金属材料热处理实验指导
淬火报告
金属热处理实验报告题目： 45钢淬火回火正火退火学院：化学材料与工程专业：材料金属班级：学号：学生姓名：指导教师：一、实验目的1、了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）的工艺方法；2、研究冷却条件对钢性能的影响；3、认识碳钢经各种热处理后的显微组织，进一步了解碳钢经热处理后，在组织和性能上有什么改变。
二、实验材料与设备：45#钢试样若干，不同的淬火介质（水、盐、碱、油）；抛光剂、研磨膏、硝酸酒精（4%），炉子，抛光机，预磨机，硬度计（显维魏氏），金相显微镜，切割机三、实验原理：金属材料的热处理是依据固态相变原理进行的。
相变是一种非常普遍的现象，固体材料的组织、结构在温度、压力、成分改变时所发生的转变称为固态相变。
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、正火、淬火及回火等退火：工件加热Ac1或Ac3上（发生相变）或Ac1下（发生相变），保温一定时间，缓冷下来通过相变获得珠光体组织或发生相变消除应力降低硬度种热处理方法正火：工件加热Ac3或Accm上30~50℃保温一定时间稍大于退火冷却速度冷却下来获得片层间距较小珠光体组织淬火：工件加热相变温度上保温定时间而快速冷却下来种热处理方法获得马氏体回火：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。
低温回火得回火马氏体组织保持高硬度情况下降低了钢应力和脆性；温回火得回火托氏体组织；种组织具有高弹性极限和屈服极限具有较好韧性；高温回火得回火索氏体组织获得强度、韧性、塑性都较好综合机械性能四、实验过程与数据处理1、对45钢进行淬火（1）在进行淬火前先测量实验试样的硬度3次（2）将试样放入加热炉中，打开加热炉。
使其温度上升到850 ºC 开始计时。
保温30分钟。
（3）30分钟后，取出试样对其进行水，油，盐水，碱水冷。
金属材料及热处理实验指导书
金属材料及热处理实验指导书周萌 祝金兰 编著沈阳建筑大学交通与机械工程学院机械电子工程实验教学中心2006年2月实验一金属材料的硬度试验一． 实验目的1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2.了解布氏，洛氏硬度实验机的主要结构及操作方法。
二．概述金属的硬度可以是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测量能够给出金属软硬度的数量概念。
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，表明金属抵塑性变形能力越大，材料产生塑性变形能力就越困难。
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意义。
硬度的实验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度，压入法又可以为布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度等。
压入法硬度实验的主要特点是：（1）试验时应力状态最软（即最大切应力远远大与最大正应力），因而无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，通常硬度值高，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。
（5）设备简单，操作迅速方便。
三、布氏硬度（HB）（一）布氏硬度实验的基本原理布氏硬度实验是施加一定大小的载荷P，将直径为D的钢球压入被测金属表面（如图 1-1所示）保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压出的凹痕面积F四求出平均应力值，以此作为硬度值的计量指标，并用符号HB表示。
实验1金属材料硬度测定
金属材料及热处理实验指导书〔2022-2022 秋季学期〕指导教师：***实验1 金属材料硬度测定一、实验目的1.理解不同种类硬度测定的根本原理及常用硬度试验法的应用范围。
