40Cr钢的热处理及组织分析
毕业设计（论文）——40Cr钢的热处理及分析
专业: 金属材料与热处理技术
班级: 金材二班
姓名：向星
学号：0903140205
指导教师：苏光浩
武汉工程职业技术学院
二零一二年二月
摘要
随着中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，因而模具材料选择及其热处理工艺的选择已在模具制造业中引起广泛的重视。模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程。它对模具的制造精度，模具的强度，模具的制造成本，模具的工作寿命有着直接的影响。本文在分析模具材料和40Cr钢热处理及金相实验基础上，根据模具的选材条件、试样的材料性质，以及40Cr的热处理工艺和金相组织综合分析，根据实际制订出合理的热处理工艺，并根据实验得出数据进行分析。这样,能使模具达到良好的使用性能和寿命要求的。同时，满足经济性要求，降低成本。
关键词：模具材料；热处理；热处理工艺；金相组织；
目录
前言 (3)
第一章绪论 (4)
1.1模具制造概况 (4)
1.2我国模具的发展与现状 (4)
1.3模具选材 (5)
1.4合金元素对钢性能的影响 (7)
1.5实验目的及意义 (9)
1.6研究方案技术路线 (10)
第二章 40Cr钢的热处理研究分析 (11)
2.1 钢的热处理概况 (11)
2.2 40Cr钢的热处理 (12)
2.2.1 40Cr钢特性 (13)
2.2.2 40Cr钢的物理性能 (14)
2.2.3 40Cr钢的化学成分 (14)
2.2.4 40Cr钢的调质处理 (15)
2.2.5 40Gr热处理实验过程 (15)
2.3 热处理实验小结 (24)
第三章实验总结 (31)
4.1 热处理实验总结 (31)
4.2 合金元素对钢的影响分析 (34)
谢词 (37)
参考文献 (38)
前言
在国家推动经济体制改革、市场经济和国际接轨的形势下，我国模具制造企业和热处理企业像雨后春笋般的涌现。而模具制造、热处理技术和使用水平的高低是衡量一个国家工业水平的标志，它在基础工业中占有重要地位。
在模具制造中，能否合理的选用模具材料是模具制造的关键问题。模具材料是模具制造业的物质基础，而材料的热处理则是模具制造的技术基础之一，正确和先进的热处理技术，可以充分发挥模具材料的潜力，可以延长模具的使用寿命，保证模具和机械设备的高精度。随着科学技术的飞速发展，热处理技术也有了飞速的发展，如真空热处理，离子热处理，激光热处理，电子束热处理，气相沉积强化，强韧化热处理，各种复合热处理等，大大提高了模具的质量和模具的使用寿命。
为了更好的理解和掌握模具材料的热处理，进一步熟悉常用热处理方法及其工艺，本书严格按照40Cr钢的热处理实验及金相实验真实数据编写，参照《工程材料实验指导书》，《模具材料及热处理手册》等书，重点针对钢的热处理（正火、淬火、回火）实验和钢的磨片实验，微观组织观察照相研究分析得出实验结论。
本文重点介绍模具制造概况、模具制造的现状、我国模具制造技术的发展，模具制造展望、模具选材、合金元素对钢性能的影响、钢的热处理工艺、40Cr 钢的性能、40Cr钢的热处理工艺及分析、40Cr钢的金相试样制备及微观观察分析研究。
限于学生水平和掌握的技术资料，本书中难免有不足和错漏之处，敬请各位老师读者批评指正。
向星 2012年2月
第一章绪论
1.1 模具制造概况
在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，它已成为衡量一个国家产品制造水平高低的一个重要标志。模具技术水平的高低，是衡量制造业水平高低的重要标志。在日本，模具被称为“进入富裕社会的原动力”；在德国，模具则被称为“金属加工业中的帝王”。模具所形成的最终商品的产值是模具自身产值的上百倍。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。因而，模具又被称为“效益放大器”。有人还把模具比作“印钞机”。随着我国加入WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。
1.2我国模具的发展与现状
1.2.1 我国模具的发展
我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了温长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具的生产能力。
1.2.2我国模具制造业现状概况
中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业的一直以每年15%左右的增长速度快速发展。目前，中国约有模具生产厂点2万余家，从业人员有50多万人，全年模具产值达534亿元人民币。近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；
塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展很快。
中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。
1.3 模具选材
1.3.1满足工作条件要求
1．耐磨性：坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。
2．强韧性：模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。
3．疲劳断裂性能：模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。
4．高温性能：当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。
5．耐冷热疲劳性能：有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
6．耐蚀性：有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。
1.3.2满足工艺性能要求
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。
1．可锻性：具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。
2．退火工艺性：球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。
3．切削加工性：切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。
4．氧化、脱碳敏感性：高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。
5．淬硬性：淬火后具有均匀而高的表面硬度。
6．淬透性：淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。
7．淬火变形开裂倾向：常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。
8．可磨削性：砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。
1.3.3满足经济性要求
在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。
1.4、合金元素对钢性能的影响
在现代工业生产中，含合金元素的钢已被广泛的采用，这是因为他们不但有较好的物理、化学性质，更重要的是它的机械性能也大为改善，特别是强度、韧度等有显著的增加。而且它具有优越的热处理性能；同时，热处理能十分显著的改善和加强他的机械性能。因此，我们必须详细的了解各个合金元素对钢在热处理时的影响。
现将本实验试样40Cr（化学成分见下表1-1）各个元素对钢在热处理时的影响分述如下：
40Cr钢的化学成分（GB/T3077-1999）ω/%
C Si Mn Cr S P Ni Cu
0.37～0.45 0.17～
0.37
0.50～
0.80
0.80～
1.10
≤0.03
≤0.03
≤0.25
≤0.03
表1-1 40Cr钢的化学成分
（一）碳（C）的影响
从铁碳平衡图中，我们能清楚的看到，钢随着含碳量的增加，钢的基本组织不同，而且在加热与冷却时，组织转变的温度也不相同。纯铁在加热与冷却过程中，仅发生晶格的变化（同素异形转变）。所以热处理时其机械性能几乎不发生影响。但是随着含碳量的增加，热处理将发生显著地作用。如亚共析钢随着含金量的增高，淬火后强度、硬度都有显著提高；同时含碳量的多少也确定了钢的热处理工艺。例如亚共析钢随着含碳量的增加，它的A3逐渐降低，因而退火、正火、淬火的加热温度都随之降低。而过共析钢的正火温度随着含碳量的增高而增高，但淬火温度都是在Ac1以上30-50摄氏度。而且随着钢中含碳量的增加，淬透性也有所提高，工件淬火后引起的变形也就越大，增加淬火时的困难；同时含碳量增加，使马氏体点下降残余奥氏体的数量增加。如低碳钢淬火后几乎不含残余奥氏体，而高碳钢则含大量残余奥氏体。
（二）铬（Cr）的影响
铬为碳化物形成元素。它能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性；阻止晶粒长大，增加钢的淬透性，降低钢的临界冷却速度。因而，使钢在热处理时，退火、正火、淬火的加热温度与所提高。并使它在油中便能淬硬。
但他降低了钢的马氏体点，因而增加了钢残余奥氏体量。使钢的奥氏体不稳定区域变为700-500℃和400-250℃。提高了钢的硬度和强度，增加了钢在高温回火时强度降低的抗力。
（三）镍（Ni）的影响
Ni能强化铁素体，降低钢的Ac1和Ac3点，从而使热处理时的退火、正火、淬火的加热温度有所降低。增加了奥氏体的稳定性，降低了钢的临界冷却速度，对钢的淬透性略有增加；但它降低了钢的马氏体点，增加了钢的残余奥氏体量。对钢的强度和硬度有所提高，但阻止晶粒长大的作用不明显。
（四）硅（Si）的影响
Si能升高Ac1和Ac3点，从而使热处理时的退火、正火、淬火的加热温度增高。能增加奥氏体的稳定性，降低临界冷却速度，增加钢的淬透性很多，故能使Si合金钢在油中淬硬。对钢的马氏体区域有什么影响，增加残余奥氏体数量不多。对钢的强度、硬度增加不多，但却增加了钢的回火脆性和过热与脱碳的敏感性。
（五）锰（Mn）的影响
Mn为碳化物形成元素。他降低钢的Ac1和Ac3而使钢在热处理时的温度有所降低。增加奥氏体的稳定性，降低钢的临界冷却速度，同时增加钢的淬透性，但它使残余奥氏体量增加。可以减少钢在淬火时的变形和增加钢的强度和硬度。使钢的回火脆性与晶粒长大的作用增大。
（六）硫（S）的影响
硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
(七) 铜(Cu)和硼(B)的影响
（1）铜在合金钢中，使钢的Ac3下降，即使热处理的加热度降低；铜还能增加钢的淬透性和增加钢的强度。
硼为钢中的微量元素，一般仅在0.001-0.005%之间，它能增加钢的淬透性，提高钢的热处理温度，而且能提高钢的强度与硬度。
1.5 实验目的及意义
1.5.1、实验目的
1、熟悉钢的常用热处理方法及工艺要点；
2、掌握使用热处理的各种器材仪器；
3、在淬火温度及变量相同的情况下回火温度对硬度的影响；
4、认识合金元素对钢的热处理的影响；
5、了解金相试样的制备过程及方法，学会正确使用显微镜观察试样的显微
组织；
6、通过金相试样制备、显微观察得出微观组织；对组织进行分析研究。1.5.2、实验意义
1.5.
