【導(dǎo)讀】中保持一定時間后，又以不同速度冷卻的一種工藝。其特點是改善工件的內(nèi)。料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業(yè)中應(yīng)用最。金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理。改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。早在公元前770～前222年，中國人在生產(chǎn)實踐中就已發(fā)現(xiàn)，銅鐵的。性能會因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重。馬氏體存在，說明是經(jīng)過淬火的。冷時轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論，以及英國。人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。程中金屬的氧化和脫碳等。中亞共析鋼的亞溫淬火就是其中之一。之間的溫度加熱淬火稱為亞溫淬火。同時生產(chǎn)實踐的結(jié)果表明。體,高溫回火后為回火索氏體。奧氏體和鐵素體兩相區(qū)進行淬火。亞溫淬火及隨后回火是一種使鋼強韌化的新工

　　

【正文】 ? (Ca) ≤ 試驗用 45 鋼的拉力試棒，如圖 11 所示。 準(zhǔn)備工作 選取 28 個試樣， 對其進行編號并分組，明確每組試樣具體熱處理要求：如淬火溫度、保溫時間、回火溫度等。 根據(jù)淬火要求，可將熱處理溫度相同的試樣放在同一爐內(nèi)。為了保證同一組 23 試樣的加熱溫度及保溫時間相同，可將四個試塊和三個試棒用細(xì)鐵絲捆綁在一起，保證同一性，減少實驗誤差。在箱式爐中加熱時，一般單層 排列。工件出爐時不可用鉗子直接夾持試樣表面。淬火時冷卻方法為水冷，回火時冷卻方法為空冷。 實驗設(shè)備及其試劑 設(shè)備 金相試樣拋光機 （型號 P－ 2 拋盤直徑 200mm） 箱式電阻爐 （型號 SXZ－ 5－ 12 額定功率 5KW） 箱式電阻爐 （型號 SXZ2－ 4－ 10 額定功率 4KW） KSJ 系列溫度控制器 儀器 金相砂紙 XI－ 16A 型光學(xué)顯微鏡 DFM－ 4 型電吹風(fēng) 10ml 量筒 托盤天平 試劑 無水乙醇 4％硝酸酒精 氧化鋁（分子量 ） 2， 4， 6－三硝基苯酚 立白洗潔精 熱處理方案 根據(jù)自己的畢業(yè)課題，需要圓柱體 45 鋼試塊 28 個和 45 鋼試棒 21 個。 將 4 個 試塊和 3 個 試棒 一組用鐵絲捆好，分為 7 組。 熱處理步驟 淬火 將 7 組試樣分別加熱到 760℃、 770℃、 780℃、 790℃、 800℃、 810℃和 840℃，均保溫 20 分鐘后淬火，水冷。將每組試樣中留出一個 試塊并貼上標(biāo)簽，以便用于以后實驗。 回火 24 將每組剩余的 3 個試塊和 3 個試棒，分別對應(yīng)于 400℃、 450℃、 500℃回火，均保溫 20 分鐘，空冷。最后將每組的 試塊和試棒都貼上標(biāo)簽以便區(qū)分。 硬度測試 ..1 硬度測試的準(zhǔn)備 熱處理后的試樣冷卻后，用粗砂紙打磨，磨試樣時，要保證砂紙和試樣垂直，以便確認(rèn)其劃痕是否 被磨掉，最后要使試樣表面平整，且無氧化皮和油污等；試樣形狀應(yīng)能保證實驗面與硬度計壓頭軸線垂直，測量時應(yīng)盡量沿著過試樣圓心的直線方向測量。