综合实验报告

专业综合实践报告

学院：材料科学与工程学院

专业：金属材料科学与工程

学号：２０１２１４１４２３０18

姓名：汪逸飞

指导老师：黄维刚冯庆芬朱达川

实验时间：２０１６.１

班级：金材２班

组员：朱亮周思吟黄青青成萍

赵大炜汪逸飞王宝岳潘兴

二０一六年一月

一．前言

经过大三一学年的专业知识的学习，使我们对专业知识有了更进一步的的认识。本学期通过综合实验的训练，使得我们对专业有了进一步感观上的认识，从实验工艺的制定到实验的实施再到最后数据结果的整理与分析，培养了我们积极动手的能力。

本次实验主要包括40Cr，W18Cr4V，Q235实验热处理工艺的制定，拉伸试验与冲击实验，力学性能的测定，以及端淬实验。

二．热处理工艺

1.简介

40Cr钢是淬透性良好的合金调质钢，调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。其中C%=%~%，Cr%=%~%，Ac1为743℃，Ar1为693℃，Ac3为782℃，Ar3为730℃，Ms为355℃，Acm=780℃。正火温度850~870℃，硬度179~229HBS。对40Cr钢的热处理有四种：、正火、淬火+低温回火、淬火+中温回火、淬火+高温回火。

2.热处理工艺

正火加热至900±10，保温20分钟，空冷。

淬火加热至850±10，保温20分钟，油冷。

不同温度回火

淬火＋低温回火：加热至200±10保温1小时，空冷。

淬火＋中温回火：加热至450±10保温1小时，空冷。

淬火＋高温回火：加热至600±10保温1小时，水冷。

（二）W18Cr4V

1简介

W18Cr4V即常见的钨系高速钢，属于莱氏体钢，是高速钢应用最长久的一种。和其它高速钢一样，常被称为“白钢”、“锋钢”或“风钢”（空冷即可淬火）。其化学成分为：含碳量－－%，含钨量－－19%，含铬量－－%，含钒量－－%，含硅量小于%，含锰量小于%，含钼量小于%。可见合金含量高，淬透性好，过冷奥氏体稳定性好，热处理工艺复杂。

2热处理工艺

先预热，预热温度850℃，保温时间系数10min；淬火温度1250℃，保温时间系数为8min，然后油冷。测定其洛氏硬度，若 HRC≥63，表示淬火合格，否则需重新淬火，合格则观察所得样品的金相组织，并采集金相照片。然后进行下一步回火工艺，将8个试样分成8组，分别于 100℃、200℃、、300℃、、400℃、、500℃、550℃、600℃、700℃8个温度下进行回火，保温 60 分钟，接着空冷至室温。最后再测定其硬度（其中对每一个试样采集 3 个样本点）。

1.简介

Q235为普通碳素结构钢。Q代表的是这种材质的屈服，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235Mpa左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。 Q235A，Q235B，Q235C，Q235D，这是等级的区分，所代表的，主要是冲击的温度有所不同而已。

Q235是碳素结构钢,一般称普碳钢，一般是不热处理的，Q235 截面不大时，可以进行淬火＋低温回火处理。可以用于制作直径不太大的级螺栓等。另外进行渗碳淬火等表面处理也是可以的。

2，热处理工艺

正火：加热到900±10，保温时间20min，空冷。

淬火：加热至850±10，保温20 min，油冷。

低温回火：加热至200，保温1小时，空冷。

（四）端淬

热处理工艺

850℃加热保温40min然后水冷。水冷方式：将试样的一端用水进行水冷。然后再用硬度机每间隔测定其硬度。

三.力学性能的测定及分析

（一）硬度实验

数据分析：（1）正火比回火的硬度要低，因为存在马氏体相变强化。

（2 ）此数据并未区别“U”型和“V”型缺口，因为局部缺口并不影响材料的硬度。

（3）而在淬火中，淬火加低温回火得到的组织是回火马氏体，硬度高塑韧性低；淬火加中温回火得到的组织是回火托氏体和回火索氏体，硬度和塑韧性适中；淬火加高温回火得到的组织是回火索氏体，硬度低塑韧性好，故得到以上曲线。 40Cr不同温度下回火后硬度

数据分析：40Cr随着所采用的热处理回火温度的升高，其硬度越来越低。是因为随着温度的升高，回火组织产生回火马氏体→回火索氏体+回火托氏体→回火索氏体的转变。而索氏体硬度很低，马氏体硬度较高，故随着40cr回火温度的升高，回火后组织的硬度越来越低。

数据分析：（1）随着回火温度升高，硬度普遍降低，但硬度总体维持在很高的水平，原因是高速钢合金度高，钢中碳主要与铬、钨、钼和钒(碳化物的形成元素)等形成碳化物，以提高硬度、耐磨性及红硬性。过冷奥氏体稳定性好，以及二次硬化等等导致。

（2）300℃回火与400℃回火数据变化不明显。出现的原因如下：①、回火热处理工艺不当，温度未严格控制，导致温度偏高；②、未将表面氧化皮打掉，所以出现反常；③、随机误差。

（3）550℃-570℃出现二次硬化。一是合金马氏体在高温回火时合金碳化物的脱溶，引起马氏体回火二次硬化；二是残留奥氏体的二次淬火，消除大量的残余奥氏体，即回火后冷却时转变为马氏体。钢的二次硬化能力实际上仅取决于合金马氏体二次硬化的过程：析出物的本质和数量，而与残留奥氏体二次淬火无关。

（二）拉伸试验

本试验在室温下（18℃满足10℃?35℃的要求）分别进行退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的低碳钢试样的拉伸试验，结合拉伸曲线，观察拉伸过程中弹性变形、塑性变形等各阶段的实验现象。通过比较，分析不同热处理状态下的试样呈现不同强度与塑性性能的原因。热处理后的试样在拉伸试验机上进行拉伸试验，试验机以规定的速率均匀地拉伸试样，试验机可自动绘制出拉伸曲线图。载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。产生屈服时的应力，称屈服点或称物理屈服强度，用σS表示。在试样拉伸到屈服点时，测力指针有明显的抖动，可分出上、下屈服点ReH与Rel，试样断裂时测得拉伸强度Rm，材料的δ和ψ可将试验断裂后的试样拼合，测量其伸长和断面缩小而计算出来。

取原试样标距是直径的10倍：（δ：断后伸长率；ψ：断面收缩率）:δ=（L1-L0）/L0，式中L1为试样拉断后测得的标距长，L0为试样原来的标距。ψ=（Ao—A1）/Ao ，式中 Ao试样原始横截面积，A1为缩颈处最小面积（A=πD2/4）。

１.40Cr

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