钢的热处理后的组织观察与分析实验报告
钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告
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。
因此，硬度大小为：空冷>炉冷>水冷>油冷。
③高温回火生成回火索氏体，中温回火生成回火屈氏体，低温回火生成回火马氏体+残余奥氏体。
硬度大小为：回火马氏体>回火屈氏体>回火索氏体。
因此，回火温度越低，生成产物硬度就越高。
五、思考题（1）45钢的热处理时850℃水淬+550℃回火，即淬火+高温回火（调质处理）。
生成物是回火索氏体。
45钢广泛用于制造齿轮、轴类件、连杆、螺栓等工件。
实验一碳钢热处理后的基本组织观察
图1 45钢的完全退火组织（F+P） 200X 图2 T12钢的球化退火组织 500X
Ac3（或Acm）+30～50℃ 保温 空冷
1.正火
P片层较细 F晶粒较细小 强度和硬度较高
2.与退火相比
正火组织 图3 45钢正火组织 400X 图4 45钢正常淬火组织 500X
01
低温回火：回火马氏体
02
中温回火：回火屈氏体
03
高温回火：回火索氏体
04
回火
回火组织 图7 45钢水淬后200回火组织 500X 图8 45钢水淬后400回火组织500X
将各种材料的试样进行钢印编号，记录下不同材料的编号；
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奥氏体化的加热温度;
六、实验报告要求
进行热处理试验时应注意高温，避免烫伤，做好防护。
金相试样制备应注意试样的清洁、光滑无划痕，以免影响组织观察的真实性。
01
02
七、实验注意事项
八、思考题
简述碳钢经过四种不同的热处理（退火、正火、淬火、回火）后组织和性能产生了哪些影响？
实验一 碳钢热处理后的基本组织观察
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观察和分析碳钢经不同热处理后钢的组织特征，掌握其变化规律；
1
熟悉和理解不同热处理工艺对碳钢组织和性能的影响。
2
一、实验目的
STEP 01
STEP 02
分别对20钢、45钢、T8钢和T10钢进行不同工艺的热处理；
Ac3或Ac1以上； 保温使其奥氏体化 快速冷却
淬火：
主要是马氏体或下贝氏体 少量残余奥氏体及未溶的第二相 目的：增加硬度和耐磨性
钢热处理后的组织观察及洛氏硬度示范
〈一〉实验目的 〈二〉实验仪器 〈三〉实验原理 〈四〉操作步骤 〈五〉注意事项
一 实验目的
1 熟悉碳钢经不同热处理后的显微组织及形态特 征
2 加深理解不同热处理工艺对碳钢组织和硬度的 影响
3 熟悉洛氏硬度计的使用方法
二 实验仪器
1 数字网络显微金相系统 2 布氏硬度机
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
四 操作步骤
(1)
观察表62中所列试祥的显微组织;掌握各种组织的形态特征;并绘出所
观察试样的显微组织示意图
(2)
测定45钢经不同热处理后的各试样的硬度;绘出硬度与回火温度的关
3%HNO3酒精溶液
13
T12
1000℃水淬
3%HNO3酒精溶液
五 注意事项
1 观察组织前;先明确材料成分 热处理条件及浸蚀剂等 2 结合铁碳相图和相应钢种的过冷奥氏体转变曲线分析不同 热处理条件下各种组织的形成过程 3 对不同热处理的组织;可采用对比的方法进行分析研究; 例 如退火与正火 水淬与油淬 马氏体与回火马氏体 屈氏体与回 火屈氏体 索氏体与回火索氏体 回火屈氏体与回火索氏件等 4 在弄清各种组织的形态特征后;再绘显微组织示意图 5 在教师的指导下测量硬度;并记录测量的全部数据;以供绘制 曲线和分析时使用
三 实验原理
3 1 碳钢热处理
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
图61 45钢的CCT曲线
