碳素钢热处理 实验指导书
碳钢的热处理的实验报告
碳钢的热处理的实验报告碳钢的热处理实验报告引言碳钢是一种重要的结构材料，在工业领域中广泛应用。
热处理是改变碳钢组织和性能的有效方法之一。
本实验旨在通过热处理过程，了解碳钢的相变规律和性能变化，并探讨不同热处理工艺对碳钢性能的影响。
实验方法1. 实验材料：选取C45碳钢作为实验材料，其化学成分为0.45%碳、0.7%锰、0.4%硅、0.02%硫、0.035%磷、残余铁。
初始状态为退火状态。
2. 实验设备：炉子、测温仪、冷却介质等。
3. 实验步骤：a. 预热：将碳钢试样放入炉中，进行均匀加热，使试样达到所需温度。
b. 保温：将试样保持在所需温度下一定时间，使其达到热平衡。
c. 冷却：将试样迅速冷却至室温，可采用水淬、油淬等不同冷却介质。
d. 测量：对不同处理后的试样进行金相显微镜观察和硬度测试。
实验结果与讨论1. 相变规律观察：经过不同热处理工艺后，通过金相显微镜观察发现，碳钢的组织发生了明显变化。
在退火状态下，试样的组织为珠光体和铁素体的混合组织。
经过淬火处理后，试样的组织转变为马氏体。
而经过回火处理后，试样的组织由马氏体转变为珠光体和少量的渗碳体。
这些变化表明热处理工艺对碳钢的组织结构具有显著影响。
2. 硬度测试结果：通过硬度测试，可以评估不同热处理工艺对碳钢硬度的影响。
结果显示，经过淬火处理后，试样的硬度明显提高，达到最大值。
而经过回火处理后，试样的硬度有所降低，但仍高于退火状态。
这说明淬火处理可以显著提高碳钢的硬度，而回火处理则可使其硬度适度下降，同时提高韧性。
3. 性能变化分析：通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：a. 淬火处理可以显著提高碳钢的硬度，但会降低其韧性。
适当的回火处理可以在保持一定硬度的同时，提高碳钢的韧性。
b. 不同热处理工艺对碳钢的组织结构有着明显的影响。
珠光体、铁素体、马氏体和渗碳体的相变规律决定了碳钢的性能特点。
c. 热处理工艺的选择应根据具体应用需求，平衡碳钢的硬度和韧性，以满足不同工程要求。
碳钢热处理实验
碳钢热处理实验碳钢热处理实验报告专业:班级:组别:组员名单：姓名学号XX⼤学机电⼯程系指导⽼师：20XX年X⽉碳钢的热处理实验1⼀．实验⽬的（1）了解碳钢热处理⼯艺操作。
（2）学会使⽤马⽒体测量材料的硬度性能值。
（3）探讨淬⽕温度、淬⽕冷却速度、回⽕温度对40钢和T12钢的组织和性能的影响。
（4）巩固课堂教学所学相关知识，体会材料的成分—⼯艺—组织性能之间关系。
⼆、概述热处理是⼀种很重要的热加⼯⼯艺⽅法，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。
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结构可以发⽣⼀系列变化。
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。
钢的热处理基本⼯艺⽅法可分为退⽕、正⽕、淬⽕和回⽕等。
三．实验原理(1)钢的热处理1.钢的退⽕：钢的退⽕指将钢加热到⼀定温度并保温⼀段时间，然后使它慢慢冷却的过程。
钢的退⽕是将钢加热到发⽣相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理⽅法。
2.钢的正⽕:正⽕，⼜称常化，是将⼯件加热⾄Ac3或Acm以上40~60℃，保温⼀段时间后，从炉中取出在空⽓中或喷⽔、喷雾或吹风冷却的⾦属热处理⼯艺。
其⽬的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应⼒，降低材料的硬度。
3.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中（ 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。
24.钢的退⽕：退⽕是⼀种⾦属热处理⼯艺，指的是将⾦属缓慢加热到⼀定温度，保持⾜够时间，然后以适宜速度冷却。
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Ac3+(20℃～30℃)(完全退火)；共析钢，过共析钢加热至Ac1+(20℃～30℃)（球化退火），得到粒状渗碳体，硬度降低，以利切削加工。
