典型零件选材和热处理综合实验

“典型零件选材和热处理综合实验”实验报告

一、实验目的

（1）加深理解零件选材与热处理工艺及合理编排之间的关系，较完整地掌握金属材料的内部组织、热处理工艺与性能的之间内在的关系；能根据对零件选材的工

况要求，提出硬度要求，并制定较合理的热处理工艺。

（2）根据实验要求，合理选用各种设备及正确的操作方法。

二、实验原理

零件选材应根据其应用的不同工况，除了考虑变形失效外，还要考虑该零件同时受到其他类型载荷时的失效形式，他们主要表现为：

（1）轴类件的疲劳断裂、磨损失效；

（2）齿轮类零件的齿面点蚀、齿面磨损和齿面塑性变形；

（3）弹簧类零件的疲劳和冲击断裂；

（4）工具和模具类零件的磨损、局部崩刃和冲击断裂；

（5）轴承类零件的接触磨损、疲劳点蚀、

综合上述失效形式，必须对零件所选之材料，进行合理的热处理工艺编排，除了进行整体热处理强化，还可以进行表面或局部热处理强化，以及进行化学热处理等。

因此零件应选择使用性能和工艺性能（如热处理工艺和加工工艺）兼备，并且性价比好的材料。

回火后硬度与回火温度关系表

三、实验装置及试件

箱式电阻炉、硬度计、供选择的钢材试件、金相试样装置

四、实验步骤

1、选材

根据下表所示的要求，将表中材料用于紧固螺钉、车床主轴、主轴箱齿轮、轴承滚柱、车厢板簧、冲模凸模、钢卷尺、手工锯条等几种零件的选材。

根据本组人员数量，每人领取表中的一种金属试样，并确定其应用的零件及要求硬度。表内要求的硬度是为了便于试验而预设的，学生可根据自己的要求进行调整。表：各种金属材料的硬度要求

2.制定热处理工艺

1) 根据铁碳合金状态图、C曲线和回火转变组织，查阅热处理工艺资料，制定所选材

料的处理工艺参数，选择热处理方法、设备和冷却方法、介质。

2) 测定该金属试样的原始硬度。

3) 根据对金属试样的硬度要求，制定合理的热处理工艺，并进行热处理操作。

4) 测定热处理后式样的硬度。

五、实验结果

六、实验结果分析与讨论

（1）有一CrWMn钢制作冷冲纪念币的上下模，其淬火温度应该是多少，为什么？其回火的组织是什么，回火硬度大致是多少？

淬火温度为800~830℃，因为CrWMn钢为过共析钢，其淬火温度应为Ac1以上30~50℃，但考虑到CrWMn钢中合金元素的作用，为了加速奥氏体化，淬火温度可偏高些，为Ac1以上50～100℃，而CrWMn的Ac1为750℃。

为保持模具较高的硬度，采用低温回火，回火组织为回火马氏体，硬度大致为60~64HRC。

（2）实验室现有一45钢制作的轴类零件，其要求硬度为45~48HRC。试回答：

1)写出其加工工艺路线；

下料→锻造→正火→粗加工→调质→精车→表面淬火、低温回火→磨削→成品

2)制定预先热处理和终了热处理的工艺，确定热处理工艺参数；

预先热处理为正火，温度860℃；

终了热处理为低温回火，温度200℃。

3)写出各道热处理的目的和热处理前后的组织。

热处理前：铁素体和珠光体。

正火：为了得到合适的硬度，改善切削加工性能，改善组织，为调质处理作好准备。

正火后得到铁素体、索氏体和屈氏体的混合物。

调质：使主轴得到良好的综合力学性能和疲劳强度。调质后得到回火索氏体。

表面淬火、低温回火：为了提高主轴表面的硬度，增加耐磨性，提高其寿命。回火后将得到回火马氏体。