碳鋼的熱處理

1、.膃莇蕆蚇袃膀莃螆羅莆蟻螆肈腿薇螅膀莄薃螄羀膇葿螃肂蒂蒞螂膄芅蚄螁襖蒁薀螀羆芃蒆袀聿葿莂衿膁節(jié)蝕袈袀肅蚆袇肅芀薂袆膅膃蒈裊裊莈莄襖羇膁蚃襖聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁蒞莁羈羄膈螀羀膆莃蚆罿羋芆薂羈羈蒁蒈薅肀芄莃薄膃蒀螞蚃袂芃薈螞羅蒈蒄螞肇芁莀蟻艿肄蝿蝕罿荿蚅蠆肁膂薁蚈膃莇蕆蚇袃膀莃螆羅莆蟻螆肈腿薇螅膀莄薃螄羀膇葿螃肂蒂蒞螂膄芅蚄螁襖蒁薀螀羆芃蒆袀聿葿莂衿膁節(jié)蝕袈袀肅蚆袇肅芀薂袆膅膃蒈裊裊莈莄襖羇膁蚃襖聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁蒞莁羈羄膈螀羀膆莃蚆罿羋芆薂羈羈蒁蒈薅肀芄莃薄膃蒀螞蚃袂芃薈螞羅蒈蒄螞肇芁莀蟻艿肄蝿蝕罿荿蚅蠆肁膂薁蚈膃莇蕆蚇袃膀莃螆羅莆蟻螆肈腿薇螅膀莄薃螄羀膇葿螃肂蒂蒞螂膄芅蚄螁襖蒁薀螀羆芃蒆袀聿葿莂

2、衿膁節(jié)蝕袈袀肅蚆袇肅芀薂袆膅膃蒈裊裊莈莄襖羇膁蚃襖聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁蒞莁羈羄膈螀羀膆莃蚆罿羋芆薂羈羈蒁蒈薅肀芄莃薄膃蒀螞蚃袂芃薈螞羅蒈蒄螞肇芁莀蟻艿肄蝿蝕罿荿蚅蠆肁膂薁蚈膃莇蕆蚇袃膀莃螆羅莆蟻螆肈腿薇螅膀莄薃螄羀膇葿螃肂蒂蒞螂膄芅蚄螁襖蒁薀 碳鋼的熱處理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解碳鋼的基本熱處理（退火、正火、淬火及回火）工藝方法。    2、 研究冷卻條件對(duì)碳鋼性能的影響。    3、 分析淬火及回火溫度對(duì)碳鋼性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理1、 鋼的淬火    所謂淬火就是將鋼加熱到

3、Ac3（亞共析鋼）或Ac1 (過(guò)共析鋼)以上3050，保溫后放入各種不同的冷卻介質(zhì)中（ V冷應(yīng)大于V臨 ），以獲得馬氏體組織。碳鋼經(jīng)淬火后的組織由馬氏體及一定數(shù)量的殘余奧氏體所組成。    為了正確地進(jìn)行鋼的淬火，必須考慮下列三個(gè)重要因素：淬火加熱的溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度。 （1）淬火溫度的選擇     選定正確的加熱溫度是保證淬火質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。淬火時(shí)的具體加熱溫度主要取決于鋼的含碳量，可根據(jù) 相圖確定（如圖4所示）。對(duì)亞共析鋼，其加熱溫度為 3050，若加熱溫度不足（低于），則淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體而造成強(qiáng)度