2.1、热处理实验的意义
热处理是将材料在固态下采用适当的方式进行加热,保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺方法。
1、通过适当的热处理能显著提高钢的力学性能，以满足零件的使用要求和
延长零件的使用寿命；
2、通过热处理能改善钢的加工工艺性能(如切削加工性能、冲压性能等)，
以提高生产率和加工质量；
3、通过热处理还能消除钢在加工（如铸造、焊接、切削、冷变形等）过程
中产生的残余应力，以稳定零件的形状和尺寸。
此外，有时还采用表面强化技术，以进一步提高钢的表面硬度和耐磨寿命。
1.5.
2.2、磨片实验的意义
我们研究金属材料的力学性能就是在研究其内部组织，金属材料的微观组织决定了材料的各种性能，改变金属材料的化学成分或通过各种热处理工艺方法，能改变金属材料的组织结构，从而可以达到改变其性能的目的。
因此，了解金属材料的组织结构及其变化规律对于掌握金属材料及其性能有着必要的意义。
1.6 研究方案技术路线
通过对实验材料（40Cr 钢）进行分析研究，得出实验方案（如图1-2）
图 1-2 研究技术图
本研究报告严格按照此技术图进行实验，并对实验结果进行分析总结。
840℃淬火 420℃中温回火试样2个
580℃高温回火试样1个
880℃淬火
800℃淬火 180℃低温回火试样1个
取样、磨片实验 参与回火试样对比分析
得出组织结构，进行微观组织分析
回 火
加 热
结论研究分析
试样: 40Cr 钢
第二章 40Cr钢的热处理研究分析
2.1. 钢的热处理概况
热处理是将材料在固态下采用适当的方式进行加热,保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺.
2.1.1 退火与正火
钢的退火与正火是应用非常广泛的热处理工艺，例如各类铸、锻、焊生产的毛坯或半成品的预备热处理，目的在于消除冶金及热加工过程中产生的某此缺陷，改善组织和工艺性能，为以后的机加工及最终热处理做好组织与性能准备。对于某些性能要求不高的机械零件，经退火或正火后可直接使用。此时，退火或正火也就成为最终热处理。
退火：把钢加热到临界点Ac1以上或以下的一定温度，保温一段时间，随后在炉中或埋入炉中或导热性较差的介质中，使其缓慢冷却以获得接近平衡状态的稳定的组织。目的：（1）降低钢的硬度，改善切削加工性；（2）提高钢的塑韧性，便于成形加工；（3）细化晶粒（4）消除工件内的残余应力。
正火：将钢加热到Ac3或Accm以上30-50℃，适当保温后，从炉中取出在静止的空气中冷却至室温。目的：（1）细化晶粒，消除缺陷（2）调整钢的硬度（3 消除内应力既可做为中间热处理，也可用作最终热处理。
2.1.2 淬火与回火
的速度冷却，已获得高硬度的马氏体（或淬火：淬火是将钢奥氏体化后以大于V
k
下贝氏体）组织的热处理工艺。
目的：主要是获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性。
两个概念：淬透性，淬硬性淬火后强度和硬度有了较大提高，但塑性和韧性却显著降低，此外，淬火工件内部有较大内应力，如不及时处理，
会进一步变形至开裂，为此，淬火后要及时回火。
回火：将淬火后的钢加热到Ac1线以下的某一温度，在该温度下保温一定时间（1-2小时），然后取出在空气或油等介质中冷却。回火通常作钢件热处理的最后一道工序，因此，把淬火和回火的联合工艺称为最终热处理。目的：（1）降低脆性，减少内应力，防止变形开裂（2）调整钢件的机械性能（3）稳定组织，保证工件尺寸、形状稳定。回火一般分为低温、中温、高温回火。
低温回火：加热到150-250℃，保温1-3小时后空冷，得到回火马氏体。（保证高硬度，如刃具、量具）
中温回火：加热到350-450℃，保温后空冷，得到回火屈氏体。（高弹性极限，有一定韧度和硬度，如弹簧）
高温回火：加热到500-650℃，保温后空冷，得到回火索氏体。（有一定强度和硬度，又有良好的塑性和韧性，如曲轴，齿轮）
淬火+高温回火=调质处理
2.2 40Cr钢的热处理实验
实验试样: 40Cr
图2-1 40Cr
直径30mm、高为15mm的圆柱坯料 5个
2.2.1. 40Cr钢特性
40Cr钢是最常用的合金调质钢，抗拉强度，屈服强度及淬透性均比40钢高，临界淬透直径；油中约为15-40 mm, 水中约为 28-60 mm。断面尺寸在＜50mm 时，油淬无自由铁素体析出，故有较高的疲劳强度，当含碳量下降时，经淬火和回火后，除能获得较高的强度外，还有良好的韧性，水淬时，形状复杂的零件容易形成开裂，在450-680℃回火时，有第二类回火脆性倾向，但可随着截面尺寸的减少而减弱，白点敏感性较大，所以锻后宜缓冷，冷变塑性中等，冷顶锻前最予以球化处理，正火或调质后，可削性很好，退火后可削性也较好；钢的焊接性较差，有开裂倾向，所以焊前需预热到100-150℃；一般经调质处理使用。用途：适用于制造中等载荷和中等速度工作的零件，如汽车的转向节，后半轴及机床正的齿轮，轴，蜗杆，花键轴等，经淬火及中温回火后可用于制造高载荷，冲击及中速工作的零件，如齿轮，主轴，油泵转子，套环等，也可用于制造各种扳手，经淬火及低温回火后，可用于制造重载荷，低冲击及要求有耐磨性，截面尺寸（厚度）＜25mm的零件，如蜗杆，主轴，套环等，经调质并高频表面淬火后，可制作要求较高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮，套筒，轴，销子，连杆，进汽阀等，此外，还适用于进行碳氮共渗处理制造各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴等。
因此，本实验试样直径30mm、高为15mm的圆柱坯料在下面的淬火中能够被淬透。
2.2.2.40Cr钢的物理性能
40Cr钢的弹性模量和切变模量
弹性模量E(20℃)
/MPa 200000～211700
切变模量G(20℃) 80800
表2-2
40Cr钢的线（膨）胀系数
温度/℃ 20～200 20～300 20～400 20～500 20～600 20～700 备注
线（膨）胀系数
/C-1(11.9～
12.0)
×10-6
(13.3～
13.4)×
10-6
(14.3～
14.4)×
10-6
(15.0～
15.1)×
10-6
(15.3～
15.4)×
10-6
(15.4～
15.5)×
10-6
1
2
表2-3
1用钢成分（%）：0.37C，0.30Si，0.66Mn，0.95Cr，0.18Ni，0.016P，0.028S;
2用钢成分（%）：0.42C，0.29Si，0.69Mn，0.87Cr，0.14Ni，0.010P，0.013S。
40Cr钢的热导率
温度/℃ 100 200 300 400 500 600 热导率
λ/W·（m·K）-1
32.6 30.9 29.3 28.0 26.7 25.5
表2-4
2.2.