2.学会使用布氏、洛氏、维氏硬度计并掌握相应硬度的测试方法。
二、实验原理概述金属的硬度可以认为是金属材料外表在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种才能。
硬度测量可以给出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属外表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，因此硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑性变形抗力、塑性变形强化才能以及大量变形抗力。
硬度值越高，说明金属抵抗塑性变形的才能越大，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其他力学性能〔如强度、塑性〕之间有着一定的内在联络，所以从某种意义上说硬度的大小对于材料的使用寿命具有决定性的作用。
常用的硬度试验方法有：布氏硬度试验——主要用于测量铸铁、非铁金属及经过退火、正火和调质处理的钢材。
洛氏硬度试验——主要用于测量成品零件。
维氏硬度试验——主要用于测定较薄材料和硬材料。
显微硬度试验——主要用于测定显微组织组分或相组分的硬度。
1.布氏硬度布氏硬度实验是施加一定大小的载荷F，将直径为D的钢球压入被测金属外表〔如图1-1所示〕保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属外表上所压出的凹痕面积A凹求出平均应力值，以此作为硬度值的计量指标，并用符号HB表示。
其计算公式如下：HB=F/A凹〔1-1〕式中HB——布氏硬度；F——施加外力，N；A凹——压痕面积，mm2。
图1-1 布氏硬度的试验原理根据压痕面积和球面面积之比等于压痕深度h和钢球直径之比的几何关系，可知压痕局部的球面面积为：A凹=πDh 〔1-2〕式中D——钢球直径，mm;h——压痕深度，mm。
由于测量压痕直径d要比测定压痕深度h容易故可将式〔1-2〕中的h改换成d来表示，这样可以根据集合关系求出(D/2)-h=[(D/2)2-( d/2 )]1/2h=[D-(D2-d2)1/2]/2 〔1-3〕将式(1-2)和式(1-3)代入式(1-1)既得HB==(1-4)当试验力P 的单位是N 时HB= = (1-5)式中的d 是变数,故只需测出压痕直径d,根据D 和F 值就可以计算出HB 值。
《热处理工艺学》实验指导书
《热处理工艺学》实验指导书实验一 钢的淬透性（2课时）一、实验目的1．熟悉用顶端淬火法测定钢的淬透性；2．确定实验用钢的临界淬透直径；3．比较碳钢与合金钢的淬透性。
二、实验原理淬透性是指钢在一定的冷却条件下淬火时获得马氏体组织的能力，通常用淬透性曲线图来表示。
淬透性大小是钢的一种重要技术性能，它是设计机械零件的一项重要数据，因此几乎大部分钢种均要进行淬透性的测定。
测定钢的淬透性方法很多，有顶端淬火法、断口检验法、U 曲线法、临界直径法及计算法等。
目前国内外广泛应用的是顶端淬火法。
顶端淬火法比较简便，适用范围较广，通常用于结构钢淬透性的测定，也可用于弹簧钢、轴承钢及合金工具钢等。
我国国家标准中规定的两个淬透性检验方法为：GB227-63碳素工具钢淬透性试验法，GB225-63结构钢顶端淬透性试验法。
本次实验课只做顶端淬透性试验。
顶端淬透性试验法：顶端淬透性试验法是将一圆柱形标准试样加热到淬火温度，然后在试样的一个端面喷水淬火，故称为顶端淬火法。
喷水端冷却速度最大，随着距喷水端距离的增加，冷却速度逐渐减小。
由于冷却速度不同，试样的不同部位转变为不同的组织。
不同的组织反映出性能上的差异；测出沿试样长度方向硬度值的变化，根据硬度值绘成的曲线即为淬透性曲线。
具体试验方法如下：1．试样——标准试样尺寸为直径25mm ，长度100mm 的圆柱形试样；2．加热——加热是在温度均匀的电炉中进行，40钢加热温度830-850℃，40Cr 钢加热温度840-860℃。
保温时间30~50分钟。
为保持试样表面不发生脱碳及氧化，试样通常是装进保护盒子内再放入加热炉中进行加热的，试样周围填充铁屑及木炭，末端处可铺放少量的石墨粉。
按保护盒的大小应适当增长保温时间，以保证试样本身仍能有足够的保温时间。
