碳钢的热处理工艺对组织与性能的影响.doc

实验三碳钢的热处理工艺对组织与性能的影响一、实验目的了解碳钢热处理工艺操作。学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值。掌握热处理后钢的金相组织分析。探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能(硬度)的影响。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、实验内容45和T12钢试样淬火、回火操作,用洛氏硬度计测定试样热处理前后的硬度。工艺规范见表6—1。制备并观察标6—2所列样品的显微组织。观察幻灯片或金相图册,熟悉钢热处理后的典型组织:上贝氏体、下贝氏体、片状马氏体、条状马氏体、回火马氏体等的金相特征。三、概述淬火、回火工艺参数的确定。Fe—Fe3C状态图和C—曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。热处理工艺参数主要包括加热温度,保温时间和冷却速度。加热温度的确定淬火加热温度决定钢的临界点,亚共析钢,适宜的淬火温度为Ac3以上30~50℃,淬火后的组织为均匀而细小的马氏体。如果加热温度不足(<Ac3),淬火组织中仍保留一部分原始组织的铁素体,造成淬火硬度不足。过共析钢,适宜的淬火温度为Ac1以上30~50℃,淬火后的组织为马氏体十二次渗碳体(分布在马氏体基体内成颗粒状)。二次渗碳体的颗粒存在,会明显增高钢的耐磨性。而且加热温度较Acm低,这样可以保证马氏体针叶较细,从而减低脆性。回火温度,均在Ac1以下,其具体温度根据最终要求的性能(通常根据硬度要求)而定。加热,保温时间的确定加热、保温的目的是为了使零件内外达到所要求的加热温度,完成应有的组织转变。加热、保温时间主要决定于零件的尺寸、形状、钢的成分、原始组织状态、加热介质、零件的装炉方式和装炉量以及加热温度等。本试验用圆形薄片试样,在马福电炉中加热,加热温度在800~900℃之间,按直径每毫米保温一分钟计算。回火加热保温时间,应与回火温度结合起来考虑,一般来说,低温回火时,由于所得组织并不是稳定的,内应力消除也不充分,为了使组织和内应力稳定,从而使零件在使用过程中性能与尺寸稳定,所以回火时间要长一些,~2小时。高温回火时间不宜过长,过长会使钢过分软化,有的钢种甚至造成严重的回火脆性,~1小时。本试验淬火后的试样分别不同温度回火(见表6—2),保温时间均在1小时内。冷却介质冷却介质是影响钢最终获得组织与性能的重要工艺参数,同一种碳钢,在不同冷却介质中冷却时,由于冷却速度不同,奥氏体在不同温度下发生转变,并得到不同的转变产物。淬火介质主要根据所要求的组织和性能来确定。常用的介质有水、盐水、油、空气等。对碳钢而言,退火常采用随炉缓慢冷却,正火为空气中冷却,淬火为在水或盐水中冷却,回火为在空气中冷却。基本组织的金相特征碳钢经退火、正火后可得到平衡组织,淬火后则得到各式各样的不平衡组织,这样,在研究钢热处理后的组织时,不仅要参考铁碳状态图和C—曲线,从而还要熟悉以下基本组织的金相特征。索氏体:是铁素体与片状渗碳体的机械混合物。片层分布比珠光体细密,在高倍(700×左右)显微镜下才能分辨出片层状。屈氏体:也是铁素体与片状渗碳体的机械混合物。片层分布比索实体更细密,在一般光学显微镜下无法分辨,只能看到黑色组织如墨菊状。当起少量析出时,沿晶界分布呈黑色网状包围马氏体;当析出量较多时,则成大块黑色晶粒状。只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层状。层片愈细