3.40Cr钢的化学成分
40Cr钢的化学成分（GB/T3077-1999）ω/%
C Si Mn Cr S P Ni Cu
0.37～0.45 0.17～
0.37
0.50～
0.80
0.80～
1.10
≤0.03
≤0.03
≤0.25
≤0.03
表2-5
2.2.4.40Cr钢的调质处理
Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。截面尺寸大或重要的调质工件，应采用Cr钢。但Cr钢有第二类回火脆性。
40Cr工件调质的淬回火，各种参数工艺卡片都有规定，我们在实际操作中体会是：
（一）40Cr工件淬火后应采用油冷，40Cr钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小。但是小型企业在供油紧张的情况下，对形状不复杂的工件，可以在水中淬火，并未发现开裂，只是操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。
（二）40Cr工件调质后硬度仍然偏高，第二次回火温度就要增加20~50℃，不然，硬度降低困难。
（三）40Cr工件高温回火后，形状复杂的在油中冷却，简单的在水中冷却，目的是避免第二类回火脆性的影响。回火快冷后的工件，必要时再施以消除应力处理。
2.2.5. 40Gr热处理实验过程
常用仪器设备：温度计、加热炉、箱式电阻加热炉、冷却槽、夹钳、洛式硬度计、金相砂纸、放大镜与游标卡尺
试样：直径30mm、高为15mm的圆柱坯料
2.2.5.1、实验目的
1、熟悉钢的常用热处理方法及工艺要点；
2、掌握使用热处理的各种器材仪器；
3、在淬火温度及变量相同的情况下回火温度对硬度的影响；
4、了解钢普通热处理(淬火、回火)的操作方法。分析钢在热处理时含碳量、加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对钢热处理后组织与性能的影响。
2.2.5.2、淬火工艺
的速度冷却，已获得高硬度的马氏体（或下贝淬火是将钢奥氏体化后以大于V
k
氏体）组织的热处理工艺。
钢的淬硬性是指淬火钢获得高硬度或马氏体硬度的能力。钢的淬硬性与合金元素无关，而主要取决于Wc。
1、实验方法与步骤
（1）先对试样进行倒角，表面的一些初步处理。
（2）根据处理条件不同，进行分组试验。
（3）只有第2组的试样要参与回火实验，其余的不参与。
（4）加热保温时间的确定
根据试样的有效厚度（D）计算加热保温时间（τ）
由公式：τ=αkD 计算得：保温时间为D=21min
式中：τ-----加热保温时间，min；
α-----加热系数，min/mm；
k -----工件的装炉方式修正系数；
D -----工件的有效厚度，mm；
加热保温时间根据以上公式计算得出为21分钟。
（5）淬火加热温度的确定
根据上图（参照《工程材料》书中图4.18）确定碳钢的加热温度，亚共析钢的淬火加热温度一般为A 3以上30到50℃。本实验试样加热温度就是根据这个确定的。
图2-6 碳钢的淬火加热温度范围
（6）常用淬火方法
由于实际冷却介质不能满足淬火要求，所以必须从淬火方法上加以弥补。
1、 单液淬火法（普通淬火法）
将加热后的钢件放入一种淬火冷却介质中冷却。单液淬火法操作简单，易实现自动化操作，但存在明显缺点：水淬易变形、开裂；油淬硬度不足，只适用于形状简单的工件。
2、 双介质淬火法（水淬油冷法）
对于形状复杂的高碳钢零件，为了防止淬火后产生过大的变形或开裂，可在水中淬火至Ms 附近，然后立即放入油中（或空气）继续冷却，故双液淬火法又称水淬油冷法。用这种方法既能淬硬，又能防止淬裂。缺点：对操作技术要求较高。
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
W c /%
1100
1000
G 900 800 700
温度/℃ 淬火加热温度范围
A 3
奥氏体
A cm
S
奥氏体 +铁素体
A1
3、分级淬火法
不管是单液淬火法，还是双液淬火法，都存在零件表面与心部温差较大，易产生较大的热应力导致零件变形、开裂的问题，分级淬火法能很好地解决这个问题。所谓分级淬火法就是：先将加热好的零件淬入温度稍高于Ms的盐浴或碱浴中，保持一定时间，使零件表面与心部的温度均匀并与热浴一致，然后取出空冷，在热浴中停留的时间以不发生奥氏体中温转变为宜。
缺点：冷却能力较低，只适用于小尺寸零件。
4、等温淬火法
将加热好的零件淬入温度稍高于Ms的盐浴或碱浴中，保温足够的时间，使奥氏体等温转变为下贝氏体组织，然后空冷至室温。等温淬火法可获得强、韧兼备的组织，且零件的内应力可减低到最小程度，不易变形。缺点：生产周期长，仅适用于形状复杂的小零件。
本实验选用第二种淬火方法（水淬油冷法），为了防止淬火后产生过大的变形或开裂，在水淬后在进行油淬。
根据实验要求及技术方案得出淬火方案表如下图（表2-7）所示
序号试样分组 1 2 3
1 试样件数
2 6 2
2 加热温度/℃800 840 880
3 保温时间/min 21 21 21
4 冷却方式先水后油淬先水后油淬先水后油淬
5 冷却时间（min）冷却到室温冷却到室温冷却到室温
6 淬火后硬度/HRC
表2-7 淬火方案
注： 1、参与反应的试样硬度应取平均值。
2、水和油的温度均为室温。
3、为下面回火实验及金相实验840℃淬火去试样6个
注意事项：
（1）“加热——保温”时，打开对应加热炉的炉门，用夹钳将试样逐个放入炉膛中央，保持间隔均匀，关上炉门。待控温仪表上黑色控温指针升至红色控温指针（即拟定的加热温度）处，开始计算保温时间。
（2）淬火冷却时，用夹钳夹住试样端部迅速将其浸入冷却液中，并连续搅拌至试样基本冷透为止，方可取出试样。
（3）硬度检测时，应先将被检测面用砂纸打磨平整、去除氧化皮方可进行。
经冷却液冷却后在用砂纸打磨去掉表面氧化层后用洛式硬度计测得如下表:
第1组
800度试样序号第1次测量硬
度/HRC
第2次测量硬
度/HRC
第3次测量硬
度/HRC
平均值/HRC
1 58.5 58 59 58.5
2 60 58.5 59.5 59
表2-8 800℃淬火下测得试样的硬度值
第2组（参与回火、磨片实验）
840度试样序号第1次测量硬
度/HRC
第2次测量硬
度/HRC
第3次测量硬
度/HRC
平均值/HRC
1 56 57.5 59 57.5
2 59 61 57 59
3 57.5 59 59 58.5
4 59 59.