（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。
碳钢的热处理实验报告-（恢复）
碳钢的热处理实验报告-（恢复）碳钢的热处理实验报告-(恢复)⾦属热处理实验报告张⾦垚41030165材控102班热处理实验报告（T8钢300℃回⽕）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）⼯艺⽅法。
2、研究含碳量、加热温度、冷却速度、回⽕温度对钢热处理后性能的影响。
3、掌握洛⽒硬度机的使⽤⽅法。
观察热处理后钢的组织特征。
⼆、实验原理1、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中（ 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（如图4所⽰）。
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，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所⽰。
表1 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定加热温度(℃)⼯件形状圆柱形⽅形板形保温时间分钟/每毫⽶直径分钟/每毫⽶厚度分钟/每毫⽶厚度700 1.5 2.2 3800 1.0 1.5 2900 0.8 1.2 1.6 1000 0.4 0.6 0.8（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却，以减少钢中的内应⼒，防⽌变形和开裂。
碳钢的热处理实验报告
碳钢的热处理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对碳钢进行热处理，探究不同温度下的淬火和回火对碳钢组织和性能的影响，以及了解碳钢的热处理工艺。
二、实验原理。
碳钢是含有碳元素的钢铁材料，通过热处理可以改变其组织和性能。
淬火是将加热至临界温度以上的碳钢急冷至室温，使其组织变为马氏体；回火是在淬火后加热至一定温度，然后冷却，使马氏体转变为珠光体。
通过这两种热处理方法，可以改变碳钢的硬度、强度和韧性。
三、实验步骤。
1. 将碳钢样品加热至临界温度（约830°C），保温一定时间后进行快速冷却，进行淬火处理。
2. 将淬火后的碳钢样品进行回火处理，加热至不同温度（200°C、400°C、600°C），保温一定时间后冷却至室温。
3. 对不同热处理条件下的碳钢样品进行金相显微镜观察和硬度测试。
四、实验结果与分析。
经过淬火处理后，碳钢的组织变为马氏体，表现出较高的硬度和强度，但韧性较差。
随着回火温度的升高，硬度逐渐降低，同时韧性逐渐提高。
在200°C回火后，碳钢的硬度有所下降，但韧性明显提高；在400°C回火后，硬度和韧性达到平衡；在600°C回火后，硬度继续降低，但韧性进一步提高。
五、实验结论。
通过本次实验，我们得出了以下结论，淬火处理可以使碳钢的组织变为马氏体，提高其硬度和强度；回火处理可以降低碳钢的硬度，提高其韧性。
在实际生产中，可以根据碳钢零件的具体要求，选择合适的热处理工艺，以达到理想的性能要求。
六、实验总结。
本实验通过对碳钢的热处理实验，深入了解了热处理工艺对碳钢组织和性能的影响，为今后的工程实践提供了重要的参考和指导。
同时，也加深了我们对金相显微镜观察和硬度测试等实验方法的理解和掌握。
七、参考文献。
1. 钢铁材料热处理技术手册。
2. 材料科学与工程学报，2008，第6卷第3期。
以上就是本次碳钢的热处理实验报告的全部内容。
碳钢的热处理及硬度测试实验报告
碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验名称：碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验目的：1.了解碳钢的热处理原理和方法；2.通过实验测试，掌握碳钢经过不同热处理方法后硬度值的变化规律。
