碳鋼的熱處理工藝對組織與性能的影響.doc

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1、實(shí)驗(yàn)三碳鋼的熱處理工藝對組織與性能的影響一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解碳鋼熱處理工藝操作。2.學(xué)會使用洛氏硬度計測量材料的硬度性能值。3.掌握熱處理后鋼的金相組織分析。4.探討淬火溫度、淬火冷卻速度、回火溫度對45和T12鋼的組織和性能（硬度）的影響。5.鞏固課堂教學(xué)所學(xué)相關(guān)知識，體會材料的成分-工藝-組織-性能之間關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.45和T12鋼試樣淬火、回火操作，用洛氏硬度計測定試樣熱處理前后的硬度。工藝規(guī)范見表6—1。2.制備并觀察標(biāo)6—2所列樣品的顯微組織。3.觀察幻燈片或金相圖冊，熟悉鋼熱處理后的典型組織：上貝氏體、下貝氏體、片狀馬氏體、條狀馬氏體、回火馬氏體等的金相

2、特征。三、概述1．淬火、回火工藝參數(shù)的確定。Fe—Fe3C狀態(tài)圖和C—曲線是制定碳鋼熱處理工藝的重要依據(jù)。熱處理工藝參數(shù)主要包括加熱溫度，保溫時間和冷卻速度。（1）加熱溫度的確定淬火加熱溫度決定鋼的臨界點(diǎn)，亞共析鋼，適宜的淬火溫度為Ac3以上30~50℃，淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體。如果加熱溫度不足（

3、針葉較細(xì)，從而減低脆性?；鼗饻囟龋贏c1以下，其具體溫度根據(jù)最終要求的性能（通常根據(jù)硬度要求）而定。（2）加熱，保溫時間的確定加熱、保溫的目的是為了使零件內(nèi)外達(dá)到所要求的加熱溫度，完成應(yīng)有的組織轉(zhuǎn)變。加熱、保溫時間主要決定于零件的尺寸、形狀、鋼的成分、原始組織狀態(tài)、加熱介質(zhì)、零件的裝爐方式和裝爐量以及加熱溫度等。本試驗(yàn)用圓形薄片試樣，在馬福電爐中加熱，加熱溫度在800~900℃之間，按直徑每毫米保溫一分鐘計算。回火加熱保溫時間，應(yīng)與回火溫度結(jié)合起來考慮，一般來說，低溫回火時，由于所得組織并不是穩(wěn)定的，內(nèi)應(yīng)力消除也不充分，為了使組織和內(nèi)應(yīng)力穩(wěn)定，從而使零件在使用過程中性

4、能與尺寸穩(wěn)定，所以回火時間要長一些，不少于1.5~2小時。高溫回火時間不宜過長，過長會使鋼過分軟化，有的鋼種甚至造成嚴(yán)重的回火脆性，一般在0.5~1小時。本試驗(yàn)淬火后的試樣分別不同溫度回火（見表6—2），保溫時間均在1小時內(nèi)。（3）冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì)是影響鋼最終獲得組織與性能的重要工藝參數(shù)，同一種碳鋼，在不同冷卻介質(zhì)中冷卻時，由于冷卻速度不同，奧氏體在不同溫度下發(fā)生轉(zhuǎn)變，并得到不同的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。淬火介質(zhì)主要根據(jù)所要求的組織和性能來確定。常用的介質(zhì)有水、鹽水、油、空氣等。對碳鋼而言，退火常采用隨爐緩慢冷卻，正火為空氣中冷卻，淬火為在水或鹽水中冷卻，回火為在空氣中冷卻。1．基本組

5、織的金相特征碳鋼經(jīng)退火、正火后可得到平衡組織，淬火后則得到各式各樣的不平衡組織，這樣，在研究鋼熱處理后的組織時，不僅要參考鐵碳狀態(tài)圖和C—曲線，從而還要熟悉以下基本組織的金相特征。①索氏體：是鐵素體與片狀滲碳體的機(jī)械混合物。片層分布比珠光體細(xì)密，在高倍（700×左右）顯微鏡下才能分辨出片層狀。②屈氏體：也是鐵素體與片狀滲碳體的機(jī)械混合物。片層分布比索實(shí)體更細(xì)密，在一般光學(xué)顯微鏡下無法分辨，只能看到黑色組織如墨菊狀。當(dāng)起少量析出時，沿晶界分布呈黑色網(wǎng)狀包圍馬氏體；當(dāng)析出量較多時，則成大塊黑色晶粒狀。只有在電子顯微鏡下才能分辨其中的片層狀。層片愈細(xì)，則塑性變形的抗力愈大，強(qiáng)度

6、及硬度愈高，另一方面，塑性及韌性則有所下降。③貝氏體：從金相形態(tài)看，貝氏體主要有三種形態(tài)，即羽毛狀上貝氏體和針狀下貝氏體、粒狀貝氏體。（a）上貝氏體基本特征：條狀鐵素體大致平行排列，在鐵素體條間分布與鐵素體條軸相平行的條狀滲碳體。同時鐵素體條內(nèi)有較高的位錯密度。（照片6—3，參照照片12—3）在上貝氏體中，滲碳體條間距決定與鐵素體條的寬度，通常比珠光體的片間距大，且滲碳體的分布是斷斷續(xù)續(xù)的。上貝氏體的強(qiáng)度較低，同時由于在鐵素體條間存在有狹長的碳化物沉淀，使條間易于斷裂，故生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免這一組織產(chǎn)生。（b）下貝氏體：黑色針狀，有一定取向，比淬火馬氏體易腐蝕，極相似于回火馬

7、氏體。下貝氏體特征：針狀鐵素體內(nèi)沉淀有碳化物，碳化物的趨向與鐵素體的長軸成55~60°。（照片6—4，照片12—4）（c）粒狀貝氏體：在低中碳合金鋼中，特別是連續(xù)冷卻時（如正火、熱軋空冷或焊接熱影響區(qū)）往往出現(xiàn)這種組織，在等溫冷卻時也可能形成。其形成溫度在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)的較高溫度。是由鐵素體和它所包圍的小島狀組織所組成。島狀組織剛形成時為富碳奧氏體，隨后的轉(zhuǎn)變可以有三種情況：分解為鐵素體和碳化物；發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變；仍然保持為富碳的奧氏體。（照片6—5）④馬氏體：所謂馬氏體就是碳在α-Fe中的過飽和固溶體。馬氏體組織形態(tài)按其碳含量的高