材料热处理及检测综合实验.

硬度值HRC
第一 次 第二 次 第三 次 平 均 值 HB 组织
比较含碳量对钢组织和性能的影响
实验报告格式：
5、各种热处理状态的显微组织及其形态特 征
1、不同冷却速度对其组织和性能的影响
试样材料 钢号 尺 寸 热处理工艺参数 加热 保温 冷却 温度 时间 方式 860 45 860 860 空冷 油冷 水冷 硬度值HRC 第一 次 第二 次 第三 次 平均 HB 值 组织
比较说明冷却速度对钢组织和性能的影响
实验报告格式：
2、回火温度对其组织和性能的影响
回火屈氏体
六、性能（硬度）检测
硬度：金属材料抵抗比它硬的物体压入其表面的 能力。 硬度越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大。 力学性能指标之一，与强度、塑性指标之间存在 着内在联系。 硬度试验简单易行，又不会损坏零件，在生产和 科研中应用广泛。 常用的硬度试验方法有： 布氏硬度试验 洛氏硬度试验 维氏硬度试验 显微硬度试验
五、组织检测
碳钢的退火和正火组织
45钢860℃炉冷组织 珠光体+铁素体 45钢860℃气冷组织 索氏体+铁素体
五、组织检测
钢的淬火组织
45钢860℃油冷组织 马氏体+屈氏体 45钢860℃淬火组织 马氏体
五、组织检测
钢的回火组织
45钢860℃调质处理组织
回火索氏体
45钢淬火后中温回火组织
六、性能（硬度）检测
洛氏硬度试验原理
六、性能（硬度）检测
洛氏硬度试验是以压入深度的大小表示材料的 硬度值。 洛氏硬度表示符号HR， 为了可以用一种硬度计测定出从软到硬的金属 材料硬度，采用不同的压头与总载荷组合成几 种不同的洛氏硬度标度，每一种标度用一个字 母标注在硬度符号HR后。即：HRA、HRB、 HRC三种。 洛氏硬度值为一无名数。并可从硬度计的表盘 指示器上直接读出。
试样材料 钢号 45 45 热处理工艺参数 硬度值HRC
尺 加热温 寸 度
860 750
保温 时间
冷却 方式
水冷 水冷
第一 次
第二 次
第三 次
平 均 值
HB
组织
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比较加热温度对钢组织和性能的影响
实验报告格式：
4、含碳量对其组织和性能的影响
试样材料
钢号 45 T12 尺 寸
热处理工艺参数
加热温 度 750 750 保温 时间 冷却 方式 水冷 水冷
三、实验原理及指导
回火温度－低温回火、中温回火和高温回火 低温回火－150～250℃ 马氏体→回火马氏体
（保持高硬度，约HRC60。但降低了内应力，减小了脆性 ）
中温回火－350 ～ 500℃ 马氏体→回火屈氏体
（回火后硬度约为HRC40~50，具有高的弹性 ）
高温回火－500 ～ 650℃ 马氏体→回火索氏体
0
硬度值HRB或HRC 回火温度 / / / / 200 C
0
预计 平均 布氏HB 组织
1
2
3
水冷 水冷
水冷
水冷 750 C 1000 C
0 0
400 C
600 C / / /
0
0
水冷 水冷 炉冷
空冷
油冷 750 C T12钢
0
/
/ / 200 C 400 C 600 C / /
0 0 0
水冷 水冷 水冷 水冷
三、实验原理及指导
3、冷却方法
热处理的冷却方法必须适当，才能获得所要 求的组织和性能。
退火一般采用随炉冷却 正火多采用空气冷却 淬火的冷却速度必须大于临界冷却速 度 ,采用水冷和油冷淬火.
