组织和性能的影响
钢的热处理及其对组织和性能的影响一、实验目的1．熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火及回火）；2．研究加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响；3．观察和研究碳素钢经不同形式热处理后显微组织的特点；4．了解材料硬度的测定方法，学会正确使用硬度计。
二、实验概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，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操作。
普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。
正确合理选择这三者的工艺规范，是热处理质量的基本保证。
1.加热温度选择（1）退火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(20～30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A C1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化体组织，降低硬度，改善高碳钢的切削性能，同时为最终热处理做好组织准备。
（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A Cm＋(30～50)℃，即加热到奥氏体单相区。
退火和正火加热温度范围选择见图3-1。
图1 退火和正火的加热温度范围图2 淬火的加热温度范围（3）淬火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；共析钢和过共析钢则加热至A C1＋(30～50)℃，加热温度范围选择见图3-2。
淬火按加热温度可分为两种：加热温度高于A C3时的淬火为完全淬火；加热温度在A C1和A C3（亚共析钢）或A C1和A CCm（过共析钢）之间是不完全淬火。
在完全淬火时，钢的淬火组织主要是由马氏体组成；在不完全淬火时亚共析钢得到马氏体和铁素体组成的组织，过共析钢得到马氏体和渗碳体的组织。
亚共析钢用不完全淬火是不正常的，因为这样不能达到最高硬度。
而过共析钢采用不完全淬火则是正常的，这样可使钢获得最高的硬度和耐磨性。
在适宜的加热温度下，淬火后得到的马氏体呈细小的针状；若加热温度过高，其形成粗针状马氏体，使材料变脆甚至可能在钢中出现裂纹。
热处理工程实训实验报告
一、实验目的1. 了解热处理的基本原理和工艺流程。
2. 掌握热处理设备的使用方法和操作技巧。
3. 通过实际操作，提高对金属材料性能的认识和掌握。
4. 培养团队合作精神，提高实验操作能力。
二、实验原理热处理是一种金属加工工艺，通过加热、保温和冷却，改变金属内部组织结构，从而改善其性能。
热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火等。
1. 退火：将金属工件加热到一定温度，保温一段时间后，以适当的速度冷却。
退火的目的主要是消除内应力，降低硬度，提高塑性，改善加工性能。
2. 正火：将金属工件加热到一定温度，保温一段时间后，在空气中冷却。
正火的目的主要是提高硬度，降低韧性，改善切削性能。
3. 淬火：将金属工件加热到一定温度，保温一段时间后，迅速冷却。
淬火的目的主要是提高金属的硬度和耐磨性。
4. 回火：将淬火后的金属工件加热到一定温度，保温一段时间后，以适当的速度冷却。
回火的目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度，提高韧性。
三、实验仪器及材料1. 实验仪器：加热炉、洛氏硬度计、金相显微镜、砂纸等。
2. 实验材料：45号钢、20号钢等。
四、实验步骤1. 实验一：45号钢淬火及回火前后硬度测量（1）将45号钢试样加热至850℃，保温30分钟，然后淬火。
（2）将淬火后的试样进行回火，分别在200℃、300℃、400℃下保温1小时。
（3）使用洛氏硬度计测量淬火及回火后的硬度。
2. 实验二：20号钢正火后硬度测量（1）将20号钢试样加热至840℃，保温30分钟，然后正火。
（2）使用洛氏硬度计测量正火后的硬度。
3. 实验三：金相组织观察（1）将45号钢和20号钢试样进行金相制样。
（2）使用金相显微镜观察金相组织。
五、实验结果与分析1. 实验一：45号钢淬火及回火前后硬度测量（1）淬火后的硬度为60HRC，回火后的硬度分别为58HRC、56HRC、54HRC。
