实验二 碳钢的热处理及硬度测试实验报告
碳钢的热处理及硬度计使用实验
实验二碳钢的热处理及硬度计使用一．实验目的1、熟悉碳钢的基本热处理的操作方法。
2、了解含碳量、加热温度、保温时间、冷却速度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响。
3、学会洛氏硬度计的使用。
二．概述一．碳钢的热处理钢的热处理是利用钢在固态范围内的加热、保温、冷却，借以改变其内部组织从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种工艺方法。
普通热处理的基本操作包括退火、正火、淬火、回火等。
实施热处理操作时，加热问题、保温时间、冷却方式是最基本的环节，正确选择这三者的参数是热处理质量的关键。
1．1．加热温度的选择（1）退火加热温度：亚共析钢加热至Ac3+（30~50）ºC（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至Ac1+（30~50）ºC（球化退火）。
（2）正火加热温度：亚共析钢加热至Ac3+（30~50）ºC；过共析钢加热至Accm+（30~50）ºC退火和正火加热温度的选择如图3.1所示。
（3）淬火加热温度：亚共析钢加热至Ac3+（30~50）ºC；共析钢和过共析钢加热至Ac1+（30~50）ºC，如图3.2所示。
图3.1 退火和正火加热温度范围图3.2 淬火的加热温度范围钢的成分、原始组织及加热速度等皆影响临界点Ac1、Ac3、Acmm的位置。
在各种热处理手册或材料手册中，都可以查到各种钢的热处理加热文帝。
热处理时不能任意提高加热温度，因为加热温度过高时，晶粒容易长大、氧化、脱碳和变形。
（4）回火温度的选择：钢淬火后都要回火，回火温度决定于最终所要求的组织和性能（工厂中常常是根据硬度的要求）。
按加热温度的高低，回火分为三类：1）低温回火：在150~250ºC的回火称为低温回火。
目的是降低淬火应力，减少钢的脆性，并保持钢的硬度。
常用于高碳钢的切削刀具、量具和滚动轴承的热处理。
2）中温回火：在350~500ºC的回火称为中温回火。
碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定
淬火、回火是钢件的重要热处理工艺。所谓 淬火就是将钢件加热到Ac或Acl以上，保温后放 入放入各种不同的冷却介质中快速冷却，以获得 马氏体组织的热处理操作。 钢件，特别是高碳钢件经淬火后得到马氏体 组织时，材质硬而脆，并且工件内部存在很大的 内应力，如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂； 一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化 而失去精度，甚至开裂。因此钢件淬火后必须立 即进行回火处理。
表6—1 碳钢的临界点
类 别 钢 号 临 界 点（℃）
Ac1
Ac3或Accm
Ar1
Ar3
碳 素 结 构 钢
20 30 40 45 50 60
735 732 724 724 725 727 730 730 730 730 730
855 813 790 780 760 766 770 － 800 820 830
（5） 残余奥氏体（Ar） 当奥氏体中含碳量>0.5％时， 淬火时总有一定量的奥氏体不能转变成为马氏体，而保留 到室温，这部分奥氏体就是残余奥氏体，它不易受硝酸酒 精腐蚀剂的浸蚀，在显微镜下呈白亮色，分部在马氏体之 间，无固定形态，淬火后来经回火， Ar与马氏体很难区 分，都呈白亮色，只有马氏体回火后才能分辨出马氏体间 的残余奥氏体。 （6） 回火马氏体(Mr) 高碳马氏体经低温回火(150～ 250oC)后，马氏体分解，析出与母相共格的极细小的弥 散一碳化物。这种组织称为回火马氏体。由于有极细小的 碳化物析出使回火马氏体易受浸蚀，所以在光学显微镜观 察，回火马氏体仍保持针状马氏体形态，只是颜色比淬火 马氏体深，但极细小的碳化物分辨不清，如照片所示。在 电子显微镜下则可观察到细小的碳化物。 低碳板条状马氏体低温回火以后，马氏体中只发生碳 原子的偏聚，尚未析出碳化物。在光学和电子量微镜下观 察，低碳回火马氏体仍保持条状马氏体形态。中碳钢淬火 以后得到板条状马氏体和片状马氏体的混合组织，回火后 其中片状马氏体易受浸蚀，颜色变深。
碳钢的热处理实验报告
碳钢的热处理实验报告模块一常用金属材料及热处理项目二钢的热处理任务一: 钢的普通热处理一、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、研究冷却条件对碳钢性能的影响。
3、分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。