四、实验方法
按下表工艺进行各种热处理操作；测定热处理后试样的硬度
热处理工艺 钢号 加热温度 冷却方式 炉冷 空冷 油冷 860 C 45钢
二、实验设备及材料
（一）热处理部分 l、箱式电炉及控温仪表 2、洛氏硬度计 3、冷却剂：水、油 (使用温度约为20℃) 4、试件：45钢、T12钢，小块状。 5、砂布 （二）显微组织分析 1、金相显微镜 2、工程材料金相图谱
三、实验原理及指导
钢的热处理是钢在固态范围内的加热、保温 和冷却，以改变其内部组织，从而改变其性能的 一种工艺操作。
860 C 1000 C
0
0
水冷 水冷
五、组织检测
平衡状态组织：退火、正火组织 如：铁素体＋珠光体、珠光体、珠光体+二次渗碳体 不平衡状态组织：淬火组织 连续冷却时—— 当冷却速度不太大时， 形成珠光体类型的索氏体或屈氏体组织（共析钢） 当冷却速度较快时， 直接形成马氏体组织（碳在α-Fe中的过饱和固溶体）
试样材料 钢 号 回火 前硬 度 回火工艺参数 加热 温度 200 45 400 600 保温 时间 冷却 方式 空冷 空冷 空冷 第一 次 硬度值HRC 第二 次 第三 次 平均 值 HB 组织
比较说明回火温度对钢组织和性能的影响，联系组织， 分析性能变化的原因。
实验报告格式：
3、加热温度对其组织和性能的影响
1、按照预习报告确定的试验试样，选取试样， 进行上述热处理操作； 2、将热处理后的试样用砂布磨去两面的氧化皮， 测出硬度； 3、将热处理后的试样进行材料强度与韧性检 测； 4、将热处理后的试样进行金相试样制备； 5、对金相试样进行显微组织分析
八、注意事项
1 、本次实验加热设备是电炉，为防止触电， 放、取试样时必须先关掉电源。 2 、往炉中放、取试样必须使用夹钳，夹钳必 须擦干，不得沾有水和油。开关炉门要迅速。 3 、试样由炉中取出淬火时动作越快越好，以 免温度下降影响淬火质量。 4 、试样淬入水或油中之后要不停地搅动，以 防止冷却不均，出现软点。 5 、放、取试样时，为防止烫伤，拿夹钳的右 手要戴好电焊手套。 6 、试样要测硬度前，先用砂布磨去两面的氧 化皮。
三、实验原理及指导
三、实验原理及指导
温度 (℃ ) 800 700 600 500
稳定的奥氏体区
A1
V1 = 5.5℃/s : 炉冷 ; P
V1
V2
V2 = 20℃/s : 空冷 ; S V3 = 33℃/s : 油冷;T+M+A残
400 300 Ms 200 100 0 Mf V 4 -100 0 1
材料热处理及检测综合实验
工程材料实验（三）
一、实验目的
1、熟悉碳钢的几种基本热处理（退火，正火， 淬火，回火）工艺操作方法； 2、研究含碳量、加热温度、冷却速度、回火 温度等主要因素对碳钢热处理后组织和性能 （硬度）的影响； 3、观察碳钢热处理后的显微组织； 4、了解材料硬度的测定方法，学会正确使用 硬度计。
（硬度约为HRC25~35，具有良好的综合机械性能）
三、实验原理及指导
2、保温时间
保温的意义：为了使工件内外各部分温度均达到指定温 度，并完成组织转变，使碳化物溶解奥氏体成分均匀化， 必须在热处理加热温度下保温一定的时间。
在实际工作中多根据经验加以估算。通常在空气 介质中加热，升温到规定温度后的保温时间： 碳钢按工件厚度每毫米需一分至一分半钟估算。 合金钢按每毫米二分钟估算。 在盐浴炉中加热，保温时间可缩短l一2倍。
实验报告格式：
1．实验目的 2．实验方案
实验方案包括：1）热处理工艺路线（加热温度、保温 时间、回火温度及保温时间）；2）材料经过热处理后，预期得到的组织 与检测值；3）确定材料检验方法和测试、分析手段。
3．实验原理 4．实验步骤 5．实验设备及材料 6．实验结果
7．实验分析与总结
实验报告格式：
六、性能（硬度）检测
碳钢热处理后的性能——各种组织的硬度性 能指标范围如下：

珠光体 10～20HRC 索氏体 22～25HRC 屈氏体 36～42HRC 马氏体 62～65HRC 回火马氏体约 60HRC 回火屈氏体 40～48HRC 回火索氏体 25～35HRC
七、实验步骤
Vk
10 102
V3
103
V4 ≥ 138℃/s : 水冷 ; M+A残
104 时间(s)
三、实验原理及指导
钢的热处理工艺曲线 相关参数：
1、加热温度 2、保温时间 3、冷却方式
三、实验原理及指导
1、加热温度
退火和正火的加热 温度范围
淬火的加热 温度范围
三、实验原理及指导 1、加热温度
退火的加热温度，亚共折钢－Ac3+30~50℃ ， 共析钢和过共析钢－Ac1+30~50℃ (球化退火)。 正火的加热温度，亚共析钢－ Ac3+30~50 ℃ ， 过共析钢－Accm＋30~50 ℃ 淬火的加热温度，亚共析钢－Ac3+30~50 ℃ ， 共析钢和过共析钢－Ac1+30~50 ℃ 。