机械工程材料试验

机械工程材料实验钢的热处理

题目：钢的热处理

指导老师：克力木·吐鲁干

姓名：杨达

所属院系：电气工程学院

专业：能源与动力工程

班级：能动15-3

完成日期：2017年12月3日

新疆大学电气工程学院

钢的热处理

一总述

热处理是可以改变金属内部的组织结构，从而改变金属的性能。热处理是把钢件加热至一定的温度，保温足够的时间，然后以一定速度冷却的过程。一般热处理工艺有退火、正火、淬火和回火等。

45钢和T8钢是工厂生产中绝大部分零件的辅助用钢、在零件的制造过程中，零件的力学性能检验主要采用硬度检测。碳钢的淬火工艺是提高其力学性能的有效方法之，实践证明零件经热处理后得到的硬度直接受含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度这四个因素的影响。本文通过对碳钢进行淬火试验,确定这些因素对碳钢硬度的影响。

二钢的退火和正火

退火和正火是应用最广泛的热处理工艺，除经常作为预先热处理工序外，在一些普

通铸件、焊接件以及某些不重要的热加工工件上，还作为最终热处理工序。钢的退火通常是把钢加热到临界温度AC或AC 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接近平衡状态的组织。正火则是把钢加热到A或A以上，保温后在空气中冷却。由于冷却速度稍快，与退火相比较，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对低碳钢来说，正火后硬度提高，可改善切削性能，有利于降低零件表面粗糙度; 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。

三钢的淬火

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。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。

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。

四回火

将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。一般用于减小或消除淬火钢件中的内应力，或者降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。

⑴减少或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂。

⑵获得工艺要求的力学性能。

⑶稳定工件尺寸。

⑷对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用退火则软化周期太长，而采用回火软化则既能降低硬度，又能缩短软化周期。

对于未经淬火的钢，回火是没有意义的，而淬火钢不经回火一般也不能直接使用。为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。

（1）低温回火

工件在150~250℃进行的回火。目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。

力学性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。

应用范围：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。

（2）中温回火

工件在350～500 ℃之间进行的回火。目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。

回火后得到回火屈氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。

力学性能：35～50HRC，较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性。

应用范围：弹簧、锻模、冲击工具等。

（3）高温回火

工件在500℃以上进行的回火。目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。

回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物（包括渗碳体）的复相组织。

力学性能：200～350HBS，较好的综合力学性能。

应用范围：广泛用于各种较重要的受力结构件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类零件等。

工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。调质不仅作最终热处理，也可作一些精密零件或感应淬火件预先热处理。

五注意事项

1、本实验加热所用设备为电炉 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。

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 以免试样表面由于冷却不均而出现软化点。

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 去掉氧化皮后再测定硬度值。六T8钢的淬火及回火

1 T8 钢的淬火处理为回火作好组织准备

将T8钢加热到AC1以上30-50℃的某一温度，保温一段时间使奥氏体化后，用水进行快速冷却。根据:计算出加热时间，根据计算出的加热时间进行淬火处理。将T8钢加热到AC1以上时，T8 钢的组织为奥氏体和- 一部分未溶的细粒状渗碳体。淬火后，奥氏体变为马氏体，未溶的细粒状渗碳体保留下来，组织中还有部分残留奥氏体。经淬火处理后，T8钢的硬度曾加到不小

F62HRC,耐磨性升高，韧性和塑性都降低。

2 T8 钢低温回火后的目的及回火后组织结构和性能

低温回火的目的是稳定组织，降低淬火应力。将T8 钢加热到150-250℃保温- 一定时间，然后冷却到室温。在低温回火过程中，马氏体中部分过饱和碳原子以n一碳化物(FeC) 形式析出。析出的n一碳化物与为析出的过饱和a 固溶体晶格联系在- -起，保持着共格关系，形成新的组织结构一一回火马氏体。残留奥式体也转变成回火马氏体，碳化物以渗碳体形式保留下来。低温回火后，T8 钢的组织为回火马氏体和渗碳体。低温回火后的T8 钢保持了淬火后T8 钢的高硬