实验仪器和材料：1.碳钢试样；2.淬火油、冷却水；3.磨床、磨片；4.硬度计。
实验步骤：1.制备碳钢试样，将其切割成长约100mm、宽约20mm、厚约10mm的长方形块状试样。
2.试样表面进行粗磨和精磨，保证试样表面光洁无崩边、不得有划痕。
3.将碳钢试样放入炉中进行淬火处理。
炉温750~800℃，淬火油温度在60~100℃之间。
加热时间视试样大小及夹漏情况而定，通常5~15min。
将试样立即放入预备好的淬冷介质中进行淬冷，冷却介质为10℃以下的清水或慢速动力油。
4.进行退火处理。
将淬火状态的碳钢试样放入退火炉中，炉温为680~700℃，保温时间1~2h，然后炉门静止，自然冷却。
退火后试样表面变为光滑平整，无应力和氧化皮。
5.进行正火处理，炉温为860~900℃，加热时间3~6min。
试样达到定温的温度后，以2~3℃/min的速度升温。
6.进行硬度测试。
将不同状态的碳钢试样分别进行硬度测试，并记录硬度值。
实验结果：1.淬火处理后，碳钢的硬度值显著提高。
在淬火温度750~800℃范围内，淬火油温度为60~100℃时，碳钢的硬度值可达到HRC58以上。
2.经过退火处理后，碳钢的硬度值略微降低，但仍保持在HRC50以上。
3.经过正火处理后，由于晶粒长大而硬度值有较大幅度下降，硬度值在HRC20~40之间。
结论：1.淬火处理是碳钢热处理中硬化处理的主要方法。
2.退火处理可使材料的晶粒细化，使材料变得柔软，但硬度值略有降低。
3.经过正火处理后，硬度值明显下降，晶粒变大。
碳钢的热处理操作(预习实验报告,材控／材料)
碳钢的热处理操作、非平衡组织观察及硬度测定一、实验目的1、了解碳钢的热处理操作；2、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；3、观察热处理后钢的组织及其变化；4、了解硬度计的原理，初步掌握洛氏硬度计的使用。
二、综合实验项目概述1．钢的热处理热处理是将钢加热到一定温度，经过一定时间的保温，然后以一定速度冷却下来的操作，通过这样的工艺过程钢的组织和性能将发生改变。
通常加热、保温的目的是为了得到成分均匀的细小的奥氏体晶粒，亚共析碳钢的完全退火、正火、淬火的加热温度范围是A C3+30~50℃，过共析钢的球化退火及淬火加热温度是A C1+30~50℃，过共析钢的正火温度是AC cm+30~50℃，保温时间根据钢种，工件尺寸大小，炉子加热类型等由经验公式决定。
碳钢的过冷奥氏体在Ac1~550℃范围内发生珠光体转变，形成片状铁素体和渗碳体的机械混合物。
依据片层厚薄的不同有粗片状珠光体（P），细片状珠光体——索氏体（S）和极细片状珠光体——屈氏体（T）之分。
硬度随片距的减小（转变温度的降低）而升高。
碳钢的过冷奥氏体在550~350℃之间发生贝氏体转变，生成由平行铁素体条和条间短杆状渗碳体构成的上贝氏体（B上）。
在光学显微镜下呈黑色羽毛状特征。
过冷奥氏体在350℃~Ms之间等温得到黑色针状的下贝氏体（B下），它是由针状铁素体和其上规则分布的细小片状碳化物组成。
过冷奥氏体以超过临界速度的快冷至Ms以下温度，将发生马氏体转变，生成碳在α-Fe中的过饱和固溶体——马氏体。
常见的有板条马氏体（碳<0.2%）、针（片）状（碳>1.0%）马氏体以及由它们构成的混合组织（碳为0.2%~1.0%）。
随转变温度的降低钢的硬度升高。
普通热处理分为退火、正火、淬火和回火。
钢加热到一定温度保温后缓慢冷却（通常随炉冷却）至500℃以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。
奥氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到先共析钢铁素体（或渗碳体）加伪珠光体。
碳钢的热处理及硬度测试实验报告
碳钢的热处理及硬度测试实验报告一、实验目的本实验旨在探究碳钢热处理的原理及方法，并通过硬度测试来评估不同处理方式对碳钢硬度的影响。
二、实验原理1. 碳钢热处理碳钢是一种含有较高量碳元素的合金钢，其硬度和强度与碳含量成正比。
碳钢的热处理主要包括退火、正火、淬火和回火四个步骤。
2. 硬度测试硬度是材料抵抗划痕或压入的能力，通常用Vickers硬度测试法来评估材料硬度。
三、实验步骤1. 准备样品：选择不同直径和长度的碳钢棒作为样品。