45钢经完全退火后得到的组织是铁素体+珠光体 正火 后的组织是铁索体+索氏体;如图62所示 与退火后的组织 比较;正火后的组织中铁素体量较少;珠光体型组织细密且 数量较多
钢的热处理实验报告
钢的热处理实验报告篇一：热处理实验报告热处理工艺对钢组织与性能的影响一、实验目的1. 了解热处理工艺、组织和性能之间的关系。
2. 了解热处理设备和几种热处理工艺的实际操作，熟悉合金元素在钢中的作用。
3. 考查学生综合运用所学理论和实验技术的能力，培养学生独立分析和解决问题的能力。
二、实验内容与方案本实验采用的钢材有40、40CrNi和T8三种，对于每一种钢材，要求得到如下组织：晶粒粗大的马氏体+残余奥氏体；晶粒细小的马氏体+残余奥氏体；回火马氏体；回火屈氏体；回火索氏体；铁素体+珠光体。
对于40和40CrNi钢还要求得到如下组织：屈氏体网+马氏体+残余奥氏体；铁素体+马氏体+残余奥氏体。
全班分三组，每组选一种钢材，每人选一种组织进行如下实验：1. 根据所选钢种和组织，综合运用所学的热处理知识，制定合理的（或能得到所要求显微组织的）热处理工艺；2. 按照制定的热处理工艺对钢进行热处理；3. 测定热处理后钢材的性能；4. 制备金相试样，观察组织并记录；5. 总结并讨论实验结果。
三、实验设备与材料1. 40、40CrNi和T8钢试样2. 加热炉3. 硬度计4. 拉伸试验机5. 冲击试验机6. 金相显微镜及数码照相系统7. 磨光机及金相砂纸8. 抛光机及抛光液9. 浸蚀剂、酒精、玻璃器皿、竹夹子、脱脂棉、滤纸等四、实验基本要求1. 每位同学均要首先根据实验总学时和实验要求制定实验方案（包括实验时间的具体安排）。
注意本综合性实验为团队性实验，每位同学均无法单独完成，制定方案和时间安排时要与其他同学协调好。
2．在每个同学根据所选钢种和组织制定了相应热处理工艺的基础上，以组为单位讨论并协调热处理方案；3. 按照方案进行热处理、性能测定、组织观察与记录；4. 以组为单位分析和总结实验结果，然后再以班为单位分析和总结实验结果。
五、实验结果分析1. 根据所选钢种和组织，给出合理的热处理工艺，并作简要分析下图为T8钢水淬后在300℃回火得到的金相图钢淬火后在300℃左右回火时，易产生不可逆回火脆性。
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。
碳钢热处理后的显微组织观察实验报告
碳钢热处理后的显微组织观察实验报告实验目的：通过对碳钢进行热处理，观察不同处理条件下的显微组织变化，了解热处理对材料性能的影响。
实验原理：碳钢是将铁和碳混合熔炼得到的一种合金。
由于碳元素的含量不同，可以分为低碳钢、中碳钢、高碳钢等。
在碳含量小于0.8%的碳钢中，碳的形态为固溶态，一般认为石墨化碳是一种强化剂，但是当碳含量高于一定程度时，石墨化碳就会成为材料的弱化因素，须采取措施排除其中的碳化物（Fe3C）。
其主要手段是通过热处理，使碳元素达到在钢中最佳状态。
热处理是指将材料加热到一定温度，然后以一定的速率冷却，以改变其组织和性能的过程。
其中，淬火是一种快速冷却的热处理方法，可使钢材组织变硬化；回火是在淬火后加热，然后缓慢冷却的过程，可使钢材组织变柔韧。
实验步骤：1. 选择一块碳钢，清洗干净，并用锉刀在表面画两条直线，以便观察显微组织变化。
2. 将碳钢样品置于电炉中，加热到红色，保持5分钟。
3. 将样品迅速取出，浸入凉水中进行淬火，使其从高温状态快速冷却。
4. 对淬火后的样品进行显微组织观察和比较。
5. 将样品置于烘箱中回火，温度和时间由指导老师指定。
实验结果：经过淬火处理的碳钢样品在显微镜下可以看到整齐排列的马氏体组织，该组织具有较高的硬度和脆性，在撞击或载荷作用下容易产生裂纹或断裂。
经过回火处理后，样品显微镜下的组织发生了改变。
马氏体逐渐转化成铁素体，呈现出蓝色和灰色的颜色。
在较高的温度下回火处理后，钢的组织相对缓和，同时也具有一定的硬度和强度。
通过本实验，我们了解到热处理对钢材的影响，并通过不同条件下的显微组织观察和比较，得出了淬火和回火处理对碳钢组织和性能的影响。
