钢的热处理

实验一钢的热处理

一、实验目的

1．了解钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。根据工件的加工及使用性能要求，制定热处理工艺规范。

2．了解不同的热处理工艺所获得的不同组织和性能。

3．分析淬火及回火温度对钢性能的影响。

4．了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。

二、实验材料及设备

1．碳钢试样（45钢）。

2．热处理炉、洛氏硬度计、金相砂纸等。

三、概述

热处理的主要目的是改变金属材料的性能。钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。

1．退火

完全退火：用于亚共析钢，将钢加热到Ac3以上30~50℃，保温一定时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰石中冷却）至500℃以下在空气中冷却，得到铁素体和粗片状珠光体。

球化退火：主要用于共析钢、过共析钢，将钢加热到Ac1以上20~30℃，保温一定时间，然后以不大于50℃/h的冷却速度随炉冷却，得到球状珠光体组织。

2．正火

将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃，保温一定时间后，在空气中冷却，得到细片状珠光体组织。

3．淬火

将钢加热到Ac3或Ac1以上30~50℃，保温一定时间，然后在淬火介质中快速冷却（大于临界冷却速度），得到马氏体组织。

（1）淬火加热温度选择

亚共析钢：淬火加热温度为Ac3以上30~50℃。

共析钢、过共析钢：淬火加热温度为Ac1以上30~50℃。

常用钢种的临界温度见表1。

（2）保温时间的确定

加热保温时间与钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质、加热方法等因素有关。可按下列经验公式计算：

T= a •δ

式中：T—保温时间（min）

a—加热系数（min /mm）

δ—工件有效厚度（mm）

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选取加热系数时，要综合考虑钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质、加热方法等因素。根据本实验的具体条件，加热系数可取a＝１min /mm。

（3）冷却介质的选择

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减小冷却速度，以减小内应力防止变形和开裂。一般，碳钢采用水或盐水作冷却介质，合金钢用油作冷却介质。

表1 常用碳钢的临界温度（近似值）

4．回火

钢经淬火后得到的马氏体组织脆性较大，组织不稳定，并且工件内部存在很大的内应力，因此钢淬火后必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得所需要的各种不同性能，表2为45钢淬火后经不同温度回火后的组织及性能。

表2 45钢淬火并经不同温度回火后的组织及性能

（1）回火温度选择

在实际生产中通常以零件所要求的硬度作为选择回火温度的依据。各种钢材的回火温度与硬度之间的关系可从有关手册中查询。常用碳钢的回火温度与硬度的关系列于表3。

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表3 常用碳钢不同温度回火后的硬度值（HRC）

（2）回火保温时间

回火保温时间与钢的成分、工件尺寸及加热介质等因素有关。

对于低温回火，其时间可按工件有效厚度每25mm需回火1小时计算，但最少不小于1小时。

对于中温或高温回火，可按下列经验公式计算：

T= a•δ+ b

式中：T—回火保温时间（min）

δ—工件有效厚度（mm）

b—加热时间基数，一般取10~20 min

a—加热系数（min /mm）

以空气为加热介质时，加热系数取2~2.5 min /mm，合金钢取上限，碳钢取下限；以液体为加热介质时，加热系数减半。

四、实验内容

1．按硬度要求，制定45钢试样淬火、回火工艺曲线，并按工艺进行热处理操作。2．测定热处理前，及淬火后、回火后的硬度。

五、实验步骤

表4 实验数据记录

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1．二人为一组，每人一件45钢热处理试样。

2．根据表4的硬度要求，制定淬火、回火工艺。

3．按自己制定的热处理工艺进行淬火操作。

4．将淬火试样表面用砂纸磨平，测试硬度值。

5．根据回火温度不同，将淬火后的试样分别放入相应的回火炉中进行回火。

6．试样回火出炉冷却后，测出硬度值，记录下实验的全部数据，以供分析。

六、注意事项

1．本实验加热所用的都是电炉。炉内电阻丝离炉膛较近，容易漏电，所以电炉一定要接地，在放取试样时必须先切断电源。

2．往炉中放取试样必须使用夹钳，夹钳必须擦干，不得沾有油和水。开关炉门要迅速，炉门打开时间不宜过长。

3．试样从炉中取出淬火时，动作要迅速，以免温度下降，影响淬火质量。

4．试样在淬火液中应不断搅动，否则试样表面会由于冷却不均而出现软点。

5．淬火时水温应保持20~30℃左右，水温过高要及时换水。

6．淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨表面，去掉氧化皮后再测定硬度值。

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钢的热处理实验报告

班级姓名学号成绩一、实验目的、内容：

二、实验主要仪器设备：

三、实验步骤：

四、实验结果及分析：

1．画出你操作的热处理工艺曲线

温度

（℃）

时间

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2．实验数据记录与整理：

3．亚共析钢淬火温度一般在临界温度线以上℃，45钢临界温度为℃。45钢常用制作零件，所采用的最终热处理工艺为，具有性能。

4．根据实验数据，绘制45钢回火温度与钢硬度的关系曲线。

HRC

回火温度（℃）

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