材料工程基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書-閱讀頁
2024-08-22 04:57本頁面
【正文】 4 5 6放大倍數(shù)： 放大倍數(shù)： 放大倍數(shù)： 材料名稱： 材料名稱： 材料名稱： 組織組成： 組織組成： 組織組成： 實驗二 熱處理綜合實驗實驗學(xué)時：8h 實驗性質(zhì)：綜合性一、實驗?zāi)康? 通過本次綜合實驗學(xué)會通過金相技術(shù)分析判別不同材料；并了解不同材料，尤其是鋼在加熱、冷卻以及回火過程中發(fā)生的組織和性能的變化；熟悉熱處理設(shè)備、金相制樣設(shè)備和硬度計的操作和應(yīng)用；熟悉常規(guī)熱處理工藝并利用所學(xué)相關(guān)知識對熱處理缺陷進行分析。 本實驗要求同學(xué)分組后，以組為單位，先到實驗室領(lǐng)取不同試樣運用所學(xué)知識判定材料類型后，小組討論制定實驗方案、目的，根據(jù)實驗室現(xiàn)有資源合理設(shè)計實驗步驟，并說明預(yù)期效果。三、 實驗儀器、設(shè)備及材料、設(shè)備 材料成型實驗室：箱式電爐及控溫儀表；淬火水槽；洛氏硬度計、 材料基礎(chǔ)實驗室：洛氏硬度計、顯微硬度計、金相顯微鏡、砂輪機、預(yù)磨機、拋光機、電吹風(fēng)、牛伏特顯微鏡、圖象分析系統(tǒng)。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。熱處理之所以能使鋼的性能發(fā)生顯著變化，主要是由于鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)可以發(fā)生一系列變化。 鋼的退火通常是把鋼加熱到臨界溫度Ac1或Ac3 以上，保溫一段時間，然后緩慢地隨爐冷卻。一般中碳鋼(如45鋼)經(jīng)退火后組織穩(wěn)定，硬度較低(HB180～220)有利于下一步進行切削加工。由于冷卻速度稍快，與退火組織相比，組織中的珠光體相對量較多，且片層較細密，所以性能有所改善。不同含碳量的碳鋼在退火及正火狀態(tài)下的強度和硬度值見表1所示。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。淬火時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。對過共析鋼，加熱溫度為Ac1＋30～50℃，淬火后可得到細小的馬氏體與粒狀滲碳體。過高的加熱溫度(如超過Acm) 不僅無助于強度、硬度的增加，反而會由于產(chǎn)生過多的殘余奧氏體而導(dǎo)致硬度和耐磨性的下降。溫度過高晶粒容易長大，而且增加氧化脫碳和變形的傾向。（2） 保溫時間的確定淬火加熱時間實際上是將試樣加熱到淬火溫度所需的時間及在淬火溫度停留所需時間的總和。（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。為此，可根據(jù)C曲線圖(如圖1—1所示)，使淬火工件在過冷奧氏體最不穩(wěn)定的溫度范圍(650～550℃)進行快冷(即與C曲線的“鼻尖”相切)，而在較低溫度(300～100℃)時的冷卻速度則盡可能小些。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。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。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同性能。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。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。也可以采用經(jīng)驗公式近似地估算回火溫度。 χ——所要求的硬度值(HRC)。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。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。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。4. 實驗報告應(yīng)寫明實驗項目、實驗時間、指導(dǎo)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。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. 試樣由爐中取出淬火時，動作要迅速，以免溫度下降，影響淬火質(zhì)量。5. 淬火時水溫應(yīng)保持20～30左右，水溫過高要及時換水。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。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。根據(jù)回火溫度不同，分3個批次進行（200400600℃）。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
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1