如果測量的地方有小的凹槽或未去掉的氧化皮，應(yīng)該繞過或者在就近的地方測量，以保證測量出來的數(shù)據(jù)可靠。 測洛氏硬度 洛氏硬度是應(yīng)用最廣泛的硬度檢測方法，它是靠測量壓痕的深度來度量材料或工件的硬度。用 HR 表示，由于本試驗是 45 鋼亞溫淬火，故選取 HRC 表示。 洛氏硬度試驗原理圖如圖 1 所示。它是用頂角為 1200 金剛石圓錐體或直徑為 (1/16 英寸 )的淬 火鋼球作為壓頭，先施加的初始試驗力 F1(98N)，再加上主試驗力 F2，其總試驗力 F=F1+F2(588N、 980N、 1471N)。圖中 1 為壓頭受到初始試驗力 F1 后壓入試樣的位置； 2 為壓頭受到總試驗力 F 后壓入試樣的位置且經(jīng)規(guī)定的保持時間，卸除主試驗力 F2，仍保留初試驗力 F1，試樣彈性變形的恢復(fù)使壓頭上升到 3 的位置。此時壓頭受主試驗力作用壓入的深度為 h，即 1位置至 3 位置。金屬越硬， h 值越小。為適應(yīng)人們習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念，故人為的規(guī)定一常數(shù) K 減去壓痕深度 h 的值作為洛氏硬度指標(biāo)，并規(guī)定每 為一 個洛氏硬度單位，用符號 HR 表示，則洛氏硬度值為： ?? 25 圖 洛氏硬度試驗方法原理圖 The principle of Rockwell test 由此可見， 洛氏硬度值是一無量綱的材料性能指標(biāo)，使用金剛石壓頭時，常數(shù) K 為 ；使用鋼球壓頭時，常數(shù) K 為 。 洛氏硬度 HRC 可以用于定都很高的材料，操作簡便迅速，而且壓痕很小，幾乎不損傷工件表面，故再剛件熱處理質(zhì)量檢查中應(yīng)用最多。但由于壓痕小，硬度值代表性就差些。如果材料有偏析或組織不均勻的情況，則所測硬度值的重復(fù)性差，故需在試 樣不同部位測定三點，取其算數(shù)平均值。 洛氏硬度法壓痕較小，可測量硬度較高，可直接讀數(shù)，操作方便、效率高，故為熱處理產(chǎn)品檢驗的主要方法之一。在測量時，每個試樣上測 7 個點。應(yīng)注意在測量時加壓時要緩慢進行，不要過快，否則容易損壞儀器且測量的值誤差也較大。 洛氏硬度試驗步驟 ，然后穩(wěn)置于清潔無污垢的載物臺上； （兩相鄰壓痕中心間距不小于 2mm）和點數(shù)（ 7 個）； ，調(diào)整示值指示器至零點后，平穩(wěn)且慢滿的扳動加載手柄，不得有沖擊和震動，保持 10 到 15 秒 后再慢慢卸載，表盤最后的指數(shù)為硬度值的讀數(shù)； 7 個數(shù)據(jù)，去掉一個最高值和一個最低值，然后計算出剩余 5 個數(shù)據(jù)的平均值，為試件的硬度值。 26 金相試樣的制備 金相試樣的制備包括取樣、磨制、拋光、腐蝕等幾個步驟。制備好的金相試樣應(yīng)具備以下幾點： 組織有代表性； 無假相，組織真實； 夾雜物，石墨等不脫落； 無磨痕、麻點或水跡等 [4]。 取樣 對熱處理試樣的制備 金相試樣的大小以便于握持、易于磨制為度、不易過大或過小。熱處理所用試樣的截取是采用機械 截取法，截取試樣的尺寸為 Φ 16 20mm。 硬度測試的準(zhǔn)備 對熱處理后的試樣，進行粗磨。磨試樣時，要保證試樣和砂紙垂直，以便確認(rèn)其劃痕是否被磨盡，粗磨時應(yīng)把試樣表面的氧化皮磨掉，以保證測得的硬度值準(zhǔn)確、可靠。 