微觀熱處理T10鋼

1、微觀組織控制課程實(shí)驗(yàn)學(xué)院：機(jī)械與汽車工程學(xué)院班級(jí)：材控學(xué)號(hào)：姓名：一 . 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕敬窝芯康闹饕獌?nèi)容是退火態(tài) T10 鋼的熱處王里工藝及其組織性能的研究。 通過(guò)觀察經(jīng)過(guò)不同預(yù)先熱處理的退火態(tài) T10鋼試樣的顯微組織，以及測(cè)量其洛氏 硬度、沖擊韌性等，分析了不同預(yù)先熱處理的 T 1 0鋼試樣的組織性能和力學(xué)性能。 結(jié)果表明 ,正火+等溫球化退火為退火態(tài) T10 鋼的最佳預(yù)先熱處理工藝 ; 不同預(yù) 先熱處理所得到的組織效果會(huì)遺傳到最終的組織中 ; 預(yù)先熱處理為正火 +普通球 化退火和等溫球化退火的退火態(tài) T 1 0鋼試樣，經(jīng)過(guò)水淬和低溫回火后， 發(fā)生了脆 性轉(zhuǎn)變。T10鋼的熱處理工藝及組織性能，

2、 通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)不同預(yù)備熱處理的 T10鋼的微 觀組織分析及力學(xué)性能分析， 探尋在熱處理過(guò)程中， 不同預(yù)先熱處理對(duì)鋼的組織 及性能的影響規(guī)律， 在此研究基礎(chǔ)上， 對(duì)現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中的一般熱處理工藝進(jìn)行 優(yōu)化，以達(dá)到最好的效果。二：實(shí)驗(yàn)方法T10鋼的概述：目前常用的碳素工具鋼有T8、T10、T12,其中T10用量最多。 T10鋼優(yōu)點(diǎn)是可加工性好，來(lái)源容易；但淬透性低、耐磨性一般、淬火變形大。 因鋼中含合金元素微量，耐回火性差，硬化層淺，因而承載能力有限。雖有較高 的硬度和耐磨性，但小截面工件韌性不足，大截面工件有殘存網(wǎng)狀碳化物傾向。 T10鋼在淬火加熱（通常達(dá)800C）時(shí)不致于過(guò)熱，淬火后鋼中有過(guò)剩未

3、溶碳化 物，所以比T8鋼具有更高的耐磨性，但淬火變形收縮明顯。由于淬透性差，硬 化層往往只有1.55mm般采用220250C回火時(shí)綜合性能較佳。熱處理時(shí) 變形比較大，故只適宜制造小尺寸、形狀簡(jiǎn)單、受輕載荷的模具。T10鋼的成分：碳C : 0.951.04 （Tx，X:碳的千分?jǐn)?shù)）硅 Si : 0.35錳 Mn: w 0.40硫 S : 0.020磷 P ：w0.030鉻Cr :允許殘余含量w 0.25 F+FaC）,由于含碳量比較高，組織P中含有硬而且脆的二次滲碳體，因此其性能是塑性差，強(qiáng)度低，硬 度咼。試驗(yàn)所采用的五種熱處理工藝方案：方案一：未經(jīng)熱處理的試樣（供貨態(tài)）。方案二：830C正火，

4、保溫30min,空冷+760C球化退火，保溫10min, 冷卻至690E，保溫60min,爐冷至600C,再出爐空冷+770C淬火，保溫10min, 水冷+190C回火，保溫1h，空冷。方案三：830C正火，保溫30min.空冷+760C球化退火，保溫10min,爐冷至 600r，再出爐空冷+770C淬火，保溫10min,水冷+190C，回火，保溫1h,空冷。方案四：760r球化退火，保溫10min,冷至690E ,保溫60min,爐冷至 600E ,再出爐空冷+770E淬火，保溫10min,水冷+190E 火，保溫1h,空冷。方案五：830AC 正火,保溫30min,空冷+770E淬火，保溫