5 61.5 60
5 58 59 58 58.3
表2-9 840℃淬火下测得试样硬度值
综合上述数据分析：840度淬火下测得试样硬度值为58.5 HRC，其中试样4测出来硬度值为60 HRC，由于是在同一炉内加热，其它客观条件都相同，原因可能有三个（1）、材料本身的原因，（2）、加热保温后冷却时水冷和油冷的时间没把握好，（3）、侧硬度时测的都是偏试样的边部，因为边部的硬度要高于心部。
淬火热处理后硬度不足的原因分析
淬火热处理后硬度不足的原因分析 在生产过程中, 有时会出现淬火后硬度不足的情况, 这是热处理淬火过程中常见的缺陷。硬度不足有时表现为整个工件硬度值偏低, 有时是局部硬度不够或产生软点。淬火时硬度不足的原因很多,与材料内在的冶金缺陷、选材不当、错料; 设计上的结构工艺性差、加热工艺、冷却介质、冷却方法以及回火温度等都有密切关系。综合了一些实际请总结出了这么几点常见的可能因素造成：1、原材料问题 (1) 原材料选择不当或发错料。应该用高碳钢或中碳钢制造的零件而错用成低碳钢; 应该用合金工具钢制造的零件错用成普通高碳钢。 (2) 原材料显微组织不均匀。如碳化物偏析或聚集现象, 铁素体成大块状分布, 出现石墨碳, 严重的魏氏组织或带状组织等。 2、加热工艺问题 (1) 淬火加热温度偏低, 保温时间不足也是淬火后硬度不足的原因。如亚共析钢, 当加热温度在AC3与AC1之间时, 则因铁素体未全部溶于奥氏体, 淬火后不能得到均匀一致的马氏体而影响工件硬度。金相分析时可见未溶铁素体(2) 淬火加热温度过高, 保温时间过长。对于工具钢, 当钢的加热温度过高时, 大量碳化物溶于奥氏体, 大大地增加了奥氏体的稳定程度, 使马氏体开始转变点降低, 因而淬火后工件中保留大量残余奥氏体, 使淬火后工件的硬度下降。金相分析时, 可见未溶的碳化物稀少, 残余奥氏体量明显多。 (3) 淬火加热时, 工件表面脱碳, 使表面硬度不足。金相分析时, 表面有铁素体及低碳马氏体。当磨去表面脱碳层后, 硬度便达到要求。工件在一般箱式炉中未加保护或保护不良的情况下加热, 或者在脱氧不良的盐浴炉中加热, 都会
产生氧化脱碳现象。
【材料课件】实验九碳钢热处理基本组织观察
实验九碳钢热处理基本组织观察 目的 1．认识碳钢经不同方式热处理后的典型显微组织特征； 2．了解热处理工艺对组织的影响。 一、相关知识 1．TTT曲线 2．碳钢的退火和正火 碳钢的退火组织也就是铁碳合金的平衡组织，以前的实验已经观察过。 亚共析钢的正火组织形式上很象退火组织，这是的珠光体层片较细，整体为灰黑色，理论上讲，铁素体的含量应比平衡状态略少，相差并不明显。 过共析钢一般进行球化退火，得到球化珠光体，正火仅用于消除二次渗碳体网，得到颗粒状的碳化物和细片状珠光体，紧接着进行球化退火。 3．碳钢的等温淬火组织 上贝氏体：在500－350℃的等温转变组织，铁素体片在原奥氏体晶界向内发展，成羽毛状，片间间断分布碳化物。为了清楚看到这种组织，在生成部分上贝氏体后立即快速冷却，其它部分是马氏体。 上贝氏体：在320－250℃的等温转变组织，铁素体片在原奥氏体晶内成透镜状，或象竹叶状。片内部有非常细小分布碳化物，整体浸蚀后为暗灰色。为了清楚看到这种组织，在生成部分贝氏体后立即快速冷却，其它部分是马氏体。 4．碳钢的淬火组织 小试样奥氏体化后水冷，可以全部淬透，得到马氏体和少量残余奥氏体。 低碳马氏体(板条马氏体)：在光学显微镜下，板条马氏体为一束束相互平行的细长条状，在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群。
高碳马氏体(针状马氏体)：在光学显微镜下，片状马氏体呈针状或竹业状，片间互不平行呈一定角度，其立体形态为双凸透镜状。针的粗细决定于奥氏体晶粒的大小，通常其针细小，在光学显微镜下不能看清，称为隐针马氏体。T10正常加热温度为760℃，若过热(温度820℃，为能了解其形态)，就可看到其针状的形貌。 5．碳钢的回火组织 回火马氏体：形状同淬火态，但内部有碳化物，浸蚀后的颜色变暗。 回火曲氏体：原马氏体形态不可见，弥散的Fe3C析出，组织一般为灰暗色。 回火索氏体：在铁素体的基体上分布小颗粒状的渗碳体。 6．低碳钢渗碳后炉冷组织 920℃渗碳后，表层的含碳量接近Acm线，逐渐降低，到心部为原始的低碳(或纯铁)，炉冷后得到平衡组织，从表到里，经过过共析(珠光体＋网状渗碳体)、共析(珠光体)、亚共析(铁素体＋珠光体)的逐渐过渡。实用材料往往可直接淬火，或渗碳后空冷正火，表层部分的渗碳体为颗粒状。 二、实验内容 ①．观察45钢的正火组织，铁素体＋索氏体。 ②．观察等温淬火组织，认识上、下贝氏体形貌特征。 ③．观察淬火组织认识马氏体形态：20钢得到的板条马氏体，由45钢得到的混合马氏 体，T10钢过热淬火得到的粗大马氏体针。 ④．正常淬火回火组织：T10钢正常淬火回火的组织为未溶颗粒状碳化物＋回火隐针马 氏体。 ⑤．调质：中碳钢淬火后高温回火得到的回火索氏体。 ⑥．渗碳后炉冷组织：从组织了解渗碳后碳含量的大致分布。 三、实验报告要求 画出5个以上观察到的组织示意图，注明材料、热处理过程、所得到的组织。
模具钢热处理十种组织缺陷分析及对策.
模具钢热处理十种组织缺陷分析及对策 王荣滨 (南弯工具厂江西330004 摘要讨论了模具钢十种热处理组织缺陷及消除方法,可产生明显经济效益和社 会效益。 关键词模具钢组织缺陷对策 Abstract This paper analyzes ten kinds of microstruture defect of heat treatment mold steel,and it also gives the relative solutions to avoid defects,which can obviously bring about the economic benefit. K eyw ords mold steel microstructure defect countermeasures 钢的物理性能、化学性能和力学性能决定钢的热处理组织,正常组织赋予钢产品优异性能和高寿命;热处理组织缺陷恶化钢的性能,降低模具产品质量和使用寿命,甚至产生废品和发生事故。因种种原因,钢热处理主要有十种组织缺陷,分析原因,采取对策,提高模具使用寿命,有显著技术经济效益。 1奥氏体晶粒粗大 钢奥氏体晶粒定为13级,1级最粗,13级最细。1~3级为粗晶粒,4~6级为中等晶粒,7~9级为细晶粒,10~13级为超细晶粒。晶粒愈细,钢的强韧性愈佳,淬火易得到隐晶马氏体;晶粒愈粗,钢的强韧性愈差,淬火易得到脆性大的粗马氏体。实践证明,奥氏体形成后,随着温度升高和长时间保温,奥氏体晶粒急剧长大。当加热温度一定时,
快速加热奥氏体晶粒细小;慢速加热,奥氏体晶粒粗大。奥氏体晶粒随钢中W、Mo、V元素增加而细化,随钢中C、Mn元素增加而增大。钢最终淬火前未经预处理,奥氏体晶粒愈粗化,淬火得粗马氏体,强韧性低,脆性大。仪表跑温,晶粒粗化,降低晶粒之间结合力,恶化力学性能。 对策—合理选择加热温度和保温时间。加热温度过低,起始晶粒大,相转变缓慢;加热温度过高,起始晶粒细,长大倾向大,得到粗大奥氏体晶粒。加热温度应按钢的临界温度确定,严格仪表精密控温,保温时间按加热设备确定。合理选择加热速度,根据过热度对奥氏体形核率和长大速率影响规律,采用快速加热和瞬时加热方法细化奥氏体晶粒,如铅浴加热、盐浴加热、高频加热、循环加热、真空加热和激光加热等。最终淬火前预处理细化奥氏体晶粒,如正火、退火、调质处理等。选用细晶粒钢、电渣重熔钢、真空精炼钢制造模具等措施。 2残余奥氏体过量 钢件淬火冷却时过冷奥氏体转变成淬火马氏体,过冷奥氏体不能100%转变为淬火马氏体,未完全转变的过冷奥氏体为残余奥氏体。淬火马氏体经不同温度回火后转变为不同回火组织,达到所需组织性能。残余奥氏体在回火过程中可部分转变为马氏体,但因材料和工艺不同,残余奥氏体可多可少保留在使用状态中。保留少量残余奥氏体有利增加钢的强韧性、松驰残余应力、延缓裂纹扩展、减少变形等。但残余奥氏体过量将降低钢的硬度、耐磨性、疲劳强度、屈服强度、弹性极限和引起组织不稳定,导致服役时发生尺寸变化等不利因素。因此,钢中残余奥氏体不宜过量。 对策—按照模具服役条件,合理选择淬火加热温度,因模具钢含有大量降低马氏体点(Ms的合金元素,过高淬火加热温度会使钢中碳和合金元素大量溶入高温奥氏体中,奥氏体合金化程度高,增加奥氏体稳定性,使过冷奥氏体不易发生马氏体相变,有较多残余奥氏体保留在淬火组织中,因此,淬火加热温度应适中。分级淬火和等温淬火保留较多残余奥氏体,因此,采用中温预回火和多次高温回火,促使在高温回火冷却过程中残余奥氏体发生马氏体转变。其次,淬火后经短时低温回火后进行- 60℃~120℃零下冷处理,实质是淬火的继续,促使残余奥氏体较充分转变为马氏体,温
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
碳钢热处理后的显微组织观察与分析 实验目的实验说明实验内容实验方法指导实验报告要求思考题一：实验目的 (1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。 (2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。 二：实验说明 碳钢经热处理后的组织可以是接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可以是不平衡组织(如淬火组织)。因此在研究热处理后的组织时，不但要用铁碳相图，还要用钢的C曲线来分析。图1为共析碳钢的C曲线，图2为45钢连续冷却的CCT曲线。 图1 共析碳钢的c曲线 图2 45钢的CCT曲线 C曲线能说明在不同冷却条件下过冷奥氏体在不同温度范围内发生不同类型的转变过程及能得到哪些组织。 1．碳钢的退火和正火组织 亚共析碳钢(如40、45钢等)一般采用完全退火，经退火后可得接近于平衡状态的组织，其组织形态特征已在实验l中加以分析和观察(图3)过共析碳素工具钢(如T10、T12钢等)则