淬火处理可以使钢的组织变硬，但脆性也增加；回火处理则可以提高钢的韧性和强度，并减少脆性。
在实际应用中，需要根据不同的需要选择合适的热处理工艺。
钢在不同热处理状态下的显微组织实验报告
实验七钢在不同热处理状态下的显微组织一、实验目的1. 观察碳钢经不同形式热处理后的显微组织特征。
2. 了解热处理工艺对钢的组织和性能的影响。
二、实验原理钢经退火处理后的显微组织基本上与Fe–FeC相图中的各种平衡组织相似，3但在快速冷却条件下的显微组织不能用铁碳相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）或连续冷却转变曲线来确定，如图7-1所示共析钢奥氏体等温曲线。
随着冷却条件的不同，过冷奥氏体将发生不同类型的转变。
共析钢过冷奥氏体在不同温度条件下转变的组织特征及性能如表7-1所示。
图7-1 共析钢的奥氏体等温转变曲线珠光体型组织它包括有粗片状珠光体，如图7-2所示；索氏体（细片状珠光体），如图7-3所示；屈氏体（极细片状珠光体），如图7-4所示。
它们都是由铁素体和渗碳体两相组成的机械混合物，它们之间在组织形态上的差别只是片层厚薄不同。
在珠光体型组织中层片越细，强度及硬度则越高，而塑性和韧性则越好。
贝氏体组织贝氏体是过冷奥氏体在珠光体转变区以下，Ms点以上的中温转变产物。
它是由一定饱和度的铁素体和渗碳体组成的两相混合物，但其金相组织形态不像珠光体组织那样成片层相间排列。
根据过冷奥氏体的转变温度不同，贝氏体又分为上贝氏体和下贝氏体。
上贝氏本组织呈暗灰色羽毛状特征，其显微组织如图7-5所示；下贝氏体，组织呈黑色竹叶状特征，其显微组织如图7-6所示。
a—光学显微组织b—电子显微组织图7-2 珠光体的显微组织a—光学显微组织b—电子显微组织图7-3 索氏体a）光学显微镜500X b）电子显微15000X图7-4 屈氏体500X 500X图7-5 上贝氏体图7-6 下贝氏体马氏体碳在α-Fe中的过饱和固溶体叫做马氏体，它是淬火所得到的组织。
马氏体的组织形态可依马氏体含碳量的高低不同而形成两种形态。
一种是板条状马氏体，其显微组织如图7-7所示，主要出现在低碳钢，故又称为低碳马氏体；一种是针状马氏体，其显微组织如图7-8所示，主要出现在高碳钢，所以又叫高碳马氏体。
45钢的热处理实验报告
45钢的热处理实验报告实验报告：45钢的热处理摘要：本实验以45钢为研究对象，通过不同的热处理工艺对其进行试验，观察和分析了该钢材的组织和性能变化。
实验结果表明，适当的热处理可以显著改善45钢的强度和韧性。
关键词：45钢、热处理、组织、性能1.引言45钢是一种常用的碳素结构钢，广泛应用于机械、汽车等工业领域。
热处理是改变钢材性能的常见方法。
本次实验旨在通过热处理工艺研究45钢的组织和性能变化规律。
2.实验步骤2.1样品的制备选取适当尺寸的45钢棒材作为样品，经过打磨和清洗后准备好待处理的试样。
2.2空气冷却处理将样品放置于加热炉中，在800°C加热30分钟后取出，自然冷却至室温。
2.3淬火处理将样品放置于加热炉中，在800°C加热30分钟后迅速浸入60°C的水中。
2.4回火处理将淬火后的样品放入加热炉中，在300°C保温1小时后冷却至室温。
2.5实验测试对不同处理工艺的样品进行金相显微镜下的组织观察和显微硬度测试。
3.实验结果与讨论3.1组织观察由金相显微镜观察可知，空气冷却处理后的45钢组织为粗粒组织，晶粒较大，呈现等轴晶。
淬火处理后，45钢的组织转变为马氏体，呈现明显的针状组织。
回火处理后，马氏体逐渐转变为贝氏体，晶粒变细。
3.2显微硬度测试通过显微硬度测试，得到不同处理工艺样品的硬度值（见表1）。
结果显示，经过淬火处理后，45钢的硬度显著提高，而回火处理后的硬度稍有下降。
表1不同处理工艺下的45钢显微硬度测试结果处理工艺硬度（HV）空气冷却200淬火450回火4204.结论通过本次实验的观察和测试，得出以下结论：（1）45钢经过空气冷却处理后，组织呈现粗粒晶结构，硬度较低；（2）45钢经过淬火处理后，组织转变为马氏体，硬度显著提高；（3）45钢经过回火处理后，马氏体逐渐转变为贝氏体，硬度有所下降。