3．顶端淬火——淬火是在特制的淬火器上进行的。
喷水口的内径为12.5mm ，试样末端与喷水口的距离为12.5mm 。
淬火前将喷水柱的自由高度调节到65±10mm ，调整后，用玻璃板将喷水柱盖住，如试样架上有水应檫干；准备好后将试样由炉中取出放入淬火支架上，立即抽掉玻璃板开始往试样喷水淬火。
钢的热处理实验报告
预习报告一、实验目的1.根据所学热处理的知识，了解钢的基本热处理工艺制定过程；2.学习不同热处理工艺对钢的性能的影响；3.了解洛氏硬度计的主要原理、结构，学会操作方法。
二、实验原理钢的热处理就是对钢在固态范围内的进行加热、保温和冷却，以及改变其内部组织，从而获得所需要的性能的一种加工工艺。
热处理的基本工艺有退火、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。
正确选择这三者，是热处理成功的基本保证。
三、实验过程1、设计可使材料达到实验性能要求的热处理工艺2、对所给退火态试样进行硬度测定3、按所给定工艺进行热处理4、测定处理后试样的硬度以及检验所订工艺。
对测试结果进行分析，必要时修改实验方案，重新实验四、实验仪器1、最高加热温度达1000℃的各种实验用箱式电阻炉2、可供冷却的介质水和油3、测试硬度的设备有洛氏硬度计4、捆绑式样的细铁丝，夹持试样的铁钳一、实验目的1.根据所学热处理的知识，了解钢的基本热处理工艺制定过程；2.学习不同热处理工艺对钢的性能的影响；3.了解洛氏硬度计的主要原理、结构，学会操作方法。
二、实验原理1、加热温度的选择(1) 退火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3+(20~30)℃(完全退火)。
共析钢和过共析钢加热至Ac1+(20~30)℃(球化退火)，目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善高碳钢的切削性能。
(2) 正火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3十(30~50)℃；共析钢加热至Ac1+ (30~50)℃；过共析钢加热至A ccm+ (30~50)℃，即加热到奥氏体单相区。
(3) 淬火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3十(30~50)℃；共析钢和过共析钢加热至Ac1十(30~50)℃；(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按加热温度高低回火可分为三类：低温回火中温回火高温回火。
2、保温时间的确定为了使工件内外各部分温度约达到指定温度、并完成组织转变，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，必须在淬火加热温度下保温一定的时间。
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。
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。
材料科学基础实验指导书
实验一碳钢的热处理实验一、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。
实际加热时的临界点标注为：Ac1、Ac3、Ac cm实际冷却时的临界点标注为：Ar1、Ar3、Ar cm1、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+（30~50℃）；球化退火加热温度，适用于共析钢和过共析钢，Ac1+（30~50℃）。
（2）正火加热温度：对亚共析钢是Ac3+（30~50℃）；过共析钢是Ac cm+（30~50℃），也就是加热到单相奥氏体区。
（3）淬火加热温度：对亚共析钢是Ac3+（30~50℃）；对共析钢和过共析钢是Ac1+（30~50℃）。
（4）回火温度：钢淬火后必须要回火。
回火温度决定于最终所要求的组织和性能。
按加热温度，回火可分为低温、中温及高温回火三类。
2、加热时间热处理加热时间与许多因素有关，例如工件的尺寸、形状、使用的加热设备、装炉量、钢的种类；热处理类型、钢材的原始组织、热处理的要求和目的等。
