資源描述：
《鋼的熱處理及其對組織和性能的影響.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、鋼的熱處理及其對組織和性能的影響一、實驗?zāi)康?．熟悉鋼的幾種基本熱處理操作（退火、正火、淬火及回火）；2．研究加熱溫度、冷卻速度及回火溫度等主要因素對碳鋼熱處理后性能的影響；3．觀察和研究碳素鋼經(jīng)不同形式熱處理后顯微組織的特點；4．了解材料硬度的測定方法，學(xué)會正確使用硬度計。二、實驗概述鋼的熱處理就是利用鋼在固態(tài)范圍內(nèi)的加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需要的物理、化學(xué)、機械和工藝性能的一種操作。普通熱處理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。加熱溫度、保溫時間和冷卻方式是熱處理最重要的三個基本工藝因素。正確合理選擇這三者的工藝規(guī)范，是熱處理質(zhì)量的基本保證。1.加熱溫度選擇（
2、1）退火加熱溫度一般亞共析鋼加熱至AC3＋(20～30)℃（完全退火）；共析鋼和過共析鋼加熱至AC1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化體組織，降低硬度，改善高碳鋼的切削性能，同時為最終熱處理做好組織準備。（2）正火加熱溫度一般亞共析鋼加熱至AC3＋(30～50)℃；過共析鋼加熱至ACm＋(30～50)℃，即加熱到奧氏體單相區(qū)。退火和正火加熱溫度范圍選擇見圖3-1。圖1退火和正火的加熱溫度范圍圖2淬火的加熱溫度范圍（3）淬火加熱溫度一般亞共析鋼加熱至AC3＋(30～50)℃；共析鋼和過共析鋼則加熱至AC1＋(30～50)℃，加熱溫度范圍選擇見圖3-2。淬火按加熱溫度可分為兩種：
3、加熱溫度高于AC3時的淬火為完全淬火；加熱溫度在AC1和AC3（亞共析鋼）或AC1和ACCm（過共析鋼）之間是不完全淬火。在完全淬火時，鋼的淬火組織主要是由馬氏體組成；在不完全淬火時亞共析鋼得到馬氏體和鐵素體組成的組織，過共析鋼得到馬氏體和滲碳體的組織。亞共析鋼用不完全淬火是不正常的，因為這樣不能達到最高硬度。而過共析鋼采用不完全淬火則是正常的，這樣可使鋼獲得最高的硬度和耐磨性。在適宜的加熱溫度下，淬火后得到的馬氏體呈細小的針狀；若加熱溫度過高，其形成粗針狀馬氏體，使材料變脆甚至可能在鋼中出現(xiàn)裂紋。（4）回火加熱溫度鋼淬火后都需要進行回火處理，回火溫度取決于最終所要求的組織和性能（工廠常
4、根據(jù)硬度的要求），通常按加熱溫度的高低，回火可分為以下三類。低溫回火：加熱溫度為150℃～250℃。其目的主要是降低淬火鋼中的內(nèi)應(yīng)力，減少鋼的脆性，同時保持鋼的高硬度和耐磨性。常用于高碳鋼制的切削工具、量具和滾動軸承件及滲碳處理后的零件等。中溫回火：加熱溫度為350℃～500℃。其目的主要是獲得高的彈性極限，同時有高的韌性。主要用于各種彈簧熱處理。高溫回火：加熱溫度為500℃～650℃。其目的主要是獲得既有一定的強度、硬度，又有良好的沖擊韌性的綜合機械性能。通常把淬火后加高溫回火的熱處理稱做調(diào)質(zhì)處理。主要用于處理中碳結(jié)構(gòu)鋼，即要求高強度和高韌性的機械零件，如軸、連桿、齒輪等。1.保溫時間
5、的確定為了使工件內(nèi)外各部分溫度均達到指定溫度，并完成組織轉(zhuǎn)變，使碳化物溶解奧氏體成分均勻化，必須在熱處理加熱溫度下保溫一定的時間。通常將工件升溫和保溫所需時間算在一起，統(tǒng)稱為加熱時間。熱處理加熱時間必須考慮諸多因素，例如工件的尺寸和形狀，使用的加熱設(shè)備及裝爐量，裝爐時爐子的溫度，鋼的成分和原始組織，熱處理的要求和目的等等。實際工作中常根據(jù)經(jīng)驗大致估算加熱時間。一般規(guī)定，在空氣介質(zhì)中，升到規(guī)定溫度后的保溫時間，對碳鋼來說，按工件厚度（或直徑）每毫米一分鐘到一分半鐘估算；合金鋼按每毫米兩分鐘估算。在鹽浴爐中，保溫時間則可縮短1～２倍。對鋼件在電爐中保溫時間的數(shù)據(jù)可參考表3-1。表1鋼件在電爐
6、中的保溫時間選擇參考數(shù)據(jù)材料工件厚度或直徑(毫米)保溫時間（分）碳鋼﹤252025～504550～7560低合金鋼﹤252525～506050～7560當工件厚度或直徑小于25毫米時，可按每毫米保溫一分鐘計算。2.冷卻方式和方法熱處理時冷卻方式（冷卻速度）影響著鋼的組織和性能。選擇適當?shù)睦鋮s方式，才能獲得所要求的組織和性能。退火一般采用隨爐冷卻。正火采用空氣冷卻，大件可采用風(fēng)冷。淬火的冷卻方法非常重要。冷卻速度是鋼在淬火過程中最主要的因素，它直接影響淬火產(chǎn)物和性能。一方面冷卻速度要大于臨界冷卻速度，以保證全部得到馬氏體組織；另一方面冷卻應(yīng)盡量緩慢，以減少內(nèi)應(yīng)力，避免工件變形和開裂。為了解
7、決上述矛盾，可以采用不同的冷卻介質(zhì)和冷卻方法，使淬火工件在奧氏體最不穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)(650℃～550℃)快冷，超過臨界冷卻速度，以防珠光體類型轉(zhuǎn)變發(fā)生；而在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域范圍內(nèi)(300℃～100℃)，則冷卻減慢，以減少淬火工件產(chǎn)生的應(yīng)力。理想的冷卻速度如圖3-3所示。3淬火時的理想冷卻曲線示意圖淬火介質(zhì)不同，其冷卻能力不同，因而工件的冷卻速度也就不同。合理選擇冷卻介質(zhì)是保證淬火質(zhì)量的關(guān)鍵。對于碳鋼來說，用室溫的水作淬火介質(zhì)通常能保
