【正文】 。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我非常感謝婁老師的悉心指導(dǎo)和幫助，老師認(rèn) 真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，使我能夠按時(shí)的完成工作任務(wù)，在其中，老師淵博的專業(yè)知識(shí)，更是讓我感到敬佩，每次有一些設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，老師總是能即時(shí)地幫我糾正，并提出解決方案，有些觀點(diǎn)更是獨(dú)具一格，讓我從中得到了很大的啟發(fā)。隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，我的大學(xué)生涯也即將走向終點(diǎn)，感慨萬(wàn)千，真是時(shí)間匆匆。 （ 3） 預(yù)先熱處理為正火 +普通球化退火或者等溫球化退火的退火態(tài) T10鋼試樣，經(jīng)過(guò)水淬和低溫回火后，會(huì)發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 4 結(jié) 論 （ 1）正火 +等溫球化退火為 T10 鋼的最佳預(yù)先熱處理工藝。但是原材料本身沖擊韌性就很好，只是硬度低而已，按照方案五熱處理后，只是稍稍提高了材料的硬度，降低了材料的韌性。高碳鋼本身材質(zhì)比較硬、脆，這是它的優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)，但是如今對(duì)于材料的要求越來(lái)越嚴(yán)格，就需要多方面發(fā)展，更好的提高材料性能。經(jīng)過(guò)正火，片狀珠光體比較密集，能夠降低材料的屈服強(qiáng)度，提高塑韌性。正火主要是為了消除退火態(tài)試樣表面滲碳體，加熱時(shí)使其溶入奧氏體中，此外還有細(xì)化晶粒，均勻組織的作用。相對(duì)于普通球化退火，等溫球化退火的優(yōu)點(diǎn) 在于可使球化組織均勻，并且能夠讓微觀組織中片狀珠光體更好的轉(zhuǎn)變?yōu)榱钪楣怏w，奧氏體轉(zhuǎn)變也更為徹底，并可嚴(yán)格控制退火后材料的硬度，試樣 3 的硬度略高于試樣 2，但沖擊韌性很小，說(shuō)明材料很脆，易斷，也從側(cè)面反映了等溫球化退火可以提高試樣的韌性，球化退火不能。 沖擊韌性aku/（ J/cm178。 沖擊韌性分析 沖擊試樣的斷口尺寸、 沖擊吸收功、沖擊韌性匯總?cè)绫?。預(yù)先熱處理為正火的試樣 5 和試樣 2 相比，沒(méi)有進(jìn)行球化退火，正火消除網(wǎng)狀滲碳體后，直接進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變不徹底，只有少量的珠光體發(fā)生了轉(zhuǎn)變，而經(jīng)過(guò)正火和等溫球化退火后，組織中珠光體轉(zhuǎn)變比較徹底，生成的馬氏體多，因此，試樣 5 比試樣 2 硬度低。因此，其硬度稍有降低。 從組織上分析，預(yù)備熱處理為正火和等溫球化退火的試樣 2 和預(yù)備熱處理為正火和普通球化退火的試樣 3，經(jīng)過(guò)最終熱處理后，試樣 2 的微觀組織更細(xì)，更均勻。金剛石圓錐體 150 HRC 57 56 57 57 試樣 5 120176。金剛石圓錐體 150 HRC 55 57 56 56 試樣 3 120176。 表 各個(gè)試樣的洛氏硬度值 試樣 試驗(yàn)規(guī)范 測(cè)得硬度值 壓頭 總載荷/Kg 硬度標(biāo)尺 第一次 第二次 第三次 平均硬度值 試樣 1 120176。 (d)和 (e)相比較，可以看出作為 T10 鋼的預(yù)先熱處理，球化退火比正 火更適合。在對(duì)比 (b)和 (d)，可以看出正火對(duì)于試樣的微觀組織有一定的影響， (d)中可以看到一些腐蝕滲碳體后留下的小凹槽，說(shuō)明不經(jīng)過(guò)正火去除組織表面的網(wǎng)狀滲碳體，直接進(jìn)行球化退火，雖然可以起到細(xì)化晶粒，均勻組織的作用，但是沒(méi)有經(jīng)過(guò)正火和球化退火的效果好。 (b)、 (c)、 (d)的組織分布都比較均勻，說(shuō)明球化退火具有均勻組織的作用，不管是普通球化退火還是等溫球化退火。 (b)和 (e)對(duì)比， (e)圖中可以清晰的看到組織中一些坑坑洼洼的小點(diǎn)，這些是由于腐蝕劑將滲碳體溶解以后所留下的，可以看出球化退火對(duì)于試樣組織有明顯的影響，試樣 5 沒(méi)有進(jìn)行球化退火，組織中滲碳體分布不均勻，比較集中，且保留著原組織大顆粒的滲碳體。在等溫保溫過(guò)程中，奧氏體得到了充足的時(shí)間和能量來(lái)進(jìn)行球化，由片狀珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)榱钪楣怏w 。 球化退火后所生成的組織有珠光體和粒狀碳化物，其中珠光體是由奧氏體轉(zhuǎn)變而來(lái)，而碳化物是由析出的滲碳體長(zhǎng)大而成，析出的碳化物越多，獲得顆粒狀的珠光體越容易。