《钢的高频感应处理及性能》实验指导书.docx
《钢的高频感应处理及性能》实验指导书一、 实验目的1.了解高频感丿应热处理设备的基木结构及特点； 2. 掌握高频感应热处理的操作方法； 3. 掌握用失重法测量金属磨损量的方法； 4.掌握川硬度计测最金属硬度的方法。
二、 实验设备和器材1. SP-60-AB 高频感应加热设备；2. 各种型号的金相砂纸、玻璃板；3. 抛光机、抛光液、电吹风机；4. 腐蚀剂：3〜4%硝酸酒精；5. 金相显微镜；6.磨损试验机。
三、 实验说明（一）高频感应处理实验1. 感应加热基木原理将工件置于铜管制成的感应圈屮，向感应圈通以交变电流，其周I ：节］即产生交变磁场，则 工件（导体）上必然产生感应电流，即涡流。
这种感应电流分布是不均匀的，主要集屮在工 件表面，内部儿乎没有，此现象称为集肤效应（图1）。
由于T 件木身的阻抗使电能转变成 热能而迅速加热表层，几秒钟内就可上升到800°C 以上，而心部仍接近室温，当表面温度升 高至淬火温度时，立即喷液冷却使T 件表瓯淬火。
图1感应加热示意图2. 茴频感丿应热处理的特点由于感应加热速度极快，使钢的临界点身高，故感应加热淬火（工件表面温度）高于一 般淬火温度，应根据钢种、原始纽•织和加热速度来确定。
时间仅为几秒或十几秒。
由于加热 速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火示获得非常细小的隐晶马氏体组织，使表层硬度比普通 淬火高2〜3HRC,耐磨性也有较大提高。
表面淬火后，淬驶层屮马氏体比容与原始组织大, 因此表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、扭转疲劳强度，一般可提高20〜 30%,小零件可提高2〜3借。
由于感应加热速度快，进水出水淬火水/ftoA 悴火层/水工件时间短。
故无氧化、脱碳现象，且工件变形也很小，也易于实现机械化、自动化。
感应加热淬火示，为了减小淬火应力和降低脆性，需进行170~200°C低温冋火。
3.高频感应淬火后的组织以45钢为例，在正常的感应加热条件下，钢件屮沿断面上的温度分布及淬火冷却后相应的组织和硬度分布规律示于图2o0 - H至表面距离M图2 45钢高频感应淬火后的纟R织和硬度可见，加热层分为三个区域：I区为加热温度超过Acs （指快速加热时的临界温度）的一层，淬火后可得到完全马氏体的组织。
作业指导书(热处理)
作业指导书(热处理)第一篇：作业指导书(热处理)热处理是金属加工中常见的一种工艺，通过加热和冷却金属材料，可以改变其组织结构和性能。
热处理可以分为多种类型，包括退火、淬火、回火等。
本篇文章将重点介绍热处理的基本原理和常见方法。
热处理的基本原理是通过控制金属材料的加热和冷却过程，使其产生期望的组织结构和性能变化。
热处理的过程可以分为三个阶段：加热、保温和冷却。
加热过程将金属材料加热到一定温度，使组织发生相变。
保温过程使金属材料的组织结构得到稳定，并使其达到均匀性。
冷却过程是将金属材料迅速冷却，使其组织结构固定下来。
热处理的常见方法之一是退火。
退火是通过将金属材料加热至适当温度，然后缓慢冷却的过程。
退火可以改善金属材料的塑性和韧性，并降低其硬度。
退火适用于处理冷加工后的金属材料，可以消除内部应力、改善金属的可加工性。
淬火是热处理的另一种常见方法。
淬火是通过将金属材料加热至适当温度，然后迅速冷却的过程。
淬火可以使金属材料产生马氏体组织，提高其硬度和强度。
淬火后的金属材料通常呈脆性，需要进一步进行回火来提高其韧性。
回火是淬火的后续处理步骤，通过将淬火后的金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却。
回火可以降低金属材料的硬度，提高其韧性和抗冲击性。
回火的温度和时间选择取决于金属的种类和期望的性能。
除了退火、淬火和回火，热处理还包括正火、间歇淬火、表面淬火等多种方法。
正火是将金属材料加热至适当温度，然后以较慢的速度冷却的过程。
正火可使金属材料的组织结构细化，提高其强度和韧性。
间歇淬火是将金属材料加热至适当温度，然后在空气中冷却。
表面淬火是将金属材料表面加热至适当温度，然后迅速冷却。