采用球化退火，T12钢经球化退火后，组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状(或粒状)，图中均匀分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。 2．钢的淬火组织 含碳质量分数相当于亚共析成分的奥氏体淬火后得到马氏体。马氏体组织为板条状或针状，20钢经淬火后将得到板条状马氏体。在光学显微镜下，其形态呈现为一束束相互平行的细条状马氏体群。在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群，每束条与条之间以小角度晶界分开，束与束之间具有较大的位向差，如图4所示。 图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织 45钢经正常淬火后将得到细针状马氏体和板条状马氏体的混合组织，如图5所示。由于马氏体针非常细小，故在显微镜下不易分清。 45钢加热至860℃后油淬，得到的组织将是马氏体和部分托氏体(或混有少量的上贝氏体)，如图6所示。碳质量分数相当于共析成分的奥氏体等温淬火后得到贝氏体，如T8钢在550~350℃及350℃~ Ms温度范围内等温淬火，过冷奥氏体将分别转变为上贝氏体和下贝氏体。上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的片层状组织，当转变量不多时，在光学显微镜下可看到成束的铁素体在奥氏体晶界内伸展，具有羽毛状特性，如图7所示。
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
综合性、设计性实验项目认定审批表 院（系）材料工程学院申请日期 实验名称碳钢热处理后的显微组织观察与分析实验时数8 学时 课程名称金属学及热处理（实践）课程代码 B 实验性质综合性□设计性□实验类别基础□专业基础□专业□每组人数 2 实验要求必做□选做□适用专业材料科学与工程专业金属压力加工方向 申请依据：[该实验项目总体情况介绍、实验目的、要求、应用知识面、实验手段和方法、研究领域等以及确定为综合性、设计性实验的主要依据] 《碳钢热处理后的显微组织观察与分析》实验是学生在完成《钢的热处理工艺操作》实验之后进行的。主要内容是分析不同成分的碳钢经过退火、正火、淬火、回火处理后的显微组织，测定热处理样品的硬度。 实验目的：掌握分析钢热处理后的组织形态特征的方法、掌握测定钢热处理后的硬度方法。掌握钢成分、冷却速度、回火温度对钢组织、硬度的影响规律。 实验应用知识面：实验项目应用到了“材料科学基础”、“金属材料及热处理”、“材料性能”等课程的知识以及金相试样制备、金相分析、硬度测定基本技能。 实验手段和方法：要求学生独立完成热处理样品的金相制样工作，独立完成热处理样品的组织分析、性能检测工作。大组汇总小组的实验数据，讨论、总结冷却速度、回火温度对钢组织、硬度的影响规律。全班汇总各大组的实验数据，讨论、总结钢成分、冷却速度、回火温度对钢组织、硬度的影响规律，实验体会。 《碳钢热处理后的显微组织观察与分析》实验项目研究的是钢-热处理-性能的关系。钢是工业中应用广泛的金属材料，金属热处理通过改变工件内部的显微组织赋予、改善性能。 综合《碳钢热处理后的显微组织观察与分析》的内容、目的、应用知识面、实验方法、研究领域等，申请此实验项目为综合性实验。 专家认定意见与结论： 专家组组长（签名）：年月日姓名单位职称签名 专家 组 成员 名单 院（系）部意见： 领导签字：年月日
第章钢的热处理练习题
钢的热处理练习题 一、填空题 1．整体热处理分为、、和等。 2．热处理工艺过程由、和三个阶段组成。 3．共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有：、和。 4．贝氏体分和两种。 5．淬火方法有：淬火、淬火、淬火和淬火等。 7．按回火温度范围可将回火分为：回火、回火和回火三种。 8．化学热处理是有、和三个基本过程组成。 9．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为渗碳、渗碳和渗碳三种。10．除外，其它的合金元素溶入奥氏体中均使C曲线向移动，即使钢的临界冷却速度,，淬透性。 11．淬火钢在回火时的组织转变大致包括，，，等四个阶段。 12．碳钢马氏体形态主要有和两种，其中以强韧性较好。 13、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越，转变后的残余奥氏体量就越。 1．钢加热时奥氏体形成是由（）、（）、（）和（）四个基本过程所组成。 2．在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是（ ) ，不同点是（）。 3．用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈（）状，而下贝氏体则呈（）状。 4．与共析钢相比，非共析钢C 曲线的特征是（）。 5．马氏体的显微组织形态主要有（）、（）两种，其中（）的韧性较好。6．钢的淬透性越高，则其C 曲线的位置越（），说明临界冷却速度越（）。7．钢的热处理工艺是由（）、（）、（）三个阶段组成。一般来讲，它不改变被处理工件的（），但却改变其（）。 8．利用Fe-Fe3C 相图确定钢完全退火的正常温度范围是（），它只适应于（）钢。 9．球化退火的主要目的是（），它主要适用于（）。10．钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是（），对过共析钢是（） 11．当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则M S点越( )，转变后的残余奥氏体量就越（）。 12．在正常淬火温度下，碳素钢中共析钢的临界冷却速度比亚共析钢和过共析钢的临界冷却速度都（）。 13．钢热处理确定其加热温度的依据是（），而确定过冷奥氏体冷却转变产物的依据是（）。 14．淬火钢进行回火的目的是（），回火温度越高，钢的硬度越（）。15．钢在回火时的组织转变过程是由（）、（）、（）和（）四个阶段所组成。 16．化学热处理的基本过程包括（）、（）和（）三个阶段。
碳钢热处理后的组织(金相分析)
碳钢热处理后的组织（金相分析） 发布时间：2009-5-30 13:46:34 关闭该页 一、概述 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C曲线）。 铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。 1、共析钢等温冷却时的显微组织 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表1中。
2、共析钢连续冷却时的显微组织 为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图1）来分析。例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图1中的υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到υ3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至υ4、υ5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变成马氏体，其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（υ4）称为淬火的临界冷却速度。 图1 图2 3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织 亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先
析出线，如图2所示。 当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图2中υ1），转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大，即υ3>υ2>υ1时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。 因此，v1的组织为铁素体+珠光体；v2的组织为铁素体+索氏体；v3的组织为铁素体+屈氏体。 当冷却速度为v4时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体（有时可见到少量贝氏体），奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体（如图3）；当冷却速度v5超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织（如图6，图7）。 过共析钢的转变与亚共析钢相似，不同之处是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体。 4、各组织的显微特征 （1）索氏体（s）：是铁素体与渗碳体的机械混合物。其片层比珠光体更细密，在高倍（700倍以上）显微放大时才能分辨。 （2）托氏体（T）也是铁素体与渗碳体的机械混合物，片层比索氏体还细密，在一般光学显微镜下也无法分辨，只能看到如墨菊状的黑色形态。当其少量析出时，沿晶界分布，呈黑色网状，包围着马氏体；当析出量较多时，呈大块黑色团状，只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层（见图3）； 图3 托氏体＋马氏体
金属热处理缺陷分析报告及案例