圖 (d)主要組織為鐵素體，該試樣的預(yù)備熱處理為等溫球化退火。圖 (b)主要組織為鐵素體，該試樣的預(yù)先熱處理為正火和等溫球化退火。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 3 結(jié)果與分析 顯微組織分析 圖 為不同預(yù)先熱處理和原始材料的金相顯微照片。 試驗(yàn)的操作步驟：（ 1）根據(jù)試樣材料及預(yù)計(jì)硬度范圍，選擇壓頭類型為 120176。用沖擊試驗(yàn)確定時(shí)，沖擊功小于 4J，便可以認(rèn)為出現(xiàn)了脆性。大抵上是隨著溫度的降低材料的 ak 值 減小。因此，不同類型 、 尺寸的試樣的 ak 或 Ak 值不能直接比較。 ak 的 值 對(duì) 材料內(nèi)部結(jié)構(gòu) 的 缺陷，微觀結(jié)構(gòu)的變化 很 敏感，如 裂紋 、 回火脆性 、 氣泡 、 晶粒 的 粗 化 、 夾太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 雜物等等，都 將使 ak 值顯著降低；相同材料的試件， 其缺口越深越 尖銳， 缺口應(yīng)力越集中 ，越容易變形 、 斷裂 。 一般把 ak 值低的材料稱為脆性材料， ak 值高的材料稱為韌性材料。 沖擊韌度 ak 表示材料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。） Ak 表示試樣的沖擊吸收功，單位 J。雖然沖擊吸收功不能真正代表材料的沖擊韌性，但是因?yàn)樗鼘?duì)材料的成分和材料的內(nèi)部組織變化十分敏感，所以也被大家廣泛采用，經(jīng)常用于相對(duì)比較。 Ak=E1E2 (E1 表示擺錘在初 始位置所具有的勢(shì)能； E2 表示沖斷試樣之后，擺錘所在位置具有的勢(shì)能 ) 圖 擺錘沖擊試驗(yàn)原理 沖擊韌性值 ak 表示材料抵抗沖擊載荷的能力，它不能進(jìn)行定量換算，只能進(jìn)行相互比較。擺錘沖擊試驗(yàn)原理如圖 。測(cè)量沖擊吸收功所用儀器：擺錘氏沖擊試驗(yàn)機(jī)如圖 。通過(guò)大量不同溫度的沖擊試驗(yàn)，研究鋼的低溫脆性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度。否則，我們很難說(shuō)，這樣的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)工程應(yīng)用的指導(dǎo)意義。所以沖擊韌性，無(wú)論以沖擊斷裂功 Ak 表示，還是將這個(gè)功除以截面積以后的 ak 值表示，都將表 示是在試樣的試驗(yàn)條件下測(cè)定得到的。所以在試驗(yàn)時(shí)一定要標(biāo)明試樣形狀和尺寸。對(duì)硬質(zhì)合金和球墨鑄鐵等脆性材料可按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。試樣的外形尺寸均為 10mm10mm55mm，缺口深度為 2mm，其尺寸要求要求如圖。在一次試驗(yàn)結(jié)束 開(kāi)始下一次試驗(yàn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)手輪的方向不能轉(zhuǎn)錯(cuò)，否則使工作臺(tái)上升，容易頂壞壓頭。試樣表面應(yīng)該干凈、整潔、平整，不得帶有氧化皮、裂縫及其它污染物。金剛石圓錐體 150 2067 適用 于調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等 洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)，要注意為了方便獲得較為準(zhǔn)確的洛氏硬度值，我們通常在每個(gè)試樣上取的試樣點(diǎn)不少于 3 個(gè)，然后取這三個(gè)點(diǎn)的算術(shù)平均值作為該試樣的洛氏硬度值。 表 常用的三種洛氏硬度實(shí)驗(yàn)規(guī)范 符號(hào) 壓頭類型 試驗(yàn)力 /Kgf 硬度值的有效范圍 適用范圍 HRA 120176。 HR=K(h3h1） /C 式中： HR 為無(wú)量綱數(shù)，表示材料的洛氏硬度值； K 為固定值，壓頭為金剛石圓錐體的時(shí)候， K 的值為 100；壓頭為淬火鋼 球時(shí)， K 的值為 130； C 表示的是指示器刻度盤上一個(gè)分度格所代表的壓頭壓入試樣的深度， C 為常數(shù)，值為 。在做試驗(yàn)的時(shí)候，應(yīng)該先施加初試驗(yàn)力，然后再加主試驗(yàn)力。 圖 洛氏硬度計(jì) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 洛氏硬度試驗(yàn)是用錐頂角為 120176。 經(jīng)過(guò)比較，最終決定采用洛氏硬度試驗(yàn)法來(lái)測(cè)量硬度。 維氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：不存在洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)不同標(biāo)尺的硬度值無(wú)法統(tǒng)一的弊端；也不存在布氏硬度試驗(yàn)對(duì)要求試驗(yàn)力和壓頭直徑之間所規(guī)定條件的約束；測(cè)量精度高，硬度較精確 [12]。 布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：壓痕面積大，不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別小組織不均而影響測(cè)量；試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，重現(xiàn)率 高。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 洛氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、方便、迅速；可以直接從刻度盤上讀取；壓痕小，可在工件上直接進(jìn)行試驗(yàn)；用不同的標(biāo)尺可以測(cè)量軟硬不同的試樣的硬度。因?yàn)楹?jiǎn)單和方便的硬度測(cè)試，它能反映出化學(xué)成分和金屬材料的結(jié)構(gòu)之間的差異，因此它被廣泛應(yīng)用于科研和生產(chǎn)。因此，硬度試驗(yàn)也可用于研究鋼的相變和作為一種手段來(lái)檢測(cè)熱處理的影響?；鼗鸷蟮挠捕热Q于回火溫度和保溫時(shí)間。常作為一種監(jiān)督手段應(yīng)用于各行各業(yè)，如在鋼鐵材料，當(dāng)馬氏體的形成，由于溶解成飽和碳原子的晶格畸變?cè)龃螅诲e(cuò)密度增加，從而顯著降低塑性變形的能力，這是高硬度的馬氏體。 力學(xué)性能測(cè)定 硬度是檢測(cè)材料性能的一個(gè)最快速、經(jīng)濟(jì)的方法，也是檢測(cè)的重要指標(biāo)之一。（ 5）作為觀察的試樣應(yīng)該是干凈的不能帶有腐蝕液，以免損壞鏡頭。（ 3）金相顯微鏡應(yīng)放到干燥，通風(fēng)，清潔的地方。裝卸時(shí)，一定要輕拿輕放，并且不要用手觸摸透鏡，防止留下指紋，影響觀察結(jié)果。 使用時(shí)要注意：（ 1）在對(duì)金相顯微鏡不熟悉的情況下，使用顯微鏡前請(qǐng)先閱讀說(shuō)明 書。（ 6）按照步驟 2~5 進(jìn)行下一輪試驗(yàn)，直到所有試樣都拍攝了金相顯微組織照片。（ 4）選擇組織涇渭分明的地方或者具有代表性的地方拍攝金相顯微組織照片。（ 3）調(diào)焦，先粗調(diào)到在目鏡中可以看到浸蝕面表面大概的組織，然后在微調(diào)，直到在目鏡中可以看到清晰的組織。 圖 金相顯微鏡 圖 顯微鏡原理示意圖 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 使用顯微鏡的操作步驟：（ 1） 先安裝合適 的物鏡和目鏡。 顯微鏡光源為 68 伏的鎢絲燈，這種顯微鏡 孔徑光闌和視場(chǎng)光闌連續(xù)可調(diào)，并附帶照相設(shè)備，可照 120 底片的金相照片。為了避免成像時(shí)產(chǎn)生像差，顯微鏡都是透鏡，其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。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。在這里我們采用化學(xué)腐蝕法。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。拋光時(shí) 可以 向拋光盤上 抹上拋光膏或者 不斷滴注 自己調(diào)制的 拋光液， 這樣可以加速拋光并起到一定潤(rùn)滑的作用 。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 金相拋光機(jī) 在本次試驗(yàn)中我們采用機(jī)械拋光， 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) 。其目的是將磨光留下的變形層除去，并且使顯微組織的觀察不受拋光所產(chǎn)生的變形層的影響。磨光后進(jìn)行拋光。金相試樣的磨光 一般用碳化硅砂紙 ，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 。推磨，即與上一道磨痕相垂直，方便觀察。（ 2）換下一張砂紙前，應(yīng)先洗去試樣表面的碎屑。細(xì)磨時(shí)，可以加水潤(rùn)滑，加快速度。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。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。 圖 試樣表面磨痕變化示意圖 粗磨的目的是整平試樣，并磨成合適的外形。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 磨光分為粗磨和細(xì)磨，目的是得到平整光潔的磨面