4、及硬度的降低。對(duì)過(guò)共析鋼，加熱溫度為 3050，淬火后可得到細(xì)小的馬氏體與粒狀滲碳體。后者的存在可提高鋼的硬度和耐磨性。（2）保溫時(shí)間的確定     淬火加熱時(shí)間是將試樣加熱到淬火溫度所需的時(shí)間及在淬火溫度停留保溫所需時(shí)間的總和。加熱時(shí)間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所需的加熱介質(zhì)及加熱方法等因素有關(guān)，一般可按照經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算，碳鋼在電爐中加熱時(shí)間的計(jì)算如表1所示。表1 碳鋼在箱式電爐中保溫時(shí)間的確定 加 熱溫度() 工 件 形 狀 圓 柱 形 方 形 板 形 保 溫 時(shí) 間 分鐘/每毫米直徑分鐘/每毫米厚度分鐘/每毫米厚度7001.52.238001.0

5、1.529000.81.21.61000 0.4 0.6 0.8 （3）冷卻速度的影響    冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。冷卻時(shí)應(yīng)使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個(gè)前提下又應(yīng)盡量緩慢冷卻，以減少鋼中的內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂。為此，可根據(jù)C曲線圖（如圖2所示），使淬火工作在過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定的溫度范圍（650550）進(jìn)行快冷（即與C曲線的“鼻尖”相切），而在較低溫度（300100）時(shí)冷卻速度則盡可能小些。為了保證淬火效果,應(yīng)選用合適的冷卻方法（如雙液淬火、分級(jí)淬火等).不同的冷卻介質(zhì)在不同的溫度范圍內(nèi)的冷卻速度有所差

6、別。各種冷卻介質(zhì)的特性見(jiàn)表2.表2 幾種常用淬火介質(zhì)的冷卻能力冷卻介質(zhì) 在下列溫度范圍內(nèi)的冷卻速度（/秒） 650550 300200 18的水60027050的水10027010NaCl水溶液（18）110030010NaoH水溶液（18）120030010NaoH水溶液（18）800270蒸餾水（50）250200硝酸鹽（200）35010菜籽油（50）20035礦務(wù)機(jī)油（50）15030變壓器油（50）120252、鋼的回火    鋼經(jīng)淬火后得到的馬氏體組織硬而脆，并且工件內(nèi)部存在很大的內(nèi)應(yīng)力，如果直接進(jìn)行磨削加工往往會(huì)出現(xiàn)龜裂；一些精密的零件在使

7、用過(guò)程中將會(huì)由于變形引起尺寸變化而失去精度，甚至開(kāi)裂。因此鋼淬火后必須進(jìn)行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的性能。表42為45鋼淬火后經(jīng)不同溫度回火后的組織及性能。  表3 45鋼經(jīng)淬火及不同溫度回火后的組織合和性能類型 回火溫度（)回火后的組織回火后硬度（HRC）性能特點(diǎn)低溫回火150250回火MAK 6057硬度高，內(nèi)應(yīng)力減小中溫回火350500回火屈氏體3545硬度適中，又較高的彈性高溫回火500650回火索氏體2033具有良好塑性、韌性和一定強(qiáng)度相配合的綜合性能 對(duì)碳鋼來(lái)說(shuō)，回火工藝的選擇主要是考慮回火溫度和保溫時(shí)間這兩個(gè)因素。  

8、60; 回火溫度：在實(shí)際生產(chǎn)中通常以圖紙上所要求的硬度要求作為選擇回火溫度的依據(jù)。各種鋼材的回火溫度與硬度之間的關(guān)系曲線可從有關(guān)手冊(cè)中查閱。幾種常用的碳鋼（45、T8、T10和T12鋼）回火溫度與硬度的關(guān)系如表4所示。     表4各種不同溫度回火后的硬度值（HRC）回火溫度（）45鋼T8鋼T12鋼150200605464606562200300504055456257300400504055455749400500403345354938500600332435273828 也可以采用經(jīng)驗(yàn)公式近似地估算回火溫度。例如45鋼回火溫度的