热处理在金属加工中起到了重要的作用。
通过热处理，可以改变金属材料的性能，使其更适合特定的应用。
然而，不同的金属材料对热处理的响应有所差异，因此在进行热处理之前，需要对材料进行详细的分析和实验，以确定最合适的处理方法。
总结起来，热处理是金属加工中常见的一种工艺，通过加热和冷却金属材料，可以改变其组织结构和性能。
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。
实验大纲
3
碳钢材料的热处理及金属显微组织观察及性能测试
2
了解碳钢的基本热处理工艺方法；了解不同的热处理工艺对碳钢硬度的影；观察碳钢的各种热处理后的显微组织和其它各种金属材料的显微组织。
综合
四．实验教材及参考书
名称
编著者
出版社
出版
年月
是否自编
备注
机械工程材料与热处理
张俊
北京理工大学
2010.8
参编
教材
《金属材料及热处理实验指课程代码
0254006
课程类别
必修
设置类型
独立设置（ ）非独立设置（√）
课程
总学时/总学分
56/3
实验学时/学分
6/
实验项目数
3
开课实验室
工程材料实验室
适用专业
机械设计与制造、数控技术、材料成型及控制工程
二．实验教学目的与要求
《金属材料与热处理》是研究材料的化学成分、热处理工艺、组织结构与性能之间的内在联系极其变化规律以及常用工程材料选用、机械零部件毛坯的热加工原理、制造工艺和加工方法选择等的一门综合性课程，是机电大类各专业的技术基础课。实验过程中，通过对金属材料显微组织分析和性能检测设备的使用、平衡组织观察、材料的热处理工艺实践、铸态、锻造纤维组织和焊接接头组织观察、铸造成型过程中的内应力与流动性的测试与分析，使学生在金相组织分析基本技能方面得到训练，进一步了解材料和热加工的有关原理和工艺内容，巩固和深化学生课堂上学到的知识。
硬度试验
2
了解利用压入法测定硬度的基本原理及应用；了解布氏、洛氏的主要结构及操作方法；了解各种硬度值的换算和查表方法。
验证
2
金相显微镜的构造、使用及金相试样的制备和铁碳合金平衡组织观察
碳钢热处理及硬度检测实验指导书
碳钢热处理及硬度检测实验指导书机械工程学院2014.10.8目录一、实验目的.................................................................................................... １二、实验设备和仪器........................................................................................ １三、实验内容及要求........................................................................................ １四、实验原理及步骤........................................................................................ １五、实验结果分析及实验报告要求................................................................ ６六、考核方式.................................................................................................... ６一、实验目的了解钢的热处理操作及硬度实验原理，正确设计、制定钢的淬火工艺，利用热处理炉和硬度计进行碳钢的热处理，并用硬度计检测硬度，分析硬度与热处理工艺的关联性，从而增强对热处理原理与工艺的感性认识，加深对热处理的了解。
通过实验，使学生加深对课堂教学内容的理解，掌握热处理的基本原理和工艺基本知识，熟练使用热处理相关仪器设备。
同时可逐步提高从事本专业科学研究实验以及分析和解决实际工程问题的动手能力；提高学生将理论与实践相结合的能力。
材料热处理原理与工艺实验指导书.
实验一钢的晶粒度及渗碳层深度的测定一、实验目的1、掌握用弦计算法测定晶粒度的方法。
2、了解加热温度对钢的奥氏体晶粒度的影响。