2. 退火：将样品放入电炉中，加热至800℃左右保温1小时后慢冷至室温。
3. 正火：将样品放入电炉中，加热至900℃左右保温30分钟后冷却至室温。
4. 淬火：将样品放入水中快速冷却。
5. 回火：将淬火后的样品放入电炉中，加热至400℃左右保温2小时后冷却至室温。
6. 硬度测试：使用Vickers硬度测试仪对不同处理方式的样品进行硬度测试。
四、实验结果经过退火处理后，碳钢的硬度降低，表现出较好的韧性；正火处理能够提高碳钢的硬度和强度；淬火处理能够使碳钢达到最大的硬度和强度，但同时也会使其变得脆性增加；回火处理可以减轻淬火后碳钢的脆性，但会降低其硬度和强度。
通过Vickers硬度测试仪测量，退火后样品的硬度为150HV，正火后为200HV，淬火后为350HV，回火后为250HV。
五、实验分析通过本实验可知，不同热处理方式对碳钢的性质有着显著影响。
在实际应用中需要根据具体情况选择合适的热处理方式来满足需求。
六、实验结论1. 碳钢经过不同热处理方式后其性质有显著差异。
2. 淬火能够使碳钢达到最大的硬度和强度，但同时也会使其变得脆性增加。
3. 回火处理可以减轻淬火后碳钢的脆性，但会降低其硬度和强度。
4. 在实际应用中需要根据具体情况选择合适的热处理方式来满足需求。
七、实验注意事项1. 热处理时需要注意安全，避免烫伤或其他意外事故。
2. 硬度测试时需要保证测试仪器的准确性和稳定性。
3. 实验结束后需要及时清理实验器材和场地。
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：碳钢是一种常见的金属材料，具有良好的机械性能和可塑性。
然而，碳钢的性能可以通过热处理来改善，以满足特定的工程要求。
本实验旨在研究碳钢的热处理工艺对其性能的影响，并分析不同处理条件下的微观结构变化。
实验方法：1. 样品准备：选择相同尺寸的碳钢样品，并进行表面清洁处理，确保样品无杂质。
2. 热处理工艺：将样品分为三组，分别进行退火、淬火和回火处理。
a. 退火：将样品放入高温炉中，加热至临界温度（800-900°C），保持一定时间后缓慢冷却。
b. 淬火：将样品迅速放入冷却介质（如水或油）中，使其迅速冷却。
c. 回火：将淬火后的样品放入高温炉中，加热至较低的温度（200-500°C），保持一定时间后冷却。
实验结果与讨论：1. 退火处理：退火处理可以消除碳钢中的应力和晶界缺陷，提高其延展性和韧性。
在显微镜下观察，退火后的样品晶粒较大且均匀，晶界清晰。
这是因为高温下晶粒能够长大并形成完整的晶界结构。
2. 淬火处理：淬火处理可以使碳钢快速冷却，形成马氏体组织，从而提高硬度和强度。
在显微镜下观察，淬火后的样品呈现出细小的马氏体组织，晶粒较小且紧密排列。
这是因为淬火过程中，碳钢中的碳原子被固溶在铁晶格中，形成了固溶体。
3. 回火处理：回火处理是为了降低淬火后样品的脆性，提高其韧性和可塑性。
在显微镜下观察，回火后的样品晶粒继续长大，晶界清晰，与退火处理类似。
此外，回火还可以消除淬火过程中产生的残余应力。
4. 性能测试：通过硬度测试和拉伸试验，可以评估不同热处理工艺对碳钢性能的影响。
退火处理后的样品具有较低的硬度，但具有较高的延展性和韧性。
淬火处理后的样品具有较高的硬度和强度，但较低的延展性。
回火处理后的样品硬度和强度介于退火和淬火之间，但具有较好的韧性。
结论：通过碳钢热处理实验，我们可以得出以下结论：1. 退火处理可以提高碳钢的延展性和韧性。
2. 淬火处理可以提高碳钢的硬度和强度。
实验4.碳钢的热处理及组织观察实验
实验4：碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定综合实验一、实验目的1. 了解硬度计的原理、初步掌握布氏、洛氏硬度计的使用；2. 了解碳钢的热处理工艺操作；3. 研究碳钢加热温度、冷却速度、回火温度对钢性能的影响；4. 观察热处理后的组织及其变化。
二、实验内容1．按表1中的热处理工艺进行操作，并对热处理后的各样品进行硬度测定，将硬度值填入表1中。
注：保温时间可按1分钟/每毫米直径计算；回火保温时间均为30分钟，然后取出空冷。
12. 观察下列表2热处理后的金相试样，并画出组织示意图。