金相觀察用試樣的制備 磨光 磨光是為了得到平滑光潔的磨面。要求在磨平的同時，盡量防止假相，為揭示真實組織準(zhǔn)備條件。選取試樣磨面，先進行粗磨，粗磨一般將試樣表面的氧化皮磨掉并使試樣平坦光潔，為精磨做準(zhǔn)備。試樣粗磨后要倒角，以免劃破精磨時所用試紙，磨試樣時要從 粗砂紙到細(xì)紗紙一層一層磨下來，不僅要磨去上一道的磨痕，還要去除上一道造成的擾亂層，以保證磨出來的試樣光潔。另外每次換砂紙時都要將試樣旋轉(zhuǎn)九十度，然后再磨，可使試樣達到最佳的光潔度。 拋光 拋光的目的是為了消除試樣細(xì)磨時留下的微小劃痕，從而得到光亮無痕的鏡面，使組織易于觀察。按照拋光的原理可以分為機械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光等。本次試驗用的是機械拋光，是一種應(yīng)用最廣泛的拋光方法。它是在專用的金 相拋光機上拋光。拋光機由電動機帶動，拋光盤上墊有拋光織物，粗拋時所用織物為粗呢，細(xì)拋織物采用金絲絨，拋光 試劑選用氧化鋁粉末。 27 拋光時應(yīng)不斷往織物上灑氧化鋁粉末的水溶液，并注意以下問題：用力均勻、干濕適當(dāng)、不時移動，保持清潔。 試樣腐蝕 要觀察金相組織，必須采取恰當(dāng)?shù)母g方法，使顯微組織能充分的、細(xì)致的顯示出來。拋光后試樣的磨面除非金屬夾雜物或一些裂紋、孔洞的痕跡外，在光學(xué)顯微鏡下是看不到任何組織的，為了使其組織顯示出來，必須對磨面進行腐蝕，由于合金中不同相的耐腐蝕程度不同，因此腐蝕后就會在表面形成凹凸不平的痕跡，他們對光線的反射程度不同，因而在顯微鏡下能看見其組織構(gòu)成。試驗所用的是化學(xué)腐蝕 方法。將拋光好的試樣磨面，在化學(xué)試劑中侵蝕一定時間，便可顯示出組織。 在腐蝕過程中注意以下問題： 腐蝕適度。腐蝕的時間以剛好能揭示組織的細(xì)節(jié)為度，不宜用過度腐蝕來增加組織的襯度。 高倍觀察時的腐蝕程度比低倍觀察時應(yīng)略淺。 腐蝕好的試樣應(yīng)盡量立即觀察、拍照，放置過久容易氧化。 腐蝕不足時，應(yīng)重拋后再腐蝕。 腐蝕劑不同，顯示組織的效果不一。為觀察 25MnV 鋼試樣的顯微組織，采用4%硝酸酒精溶液作為腐蝕劑。為觀察 25MnV 鋼奧氏體晶粒度采用苦味酸溶液作為腐蝕劑，其配方為：水 100ml、苦味酸 5～ 10g、餐具洗潔精 8～ 12ml。顯示方法為：將配制好的腐蝕劑用水浴的方式加熱至 30～ 40℃。將淬火試樣放入腐蝕劑中，試樣腐蝕面朝上，腐蝕時間約為 2～ 4 分鐘。觀察試樣腐蝕面，當(dāng)表面變?yōu)辄S色時取出試樣，在水管下用脫脂棉沖洗并輕輕擦掉試樣表面由腐蝕殘留物組成的薄膜，再用無水酒精、電吹風(fēng)吹干，即可在顯微鏡下觀察 [5][6]。若腐蝕太淺，可繼續(xù)腐蝕，若腐蝕太深可輕拋。 組織觀察 金相試樣的制備 金相試樣的制備包括取樣、磨制、拋光、腐蝕等幾個步驟。制備好的金相試樣應(yīng)具備以下幾點： 組織有代表 性； 無假相，組織真實； 28 夾雜物，石墨等不脫落； 無磨痕、麻點或水跡等 [4] 取樣 對熱處理試樣的制備 金相試樣的大小以便于握持、易于磨制為度、不易過大或過小。熱處理所用試樣的截取是采用機械截取法，截取試樣的尺寸為 Φ 16 20mm。 磨光與拋光 磨光 磨光是為了得到平滑光潔的磨面。要求在磨平的同時，盡量防止假相，為揭示真實組織準(zhǔn)備條件。