3、熟悉钢的化学热处理渗碳层的显微组织特征。
4、掌握钢的渗碳层深度的测定方法。
二、概述钢中晶粒大小直接影响其力学性能，评定晶粒大小的方法称晶粒测定法，影响奥氏体晶粒度的因素很多。
加热温度和保温时间起着决定性作用。
合金元素、原始组织状态、热加工、热处理等对奥氏体晶粒度也有一定的影响。
钢晶粒度测定法很多，有比较法、面积法、截点法、弦计算法等。
渗碳的目的是为了使钢件表层获得高的硬度和耐磨性，而中心具有良好的冲击韧性，渗碳用钢均是低碳钢和低合金钢，如10、15、20、15Cr、20CrMn Ti、20MnVB、20Cr、12Cr2Ni4A等等。
三、实验原理及内容（一）、测定奥氏体晶粒度的试样及晶粒显示方法测定奥氏体晶粒度的试样，应在交货状态的钢材上截取，试样的数量及取样部位按相应的标准规定执行。
试样尺寸建议为：圆形试样直径10～20mm，矩形试样10×20mm。
奥氏体晶粒度的显示方法主要有以下几种：渗碳法、网状F法、网状P法、加热缓冷法等，其中加热缓冷法适用于过共析钢，我们实验中采用过共析钢，故晶粒显示参照加热缓冷法，具体方法为：将一组试样经不同的温度加热、保温1.5h后，缓冷至600℃出炉。
除去试样表面氧化层，制成金相试样，根据碳化物沿奥氏体晶界析出的网络测定钢的晶粒度。
（用碱性苦味酸钠酒精溶液腐蚀使网状Fe3C变成黑色）。
（二）、钢的渗层组织及检查方法1、渗碳后的显微组织根据渗碳温度，渗碳时间及渗碳介质活性的不同，钢的渗碳层厚度与含碳量的分布也不同。
一般渗碳层厚度约为0.5-1.7mm。
渗碳层的含碳量，从表层向中心，含碳量逐渐下降。
渗碳后钢的表面含碳量约在0.85～1.05% 之间。
碳钢与合金钢渗碳后的组织状态有很大差别。
碳钢经渗碳后退火状态下从表面至中心部分的显微组织，最表面第一层为过共析区（含碳量0.8-1.2%），由珠光体和网状二次渗碳体组成，而合金渗碳钢渗碳后则为珠光体和粒状碳化物组成；第二层为共析区（含碳量在0.8%左右），由层状珠光体组织构成；第三层为亚共析过渡区，直至钢中心部分出现原始组织的界限为止（含碳量由0.8%以下直到碳钢原始含碳量为止），由珠光体和先共析铁素组成；中心为亚共析区，即未渗碳前的原始组织。
金属工艺学实验指导书
金属工艺学实验指导书45钢和T10钢实验一、实验仪器与试样 1．试样：Ф20×18mm2. 箱式电阻炉，布氏硬度计，洛氏硬度计，砂纸、水二、实验内容与步骤45钢 (退火或正火，淬火，回火) 1. 对热处理前的45钢试样进行硬度测试。
采用布氏硬度计对原始试样进行硬度测试，共测三次取平均值。
注意试样表面应光滑平坦，不应有氧化皮及油污等。
本实验可用砂纸打磨后用丙酮清洗干净后进行测量。
2. 对45钢进行完全退火并测硬度加热温度45钢的完全退火是加热到Ac3以上30～50℃，即780+30～780+50，在810～830℃之间取一个温度值。
加热速度：形状简单的碳素钢可以随炉升温，不控制加热速度。
保温时间一般碳素钢在温度800℃左右的箱式电阻炉中加热，以每毫米直径或每毫米厚度保温～为宜。
本实验按1分钟/每毫米直径确定保温时间按为 20min。
冷却速度一般情况下碳钢的冷却速度为100~150℃/h。
本实验试样随炉冷却到500℃左右可出炉空冷。
完全退火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。
3. 对45钢进行正火并测硬度与上述完全退火工艺相同，不同的是最后冷却的时候，保温一段时间后将试样直接从炉中取出空冷。
正火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。
注：钢的退火和正火每个小组自选择其中一个工艺做即可 4.对45钢进行淬火并测硬度。
加热温度，加热速度，保温时间和完全退火工艺相同，所不同的是冷却的时候，保温一段时间后直接将试样从炉中取出，然后迅速将试样淬入水中，注意淬入水后要不停的运动，破坏试样表面蒸气膜的形成。
同时水温控制在40℃以下，还必须不断补充新水，冷却水要保持清洁，否则也会降低冷却能力。
淬火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。
碳钢热处理实验报告