三、实验原理（一）硬度计的原理1．洛氏硬度洛氏硬度是以顶角为120°的金刚石圆锥体（或直径为Φ1.588㎜的淬火钢球）作压头，以规定的试验力使其压入试样表面。
试验时，先加初试验力，然后加主试验力。
压入试样表面之后卸除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样表面压痕深度，确定被测金属材料的洛氏硬度值。
洛氏硬度值由h的大小确定，压入深度h越大，硬度越低；反之，则硬度越高。
一般说来，按照人们习惯上的概念，数值越大，硬度越高。
因此采用一个常数c减去h来表示硬度的高低。
并用每0.002mm的压痕深度为一个硬度单位。
由此获得的硬度值称为洛氏硬度值，用符号HR表示。
由此获得的洛氏硬度值HR 为一无名数，试验时一般由试验机指示器上直接读出。
洛氏硬度的三种标尺中，以HRC应用最多，一般经淬火处理的钢或工具都采用HRC测量。
在中等硬度情况下，洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间关系约为1：10，如40HRC 相当于400HBS 。
如50HRC，表示用HRC标尺测定的洛氏硬度值为50。
硬度值应在有效测量范围内（HRC为20－70）为有效。
2．布氏硬度布氏硬度是以一定的试验力如：187.5kg\250kg\3000kg等载荷把用一定直径的钢球或硬质合金球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HBS\HBW），单位为N/mm2。
碳钢的热处理后硬度测定以及金相分析实验指导书样本
实验七碳钢热解决及硬度测定以及金相分析实验项目名称: 碳钢热解决及硬度测定、金相分析实验项目性质: 综合实验所属课程名称: 金属材料与热解决实验筹划学时: 4一、实验目（1）熟悉碳钢基本热解决（退火、正火、淬火及回火）工艺办法。
（2）理解含碳量、加热温度、冷却速度等因素与碳钢热解决后性能关系。
（3）分析淬火及回火温度对钢性能影响。
（4）学会洛氏硬度计使用。
（5）学会采用不同热解决工艺, 将会得到不同组织构造, 从而使钢性能发生变化。
二、实验内容和规定热解决是一种很重要金属加工工艺办法, 热解决重要目是改进钢材性能, 提高工件使用寿命。
钢热解决工艺特点是将钢加热到一定温度, 经一定期间保温, 然后以某种速度冷却下来, 通过这样工艺过程能使钢性能发生变化。
热解决之因此能使钢性能发生明显变化, 重要是由于钢内部组织发生了质变化。
采用不同热解决工艺过程, 将会使钢得到不同组织构造, 从而获得所需要性能。
普通热解决基本操作有退火、正火、淬火及回火等。
1、热解决操作中, 加热温度、保温时间和冷却方式是最重要三个核心工序,也称热解决三要素。
对的选取这三种工艺参数, 是热解决成功基本保证。
Fe-FeC相图和C-曲线是制定碳钢热解决工艺重要根据。
2、加热温度（1）退火加热温度: 完全退火加热温度, 合用于亚共析钢, Ac3+（30~50℃）；球化退火加热温度, 合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Accm+（30~50℃）, 也就是加热到单相奥氏体区。
退火和正火加热温度范畴见图2-1所示。
图2-1 退火与正火加热温度（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℃）, 见图2-2。
钢临界温度Ac1、Ac3及Accm, 在热解决手册或合金钢手册中均可查到。
再经计算可求出钢热解决温度。
实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告
实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告一、实验目的本实验主要探究碳钢的热处理工艺及其硬度变化，通过实际操作，理解并掌握热处理对碳钢硬度的影响，为实际生产过程中提供理论依据和工艺指导。
二、实验原理热处理是一种通过对金属进行加热和冷却来改变其内部显微结构，从而达到改变其物理和机械性能的工艺。
对于碳钢而言，热处理可以改变其硬度、韧性和耐磨性等。
其中，淬火是热处理中的一种重要工艺，通过将金属加热到一定温度，然后快速冷却，达到提高硬度的效果。
硬度是材料抵抗局部变形的能力，是材料力学性能的重要指标之一。