<<金属热处理缺陷分析及案例>>试题 一、填空题 1、热处理缺陷产生的原因是多方面的，概括起来可分为热处理前、热处理中、热处理后三个方面的原因。 2、热处理缺陷分析方法有：断口分析、化学分析、金相检验、力学性能试验、验证试验、综合分析。 3、断裂可分为两种类型：脆性断裂和韧性断裂。 4、金属断裂的理论研究表明：任何应力状态都可以用切应力和正应力表示，这两种应力对变形和断裂起着不同的作用，只有切应力才可以引起金属发生塑性变形，而正应力只影响断裂的发展过程。 5、热处理变形常用的校正方法可分为机械校正法和热处理校正法。 6、热应力是指由表层与心部的温度差引起的胀缩不均匀而产生的内应力。 7、工程上常用的表面淬火方法主要有高频感应加热淬火和火焰淬火两种。 8、热处理中质量控制的关键是控制加热质量和冷却质量。 9、过热组织晶粒粗大的主要特征是奥氏体晶粒度在3级以下。 10、真空热处理常见缺陷有表面合金元素贫化、表面不光亮和氧化色、表面增碳或增氮、粘连、淬火硬度不足、表面晶粒长大。 11、低温回火温度范围是（150－250）℃，中温回火温度范围是（350－500）℃，高温回火温度范围是（500－6 50）℃。
12、工件的形状愈不对称，或冷却的不均匀性愈大，淬火后的变形也愈明显。 13、马氏体片越长，撞击能量越高，显微裂纹密度会越大，撞击应力会越大，显微裂纹的数目和长度也会增加。 14、合金元素通过对淬透性的影响，从而影响到淬裂倾向，一般来说，淬透性增加，淬裂性会增加。合金元素对M S的影响较大，一般来说，M S越低的钢，淬裂倾向越大。 15、一般来说，形状简单的工件，可采用上限加热温度，形状复杂、易淬裂的工件，则应采用下限加热温度。 16、对于低碳钢制工件，若正常加热温度淬火后内孔收缩，为了减小收缩，要降低淬火加热温度；对于中碳合金钢制的工件，若正常加热温度淬火后内孔胀大，为了减小孔腔的胀大，需降低淬火加热温度。 17、工件的热处理变形分为尺寸变化和形状畸变两种形式。 二、单项选择题 1、淬火裂纹通常分为 A 四种。 A、纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹、剥离裂纹 B、纵向裂纹、横向裂纹、剥离裂纹、显微裂纹 C、纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹、表面裂纹 D、纵向裂纹、横向裂纹、剥离裂纹、应力集中裂纹 2、第一类回火脆性通常发生在淬火马氏体于 B 回火温度区间，这类回火脆性在碳钢和合金钢中均会出现，它与回火后的冷却速
工程材料练习题钢的热处理练习题
第六章钢的热处理练习题 一、填空题 1．钢加热时奥氏体形成是由（）、（）、（）和（）四个基本过程所组成。 2．在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是 （ ) ，不同点是（）。 3．用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈（）状，而下贝氏体则呈（）状。 4．与共析钢相比，非共析钢C 曲线的特征是（）。 5．马氏体的显微组织形态主要有（）、（）两种，其中 （）的韧性较好。 6．钢的淬透性越高，则其C 曲线的位置越（），说明临界冷却速度越（）。 7．钢的热处理工艺是由（）、（）、（）三个阶段组成。一般来讲，它不改变被处理工件的（），但却改变其（）。 8．利用Fe-Fe3C 相图确定钢完全退火的正常温度范围是（），它只适应于（）钢。 9．球化退火的主要目的是（），它主要适用于（）。 10．钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是（），对过共析钢是（）。
11．当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则MS 点越( )，转变后的残余奥氏体量就越（）。 12．在正常淬火温度下，碳素钢中共析钢的临界冷却速度比亚共析钢和过共析钢的临界冷却速度都（）。 13．钢热处理确定其加热温度的依据是（），而确定过冷奥氏体冷却转变产物的依据是（）。 14．淬火钢进行回火的目的是（），回火温度越高，钢的硬度越（）。 15．钢在回火时的组织转变过程是由（）、（）、 （）和（）四个阶段所组成。 16．化学热处理的基本过程包括（）、（）和 （）三个阶段。 17．索氏体和回火索氏体在形态上的区别是（），在性能上的区别是（）。 18．参考铁碳合金相图，将45 号钢及T10 钢（已经过退火处理）的小试样经850 ℃ 加热后水冷、850 ℃ 加热后空冷、760 ℃ 加热后水冷、720 ℃ 加热后水冷等处理，把处理后的组织填入表3 -3 -1 。 二、不定项选择题 1．钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于（）。
T12钢热处理工艺
金属材料与热处理技术课程设计 题目：T12钢热处理工艺课程设计 院（系）：冶金材料系 专业年级：材料1201 负责人：陈博 唐磊，杨亚西， 合作者：谭平，潘佳伟，多杰仁青 指导老师：罗珍 2013年12月
热处理工艺课程设计任务书 系部冶金材料系专业金属材料与热处理技术 学生姓名陈博，杨亚西，唐磊，谭平，多杰仁青，潘佳伟 课程设计题目T12 设计任务： 1，课程设计的目的：为了使我们更好地了解碳素工具钢的性能及其热处理工艺流程。培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。学习热处理工艺设计的一般方法，热处理设备选用和装夹具设计等进行热处理设计的基础技能训练。 2.课程设计的任务分组（碳素工具钢T12） ①：锉刀的热处理工艺（唐磊） ②：热处理后的组织金相分析（陈博） ③：淬火（潘佳伟） ④：回火（多杰仁青） ⑤：局部淬火（谭平） ⑥：缺陷分析（杨亚西） 3.课程设计的内容： T12钢热处理工艺设计流程 4参考文献： 【1】詹艳然，吴乐尧，王仲仁．金属体积成形过程中温度场的分析．塑性工程学报，2001，8(4) 【2】叶卫平，张覃轶．热处理实用数据速查手册．机械工业出版社．2005，59---60 【3】许天己钢铁热处理实用技术．化学工业出版社2005，134"～136 设计进度安排： 第一周周一~周二钢的普通热处理工艺设计理论学习 周三~周五分组进行典型金属材料的热处理工艺设计第二周周一~周三撰写设计说明书 周四~周五答辩 指导教师（签字）： 年 月日
热处理工艺卡 热处理工艺卡材料牌 号 T12 零件重 量 锉刀400g 工艺路 线 热轧钢板冲压下料——退火——校直——铣或刨侧 面——粗磨——半精磨——剁齿——淬火加回火。 技术条件检验方法 硬度HRC60-62，HB≤207 洛氏硬度计，布氏硬度计 金相组 织 珠光体，马氏体和 渗碳体 金相观察 力学性 能 硬度：退火，≤ 207HB，压痕直径≥ 4.20mm；淬火：≥ 62HRC 布氏法，洛氏法 工 序号工序名称设备 装炉方式 及数量 加热温 度℃ 保温 时min 冷却 介 质 温 度 ℃ 冷却时间 min 1 预热加热炉- 550-65 加热 时间 的5-6 倍 - - - 2 球化退火退火炉- 760-77 0 2-4h 空 气 550 -60 4h 3 淬火保护气 氛炉- 770-78 - 水150 -20 10 4 低温回火回火炉- 160-18 0 0.75- 1h 空 气 150 60 编制人陈博编制日期2013.12.11 审核日期
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
碳钢热处理后的显微组 织观察与分析 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
碳钢热处理后的显微组织观察与分析 实验目的实验说明实验内容实验方法指导实验报告要求思考题 一：实验目的(1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。(2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。 二：实验说明碳钢经热处理后的组织可以是接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可以是不平衡组织(如淬火组织)。因此在研究热处理后的组织时，不但要用铁碳相图，还要用钢的曲线来分析。图1为共析碳钢的C曲线，图2为45钢连续冷却的CCT曲线。 图1 共析碳钢的c曲线 图2 45钢的CCT曲线 曲线能说明在不同冷却条件下过冷奥氏体在不同温度范围内发生不同类型的转变过程及能得到哪些组织。1．碳钢的退火和正火组织亚共析碳钢(如40、45钢等)一般采用完全退火，经退火后可得接近于平衡状态的组织，其组织形态特征已在实验l中加以分析和观察(图3)过共析碳素工具钢(如T10、T12钢等)则采用球化退火，T12钢经球化退火后，组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状(或粒状)，图中均匀分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。2．钢的淬火组织含碳质量分数相当于亚共析成分的奥氏体淬火后得到马氏体。马氏体组织为板条状或针状，20钢经淬火后将得到板条状马氏体。在光学显微镜下，其形态呈现为一束束相互平行的细条状马氏体群。在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群，每束条与条之间以小角度晶界分开，束与束之间具有较大的位向差，如图4所示。
图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织 5钢经正常淬火后将得到细针状马氏体和板条状马氏体的混合组织，如图5所示。由于马氏体针非常细小，故在显微镜下不易分清。 5钢加热至860℃后油淬，得到的组织将是马氏体和部分托氏体(或混有少量的上贝氏体)，如图6所示。碳质量分数相当于共析成分的奥氏体等温淬火后得到贝氏体，如T8钢在550~350℃及350℃~ Ms温度范围内等温淬火，过冷奥氏体将分别转变为上贝氏体和下贝氏体。上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的片层状组织，当转变量不多时，在光学显微镜下可看到成束的铁素体在奥氏体晶界内伸展，具有羽毛状特性，如图7所示。 图5 45钢正常淬火组织图6 45钢油淬组织图7 上贝氏体组织特征下贝氏体是在片状铁素体内部沉淀有碳化物的组织。由于易受浸蚀，所以在显微镜下呈黑色针状特征，如图8所示。在观察上、下贝氏体组织时，应注意为显示贝氏体组织形态，试样的处理条件一般是在等温度下保持不长的时间后即在水中冷却，因此只形成部分贝氏体，显微组织中呈白亮色的基体部分为淬火马氏体组织。含碳质量分数相当于过共析成分的奥氏体淬火后除得到针状马氏体外，还有较多的残余奥氏体。T12碳钢在正常温度淬火后将得到细小针状马氏体加部分未溶人奥氏体中的球形渗碳体和少量残余奥氏体，如图4．9所示。但是当把此钢加热到较高温度淬火时，显微镜组织中出现粗大针状马氏体，并在马氏体针之间看到亮白