综上所述，适当的热处理工艺可以显著改善45钢的强度和韧性，淬火处理能够提高钢材的硬度，而回火处理则可以使钢材保持一定的硬度同时提高韧性。
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工程材料实验二曹瀚文2012011545授课教师：***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号钢热处理后性能（硬度）的影响；（3）观察碳钢热处理后的显微组织。
二、实验结果三、分析淬火温度、淬火介质及回火温度对45钢性能的影响，画出它们同硬度关系的示意曲线，并根据铁碳相图、C 曲线（或CCT 曲线）和回火时的转变阐明硬度变化的原因。
45.7 27.045.7 27.544.6 26.845.3 32.330.8淬火温度：这个可以从铁碳相图来分析，亚共析钢的淬火加热温度为c3A 以上30~50℃。
亚共析钢加热到c3A 以下时，淬火组织中会保留铁素体，使钢的硬度降低。
若淬火温度太高，会形成粗大马氏体，使力学性能恶化。
●淬火介质：这个可以从C曲线来分析，空→油→水是淬火的速度的依次增加，当奥氏体从高温降温时，如果冷却速度不同，就会以不同的方式通过C曲线，空→油→水对应得到的组织是S+F→M+T→M,因此硬度会依次增加。
●回火温度：这个可以从回火时的转变来分析，回火温度升高时，除去脆性危险区，我们依次得到的是回火M→回火T→回火S,马氏体的碳质量分数也依次降低，因此硬度也就依次降低。
所以我们就得到回火温度升高，硬度会随之降低的曲线。
四、显微组织图（1）T12 780水淬 200回火（回火M）（2）45钢 860油淬（T+M）（3）45钢 860水淬（M）（4）45钢 840水淬 600回火（回火S）（5）T12钢球化退火（6）45钢 860正火五、思考题：（1）45钢常用的热处理是什么？它们的组织是什么？多做什么工件？答：45钢属于中碳结构钢，常用热处理为正火+调制处理，组织为回火索氏体。
可用来制造齿轮、轴类、套筒等零件。
（2）退火状态的45钢试样分别加热到不同温度（例如600~900℃之间）后，在水中冷却，其硬度随加热温度如何变化？为什么？答：亚共析钢的淬火加热温度一般为A以上30~50℃，45钢3c则大概应该在880℃附近。
碳钢热处理后的显微组织观察实验报告
实验三 碳钢热处理后的显微组织观察一、实验目的1、观察碳钢热处理后的显微组织。
2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
二、概述碳钢经热处理后的组织，可以是平衡或接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可是不平衡组织(如淬火组织)。
因此在研究热处理后的组织时，不但要参考铁碳相图，还要利用C 曲线。
铁碳相图能说明慢冷时不同碳含量的铁碳合金的结晶过程和室温下的组织，及相的相对量。
C 曲线则能说明一定成分的铁碳合金在不同冷却条件下的转变过程，及能得到哪些组织。
1、钢冷却时的转变1)共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 为了简便起见，不用C(丁曲线而是用C 曲线来分析。
共析钢在慢冷时(见图16—24中的V 1)，将全部得到珠光体。
冷速增大到V 2时，得到片层更细的珠光体，即索氏体或屈氏体。
冷速再增大到V 3时，得到屈氏体和部分马氏体。
而冷却速度增大到V 4，V 5时，奥氏体一下被过冷到马氏体转变始点(Ms)以下，转变成马氏体。
由于共析钢的马氏体转变终点在室温以下(－50℃)，所以在生成马氏体的同时保留有部分残余奥氏体。
与C 曲线鼻尖相切的冷速(V 4)称为淬火的临界冷却速度。