碳钢的硬度测试通常采用洛氏硬度或布氏硬度。
通过硬度测试，我们可以直观地了解热处理对碳钢硬度的影响。
三、实验步骤1.准备材料：选取一块碳钢（如20钢），并准备相应的热处理设备（如电炉、淬火设备等）。
2.样品处理：将碳钢切割成所需尺寸，并用砂纸打磨表面，以去除氧化皮和其他表面缺陷。
3.热处理：将碳钢加热到预设的淬火温度（如800℃），保温一定时间（如30分钟），然后以一定的冷却速度（如油淬或水淬）进行冷却。
4.硬度测试：采用洛氏硬度计或布氏硬度计，对热处理后的碳钢样品进行硬度测试，并记录数据。
四、实验结果及数据分析实验数据如下表所示：1.经过热处理的碳钢硬度明显高于原始碳钢，说明热处理可以提高碳钢的硬度。
2.冷却速度对碳钢的硬度影响较大。
在本实验中，采用油淬的冷却速度较慢，使得碳钢有足够的时间在高温下发生奥氏体转变成马氏体，从而提高硬度。
若采用更快的冷却速度（如水淬），则碳钢的硬度可能会更高。
3.保温时间对碳钢的硬度也有一定影响。
在本实验中，保温30分钟可以使碳钢充分加热并达到奥氏体状态，为后续的马氏体转变提供足够的能量。
若保温时间过短，可能导致碳钢加热不充分，影响硬度的提高。
五、结论本实验通过探究碳钢的热处理工艺及硬度测试，发现热处理可以有效提高碳钢的硬度，且冷却速度和保温时间对硬度也有影响。
《材料科学基础》碳钢热处理实验教学方案设计
《材料科学基础》碳钢热处理实验教学方案设计一、实验目的1.掌握碳钢的热处理原理和方法。
2.学习并掌握碳钢的淬火、回火和退火工艺。
3.通过实验，了解碳钢的微观组织变化和机械性能变化。
二、实验项目1.碳钢淬火实验2.碳钢回火实验3.碳钢退火实验三、实验仪器和材料1.实验样品：碳钢试样2.实验设备：电炉、冷却油、热处理工具3.实验仪器：显微镜、万能试验机四、实验步骤1.碳钢淬火实验（1）将碳钢试样放入电炉中加热至淬火温度（一般为800-900℃）。
（2）保持试样在淬火温度下一定时间，使其均匀加热。
（3）快速将试样降入冷却油中进行淬火。
（4）取出试样，进行金相观察，测定硬度。
2.碳钢回火实验（1）将淬火后的碳钢试样放入电炉中加热至回火温度（一般为250-500℃）。
（2）保持试样在回火温度下一定时间，使其达到所需的硬度和韧性。
（3）取出试样，进行金相观察，测定硬度。
3.碳钢退火实验（1）将碳钢试样放入电炉中加热至退火温度（一般为500-800℃）。
（2）保持试样在退火温度下一定时间，使其达到所需的结构和性能。
（3）缓慢冷却至常温，取出试样，进行金相观察，测定硬度。
五、实验内容及要求1.实验中要注意安全，操作过程中需戴好防护眼镜、手套等防护用具。
2.实验过程中要严格控制加热和冷却速度，确保试样获得所需的组织和性能。
3.实验后要对试样的硬度和金相组织进行测定和观察，并比较不同热处理工艺的效果。
4.结合实验结果，分析碳钢热处理对其微观组织和性能的影响，并进行讨论和总结。
六、实验效果评价本实验通过对碳钢的淬火、回火和退火实验，使学生能够全面了解碳钢的热处理原理和方法，掌握热处理工艺的关键步骤和操作要点。
通过对碳钢试样的金相观察和硬度测定，学生能够直观地了解碳钢的微观组织变化和机械性能变化，提高对材料科学基础知识的理解和掌握水平。
七、实验拓展1.可以对不同碳含量的碳钢进行热处理实验，比较其组织和性能的差异。
2.可以对不同热处理工艺参数进行调整，探讨热处理工艺对碳钢性能的影响规律。
实验二碳钢的热处理操作及硬度测定
表 2-1 不同含碳量的碳钢在退火及正火状态下的强度和硬度值
性能
热处理状态
含碳量/%
≤0.1
0.2~0.3
0.4~0.6
硬度（HB）
退火 正火
~120 130~140
150~160 160~180
180~230 220~250
强度 σb/Mpa
退火 正火
200~300 340~360
420~500 480~550
火三类。
A．低温回火 是在 150~250℃进行回火，所得组织为回火马氏体，硬度约为 HRC60。
低温回火常用于切削刀具和量具，其主要作用是去除淬火后工件的内应力，韧性有所改善，
而硬度并不降低。
B．中温回火 是在 350~500 ℃进行回火，所得组织为回火屈氏体，硬度约为 HRC35
~45。主要用于各类弹簧热处理。
3
C．高温回火 是在 500~650 ℃进行回火，所得组织为回火索氏体，硬度为 HRC25~35。