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工件形状加热圆柱形方形板形温度(?) 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 3800 1.0 1.5 2900 0.8 1.2 1.61000 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(如图2所示)，使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围(650,550?)进行快冷(即与C曲线的“鼻尖”相切)，而在较低温度(300,100?)时冷却速度则尽可能小些。
钢的热处理及硬度测定
实验二钢的热处理及硬度测定一、实验目的1.了解钢的基本热处理工艺。
2.了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。
3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。
二、实验原理热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。
其工艺特点是把钢加热到一定温度,保温一段时间后,以某种速度冷却下来,通过改变钢的内部组织来改善钢的性能,其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。
金属的硬度是材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力。
硬度越大,表明金属抵抗塑性变形的能力越大,材料产生塑性变形就越困难。
硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。
硬度的试验方法很多,其中常用的有布氏法、洛氏法和维氏法三种硬度试验方法。
1.钢的退火、正火、淬火和回火钢的退火通常是将钢加热到临界温度1Ac 或3Ac 线以上,保温后缓慢地随炉冷却的一种热处理工艺。
钢经退火处理后,其组织比较接近平衡状态,硬度较低(约180~22OHBS ,有利于进行切削加工。
钢的正火是将钢加热到3Ac 或cm Ac 线以上30~50℃,保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。
由于冷却速度稍快,与退火组织相比,所形成的珠光体片层细密,故硬度有所提高。
对低碳钢来说,正火后提高硬度可改善其切削加工性能,降低加工表面的粗糙度;对高碳钢来说,正火可以消除网状渗碳体,为球化退火和淬火作准备。
钢的淬火就是将钢加热到3Ac 或1Ac 线以上30~50℃,保温后在不同的冷却介质中快速冷却,从而获得马氏体和(或贝氏体组织的一种热处理工艺。
马氏体的硬度和强度都很高,特别适用于有较高耐磨性能要求的工模具材料。
淬火工艺包括三个重要参数,淬火加热温度、保温时间和冷却速度。
淬火加热温度过高时晶粒容易长大,而且还会产生氧化脱碳等缺陷,加热温度过低则会因组织中存在铁素体或珠光体而导致材料硬度不足。
保温时间与钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质等因素有关,一般可按照经验公式加以估算,保温时间过长或过短都会对钢的组织及性能造成不利的影响。
碳钢的热处理及硬度测试实验报告
碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验名称：碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验目的：1.了解碳钢的热处理原理和方法；2.通过实验测试，掌握碳钢经过不同热处理方法后硬度值的变化规律。
实验仪器和材料：1.碳钢试样；2.淬火油、冷却水；3.磨床、磨片；4.硬度计。
实验步骤：1.制备碳钢试样，将其切割成长约100mm、宽约20mm、厚约10mm的长方形块状试样。
2.试样表面进行粗磨和精磨，保证试样表面光洁无崩边、不得有划痕。
3.将碳钢试样放入炉中进行淬火处理。
炉温750~800℃，淬火油温度在60~100℃之间。
加热时间视试样大小及夹漏情况而定，通常5~15min。
将试样立即放入预备好的淬冷介质中进行淬冷，冷却介质为10℃以下的清水或慢速动力油。
4.进行退火处理。
将淬火状态的碳钢试样放入退火炉中，炉温为680~700℃，保温时间1~2h，然后炉门静止，自然冷却。
退火后试样表面变为光滑平整，无应力和氧化皮。
5.进行正火处理，炉温为860~900℃，加热时间3~6min。
试样达到定温的温度后，以2~3℃/min的速度升温。
6.进行硬度测试。
将不同状态的碳钢试样分别进行硬度测试，并记录硬度值。
实验结果：1.淬火处理后，碳钢的硬度值显著提高。