钢的热处理组织分析判断方法
钢的热处理组织分析判断方法 钢的热处理组织分析判断方法 金属的热处理是否合格，重要的判断是金相组织，下面将简要介绍热处理的分析判断方法，有不对的地方请大家指正。 一、观察方法： 1.观察组织组成物和种类 钢热处理后，根据热处理种类和材料的不一样，组织组成物可能是一种或多种。如马氏体，马氏体+残余奥氏体，单一珠光体，单一奥氏体，铁素体+珠光体，铁素体+马氏体+碳化物等等。 金相观察时，首先要判断被观察组织中有几种组织组成物，是单一组成物，还是两种或多种组成物。 在组织组成物中，某一组成物可以是单一相，如铁素体或奥氏体等单相；也可以是两相或多相混合组成或化合物，如珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物，各种碳化物等。 不同的组成物有不同的形态特征，利用这些特征可以快速的识别：不同的组成物受溶液浸蚀的程度不同，使得其在金相显微镜下具有不同的明暗程度或不同的色彩差；不同组成物形成的先后顺序不一样，其形态也不一样，最先形成的总是从奥氏体晶界开始形核；各组成物形成的原理不一样，形态也有差异。通过这些就可以判别被观察物的组成种类。大多数情况下，能够观察到几种不同明暗程度或几种形态不同的部份，就可以判定有几种组成物。
2.观察形态 组织组成物的形态是我们判别组成物的极其重要的依据之一。一些特定组织具有极显著的特征，如典型的珠光体具有层片状（或称指纹状）特征，一看就知道是珠光体；羽毛状物是上贝氏体。白色的块状物不是铁素体就是奥氏体或碳化物，黑色针状物不是马氏体就是下贝氏体，沿晶分布的白色块状或针状肯定是铁素体或碳化物（渗碳体）两者之一等等。 要观察组织物是片状、针状、块状、颗粒状、条状、网状或者是其它什么形状。有时，还要精细观察是单一相还是复合相。 在观察中要注意试样的浸蚀程度，只有合理的浸蚀，各种组织才会正确的显现出来，同时，制样也很关键，错误的制样可能导致对组成物的错误判断。由于制样和浸蚀问题，导致的判断错误在新手中屡见不鲜。 在观察中还要注意，对于观察到的白色或黑色物，不要轻易就认为是一种组成物。对于白色的可能是奥氏体或铁素体，更有可能是碳化物；对于黑色物，可能由于其极其细密，在常规倍数下观察根本无法分开。 3.组成物的分布 组成物的分布特点是识别组成物的重要根据，不同的组成物具有不同的分布特点，一般是指其分布于母相的晶界或晶内。 在观察到的组织中，凡是呈网络状分布（不管是封闭网状或是断续网状或略有呈网状的趋势）的都是沿晶界分布，其余的都是分布于晶内。要注意的是，有时沿晶析出物很少时，不易看出是沿晶分布，此时可
Cr12MoV钢不同热处理条件下的硬度和金相组织分析
Cr12MoV钢不同热处理条件下的硬度和金相组织分析 摘要:研究了Cr12MoV钢在不同温度淬火和回火后的硬度变化,并对不同热处理条件下的金相组织进行了分析。 Cr12MoV钢是广泛用于模具行业的冷作模具钢,具有高淬透性,截面为300～400mm2以下者可以完全淬透。在300～400℃时仍可保持良好硬度和耐磨性,因此可用来制造断面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各种模具和工具。由于该钢中存在大量碳化物,且偏析严重,因此不同的热处理工艺对钢的性能有很大的影响[1]。本文对Cr12MoV钢在不同热处理条件下的硬度和金相组织进行了分析,为业内人士提供参考。 1 实验条件 (1)试样材料:Cr12MoV钢,碳化物偏析较严重。 (2)试样规格:试棒为<100mm×200mm,在试棒的R/2处截取金相试样15mm×15mm×20mm。 (3)淬火前进行等温退火,850±10℃保温100～120min,740℃等温4h。 (4)淬火加热用盐浴炉,冷却介质为20号机油。 (5)金相组织用XJB-200型在线金相仪。 2 试验结果与分析 2.1 硬度 Cr12MoV钢经不同温度淬火和不同温度回火后的硬度实验数据见表1所示。 根据实验数据绘制其关系曲线如图1所示。
从表1和图1可以看出: (1)Cr12MoV钢淬火后的硬度与淬火温度有极大关系,980～1040℃淬火获得的最高硬度为63～65HRC。 (2)Cr12MoV钢的回火稳定性高,980～1040℃淬火,200℃回火2次,每次2h,硬度为59.5～60.5HRC,250℃回火1h,硬度为58.5～59.5HRC。 (3)1100℃淬火,520℃回火2～3次,“二次硬化”硬度最高为60.5～61HRC。 (4)1130℃淬火,520℃回火3次,硬度仅提高到50HRC,在550℃回火1～2次,硬度提高到58HRC。1200℃淬火,520℃回火3次,硬度提高很少,经550℃2次回火,硬度提高到59HRC。 (5)Cr12MoV钢经1040℃淬火,500℃回火后硬度为57.5HRC,520℃回火2次,硬度为56～57.5HRC,看不出二次硬化现象。 2.2 金相组织 Cr12MoV钢热处理状态不同,显微组织变化很大,特别是1150℃以上温度淬火的组织比较特殊。 Cr12MoV钢不同热处理状态的金相组织图说明如下: (1)800～880℃淬火,未回火的试样组织为:马氏体+屈氏体+碳化物。材料碳化物偏析比较严重,奥氏体成分不均匀,稳定性程度不同,硬度由低到高(见图2所示)。 图2 800～880℃淬火金相组织×400 图3 1040℃、1070℃淬火金相组织×400 (2)950℃、980℃、1010℃淬火,未回火的试样为正常淬火组织:马氏体+碳化物+残留奥氏体。 (3)1040℃、1070℃淬火,未回火的试样为正常组织:回火马氏体+碳化物+残留奥氏体(见图3所示)。 (4)1100℃～1160℃淬火,未回火的试样为粗针状马氏体+碳化物+残留奥氏体(见图4、图5所示)。
“钢的热处理原理及工艺”作业题
“钢的热处理原理及工艺”作业题 第一章固态相变概论 1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点？ 2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。 3、为何新相形成时往往呈薄片状或针状？ 4、说明相界面结构在金属固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。 5、固－固相变的等温转变动力学图是“C”形的原因是什么？ 第二章奥氏体形成 1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存？亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段？ 2、连续加热和等温加热时，奥氏体形成过程有何异同？加热速度对奥氏体形成过程有何影响？ 3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。 4、试设计用金相－硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。 5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间，试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些？ 6、有一结构钢，经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象，试分析可能原因。 第三章珠光体转变 1、珠光体形成的热力学特点有哪些？相变主要阻力是什么？试分析片间距S与过冷度△T的关系。 2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响？珠光体团直径大小对机械性能影响如何？ 3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后，发现其组织中除有球状珠光体外，还有部分细片状珠光体，试分析其原因。 4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后，以同样冷却速度使之发生珠光体转变，它们的片层间距和硬度有无差异？ 5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。 6、为达到下列目的，应分别采取何热处理方法？ （1）为改善低、中、高碳钢的切削加工性； （2）经冷轧的低碳钢板要求提高塑性便于继续变形； （3）锻造过热的60钢毛坯为细化其晶粒； （4）要消除T12钢中的网状渗碳体； 第四章、马氏体转变
材料学作业1-第一章热处理