（2）随着回火温度的升高，硬度逐渐降低，韧性逐渐提高。
2. 实验二：20号钢正火后硬度测量（1）正火后的硬度为48HRC。
钢的热处理及热处理后显微组织的观察实验报告
实验（实习）报告
实验名称钢的热处理及热处理后显微组织的观察班级姓名
组别学号
五、实验报告要求
1.按实验结果完成下表
45 T12 测
试记录
加热温度保温
时间
冷却
时间
回火
温度
硬度
HRC
加热
温度
保温
时间
冷却
时间
回火
温度
硬度
HRC
860℃10min
空冷
5min
无
780℃10min
水冷
0.5min
无油冷
2min
无
水冷
0.5min
无
水冷
0.5min
200℃
10min
水冷
0.5min
400℃
10min
水冷
0.5min
600℃
10min
2.在显微镜下观察45 钢的退火、正火、淬火、回火处理后的组织，并在下图中绘出组织特征，标明热处理状态。
3.在显微镜下观察T12 的淬火、回火后组织，并在下图中绘出组织特征，标明热处理状态。
钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告
钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告罗毅晗2014011673一、实验目的（1）熟悉钢的几种基本热处理操作：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）观察碳钢热处理后的显微组织。
二、概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，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操作。
热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。
三、实验内容加热温度冷却方法回火温度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度平均值860℃水冷﹨52.0 52.1 52.6 52.2 860℃油冷﹨20.2 23.4 19.1 20.9 860℃空冷﹨94.1 94.6 94.2 94.3 860℃炉冷﹨86.0 85.2 85.7 85.6 860℃水冷200℃51.9 52.0 52.1 52.0 860℃水冷400℃34.8 35.3 35.7 35.3 860℃水冷600℃20.3 21.5 19.6 20.5显微组织观察45钢860℃气冷索氏体+铁素体45钢860℃油冷马氏体+屈氏体45钢860℃水冷马氏体45钢 860℃水冷+600℃回火回火索氏体T12钢 760℃球化退火球化体T12钢 780℃水冷+200℃回火回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体T12钢 1100℃水冷粗大马氏体+残余奥氏体四、实验分析1.火温度而言，淬火温度越高，硬度越高。
但是一旦达到过高温度会导致形成的马氏体，使得力学性能恶化。
2.火介质而言，硬度大小：空冷>炉冷>水冷>油冷。
3.火温度而言，回火温度越高，硬度越低。
图像：分析原因：①据铁碳相图，淬火温度升高，45钢（亚共析钢）中铁素体含量减少，珠光体含量提高，而珠光体硬度很高，铁素体硬度低，导致硬度提高。
②根据C曲线，对亚共析钢的连续冷却，空冷生成F+S，炉冷生成F+P，水冷产生M，油冷产生T+M。
T10钢热处理工艺及组织性能研究
T10钢热处理工艺及组织性能研究任务书1．课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，运用所学过的金属学及热处理等专业知识，了解T10钢的概况；熟悉钢T10的热处理工艺方法；认识T10钢热处理前后金相组织；找出热处理对T10钢组织和力学性能的影响规律，为优化热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。
2．主要任务（1）制定T10钢热处理工艺，进行热处理实验。
（2）制备金相试样，观察分析T10钢热处理前后的显微组织。
（3）测定T10钢热处理前后力学性能，包括硬度、冲击韧性等。
（4）分析热处理工艺、组织结构与力学性能之间的关系。
（5）撰写毕业论文。
结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；格式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。