2)亚共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 亚共析钢的C 曲线与共析钢的相比，上部多了一条铁素体析出线，如图16—25所示。
当奥氏体缓慢冷却时，(见图16—25中的V 1)，转变产物接近于平衡状态，显微组织是珠光体和铁素体。
随着冷却速度的增大，例如由V 1→V 2→V 3时，奥氏体的过冷度越大，析出的铁素体越少，而共析组织(珠光体)的量增加，碳含量减少，共析组织变得更细。
这时的共析组织实际上为伪共析组织。
析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。
因此，由V 1→V 2→V 3时，显微组织的变化是：铁素体+珠光体→铁素体+索氏体→铁素体+屈氏体。
当冷却速度为V 4时，析出的铁素体极少，最后主要得到屈氏体和马氏体。
当冷却速度超过临界冷却速度后奥氏体全部转变为马氏体。
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。
热处理后碳钢显微组织的观察和分析
热处理后一、实验目的•观察和分析碳钢经不同热处理后的显微组织特征。
•了解不同热处理工艺对碳钢组织和性能的影响。
二、实验原理概述钢在热处理条件下所得到的组织与钢的平衡组织有很大差别。
退火、正火、淬火的冷却速度不同，会使钢得到不同的组织，其力学性能或物理性能也不同。
本实验主要观察过冷奥氏体在不同等温温度范围内转变产物的组织。
根据C曲线可知，奥氏体在冷却过程中将得到不同的组织。
碳钢经热处理后的组织是：退火、正火后可得到接近平衡的组织，淬火后的组织为不平衡组织。
•钢的退火组织•钢的正火组织•钢的淬火组织•钢淬火后的回火组织•钢的退火组织完全退火热处理工艺主要适用于亚共析钢(如40钢和45钢),经完全退火后钢的组织接近于平衡状态的组织。
45钢的退火组织如图1所示，为铁素体加珠光体。
过共析钢一般采用球化退火热处理工艺，T12钢经球化退火后的组织如图2所示。
二、实验原理概述25μm图1 45钢的退火组织白色有晶界的颗粒状为铁素体，黑色或层片状的为珠光体。
二、实验原理概述20μm 图2 T12钢球化退火组织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（图中均匀分布的细小粒状组织）。
二、实验原理概述•钢的正火组织由于正火的冷却速度大于退火的冷却速度，因此，在相同碳含量的情况下，正火后得到的金相组织一般要比退火后的组织细，珠光体的相对含量也比退火组织中的相对要多。
45钢正火后的金相组织如图3所示。
二、实验原理概述图3 45钢的正火组织二、实验原理概述•钢的淬火组织(1)贝氏体组织贝氏体是在等温淬火条件下得到的淬火组织，根据转变温度的不同，贝氏体分为两种类型：在500-350℃之间的转变产物为上贝氏体；在350℃～Ms之间的转变产物为下贝氏体。
20μm图4 上贝氏体组织上贝氏体是由成簇的平行排列的板条状铁素体和沿其边界分布的细条状渗碳体所组成，其形态就像羽毛，所以又称之为羽毛状贝氏体。
20μm图5 下贝氏体组织下贝氏体是铁素体呈针片状并互成一定角度，在铁素体的针片上分布着碳化物短针，在光学显微镜下下贝氏体成黑色针片状组织，如图5所示。
钢热处理综合实验报告
钢热处理综合实验报告一、实验目的1、了解钢在不同热处理条件下的组织和性能变化规律。
2、掌握钢的退火、正火、淬火、回火等热处理工艺的操作方法。
3、学会使用硬度计测量钢的硬度，并分析硬度变化与热处理工艺的关系。
二、实验原理钢的热处理是通过加热、保温和冷却的方法，改变钢的组织结构，从而获得所需性能的工艺。
钢在加热和冷却过程中会发生相变，如奥氏体化、珠光体转变、马氏体转变等。
不同的热处理工艺会导致钢的组织和性能发生不同的变化。
退火是将钢加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却，目的是降低硬度、改善切削加工性能、消除内应力等。
正火是将钢加热到奥氏体化温度后，在空气中冷却，其冷却速度比退火快，得到的组织比退火细，强度和硬度也较高。