選取試樣磨面，先進行粗磨，粗磨一般將試樣表面的氧化皮磨掉并使試樣平坦光潔，為精磨做準(zhǔn)備。試樣粗磨后要倒角，以免劃破精磨時所用試紙，磨試樣時要 從粗砂紙到細(xì)紗紙一層一層磨下來，不僅要磨去上一道的磨痕，還要去除上一道造成的擾亂層，以保證磨出來的試樣光潔。另外每次換砂紙時都要將試樣旋轉(zhuǎn)九十度，然后再磨，可使試樣達到最佳的光潔度。 拋光 拋光的目的是為了消除試樣細(xì)磨時留下的微小劃痕，從而得到光亮無痕的鏡面，使組織易于觀察。按照拋光的原理可以分為機械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光等。本次試驗用的是機械拋光，是一種應(yīng)用最廣泛的拋光方法。它是在專用的金相拋光機上拋光。拋光機由電動機帶動，拋光盤上墊有拋光織物，粗拋時所用織物為粗呢，細(xì)拋織物采用金絲絨，拋光試劑選用 氧化鋁粉末。 拋光時應(yīng)不斷往織物上灑氧化鋁粉末的水溶液，并注意以下問題：用力均勻、干濕適當(dāng)、不時移動，保持清潔。 試樣腐蝕 要觀察金相組織，必須采取恰當(dāng)?shù)母g方法，使顯微組織能充分的、細(xì)致的顯示出來。拋光后試樣的磨面除非金屬夾雜物或一些裂紋、孔洞的痕跡外，在光學(xué)顯微鏡下是看不到任何組織的，為了使其組織顯示出來，必須對磨面進行腐蝕，由于合金中不同相的耐腐蝕程度不同，因此腐蝕后就會在表面形成凹凸不平的痕跡，他們對光線的反射程度不同，因而在顯微鏡下能看見其組織構(gòu)成。試驗所用的是化學(xué)腐蝕方法。將拋光好 的試樣磨面，在化學(xué)試劑中侵蝕一定時間，便可顯示出組織。 29 在腐蝕過程中注意以下問題： 腐蝕適度。腐蝕的時間以剛好能揭示組織的細(xì)節(jié)為度，不宜用過度腐蝕來增加組織的襯度。 高倍觀察時的腐蝕程度比低倍觀察時應(yīng)略淺。 腐蝕好的試樣應(yīng)盡量立即觀察、拍照，放置過久容易氧化。 腐蝕不足時，應(yīng)重拋后再腐蝕。 腐蝕劑不同，顯示組織的效果不一。為觀察 45 鋼試樣的顯微組織，采用 4%硝酸酒精溶液作為腐蝕劑。為觀察 45 鋼奧氏體晶粒度采用苦味酸溶液作為腐蝕劑，其配方為：水 100ml、苦味酸 5～ 10g、餐具洗潔精 8～ 12ml。顯示方法為：將配制好的腐蝕劑用水浴的方式加熱至 30～ 40℃。將淬火試樣放入腐蝕劑中，試樣腐蝕面朝上，腐蝕時間約為 2～ 4 分鐘。觀察試樣腐蝕面，當(dāng)表面變?yōu)辄S色時取出試樣，在水管下用脫脂棉沖洗并輕輕擦掉試樣表面由腐蝕殘留物組成的薄膜，再用無水酒精、電吹風(fēng)吹干，即可在顯微鏡下觀察 [5][6]。若腐蝕太淺，可繼續(xù)腐蝕，若腐蝕太深可輕拋。 金相顯微鏡的原理及使用 顯微鏡通過物鏡和目鏡兩次放大而得到倍數(shù)較高的放大像?？偟姆糯蟊稊?shù) M應(yīng)為物鏡放大倍數(shù) M 物 于目鏡放大倍數(shù) M 目 的乘積，即： M＝ M 物 M 目 物鏡是 決定顯微鏡質(zhì)量的主要光學(xué)零件。衡量一個物鏡的性能有以下四點： 數(shù)值孔徑和分辨能力； 放大倍數(shù)； 景深度； 像差校正程度 [4]。 顯微組織拍照 將制備好的試樣放在金相顯微鏡下調(diào)試出清晰的顯微組織，然后數(shù)碼拍照并保存，用于試樣的組織分析。在拍照時應(yīng)盡量選用組織清晰且硬度值接近平均硬度值的試樣。 167。 實驗結(jié)果與討 論 30