3．主要参考资料[1] 王学前，贺毅. 高碳钢快速球化退火工艺的研究[J]. 热加工工艺，2002，（1）：32-33.[2] 沈晓钧. 工具钢的热处理[J]. 铸锻热———热处理实践，1994，（2）：4-17.[3] 崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理[M]. 北京，机械工业出版社，2007：230-308.4．进度安排审核人：2014 年12 月15 日T10钢热处理工艺及组织性能研究摘要：本次研究的主要内容是退火态T10钢的热处理工艺及其组织性能的研究。
通过观察经过不同预先热处理的退火态T10钢试样的显微组织，以及测量其洛氏硬度、冲击韧性等，分析了不同预先热处理的T10钢试样的组织性能和力学性能。
结果表明，正火+等温球化退火为退火态T10钢的最佳预先热处理工艺；不同预先热处理所得到的组织效果会遗传到最终的组织中；预先热处理为正火+普通球化退火和等温球化退火的退火态T10钢试样，经过水淬和低温回火后，发生了脆性转变。
关键词：T10钢，热处理，显微组织，力学性能Researching heat treatment process andmicrostructure properties of T10 steelAbstract：The main content of this study is researching the heat treatment process and microstructure of the annealed T10 steel.The microstructure and mechanical properties of T10 steel samples with different advance heat treatment were studied by inspecting microstructure of annealed T10 steel samples with different advance heat treatment and measuring the hardness and toughness of annealed T10 steel .The results show that the best advance heat treatment process is normalizing+ isothermal spheroidizing annealing.it will be inherited in the final tissue that is the effect of the tissue obtained by different advance heat treatment.the brittle transition occurs in the annealed T10 steel sample of advance heat treatment is normalizing + ordinary spheroidizing annealing or isothermal spheroidizing annealing after water quenching and low temperature tempering.Keywords:T10 steel, heat treatment, microstructure, mechanical propertiesI目录1前言 (1)1.1研究的目的及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3 研究内容 (2)2试验过程 (3)2.1热处理试验 (3)2.1.1试验原理 (3)2.1.2试验过程 (9)2.2试样制备及显微组织观察 (15)2.2.1金相试样的制备 (15)2.2.2显微组织观察 (18)2.3 力学性能测定 (19)2.3.1硬度测量 (19)2.3.2冲击韧性测量 (22)3 结果与分析 (26)3.1 显微组织分析 (26)3.2 力学性能分析 (28)3.2.1 硬度分析 (28)3.2.2 冲击韧性分析 (29)4结论 (31)参考文献 (32)致谢 (34)I I1 前言1.1 研究目的及意义我国钢铁行业发展迅猛，但也不是一帆风顺的，它也面临着很多的挑战，需要不断地创新科技，不断地提高产品质量。
热处理技术实验报告
一、实验目的1. 了解热处理技术的原理和过程。
2. 掌握热处理操作的基本步骤和方法。
3. 分析热处理对材料性能的影响。
4. 培养实验操作技能和观察能力。
二、实验原理热处理技术是通过改变金属或合金的内部组织和性能，使其满足使用要求的一种加工方法。
热处理过程主要包括加热、保温和冷却三个阶段。
根据热处理的目的和工艺，可分为退火、正火、淬火、回火等。
