2014年最新45鋼的熱處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、金屬材料的熱處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)項(xiàng)目：45鋼淬火及回火前后硬度測(cè)量45號(hào)鋼的熱處理一、 試驗(yàn)?zāi)康?1.了解硬度測(cè)定的基本原理及應(yīng)用范圍。 2.了解洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其操作方法。 3.初步建立碳鋼的含碳量與其硬度間的關(guān)系。4.分析淬火溫度的選擇對(duì)剛性能的影響。5.研究冷卻條件剛性能的關(guān)系。二、 實(shí)驗(yàn)儀器及材料1.HR150A型洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)。 2.試樣:2010mm 45鋼。3.加熱爐。4.磨砂紙5冷卻液：水（20C左右）。HR-150A型洛氏硬度計(jì)主要零部件1.機(jī)身 2.加荷手柄 3.升降手把4.手輪5.絲杠保護(hù)套（內(nèi)有絲杠）6.待測(cè)試件7主軸8.小杠桿9.大杠桿10.調(diào)整塊11.定位標(biāo)記

2、12.吊環(huán)13.螺釘14.砝碼變換器15.砝碼16.油針17.油氈18.后蓋19.緩沖器20.卸荷手柄21.壓頭22.上蓋23.指示表24變荷手柄25.工作臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理熱處理是一種很重要的金屬熱加工的工藝方法，也是充分發(fā)揮金屬材料性能潛力的重要手段。熱處理的主要目的是改變鋼的性能，其中包括使用性能及工藝性能。鋼的熱處理工藝特點(diǎn)是將鋼加熱到一定的溫度，經(jīng)一定時(shí)間的保溫，然后以某種速度冷卻下來(lái)，通過(guò)這樣的工藝過(guò)程能使鋼的性能發(fā)生改變。其基本工藝方法可分為退火、淬火及回火等，本次試驗(yàn)要求淬火與回火。（一）鋼的淬火鋼的淬火：淬火就是將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過(guò)共析鋼）以上3050C，保

3、溫后放入各種不同的冷卻介質(zhì)中快速冷卻(V冷V臨)，以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。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：淬火加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度。1、 淬火溫度的選擇正確選定加熱溫度是保證淬火質(zhì)量的重要一環(huán)。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)Fe-Fe3c相圖確定（如圖3-1所示）。對(duì)45#鋼的亞共析鋼，其加熱溫度為Ac3+3050C，此實(shí)驗(yàn)采用的加熱溫度為830。若加熱溫度不足（低于780C的Ac3溫度），則淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體而造成強(qiáng)度及硬度的降低；但過(guò)高的加熱溫度（如超過(guò)Acm）不僅無(wú)助于

4、強(qiáng)度、硬度的增加，反而會(huì)由于產(chǎn)生過(guò)多的殘余奧氏體而導(dǎo)致硬度和耐磨性的下降。2、 保溫時(shí)間的確定淬火加熱時(shí)間實(shí)際上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、所用的加熱介質(zhì)、加熱方法等因素有關(guān)，一般按經(jīng)驗(yàn)公式加以估算。（經(jīng)驗(yàn)公式：加熱溫度為800C的圓柱形工件，保溫時(shí)間為1.0分鐘/每毫米）。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，以減少內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂。為保證淬火效果，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)（如水、油等）。此實(shí)驗(yàn)的

5、淬火冷卻介質(zhì)選用水。考慮到實(shí)驗(yàn)中加熱爐的極限溫度，將加熱溫度定在800 C，保溫15分鐘后進(jìn)行水冷。(二)鋼的回火鋼經(jīng)經(jīng)淬火后得到的馬氏體組織質(zhì)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用過(guò)程中將會(huì)引起尺寸變化而失去精度，甚至開(kāi)裂。因此淬火鋼必須進(jìn)行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同的組織和性能。低溫回火：回火溫度150250C；回火后的組織為回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物；性能特點(diǎn)是硬度高，內(nèi)應(yīng)力減少。中溫回火：回火溫度350500C；回火后的組織為回火屈氏體；性能特點(diǎn)是硬度適中，有高的彈性。高溫回火：回火溫度500650C；

6、回火后的組織為回火索氏體；性能特點(diǎn)是具有良好塑性、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考慮回火溫度和保溫時(shí)間這兩個(gè)因素。實(shí)驗(yàn)所用試樣較小，故回火保溫時(shí)間可為30分鐘，回火溫度選擇低溫回火溫度，即：150250C。低溫回火后在空氣中冷卻?；鼗鹄鋮s方式：碳鋼回火時(shí)，一般采用在空氣中冷卻。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1、 對(duì)45鋼進(jìn)行淬火（1） 在進(jìn)行淬火前先測(cè)量實(shí)驗(yàn)試樣的硬度九次，并將后六次測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)入表格中。（2）、將試樣放入加熱爐中，打開(kāi)加熱爐。使其溫度上升到800 C開(kāi)始計(jì)時(shí)。保溫15分鐘。（3）、15分鐘后，取出試樣對(duì)其進(jìn)行水冷。（4）、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表

7、面磨平整光滑。（5）、再次測(cè)量試樣的硬度一共五次。并計(jì)入表格中。2、 對(duì)45鋼淬火后進(jìn)行低溫回火（1）、將回火爐的溫度設(shè)定在200 C。（2）、待溫度升到200 C時(shí)，將試樣放入加熱爐中，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。保溫30分鐘（3）、30分鐘后，取出試樣放在指定位置進(jìn)行空冷。（4）、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑。（5）、再次測(cè)量試樣的硬度一共五次。并計(jì)入表格中。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1、淬火前的硬度測(cè)量次數(shù)12345硬度（HRC）21.019.821.519.520.5注：本組的實(shí)驗(yàn)試樣初始硬度較其他組的大分析：測(cè)量時(shí)，由于選擇的測(cè)量點(diǎn)不同和人為操作因素，每次測(cè)量的數(shù)據(jù)存在誤差。試樣中心和邊沿的硬度

8、明顯不同，測(cè)量時(shí)盡量選擇中心處測(cè)量。2、淬火后的硬度測(cè)量次數(shù)12345硬度（HRC）61.061.560.459.559.1分析：與淬火前相比，淬火后的硬度明顯增大。說(shuō)明適當(dāng)?shù)拇慊鹂梢栽龃蟛牧系挠捕取?、回火后的硬度測(cè)量次數(shù)12345硬度（HRC）50.150.550.750.849.9分析：與淬火前相比，回火后鋼的硬度明顯大于鋼的原始硬度，但比淬火后的硬度小些。說(shuō)明回火后鋼的硬度降低了。六、分析與討論試驗(yàn)中，鋼淬火加熱后，必須迅速在水中冷卻。這是因?yàn)檎l(shuí)的冷卻速度快，防止奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w而得不到需要的馬氏體組織。通過(guò)淬火，鋼的硬度得到了明顯的提高。淬火鋼在回火過(guò)程中發(fā)生了一系列的組織變化，這必然會(huì)引起機(jī)械性能發(fā)生相應(yīng)的變化。淬火鋼的回火，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)軟化過(guò)程，性能變化的總趨勢(shì)是，隨著回火