材料工程基礎(chǔ)實驗指導書-資料下載頁
2025-08-03 04:57本頁面
【正文】 線的“鼻尖”相切)，而在較低溫度(300～100℃)時的冷卻速度則盡可能小些。為了保證淬火效果，應(yīng)選用適當?shù)睦鋮s介質(zhì)(如水、油等)和冷卻方法(如雙液淬火、分級淬火等)。不同的冷卻介質(zhì)不同的溫度范圍內(nèi)的冷卻能力有所差別。各種冷卻介質(zhì)的特性見表4。表2 名種碳鋼的臨界溫度(近似值)類別鋼 號臨界溫度(℃）Ac1Ac13或AccmAr1Ar3碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼207358556808353073281367779640724790680760457247806827505072576069072160727766695743T7730770700—T8730—700—T10730800700—T12730820700—T13730830700—表3 碳鋼在箱式爐中加熱時間的確定加熱溫度(℃)工 作 形 狀圓 柱 形方 形板 形保 溫 時 間分鐘/每毫米直徑分鐘/每毫米厚度分鐘/每毫米厚度700800900100032表4 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)650～550℃300～200℃18℃的水60027026℃的水50027050℃的水10027074℃的水3020010%NaCl水溶液(18℃)110030010%NaOH水溶液(18℃)120030010%Na2CO3水溶液(18℃)800270礦物機器油(50℃)15030變壓器油(50℃))12025 鋼的回火鋼經(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，如果直接進行磨削加工往往會出現(xiàn)龜裂；一些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化而失去精度，甚至開裂。因此淬火鋼必須進行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同性能。表5為45鋼淬火后經(jīng)不同溫度回火后的組織性能。表5 45鋼經(jīng)淬火及不同溫度回火后的組織和性能類型回火溫度(℃)回火后的組織回火后硬度(HRC)性能特點低溫回火150～250回火馬氏體＋殘余奧氏體＋碳化物50～57高硬度，內(nèi)應(yīng)力減小中溫回火350～500回火屈氏體35～45硬度適中，有高的彈性高溫回火500～650回火索氏體20～33具有良好塑性、韌性和一定強度相配合的綜合性能 對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要是考慮回火溫度和保溫時間這兩個因素。回火溫度：在實際生產(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)手冊中查閱?，F(xiàn)將幾種常用的碳鋼(4T10和T12 )回火溫度與硬度的關(guān)系列于表6。也可以采用經(jīng)驗公式近似地估算回火溫度。例如45鋼的回火溫度經(jīng)驗公式為：T(℃)≈200＋K(60－χ)式中：K——系數(shù)，當回火后要求的硬度值＞HRC30時，K=11；＜HRC30時，K=12。 χ——所要求的硬度值(HRC)。 保溫時間：通常采用1～3小時，實驗所用試樣較小，定為30分鐘，回火后空冷。表6 各種不同溫度回火后的硬度值(HRC)回火溫度(℃)45鋼T8鋼T10鋼T12鋼150～200℃60～5464～6064～6265～62200～300℃54～5060～5562～5662～57300～400℃50～4055～4556～4757～49400～500℃40～3345～3547～3849～38500～600℃33～2435～2738～2738～28 注：由于具體處理條件不同，上述數(shù)據(jù)僅供參考。 五 實驗步驟1 本次實驗要求以組為單位，設(shè)計完整的實驗思路和實驗步驟，組員的工作應(yīng)有明確的分工，保證每人完成一個試樣的分析和處理，同時注明能用于實驗的時間；每人根據(jù)本組實驗要求寫出個人實驗預習報告；2 完成相應(yīng)的熱處理操作和硬度測試及組織分析；3 實驗結(jié)束每位同學結(jié)合本組其他同學的實驗結(jié)果，從熱處理加熱溫度、加熱時間、冷卻速度及回火溫度分析熱處理工藝與鋼的成分、熱處理后性能和組織三個方面之間的關(guān)系；分析熱處理各階段的組織變化，拍攝金相組織照片；4 分析討論實驗結(jié)果的準確性及操作中出現(xiàn)的問題。5 分析實驗中存在的問題，小組實驗數(shù)據(jù)綜合、討論，分別撰寫實驗報告。六 實驗報告要求1. 將實驗操作步驟如實記錄下來；2. 實驗報告應(yīng)有完整的原始實驗記錄，包括時間、學生姓名、指導老師、完成實驗內(nèi)容、所用實驗工藝參數(shù)、以及實驗所獲得的結(jié)果，對實驗中有缺陷部分和異?，F(xiàn)象及解決手段作好記錄。3. 實驗報告中要對小組所獲得實驗數(shù)據(jù)進行綜合分析。并寫出自己的實驗心得體會。4. 實驗報告應(yīng)寫明實驗項目、實驗時間、指導老師等，填寫工整，條理清楚，在實驗完5. 成后一周內(nèi)必須交給相關(guān)實驗老師。七 注意事項1. 本實驗加熱都采用電爐，由于爐內(nèi)電阻絲距離爐膛較近，容易漏電，所以電爐一定要接地，在放、取試樣時必須先切斷電源。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。開關(guān)爐門要迅速，爐門打開時間不宜過長。3. 試樣由爐中取出淬火時，動作要迅速，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，否則試樣表面會由于冷卻不均而出現(xiàn)軟點。5. 淬火時水溫應(yīng)保持20～30左右，水溫過高要及時換水。6. 實驗操作中應(yīng)嚴格遵守設(shè)備操作規(guī)程和實驗室工作條例，保證自身安全和他人安全，保證設(shè)備正常，有異常及時與實驗室指導老師聯(lián)系。7. 每組實驗完畢，對實驗場所和設(shè)備進行清掃，維護好實驗室環(huán)境。8. 實驗報告應(yīng)寫明實驗項目、實驗時間、指導老師等，填寫工整，條理清楚，在實驗完成后一周內(nèi)必須交給相關(guān)實驗老師。八 思考題1 如何用金相法分析鋼的成分？2 說明奧氏體晶粒度的概念。為什么要研究奧氏體晶粒度及其影響因素？3 為什么說加熱溫度是影響奧氏體晶粒度的主要因素？4 為什么要采用幾種不同的方法來測定奧氏體晶粒的大?。? 鋼熱處理后的馬氏體形態(tài)與性能之間有何關(guān)系？6 鋼的回火組織與性能之間有何關(guān)系，不同成分的鋼如何選用回火溫度？7 鋼淬火時的異常組織有那些類型，熱處理中如何避免？8 金相組織照片獲取有哪些要求，不同組織形態(tài)有何不同？實驗成敗的關(guān)鍵有哪些？ 附件 實驗記錄示范根據(jù)淬火條件不同，分批次進行，記錄可列表如表7。根據(jù)回火溫度不同，分3個批次進行（200400600℃）。各小組將已經(jīng)正常淬火并測定過硬度的45或T12鋼試樣分別放入指定溫度的爐內(nèi)加熱，保溫30分鐘，然后取出空冷。表7 淬火實驗數(shù)據(jù)記錄表組別淬火加熱溫度(℃)冷卻方式20鋼45鋼T12鋼處理前硬度處理后硬度處理前硬度處理后硬度處理前硬度處理后硬度11000℃水冷2750℃水冷3860℃空冷4860℃油冷5860℃水冷
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