三、实验仪器及材料1. 仪器：箱式电炉、金相显微镜、抛光机、冷却介质、洛氏硬度计、4%的HNO3酒精溶液、含FeCl3。
2. 材料：GCr15钢、2Cr13钢。
四、实验步骤1. 准备试样：将GCr15钢和2Cr13钢分别切割成一定尺寸的试样，并进行表面处理。
2. 加热：将试样放入箱式电炉中，分别加热到不同的温度（如Ac1、Ac3等），保温一段时间。
3. 冷却：将加热后的试样分别采用水淬、油淬和空冷等不同的冷却方式。
4. 金相观察：将淬火后的试样进行抛光、腐蚀，用金相显微镜观察其组织结构。
5. 硬度测试：使用洛氏硬度计测试淬火前后试样的硬度。
五、实验结果与分析1. 金相观察结果GCr15钢淬火后的组织为马氏体和残余奥氏体，硬度较高；2Cr13钢淬火后的组织为马氏体和残余奥氏体，硬度较低。
2. 硬度测试结果GCr15钢淬火后的硬度为HRC60-62，2Cr13钢淬火后的硬度为HRC50-52。
六、实验结论1. 热处理技术可以显著提高金属材料的性能，如硬度、耐磨性、疲劳强度等。
2. 热处理工艺的选择对材料性能有重要影响，应根据材料性能要求和加工工艺选择合适的热处理工艺。
3. 淬火工艺可以显著提高钢的硬度，但也会降低其韧性。
七、实验心得通过本次实验，我深入了解了热处理技术的原理和过程，掌握了热处理操作的基本步骤和方法。
在实验过程中，我学会了如何观察金相组织，如何测试硬度，如何分析实验结果。
这次实验使我认识到热处理技术在金属加工中的重要性，为今后从事相关工作打下了基础。
钢的普通热处理实验
实验名称: 钢的普通热处理实验实验类型:一、实验目的和要求（必填）二、实验原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1.了解普通热处理的设备及操作方法。
2.深入了解钢的成分、加热温度和冷却速度对淬火后钢性能的影响。
3.深入理解不同回火温度对钢的性能的影响。
二、实验基本原理热处理是通过加热、保温、冷却的三个过程, 是钢的内部组织发生变化, 已获得所需要性能的一种加工工艺。
由于加热温度、冷却速度和处理目的不同, 钢的热处理种类很多, 其中常见的热处理方法有淬火、回火、退火和正火等。
钢经热处理后的性能取决于处理后的组织, 热处理后的组织又取决于钢的成分、加热温度和冷却速度。
钢的含碳量不同, 其加热温度不同；不同的热处理方法, 其加热温度也不同。
经正常加热, 并用不同的速度冷却后, 钢的性能不同。
因为冷却速度不同, 所获得的组织不同。
钢经正常淬火后, 必须进行及时回火。
因在淬火中急冷时长生较大的内应力, 且淬火马氏体本身较脆, 故不能直接使用。
通过回火, 一方面可以消除内应力而提高刚的人性, 更重要的是通过不同温度回火, 能使淬火组织发生改变从而获得不同的回火组织, 已达到钢的预期性要求。
三、主要仪器设备与试样1.加热炉与温度控制仪；2.冷却水槽与油槽；3.洛氏硬度计；4.不同含碳量的碳钢和合金钢试样若干；5.钳子、钩子、铁丝、砂皮纸等。
四、实验步骤1.每人领取热处理试样一块。
2.在洛氏硬度计上测量式样的原始硬度值（根据硬度不同选用HRC和HRB）。
1)按照规定的加热温度和冷却方法进行热处理。
步骤如下:2)将试样放入预定温度的炉子中加热并保温。
保温时间: 碳钢按照1min/mm、合金钢按1.2min/mm来计算；3)当达到保温时间后, 用钩子把试样从炉子中取出, 并迅速放入规定的介质中冷却；若是进行回火, 则在规定温度的炉中保温20min后取出空冷；4.测量经不同热处理后钢的硬度（测量前用砂皮纸清除试样表面的氧化层和脱碳层）；5.把所有的实验数据记录于表中。
热处理实验报告
篇一:钢的热处理实验报告钢的热处理实验报告一、实验目的1、了解热处理对材料性能的影响2、了解在相同的热处理状态下材料成分对材料性能的影响3、了解用显微镜观察金相的制样过程二、仪器材料箱式电炉（sｘ2-4-1０、sｘ-4-10）、硬度测试仪(hr-15０a）、30钢、t１0钢、砂轮（砂纸)三、实验过程1)、金相的制备将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光，去除金相磨面由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层,使磨面成为无划痕的光滑镜面，然后用侵蚀剂进行腐蚀，以使组织被显示出来,这样就得到了一块金相样品。
2)、钢的热处理淬火和正火钢的淬火:淬火就是将钢加热到相变温度以上,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。
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。