用于结构零件的热处理。其综合机械性能较好。淬火加高温回火叫调质处理。
D．高于 650 ℃的回火为珠光体，硬度较低。
表 2-3 45 钢淬火后经不同温度回火后的组织及性能
类型
回火温 度/℃
回火后组织
回火后硬度 （HRC）
钢的热处理基本工艺可分为退火、正火、淬火和回火等。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-Fe3C 相图和 C 曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。 （一）加热温度 1、退火加热温度
钢的退火通常是把钢加热到临界温度 Ac1 或 Ac3 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比较接近平衡状态的组织。一般中碳钢（如 40 号、45 号钢等）经退火后组织稳定，硬度较低（HB180~220）有利于下一步进行切削加工。
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。
碳钢的热处理及硬度测试实验报告
碳钢的热处理及硬度测试实验报告碳钢的热处理及硬度测试实验报告引言：碳钢是一种重要的金属材料，广泛应用于机械制造、汽车工业、航空航天等领域。
热处理是改变碳钢组织和性能的重要方法之一，而硬度测试则是评估热处理效果的关键指标。
本实验旨在研究碳钢的热处理过程对其硬度的影响，并通过硬度测试来验证热处理效果。
一、实验材料与方法1. 实验材料：选择一块碳含量为0.45%的碳钢样品作为实验材料。
2. 实验仪器：硬度计、电炉、冷却介质等。
3. 实验步骤：a. 将碳钢样品切割成适当大小的试样，并进行打磨和抛光，以保证试样表面光滑。
b. 将试样放入预热至800℃的电炉中，保温一定时间，使试样达到均匀的高温状态。
c. 将试样迅速取出，通过不同的冷却介质（如水、油、空气等）进行快速冷却。
d. 对不同热处理工艺下的试样进行硬度测试，记录测试结果。
二、实验结果与分析经过不同热处理工艺后，得到了如下实验结果：1. 水淬试样的硬度值为60HRC，表明水淬处理使碳钢试样达到了较高的硬度。
2. 油淬试样的硬度值为45HRC，相对于水淬处理，油淬处理得到的硬度值较低。
3. 空气冷却试样的硬度值为30HRC，明显低于水淬和油淬处理的硬度值。
通过对实验结果的分析，可以得到以下结论：1. 水淬处理是一种快速冷却方法，能够使碳钢试样达到较高的硬度。
这是因为水的冷却速度更快，能够迅速固定碳钢中的组织结构，形成较硬的马氏体组织。
2. 油淬处理相对于水淬处理，冷却速度较慢，导致试样中的马氏体含量较低，硬度值相对较低。
3. 空气冷却处理是一种较为温和的处理方法，冷却速度较慢，试样中的马氏体含量较低，硬度值最低。
三、实验结论通过本实验的研究，可以得出以下结论：1. 碳钢的热处理工艺对其硬度有显著影响，快速冷却可以提高碳钢的硬度。
2. 不同的冷却介质对碳钢的硬度有不同影响，水淬处理可以得到最高的硬度值。
四、实验总结本实验通过研究碳钢的热处理过程对其硬度的影响，验证了热处理对碳钢性能的改变。
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。
实验二.1 钢的热处理
实验三钢的热处理一、实验目的1. 掌握碳钢的基本热处理操作；2. 了解含碳量、加热温度、冷却速度及回火温度等对碳钢性能(硬度)的影响。
二、实验设备及材料1. 箱式电阻炉；2. 控温仪表；3. HR-150A型洛氏硬度计和HB-3000型布氏硬度计；4. 砂纸、铁钳、水和油；5. 45钢(Φ20×10mm)和×T12钢(Φ15×10mm)。
三、实验原理钢的热处理主要是通过加热、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。
一般热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。
热处理过程中，正确选择加热温度、保温时间和冷却速度这三个基本工艺参数，是热处理产品质量的重要保证。