《材料学》作业1-第一章钢的热处理 复习作业题： 1.解释下列名词： （1）奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度； （2）珠光体、索氏体、屈氏体； （3）贝氏体、马氏体； （4）奥氏体，过冷奥氏体，残余奥氏体； （5）退火，正火，淬火，回火，冷处理，时效处理（尺寸稳定处理）； （6）淬火临界冷却温度（Vk），淬透性，淬硬性； （7）再结晶，重结晶； （8）调质处理，变质处理。 2．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是为了什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理强化？ 3．画出共析碳钢过冷奥氏体等温转变C 曲线，标明各点、线、区的意义；并指出影响C 曲线形状和位置的主要因素；说明合金元素对C 曲线位置及形状的影响。 4.马氏体的本质是什么?它的硬度为什么很高? 是什么因素决定了它的脆性? 5.试比较索、屈氏体、马氏体和回火索氏体、回火屈氏体、回火马氏体之间在形成条件、金相形态与性能上的主要区别。 6.淬透性和淬透层深度有何联系与区别？影响钢件淬透性的主要因素是什么？ 7.什么是钢的回火脆性？如何避免？ 8.确定下列钢件的退火方法，并指明目的及退火后的组织： （1）经冷轧后的15钢板，要求降低硬度；（2）ZG35铸造齿轮； （3）锻造过热的60钢锻坯；（4）具有片状渗碳体的T12钢坯。 9.用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造－热处理－机加工－热处理－磨加工。（1）写出其中热处理工序的名称及作用 （2）制定最终热处理（磨加工前的热处理）的工艺规范，并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。 复习思考题： 1.指出共析碳钢加热时奥氏体形成的几个阶段，并说明亚共析碳钢及过共析碳钢的奥氏体形成的主要特点。 2.指出影响奥氏体形成速度和奥氏体实际晶粒度的因素。 3.何谓本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细？ 4.有甲、乙两种钢，同时加热至1150℃，保温两小时，经金相显微组织检查，甲钢的奥氏体晶粒度为3级，乙钢为6级。由此能否得出结论：甲钢是本质粗晶粒钢，而乙钢是本质细晶粒钢。 5.将20钢及60钢加热至860℃，保温时间相同，问哪种钢奥氏体晶粒粗大些？ 6.珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？ 7.贝氏体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？ 8.马氏体组织有哪几种基本类型？它们的形成条件、晶粒结构、组织形态、性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？ 9.何谓连续冷却及等温冷却？试绘出奥氏体这两种冷却方式的示意图。 10.试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。
碳钢热处理后的组织
碳钢热处理后的组织 一、概述 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C 曲线）。 铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件；而CCT 曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。 1、共析钢等温冷却时的显微组织 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表1中。 2、共析钢连续冷却时的显微组织
为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图1）来分析。例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图1中的υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到υ3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至υ4、υ5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变成马氏体，其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（υ4）称为淬火的临界冷却速度。 图1 图2 3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织 亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，如图2所示。 当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图2中υ1），转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大，即υ3>υ2>υ1时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。 因此，v1的组织为铁素体+珠光体；v2的组织为铁素体+索氏体；v3的组织为铁素体+屈氏体。 当冷却速度为v4时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体（有时可见到少量贝氏体），奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体（如图3）；当冷却速度v5超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织（如图6，图7）。 过共析钢的转变与亚共析钢相似，不同之处是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体。 4、各组织的显微特征
钢的热处理缺陷分析
钢的热处理缺陷分析（2学时） 一、实验目的： 1、了解热处理各种热处理缺陷产生的原因及防止措施， 2、用金相显微镜观察及分析各种热处理缺陷， 3、学会用金相显微镜测定脱碳层的方法。 二、实验内容： 在各种热处理工艺中淬火缺陷最为常见，如硬度不足、软点、变形甚至开裂等，但产生的原因很多，须丛各个方面进行检查及分析。其中金相检验较为方便，而占有重要地位。（一）、热处理缺陷分析的一般步骤： 首先应了解零件的技术要求，使用材料、热处理工艺等。 1、零件的外观检查；有无裂纹、裂纹的情况、分布状况及大小，断口形貌。 2、硬度测量：判断热处理硬度是否达到技术要求，为金相检验提供数据。 3、必要时进行材料的化学成分分析；判断材料是否混料而误用成其它材料。 4、正确的取样；选取有代表性的部位，否则将得出错误结论。 5、金相检验：试样经磨制抛光后，必要时可在浸蚀之前检查裂纹形态和夹杂物的情况， 来判断是否是形成裂纹的原因。 6、作出结论：通过多方面的检验后，找出缺陷形成及产生的证据及原因，可能的话提 出改进的建议。 三、常见的热处理缺陷有如下几种； 1，、中碳钢及中碳合金钢淬火后正常组织是细小及中等粗细的马氏体。当这种马氏体组织中有部分铁素体，就会使淬火马氏体的硬度下降，当铁素体数量越多硬度就越低，产生这种现象的主要原因是加热温度低于A C3。所致。 2、另外在中碳钢及中碳合金钢淬火后正常组织是细小及中等粗细的马氏体。当这种马氏体组织中夹有贝氏体或屈氏体，有时还伴有少量铁素体，就会使淬火马氏体的硬度下降，后两者的数量越多则硬度越低，产生这种现象的主要原因是冷却速度不够迅速。 马氏体+铁素体组织马氏体+屈氏体组织当马氏体太细小，同时又出现白色块状铁素体，这是淬火加热温度偏低所制。 2、高碳钢及高碳合金钢再淬火后的正常淬火组织应该是针状或细针状马氏体及均匀分布的小颗粒炭化物。当组织中炭化物颗粒较多，这说明炭化物溶入不足，马氏体的碳及合金化浓度不够，甚至有部分未溶入奥氏体的珠光体小区域存在，这时还表现为硬度低或硬度不均匀。这是淬火加热温度偏低所制。 有时组织中含有少量屈氏体，当含量多时表现为硬度不足，当含量少时只有用金相法进行检验。为了确保质量一些钢材都有它的一套质量检验标准。 3、当淬火组织中马氏体针叶粗大，高碳钢中炭化物减少甚至消失，出现明显的残余奥
碳钢的热处理实验报告-(恢复)
碳钢的热处理实验报告-(恢复)
金属热处理实验报告 张金垚 41030165 材控102班
热处理实验报告（T8钢300℃回火） 一、实验目的 1、了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。 2、研究含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度对钢热处理后性能的影响。 3、掌握洛氏硬度机的使用方法。观察热处理后钢的组织特征。 二、实验原理 1、钢的淬火 所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（ V冷应大于V临），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。 为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。
（1）淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保 证淬火质量的重要环节。淬火 时的具体加热温度主要取决于 钢的含碳量，可根据相 图确定（如图4所示）。对亚 共析钢，其加热温度为＋ 30～50℃，若加热温度不足（低 于），则淬火组织中将出现铁 素体而造成强度及硬度的降 低。对过共析钢，加热温度为 ＋30～50℃，淬火后可得到细 小的马氏体与粒状渗碳体。后 者的存在可提高钢的硬度和耐 磨性。 （2）保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。
表1 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定 加 热 温度(℃) 工件形状 圆柱形方形板形 保温时间 分钟/每毫 米直径 分钟/每毫 米厚度 分钟/每毫 米厚度 700 1.5 2.2 3 800 1.0 1.5 2 900 0.8 1.2 1.6 1000 0.4 0.6 0.8 （3）冷却速度的影响 冷却是淬火的关键工序， 它直接影响到钢淬火后的组 织和性能。冷却时应使冷却速 度大于临界冷却速度，以保证 获得马氏体组织；在这个前提 下又应尽量缓慢冷却，以减少 钢中的内应力，防止变形和开 裂。为此，可根据C曲线图（如