步骤为:加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较,一律用洛氏硬度测定）;再将试样放入箱式电炉中，t1０钢在7７0℃左右，30钢在86０℃左右分别均匀加热１５分钟；然后迅速在水中冷却，并不断搅拌。
将淬火后的试样用砂轮磨平,并测出硬度值(hｒc)填入表1中。
钢的正火:钢加热到ac３(亚共析钢)或ac1(过共析钢)以上3０~５0℃以上,保温适当时间后，在自由流动的空气中冷却的热处理工艺。
步骤为:加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较,一律用洛氏硬度测定）。
再将试样放入箱式电炉中,t１０钢在770℃左右，3０钢在８60℃左右分别均匀加热15分钟，后在空气中缓慢冷却。
将正火后的试样用砂轮磨平,并测出硬度值（hｒｃ)填入表2中。
四、结果及讨论1、为什么淬火处理后的硬度值比正火处理后的高?答：因为淬火冷却速度比正火冷却速度快，由过冷奥氏体的连续冷却转变图像可知淬火后得到的是马氏体组织,而正火后得到的组织主要是珠光体。
马氏体比珠光体晶粒度细晶界面多,使得晶体的位错滑移阻力增大,从而硬度提高。
2、在相同的热处理状态下不同的材料成分对钢的硬度的影响?答：钢的硬度与钢的含碳量有关。
钢的热处理实验报告
钢的热处理实验报告热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程来改变材料的性能和结构的方法。
在工程实践中，热处理常常被用来改善材料的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性。
本实验旨在通过对不同钢材料进行热处理，观察其微观组织和力学性能的变化，从而深入了解热处理对钢材料性能的影响。
首先，我们选取了三种常见的钢材料，碳素钢、合金钢和不锈钢。
这三种钢材料分别代表了低碳钢、中碳钢和不锈钢，在工程中应用广泛。
我们将对这三种钢材料进行正火、回火和淬火等热处理工艺，以及未经热处理的原始状态进行对比实验。
在实验过程中，我们首先对钢材进行加热处理，然后根据不同的热处理工艺要求进行保温和冷却。
在保温过程中，我们控制了不同的保温时间和温度，以模拟实际工程中的热处理工艺。
接着，我们对经过热处理和未经热处理的钢材进行金相显微镜观察和硬度测试。
通过金相显微镜观察，我们可以清晰地看到钢材的晶粒结构和相变情况，而硬度测试则可以直观地反映钢材的硬度变化。
实验结果表明，经过热处理的钢材在显微组织上发生了明显的变化。
在正火和回火过程中，钢材的晶粒得到细化，晶界清晰，硬度有所提高；而在淬火过程中，钢材的组织发生马氏体变换，硬度显著提高。
相比之下，未经热处理的钢材晶粒粗大，硬度较低。
这些结果充分表明了热处理对钢材料性能的显著影响。
综上所述，本实验通过对不同钢材料进行热处理，观察了其微观组织和力学性能的变化。
实验结果表明，热处理能够显著改善钢材料的性能，使其具有更高的硬度和强度。
因此，在工程实践中，热处理技术具有重要的应用价值，能够满足不同工程材料对性能的需求。
希望本实验能够为相关领域的研究和工程实践提供一定的参考价值。
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。
钢的热处理实验报告
金属材料的热处理实验报告试验项目：45 钢淬火及回火前后硬度测量班级：机械一班组长：林文文组员：竹凌东陈林陈书尚学号：0112011101130114指导老师：杨兰英试验日期：2011 年12 月八日45 号钢的热处理试验目的1. 了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2. 了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法。
3. 初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。
4. 分析淬火温度的选择对刚性能的影响。
5. 研究冷却条件刚性能的关系。
实验仪器及材料—150A 型洛氏硬度试验机四、 2.试样:Φ20×10mm 45钢。
3.加热炉。
4.磨砂纸5．冷却液：水（20oC 左右）。
HR-150A 型洛氏硬度计主要零部件1. 机身2.加荷手柄3.升降手把4.手轮5.丝杠保护套（内有丝杠）6.待测试件7 主轴8.小杠杆9.大杠杆10.调整块11.定位标记12.吊环13.螺钉14.砝码变换器15.砝码16. 油针17. 油毡18.后盖19.缓冲器20.卸荷手柄21.压头22.上盖23.指示表24 变荷手柄25.工作台五、实验原理热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，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。