淬火是将钢加热到奥氏体化温度后，快速冷却，得到马氏体组织，从而提高钢的硬度和强度。
回火是将淬火后的钢加热到一定温度，保温一段时间后冷却，目的是降低淬火钢的脆性，提高韧性和塑性。
三、实验材料与设备1、实验材料45 钢试样若干。
砂纸、抛光膏等。
2、实验设备箱式电阻炉。
硬度计（洛氏硬度计、布氏硬度计）。
金相显微镜。
冷却水槽。
四、实验步骤1、退火处理取一组 45 钢试样，放入箱式电阻炉中，加热至 850℃，保温 2 小时。
关闭电阻炉电源，随炉冷却至 500℃以下，然后取出试样在空气中冷却至室温。
2、正火处理取另一组 45 钢试样，放入箱式电阻炉中，加热至 850℃，保温 2小时。
取出试样在空气中冷却至室温。
3、淬火处理再取一组 45 钢试样，放入箱式电阻炉中，加热至 850℃，保温 2小时。
迅速将试样放入冷却水槽中冷却至室温。
4、回火处理取淬火后的试样，分别放入箱式电阻炉中，加热至200℃、400℃、600℃，保温 2 小时，然后取出在空气中冷却至室温。
5、硬度测试用洛氏硬度计分别测量退火、正火、淬火及不同温度回火处理后的试样硬度，每个试样测量 3 个点，取平均值。
6、金相组织观察将处理后的试样进行打磨、抛光，然后用腐蚀剂腐蚀，在金相显微镜下观察组织。
实验四碳钢热处理后显微组织观察实验报告
金属材料实验报告成绩
实验四碳钢热处理后显微组织观察班级＿＿学号姓名
写出实验目的及内容
二、根据要求画出所观察显微组织示意图，在示意图下方注明材料名称、处理工艺、组织名称、放大倍数、浸蚀剂，并用箭头指出示意图中的组成物。
示意图要求直径为30mm的圆。
材料名称含碳量材料名称含碳量
热处理工艺组织热处理工艺组织
腐蚀剂放大倍数腐蚀剂放大倍数
材料名称含碳量材料名称含碳量
热处理工艺组织热处理工艺组织
腐蚀剂放大倍数腐蚀剂放大倍数
材料名称含碳量材料名称含碳量
热处理工艺组织热处理工艺组织
腐蚀剂放大倍数腐蚀剂放大倍数
材料名称含碳量材料名称含碳量
热处理工艺组织热处理工艺组织
腐蚀剂放大倍数腐蚀剂放大倍数
三、运用所学知识，分析45号钢高温（600ºC）回火后组织的形成过程及组织对性能的影响，进一步明确组织与性能的关系。
碳钢热处理后组织观察
碳钢热处理后组织观察与分析一：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。
上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的片层状组织，当转变量不多时，在光学显微镜下可看到成束的铁素体在奥氏体晶界内伸展，具有羽毛状特性，如图7所示。
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钢的热处理后的组织观察与分析实验报告
钢的热处理后的组织观察与分析实验报告
一、实验目的
1、观察热处理后钢的组织及其变化；
2、研究加热温度、冷却速度、回火温度对
碳钢性能的影响
二、实验原理
（一）钢的热处理工艺
钢的热处理就是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织，而获得所需性能的一种加工工艺。
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 Ac1 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。
（1）淬火加热温度：根据Fe—Fe3C相图确定，如图 1 所示。
对亚共析钢，其加热温度为 Ac3 十30~50℃，淬火后的组织为均匀细小的马氏体。
如果加热温度不足( 如低于Ac3) ，则淬火组织中将出现铁素体，造成淬火后硬度不足。
对于共析钢、过共析钢其加热温度为 Ac1＋30～50℃，淬
火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体。
未溶的粒状二次渗碳体可以提高钢的硬度和耐磨
性。