5、10min,水冷 +190E回火，保溫1h,空冷。正火是將工件加熱到720r至912E之間，保溫一段時(shí)間，然后在空氣冷卻 的一種熱處理工藝。正火冷卻得到的是珠光體類組織。正火可以作為預(yù)先熱處理， 也可作為最終熱處理，當(dāng)作為預(yù)備熱處理時(shí)，可以消除供貨態(tài)試樣表面的網(wǎng)狀滲 碳體，為接下來(lái)的熱處理工藝做準(zhǔn)備，也有細(xì)化晶粒、消除表面應(yīng)力等等，為最 終熱處理提供適宜的組織的作用。退火是將工件加熱到Ao或Aq以上30至50 r ,（亞共析鋼加熱Acs以上 30-50 r ,共析、過(guò)共析鋼加熱到AC以上30-50 r），保溫-段時(shí)間，緩慢冷卻 到室溫的一種熱處理工藝。淬火是將工件加熱到臨界溫度以上（亞共析鋼的

6、臨界溫度為AC3,共析、過(guò)共 析鋼的臨界溫度為Ag），保溫一段時(shí)間，然后快冷到MS以下，進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變的 熱處理工藝。回火是將工件工件加熱到低于臨界溫度， 保溫一段時(shí)間， 然后在空氣、 水或 油中冷卻的一種熱處理工藝 ! 。淬火和回火在熱處理中是最重要、 用途最廣泛的加熱工序。 通常我們用淬火 提高工件強(qiáng)度和硬度，然后用不同溫度的回火降低由于淬火所產(chǎn)生的殘留內(nèi)應(yīng) 力，來(lái)得到不同力學(xué)性能的工件。制備和觀察金相試樣： 光學(xué)顯微鏡觀察和研究金屬內(nèi)部組織，一般分為三個(gè)階段進(jìn)行 :一、制備金相試樣的表面 ;二、用浸蝕液腐蝕金相試樣表面組織使其能在顯微鏡下看到;三、用顯微鏡觀察金相試樣表面組織并分析。根據(jù)

7、顯微鏡的原理，當(dāng)試樣表面比較粗糙時(shí)，光線射到試樣表面發(fā)生漫射， 光線無(wú)法穿過(guò)物鏡， 也不能穿過(guò)目鏡在視網(wǎng)膜上成像， 即不能用顯微鏡觀察到試 樣的微觀組織。 因此，需要將需要觀察的試樣表面磨成一個(gè)光滑的鏡面。 并且這 個(gè)表面不能發(fā)生組織變化， 且能代表取樣前試樣組織所具有的狀態(tài)。 如果僅僅是 光滑的鏡面， 在顯微鏡下觀察， 看到的是白茫茫的一片， 看不到微觀組織的分布， 為此，必須將試樣磨面進(jìn)行腐蝕處理， 使各個(gè)組織對(duì)光線的反射能力有差異， 在 顯微鏡下呈現(xiàn)不同的像， 這時(shí)所看到的試樣組織的形貌和分布， 即試樣組織的顯 示階段。金相顯微試樣的制備的 - 一般過(guò)程為 : 取樣鑲嵌一磨光一拋光 腐蝕

8、。由 于試樣是規(guī)則的金屬小塊，所以取樣和鑲嵌這兩步可以省略直接進(jìn)行磨光。磨光分為粗磨和細(xì)磨，目的是得到平整光潔的磨面為拋光做準(zhǔn)備。粗磨的目的是整平試樣，并磨成合適的外形。一般在砂輪機(jī)上. 進(jìn)行。在砂輪機(jī)上粗磨， 磨面溫度容易升高， 這樣對(duì)于那些對(duì)溫度比較敏感的材料， 有可能 因?yàn)闇囟壬叨鹪嚇觾?nèi)部組織變化。 且不好操作， 如果壓力過(guò)大， 試樣表面 出現(xiàn)深痕不利于細(xì)磨。 由于試樣比較小， 且是規(guī)則的小塊， 因此決定采用手工操 作，用粗砂紙去除表面氧化層，整平試樣。細(xì)磨的目的是為消除深痕，為拋光做 準(zhǔn)備。細(xì)磨時(shí)，可以加水潤(rùn)滑，加快速度。細(xì)磨的時(shí)后應(yīng)該注意 ;（1）朝著一個(gè)方向磨，以免留下劃痕在