9、經(jīng)驗(yàn)公式為：T（）200K（60）式中：K系數(shù)，當(dāng)回火后要求的硬度值HRC30時(shí)，K=11；HRC時(shí)，K=12。        所要求的硬度值（HRC）。    保溫時(shí)間：回火保溫時(shí)間與工件材料、尺寸及工藝條件等因素有關(guān)，通常采用13小時(shí)。根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)用試樣大小，規(guī)定回火保溫時(shí)間分別為高、中溫回火90分鐘，低溫回火為60分鐘。回火后試樣在空氣中冷卻。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及具體步驟：l 根據(jù)設(shè)備設(shè)備情況，每班分為六個(gè)小組進(jìn)行。 l 每組按要求領(lǐng)取試樣，并按實(shí)

10、驗(yàn)工藝條件將試樣分別用鐵絲捆扎好。  l 按照FeFeC3相圖確定淬火加熱溫度及保溫時(shí)間（按11.2分鐘/每毫米直徑計(jì)算).l 熱處理操作（包括淬火、回火、正火和退火處理）。l 各組將熱處理前后的試樣表面用砂紙（或砂輪）磨平,并分別測(cè)出洛氏硬度值（HRC或HRB）。l 對(duì)熱處理后的試樣磨制、拋光和腐蝕后，進(jìn)行顯微組織觀察。l 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表。材料編號(hào)熱 處 理 工 藝硬 度組 織加熱溫度冷卻方式回火溫度處理前（HR ）處理后（HR ）45#1860爐冷2860空冷3860油冷4860水冷5860水冷2006860水冷4007860水冷6008750水冷T89810爐冷1

11、0810空冷11810油冷12810水冷13810水冷20014780水冷四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1、 箱式電爐及控溫儀表    2、 洛氏硬度計(jì)    3、 冷卻介質(zhì)：水、油（室溫）    4、 試樣材料：A3鋼，45鋼，T8鋼五、注意事項(xiàng)1、本實(shí)驗(yàn)加熱所用設(shè)備為電爐，電爐一定要接地，在放、取試樣時(shí)必須先切斷電源。    2、往爐中放，取試樣必須使用夾鉗，夾鉗必須擦干，不得沾有油和水。    3、試樣由爐中取出

12、淬火時(shí)，動(dòng)作要迅速，以免溫度下降，影響淬火質(zhì)量。    4、試樣在淬火液中應(yīng)不斷攪動(dòng)，以免試樣表面由于冷卻不均而出現(xiàn)軟化點(diǎn)。    5、淬火時(shí)水溫應(yīng)保持2030左右，水溫過(guò)高要及時(shí)換水。    6、淬火或回火后的試樣均要用砂紙打磨表面，去掉氧化皮后再測(cè)定硬度值。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?#160;   2、 分析加熱溫度與冷卻速度對(duì)鋼性能的影響。    3、 繪制出45鋼回火溫度與硬度的關(guān)系曲線圖。    4、 分析實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題。. 袇肅莀薂袆膅薆蒈裊芇莈螇襖羇膁蚃襖聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁蒞莁羈羄膈螀羀膆蒃蚆罿羋芆薂羈羈蒁蒈羈肀芄螆羇膃蒀螞肆芅芃薈肅羅蒈蒄螞肇芁蒀蟻艿薆蝿蝕罿荿蚅蠆肁薅薁蚈膃莇蕆蚇芆膀螅螆羅莆蟻螆肈腿薇螅芀莄薃螄羀芇葿螃肂蒂螈螂膄芅蚄螁芇蒁薀螀羆芃蒆袀聿葿莂衿膁節(jié)蝕袈袁蕆蚆袇肅莀薂袆膅薆蒈裊芇莈螇襖羇膁蚃襖聿莇蕿羃膂腿蒅羂袁蒞莁羈羄膈螀羀膆蒃蚆罿羋芆薂羈羈蒁蒈羈肀芄螆羇膃蒀螞肆芅芃薈肅羅蒈蒄螞肇芁蒀蟻艿薆蝿蝕罿荿蚅蠆肁薅薁蚈膃莇蕆蚇芆膀螅螆羅莆蟻螆肈腿