其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求淬火与回火。
一）钢的淬火钢的淬火：淬火就是将钢加热到A c3（亚共析钢）或A c1（过共析钢）以上30~50oC，保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却（V 冷＞V 临），以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。
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：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。
1、淬火温度的选择正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。
钢的热处理及组织观察
实验2 钢的普通热处理及组织观察一、实验目的1．掌握退火、正火、淬火热处理工艺的操作方法，掌握根据零件硬度要求来选择回火温度的原则。
2. 熟悉连续冷却转变速度对钢的组织和硬度的影响规律；熟悉回火温度对淬火马氏体分解产物及硬度的影响。
3. 了解淬火钢回火脆性发生的温度范围，理解回火后采用不同冷却方式的涵义。
4.对钢热处理后的组织进行金相观察。
二、实验原理钢的热处理是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。
最基本的热处理工艺包括退火、正火、淬火及回火。
热处理后组织的分析，要借助于等温转变曲线。
以图1-1共析碳钢的等温转变曲线为例，图中的V1连续冷却速度相当于炉冷，叫作退火。
获得粗片状的珠光体。
V2相当于空冷，为正火。
获得较细片状的索氏体。
V3相当于油冷，为淬火。
获得了托氏体加马氏体的混合组织。
V4相当于水冷，为淬火。
其冷却速度大于马氏体临界冷速，获得马氏体。
图1-1 共析钢等温冷却曲线由获得的组织可分析判断硬度的大小。
显而易见，炉冷后的硬度小于空冷后的硬度，油冷后的硬度小于水冷后的硬度。
1. 退火将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。
一般情况下，亚共析钢加热至A c3+（30～50）℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A c1+（10～20）℃（球化退火）；2. 正火其方法是将钢加热到相变点以上完全奥氏体化后，在空气中冷却。
正火的加热温度比退火高，一般为Ac3或Ac cm以上（30～50）℃。
保温时间主要取决于工件有效厚度和加热炉的型式，如在箱式炉中加热时，可以每毫米有效厚度保温一分钟计算。
保温后一般可在空气中冷却。
3. 淬火将钢加热到相变点以上，使钢发生奥氏体化，然后保温一定时间，以大于马氏体临界冷却速度Vc的速度进行快冷，使过冷奥氏体发生马氏体转变的热处理工艺，称为淬火。
热处理工艺对45钢组织和性能的影响分析
工艺与装备125热处理工艺对45钢组织和性能的影响分析蔡云(永城职业学院，永城476600)摘要：本文主要分析了冷却速度与加热温度对45钢力学性能、显微组织产生的影响。
研究结果指出，如 果热处理的加热温度不同，会导致45钢硬度性能与显微组织发生改变。
因此，热处理的温度不宜过低也不能过高，比较适合的温度为840尤。
此外，不同冷却速度也会影响45钢。
如果冷却速度发生改变，45钢组织也会出现变化，进而改变45钢的性能。
关键词：热处理工艺45钢组织性能引言由于45钢具有较高的性价比，其结构主要是优质的碳 素结构，因此应用的范围比较广泛。
近年来，45钢化学性质 与物理性质对于现代化的工业意义重大，关于45钢研究也 逐渐深入。
尤其是通过热处理的工艺改变来提高45钢性能 方面的研宄，已经取得了巨大进展。
1材料与方法1.1试验的材料本次实验所用45钢的原始状态是热乳态；九个45钢的 试样、硝酸酒精的溶液（4%)以及无水的乙醇；所用的45 钢化学成分主要包含Cu、C、Ni、Si、S、P与Mn4。
具体成 分比例见表1。
表145号钢具体化学成分分析钢号Fe Ni Si Mn P S C Cu45钢余量0.290. 210.640. 030.030.520. 31 1.2试验所用试样制备本次实验所用试样主要包含冲击试样、硬度试样与拉伸 试棒，分别通过力学性能检测以及显微组织观察与分析。