9、試樣表面。（2）換下一張砂紙前，應(yīng)先洗去試樣表面的碎屑。（3）換砂紙后，試樣應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng) 90推磨, 即與上道磨痕相垂直，方便觀察。 常用的金相砂紙，它的磨料有碳化硅和天然剛玉兩種。金相試樣的磨光一樣用碳化硅砂紙，優(yōu)點(diǎn)是磨的快，變形淺，可以加水潤(rùn)滑，加快手工或機(jī)械磨制的速度。 對(duì)于試樣來(lái)說(shuō)，并不是砂粒越粗越好，因?yàn)樯傲４蟮揭欢ǔ潭葘?duì)磨光速率是不會(huì)有 太大影響的，但是會(huì)加深磨痕，得不償失，因此一般采用砂粒適中的砂紙，此次采 用粒度為 400.600.800 的碳化硅砂紙進(jìn)行磨光。磨光后進(jìn)行拋光。拋光通常有機(jī)械 拋光、電解拋光和化學(xué)拋光三種。此次采用機(jī)械拋光。其目的是將磨光留下的變形 層除去，并且 .

10、使顯微組織的觀察不受拋光所產(chǎn)生的變形層的影響。拋光時(shí)應(yīng)將已經(jīng)經(jīng)過(guò)細(xì)磨好的試樣平穩(wěn)地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上， 可以上下移動(dòng)。 對(duì)試樣施加的壓力不宜過(guò)大，否則有可能損壞儀器。拋光時(shí)可以向拋光盤上抹上拋 光膏或者不斷滴調(diào)制的拋光液，這樣可以加速拋光并起到 - - 定潤(rùn)滑的作用。當(dāng)磨痕 全部消除而呈現(xiàn)鏡面時(shí)，停止拋光。用清水將試樣拋光的表面沖洗干凈，用干布擦 干，然后進(jìn)行腐蝕。腐蝕的目的是為了使拋光后的試樣的微觀組織在顯微鏡下能夠看到，常見(jiàn)的腐 蝕方法有化學(xué)腐蝕、電解腐蝕。在這里我們采用化學(xué)腐蝕法。常用的化學(xué)腐蝕齊有 硝酸酒精溶液（2ml HNQ,100ml 95%酒精）、苦味酸酒精溶液（4g苦味酸，10

11、0ml 95% 酒精）和鹽酸苫味酸酒精溶液（5m1HCL 1g苦味酸，100ml 95%酒精）。此次選用的 侵蝕液為硝酸酒精溶液。將已經(jīng)拋光好的試樣擦干凈，用夾子夾取蘸取浸蝕劑的棉 花在試樣拋光面上擦拭，數(shù)秒后，用干凈的棉花將拋光面擦干凈，將試樣放于金相 顯微鏡上觀察。三：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析未處理:T10含碳量介于0.77%-2.11%之間，屬于過(guò)共析鋼，碳鋼的機(jī)械性能取決于 其組織，組織取決于含碳量，含碳量很低時(shí)，鋼的組織中主要是鐵素體和少量珠 光體，一次鋼的強(qiáng)度，硬度低，塑性韌性好。正火正火的組織稍細(xì)些，珠光體的分散度大，鐵素體的量少。T10的金相組織分布為珠光體和少量鐵素體且部分珠光體針狀分布。正火球化T10鋼的球化處理結(jié)果為馬氏體+殘余奧氏體+碳化物 淬火840 CT10鋼840E淬火結(jié)構(gòu)為針狀 M+Ar改變 T10 鋼原始組織及奧氏體化溫度 ,導(dǎo)致了馬氏體組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。當(dāng)原始組織為片狀珠光體時(shí)，在740C、780C加熱未完全奧氏體化，奧氏體 含碳量不高，得到細(xì)針狀、細(xì)小板條狀馬氏體；在840 C、900 E淬火后，碳完全融入奧氏體中，得到針狀馬氏體，且由于溫度升高，得到的組織較740C、780C 淬火后組織粗大；900 E在淬火時(shí)，溫度過(guò)高，奧氏體晶粒粗大，晶界過(guò)熱，所 以淬火后晶粒更加粗大，晶界出現(xiàn)弱化現(xiàn)象，當(dāng)原始組織為