过高的加热温度( 如高于Acm)，会因得到粗大的马氏体，过多的残余A 而导致硬度和耐磨性的下降，脆性增。
（2）回火温度：回火温度决定于要求的组织及
性能。
按加热温度不同，回火可分为三类：
低温回火：在 150～250℃回火，所得组织为回火马氏体。
硬度约为 HRC57～60，其目的是降低淬火应力，减少钢的脆性并保持钢的高硬
度。
一般用于切削工具、量具、滚动轴承以及渗
碳和氰化件。
中温回火：在 350~5000C回火，所得组织为回火屈氏体，硬度约为 HRC40~48，其目的是获得高的弹性极限，同时有高的韧性。
因此它主
要用于各种弹簧及热锻模。
高温回火：在 500～650~；回火，所得组织为回火索氏体，硬度约为 HRC25~35。
其目的是获得既有一定强度、硬度，又有良好的冲击韧性的综合机械性能，常把淬火后经高温回火的处理称力调质处理，因此一般用于各种重要零件，如柴油机连扦螺栓，汽车半轴以及机床主轴等。
2、保温时间的确定
为了使钢件内外各部分温度均匀一致，并完成组织转变，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，就必须在淬火加热温度下保温一定时间。
通常将钢件升温和保温所需的时间计算在一起，称为加热时间。
3、冷却速度的影响
冷却是淬火的关键工序，一方面冷却速度耍大于临界冷却速度，以保证得到马氏体，另一方面又希望冷却速度不要太大，，以减小内应力，避免变形和开裂，为
此，根据 c 曲线考虑，淬火工件必须在过冷奥氏体最不稳定温度范围 (650~550 ℃) 进行快冷，以超过临界冷却速度，而在 Ms(300～200℃ ) 点以下，尽可能慢冷以减
少内应力。
为保证淬火质量，应适当选用淬火介质和淬火方法。
三、实验设备和材料
（1）数码显微镜、图像采集系统、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）热处理试样一套。
三、实验内容
各样品钢经过不同的热处理工艺后，在硝酸酒
精溶液的腐蚀后，在显微镜下观察其组织。
珠光铁素索氏铁素℃
1 、45 钢 860 ℃炉冷X400 倍2、45 钢
860 ℃空冷X200
屈氏马氏回火索氏
3 、45 钢 860 ℃油冷X400
4 、4
5 钢 860 ℃水冷
+600℃回火X200
板条马马氏铁素
5 、45 钢 860 ℃水冷X400
6 、45钢750℃水冷
X400
回火残余粒状铁素球状渗
7 、 T12 水冷 + 低温回火X400
高碳马高碳马屈氏
9 、 T12 1100℃水冷X40010 、 T12 1100℃ 油冷X400
铁素珠光
马氏
铁素
11 、 20#910℃空冷X40012 、 20#910℃ 盐水冷
X400
铁素珠光
上贝氏体
13 、 20CrMo空冷X40014 、65Mn等温淬火X400
下贝氏体
15、65Mn 等温淬火
X400
四、思考题
1、45 钢淬火后硬度不足，如何用金相分析来断
定是淬火加热温度不足还是冷却速度不够？
答：根据马氏体组织级别来判断，等级高说明
温度不足，等级低说明速度不够。
2、45 钢调制处理得到组织和 T12 球化得到的组织在本质、形态、性能和用途上有何差异？
答：45# 钢调质得到的组织为回火索氏体既铁素
体基体上分布着颗粒状碳化物。
回火索氏体综合机械性能最好，强度，塑性，韧
性和硬度都较好，适合做机械构件。
T12 球化退火后得到的组织为铁素体基体上分
布着细小均匀的球状渗碳体。
硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。
这种方法适用于共析钢和过共析钢这些不易加工的组织。
3、指出下列工件的淬火及回火温度，并说明
回火后所的组织：
（1） 45 钢的小轴；
淬火后进行调质处理， 550 ～650℃高温回火后获得回火索氏体组织
（2）60 钢的弹簧；
淬火后一般中温回火， 350～450℃回火后获得回火索氏体组织
（3）T12 钢的锉刀
淬火后低温回火，150～250 回火后获得回火马氏体组织。