当硬度试块高度是2c m圆柱的棒材时，其试棒拉伸为10m m直 径标准棒材拉伸的试样，而冲击试样是缺口高度为5m m与深 度为2m m标准的U型缺口试样[1]。
1.3检测的设备加热的设备主要是坩埚的电阻炉，而硬度性能的检测设 备是洛氏的硬度计，金相组织的观察设备主要包含MR-5000 的金相显微镜、金相的预磨机、棉球、吹风机与抛光机[2]。
1.4试验操作方法先将45钢加工为九个金相的试样，然后把所得试样分 成三组，每一组有3个试样，分别置于760°C、840X：以及 940°C的环境下，进行30分钟的保温；然后对各个试样实施 油中冷却的处理，同时还要进行空气中与水中冷却的处理；最后，腐蚀试样，再观察分析45钢组织，测出各个试样硬度值。
工具钢的热处理设计及设计实验
工具钢的热处理设计及设计实验一、工具钢的热处理设计1.1 工具钢的概述工具钢是指用于制造各种切削工具、冲压模具、冷挤压模具等各种工具和模具的钢材。
通常需要经过热处理才能获得所需的力学性能和耐磨性。
1.2 热处理的目的热处理是通过加热和冷却来改变材料的组织结构和性能，以达到所需的力学性能和耐磨性。
对于工具钢而言，其主要目的是提高硬度、强度、韧性和耐磨性。
1.3 热处理流程常见的工具钢热处理流程包括淬火、回火、正火等。
其中，淬火是将加热后的材料迅速浸入冷却介质中，使其快速冷却，从而获得高硬度；回火则是在淬火之后将材料重新加热至一定温度，并保持一定时间后进行冷却，以提高韧性；正火则是将材料加热至一定温度并保持一定时间后进行自然冷却。
1.4 确定热处理参数在进行热处理设计时，需要考虑多个因素，如工具钢的成分、形状和尺寸等。
根据不同的要求，可以确定不同的热处理参数，如淬火温度、回火温度、保温时间等。
二、工具钢热处理设计实验2.1 实验目的通过对不同工具钢进行不同热处理流程的实验，探究其组织结构和力学性能之间的关系，为工具钢热处理设计提供参考。
2.2 实验材料选取两种常见的工具钢作为实验材料，分别为Cr12MoV和W18Cr4V。
其中Cr12MoV属于冷作模具钢，W18Cr4V属于高速钢。
2.3 实验流程首先对所选材料进行化学成分分析，并根据其成分确定合适的热处理流程。
然后将材料切割成合适大小，并进行表面清洗。
接着按照预设流程进行加热、淬火、回火等步骤，并在每个步骤结束后对材料进行相应测试和观察。
2.4 实验结果通过实验得到了不同工具钢在不同热处理流程下的显微组织结构和力学性能数据。
其中，Cr12MoV在经过淬火回火流程后获得了较高的硬度和韧性，适用于制造冷作模具等需要高耐磨性和高韧性的工具；W18Cr4V在经过正火回火流程后获得了较高的硬度和强度，适用于制造高速切削工具等需要高硬度和高强度的工具。
三、总结通过以上分析可以看出，热处理对于工具钢的性能提升至关重要。
精选合金工具钢的热处理工艺分析
其应有的市场竞争力。所以，从事机械设计与制造的各类工程技术人员，需对材料要有技术性、经济性和质量性的价值观念。1 合金工具钢的种类和性能要求在碳素工具钢基础上加人一定种类和数量的合金元
械论文，截面尺寸较大的零件可在500～650℃多进行一次预热。高速钢淬火温度都比较高，一般在1270℃加热，但也不可过高，否则奥氏体晶粒长大，残余奥氏体增加。高速钢淬透性高，一般采用油
冷，截面尺寸小的刀具，在空气中即可淬硬。对于形状复杂、要求小变形的刀具，先将其淬人580～620℃的中性盐浴中分级均温，然后再空冷，可防止变形、开裂。W18Cr4V钢淬火组织是马氏体+
用等温处理工艺，组织为粒状珠光体，硬度在(19～24)HBW之间，适宜切削加工。淬火+低温回火工艺，先在600～650℃预热，目的是缩短随后的淬火保温时间，减轻氧化脱碳的可能性。在85
0～870℃加热保温后，迅速转移到160～200℃的硝盐槽中进行分级淬火，降低淬火时的变形。然后在190～200℃低温回火，降低残余应力，保留较高的硬度值(60～63)HRC。2.2
n钢制造的测量标定线性尺寸的块规为例，说明其热处理工艺方法的选定和生产工艺路线的安排。块规是机械制造行业常用的标准量块，硬度值要求达ห้องสมุดไป่ตู้(62～65)HRC，淬火不直度小于0.05mm，
长期使用时尺寸应保持高稳定性核心期刊。生产工艺路线：锻造一球化退火一机加工一淬火一冷处理一回火一粗磨一低温人工时效一精磨一低温去应力回火+研磨。CrWMn钢的预先热处理采用球化退火，消
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工具钢热处理工艺-组织-性能的系统分析
(综合性实验)
一、实验目的
1.掌握工具钢热处理中成分—工艺—组织—性能内在关系；
2.通过实验，掌握材料的系统分析方法。