1. 加热温度(1) 退火加热温度钢的退火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3线以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却的一种工艺。
退火工艺按照加热温度不同分为完全退火和不完全退火。
对于完全退火，其加热温度为Ac3+(20～30)C︒。
亚共析钢的退火多采用完全退火，完全退火后的组织接近于平衡组织，例如45钢的退火组织为铁素体+珠光体。
对于不完全退火，其加热温度为Ac1+(20～30)C︒。
共析钢和过共析钢的退火多采用不完全退火，不完全退火后的组织为均匀分布在铁素体基体上的球状珠光体，故又称为球化退火。
该工艺的目的是获得球状珠光体组织，以降低硬度，改善切削加工性，并为淬火作准备。
(2) 正火加热温度钢的正火通常是把钢加热到临界温度Ac3或Ac cm线以上，保温一段时间，然后进行空冷。
对于亚共析钢，其加热温度为Ac3+(30～50)C︒；而对于过共析钢，其加热温度为Ac cm+(30～50)C︒。
与退火组织相比，由于冷却速度稍快，组织中的珠光体含量相对较多，且片层较细密，因而性能会有所改善。
45钢的正火加热温度范围为840～860C︒，正火得到的组织为索氏体+铁素体。
表1列出了几种常用碳钢的临界点温度。
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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Ac3+(20℃～30℃)(完全退火)；共析钢，过共析钢加热至Ac1+(20℃～30℃)（球化退火），得到粒状渗碳体，硬度降低，以利切削加工。
（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。
强度、硬度、冲击韧度较好。
淬火加上高温回火又称调质，用于重要零件，如主轴，齿轮等。
2.保温时间为了保证工件内外均达到指定的温度，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，工件升温和保温所需要的加热时间要给与保证。
保温的加热时间需考虑诸多因素，可参考有关手册数据。
据经验估算，按工件有效厚度在空气介质炉中每毫米碳素钢需1min～1.5min；合金钢则需2min左右。
利用盐浴炉加热，时间可减半。
3.冷却速度热处理时要充分注意不同的冷却方法，具体说：退火一般采用随炉冷却；正火（又称常化）采用出炉置于空气中冷却，大件则常常需要加吹风。
淬火工艺则较复杂。
一方面要求工件冷却大于临界冷却速度，目的是得到全部马氏体组织或下贝氏体组织；另一方面又要要求工件减缓冷却速度，避免淬火应力过大，造成开裂或变形。
理想的冷却是过冷奥氏体在最不稳定的温度范围内（650℃～550℃）尽快冷却，迅速渡过危险区域，而在马氏体转变温度（300℃～20℃）尽量降低冷却速度。
淬火时的理想冷却曲线示意图，见图3.
图3 淬火时的理想冷却曲线示意图
四、实验步骤
（1）全班分成两组，每组一套试样（45试样8块，T12试样8块）炉冷试样由实验室预先准备好。
（2）一加热温度的45和T12钢试样放入860℃和780℃炉子内加热（炉温预先由实验室升好）保温15～20min后，分别进行水冷、油冷、气冷操作。
45钢750℃水冷试样待780℃炉中试样处理完后再进行。
（3）每组将水冷试样各取出三块45和T12试样分别放入200℃、400℃、600℃的炉内回火，回火保温时间为30分钟。
（4）淬火时，试样要用钳子夹住，动作要快，并不断在水中搅拌，以免影响热处理质量，取放试样要预先将炉子电源关掉。
（5）热处理后试样用砂纸磨去两端面氧化皮，然后测量硬度（HRC NRB）。
（6）一个同学都将自己测定的硬度填入表1-3中（每个试样打三点），并记下实验的全部数据，以供分析。
五、实验设备、仪器及材料
（1）线切割机。
（2）砂轮机。
（3）各种热处理炉。
（4）淬火油箱。
（5）硬度计。
六、实验结果
七、思考题
表3 实验任务表
八、实验报告要求
（1）写出实验目的。
（2）列出全部试验数据，填表1-3.
分析碳含量、淬火温度、淬火介质及回火温度对碳钢性能（硬度）的影响，画出它们同硬度的关系的示意曲线，并根据铁碳相图、C曲线（CCT曲线）和回火时的转变阐明硬度变化的原因。