碳钢热处理实验报告碳钢热处理实验报告引言：碳钢是一种重要的金属材料，其优异的机械性能和广泛的应用领域使得研究碳钢的热处理工艺变得至关重要。
本实验旨在探究不同热处理工艺对碳钢性能的影响，为工程领域提供参考依据。
实验材料和方法：本实验使用的碳钢样品为标准化处理后的低碳钢，采用了常见的热处理工艺，包括退火、淬火和回火。
实验过程中，我们控制了加热温度、保温时间和冷却速率等关键参数，并通过金相显微镜、硬度计和拉伸试验机等设备对样品进行了性能测试。
实验结果与讨论：1. 退火处理：退火处理是通过加热到临界温度后缓慢冷却，以消除内部应力和改善材料的塑性和韧性。
我们通过金相显微镜观察到，在退火处理后，碳钢晶粒变得较大且均匀，晶界清晰。
硬度测试结果显示，退火处理后的碳钢硬度显著降低，表明材料的韧性得到了提高。
拉伸试验结果也证实了这一观点，退火处理后的碳钢具有更好的延展性和塑性。
2. 淬火处理：淬火处理是通过迅速冷却来使碳钢快速固化，以提高其硬度和强度。
我们选择了不同冷却介质进行淬火处理，包括水、油和空气。
实验结果表明，使用水冷却的碳钢样品硬度最高，而使用空气冷却的样品硬度最低。
这是因为水的冷却速率最快，能够迅速固化碳钢晶体结构，而空气的冷却速率较慢，使得晶体结构得以缓慢固化。
淬火处理后的碳钢晶粒较细小，晶界清晰，但也容易产生内部应力，因此需要进行回火处理。
3. 回火处理：回火处理是通过加热淬火后的碳钢样品，然后缓慢冷却，以减轻内部应力并提高碳钢的韧性。
我们采用了不同的回火温度进行实验，结果显示，回火温度越高，碳钢的硬度越低，但韧性和塑性也随之降低。
因此，在实际应用中需要权衡硬度和韧性的要求，选择合适的回火温度。
结论：通过本次实验，我们得出了以下结论：- 退火处理能够改善碳钢的塑性和韧性；- 淬火处理能够提高碳钢的硬度和强度，但也容易产生内部应力；- 回火处理能够减轻内部应力，提高碳钢的韧性，但会降低硬度。
这些结论对于工程领域中选择合适的热处理工艺具有重要的指导意义，能够帮助工程师们优化碳钢材料的性能，提高产品的质量和可靠性。
碳素钢热处理实验指导书
碳素钢热处理一、实验目的（1）了解碳素钢基本热处理（退火、正火、淬火、及回火）的工艺方法和主要设备。
（2）研究碳的质量分数，加热温度、冷却温度，回火温度对钢性能的影响。
（3）熟悉硬度计的使用。
二、实验内容（1）表3所列工艺进行热处理操作实验。
（2）测定热处理后试样的硬度（炉冷、气冷试样测HRB，其余试样测HRC）。
三、实验原理碳素钢热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。
加热温度、保温时间和冷却速度，是达到热处理良好效果的最重要工艺参数。
1.加热温度（1）退火亚共析钢加热至Ac+(20℃～30℃)(完全退火)；共析钢，过共析3+(20℃～30℃)（球化退火），得到粒状渗碳体，硬度降低，以利切削钢加热至Ac1加工。
（2）正火亚共析钢加热至Ac3+(30℃～50℃)；过共析钢加热至Accm+(30℃～50℃),即加热至奥氏体单相区。
退火和正火的加热温度范围，见图1.（3）淬火亚共析钢加热至Ac3+(30℃～50℃)；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30℃～50℃)，淬火的加热温度范围，见图2.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钢的成分，原始组织及加热速度等皆影响临界点Ac1，Ac3，Accm的位置。
热处理前需认真查阅有关的材料手册，按规范操作。
否则，得不到预期的组织。
如加热温度过高。
晶粒容易长大，材料氧化，脱碳和变形而失去效能。
几种碳素钢的临界点，见表1.表1 几种碳素钢的临界点注：△T为过热度，取决于加热速度，一般为5℃～15℃。
（1）回火碳素钢淬火后需尽快回火，按热温度的不同，可分为三种：1）低温回火加热温度150℃～250℃，目的是得到回火马氏体。
部分降低淬火应力，减少脆性并保持淬火碳素钢的高硬度。
用于切削工具、冷作模具、滚动轴承等。
2）中温回火加热温度350℃～500℃，目的是得到回火托氏体，较多的降低淬火应力，有高的韧性和弹性极限。
用于弹簧钢等热处理。
3）高温回火加热温度500℃～650℃，目的是得到回火索氏体，消除淬火应力。