3.了解工具钢不同工艺条件下的常见组织。
二、实验原理
工具钢主要用于制造各种切削刀具，模具和量具。
所以要有高的硬度和耐磨性、高的强度和冲击韧性等。
常用的工具钢有T10、9CrSi、Cr12MoV、W18Cr4V 等。
T10是普通碳素工具钢，淬火－回火态组织为：回火马氏体＋颗粒状碳化物渗碳体＋少量残余奥氏体。
9CrSi是低合金工具钢，淬火－回火态组织为：回火马氏体＋颗粒状碳化物渗碳体。
Cr12MoV是模具钢，淬火－回火态组织为：回火马氏体＋块状碳化物渗碳体。
下面以高速钢为例，介绍其热处理工艺特点,显微组织与性能的关系。
铸态的高速钢的显微组织黑色组织为δ共析相；白色组织是马氏体和残余奥氏体；鱼骨状组织是共晶莱氏体。
铸态高速钢的显微组织中，碳化物粗大，且很不均匀，不能直接使用，必须进行反复锻造。
锻造后还须进行退火。
退火的目的：①消除锻造应力，降低硬度便于切削加工；②为淬火组织做好组织上的准备。
因为原组织为马氏体、屈氏体、或索氏体的高速钢，未经退火，淬火时可能引起萘状断口。
退火温度宜为860～880℃，加热时间为3～4小时左右，为了缩短退火时间，一般采用等温退火，即：860～880℃加热3～4小时，炉冷到700～750℃等温4～6小时。
锻造退火组织：在索氏体基体上分布着粗大的初生碳化物和较细的次生碳化物（碳化物呈白亮点）。
高速钢的淬火工艺的特点：主要是加热淬火温度高。
目的是尽可能多的使碳和合金溶入奥氏体。
高速钢的淬火方法有油淬、分级、等温、空冷等。
以W18Cr4V 为例，淬火温度在1270℃～1290℃，淬火组织是由（60～70%）马氏体和（25～30%）残余奥氏体及接近10%的加热时未溶的碳化物组成，晶粒度9～10级。
硬度63～64HRC。
当淬火温度不足，在1240℃～1260℃时，碳化物大部分未溶入奥
氏体，晶粒度为11～12级。
硬度62～63HRC。
当淬火温度过高，在1300℃～1310℃时，碳化物数量减少，晶粒度7～8级。
硬度64～65HRC。
当淬火加热温度达1320℃左右时，晶界开始熔化，出现共晶莱氏体和δ共析相，此时过烧。
当两次淬火之间未经充分退火，易产生萘状断口，断口呈鱼鳞状白色闪光，如萘光，晶粒粗大，或大小不匀。
为了进一步减少变形并提高韧性，对于形状复杂，碳化物偏析严重的刀具可用等温淬火。
等温温度为240～280℃左右，其组织为40～50%下贝氏体和20%马氏体和35～45%残余奥氏体及未溶碳化物。
高速钢回火工艺的特点，主要是回火温度高，回火次数多，回火温度在560～570℃时，硬度和强度可达到最大值。
由于淬火高速钢中残余奥氏体数量较多，经一次回火后，仍有10%的未转变，硬度64～65HRC。
再进行两次回火，才能基本转变完。
第一次回火对淬火马氏体起回火作用，而在回火冷却中残余奥氏体转变成马氏体时又产生了新的应力，所以需要第二次回火，而第二次回火后由产生新的应力，还需要第三次回火进一步消除应力，有利于提高钢的强度和韧性，所以高速钢的典型回火规定是560℃，回火三次，每次1小时，回火后钢的硬度比淬火后略高，约在63～66HRC，得到组织是回火马氏体和未溶碳化物和1～2%残余奥氏体。
三、实验设备及试样
1.设备：4X型金相显微镜；洛氏硬度计。
2.试样： 1）9CrSi、Cr12MoV的金相试样一套；
2）W18Cr4V经不同温度淬火—回火的硬度试样一套。
3）W18Cr4V经不同温度回火的硬度试样一套。
四、实验内容
1．观察分析工具钢不同温度淬火-回火下的显微组织，见表1。
观察分析高速钢不同温度淬火下的显微组织，见表2。
2．硬度测试：不同淬火温度的W18Cr4V试样，相同淬火温度不同回火温度的W18Cr4V试样。
将试验结果填空入表3和表4。
表1工具钢不同热处理工艺制度下的显微组织
表2 W18Cr4V高速钢不同温度淬火后的金相试样
五、实验报告与综合分析
1.实验目的。
2.画出所观察试样的显微组织示意图，并标明材料、状态、显微组织、腐蚀剂、放大倍数。
3.绘出高速钢的硬度与不同淬火加热温度，以及不同回火温度的关系曲线。
4.根据成分特点，以高速钢为例对热处理工艺—组织—性能进行系统分析。
（1）通过对W18Cr4V各种状态显微组织的观察，在组织上如何区别铸态和过烧组织、退火和回火组织、不同温度的淬火组织、充分回火与不充分回火的组织，并进行分析其原因。
（2）高速钢W18Cr4V的A C1在800℃左右，但淬火加热温度一般在1250~1280℃，淬火加热温度为什么这样高?
（3）高速钢在淬火加热时，有可能会产生欠热、过热和过烧现象，根据金相组织上的特征，进行分析?
（4）W18Cr4V在560℃长时间一次回火，是否可以代替3次回火？
表 3 硬度与淬火温度关系表
表 4 硬度与回火温度关系。