在淬火温度750~800℃范围内，淬火油温度为60~100℃时，碳钢的硬度值可达到HRC58以上。
2.经过退火处理后，碳钢的硬度值略微降低，但仍保持在HRC50以上。
3.经过正火处理后，由于晶粒长大而硬度值有较大幅度下降，硬度值在HRC20~40之间。
结论：1.淬火处理是碳钢热处理中硬化处理的主要方法。
2.退火处理可使材料的晶粒细化，使材料变得柔软，但硬度值略有降低。
3.经过正火处理后，硬度值明显下降，晶粒变大。
碳钢的热处理及硬度测试实验报告
碳钢的热处理及硬度测试实验报告一、实验目的本实验旨在探究碳钢热处理的原理及方法，并通过硬度测试来评估不同处理方式对碳钢硬度的影响。
二、实验原理1. 碳钢热处理碳钢是一种含有较高量碳元素的合金钢，其硬度和强度与碳含量成正比。
碳钢的热处理主要包括退火、正火、淬火和回火四个步骤。
2. 硬度测试硬度是材料抵抗划痕或压入的能力，通常用Vickers硬度测试法来评估材料硬度。
三、实验步骤1. 准备样品：选择不同直径和长度的碳钢棒作为样品。
2. 退火：将样品放入电炉中，加热至800℃左右保温1小时后慢冷至室温。
3. 正火：将样品放入电炉中，加热至900℃左右保温30分钟后冷却至室温。
4. 淬火：将样品放入水中快速冷却。
5. 回火：将淬火后的样品放入电炉中，加热至400℃左右保温2小时后冷却至室温。
6. 硬度测试：使用Vickers硬度测试仪对不同处理方式的样品进行硬度测试。
四、实验结果经过退火处理后，碳钢的硬度降低，表现出较好的韧性；正火处理能够提高碳钢的硬度和强度；淬火处理能够使碳钢达到最大的硬度和强度，但同时也会使其变得脆性增加；回火处理可以减轻淬火后碳钢的脆性，但会降低其硬度和强度。
通过Vickers硬度测试仪测量，退火后样品的硬度为150HV，正火后为200HV，淬火后为350HV，回火后为250HV。
五、实验分析通过本实验可知，不同热处理方式对碳钢的性质有着显著影响。
在实际应用中需要根据具体情况选择合适的热处理方式来满足需求。
六、实验结论1. 碳钢经过不同热处理方式后其性质有显著差异。
2. 淬火能够使碳钢达到最大的硬度和强度，但同时也会使其变得脆性增加。
3. 回火处理可以减轻淬火后碳钢的脆性，但会降低其硬度和强度。
4. 在实际应用中需要根据具体情况选择合适的热处理方式来满足需求。
七、实验注意事项1. 热处理时需要注意安全，避免烫伤或其他意外事故。
2. 硬度测试时需要保证测试仪器的准确性和稳定性。
3. 实验结束后需要及时清理实验器材和场地。
碳钢的热处理实验报告
碳钢的热处理实验报告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（如图所示）。
对亚共析钢，其加热温度为℃，若加热温度不足（低于），则＋淬火后可得到细小的它直接影响到钢淬火后的组织以保证以减使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定鼻不同的冷却介质在不同的温度范围内的实验二金相试样的制备与观察一、实验目的1.学习金相试样的制备方法。
二、实验设备、仪器及材料用品抛光机、各型号砂纸、抛光磨料、试样、浸蚀剂、吹风等。
三、实验步骤金相试样的制备包括取样、磨制、抛光、浸蚀四个步骤。
制备好的试样应能观察到真实组织、无磨痕、水迹。
1.取样取样的部位和磨面应根据检验目的选取具有代表性的部位。
例如，检验表面脱碳层的厚度应取横向截面、观察纵裂纹就要取纵向截面。
试样的截取方法很多，例如用手锯、机床截取、线切割等，但必须注意的是在取样过程中要防止试样受热或变形而引起的组织变化，破坏了其组织的真实性。
为防止受热可在截取过程中用冷却液冷却试样。
金相试样的尺寸要便于手握持和易于磨制，常用的试样尺寸为：Φ12×10或12×12×10，如果不是观察表面组织，可以倒角便于磨制。
根据需要，例如观察表面渗碳层的厚度，为防止在磨制过程中发生倒角，应采用镶嵌法，把试样镶嵌在热塑性塑料或热固性塑料中。
我们所用试样为车削好的Φ10×20的45钢试样。
2.磨制这是最关键的步骤，磨制质量的好坏直接决定了试样的好坏。
①粗磨将试样在砂轮上或用粗砂纸之成平面。
磨制时使试样受力均匀，压力不要太大。
②精磨粗磨好的试样用清水冲干后，依次用01、02、03、04号金相砂纸把磨面磨光。
磨制时应把砂纸放在玻璃板或平整的桌面上，左手按住砂纸，右手握住试样，用力均匀、平稳，沿一个方向反复进行，直到旧的磨痕被去掉，不要来回磨制。
注意：在调换更细一号砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并转动90º角，使新、旧磨痕垂直。
3.抛光抛光的目的是去除磨面上细的磨痕和变形层，以获得光滑的镜面。
实验二碳钢的热处理操作及硬度测定
560~670 660~760
3、淬火加热温度 对亚共析钢是 Ac3 十(30~50 ℃)；对共析
钢是和过共析钢是 Ac1 十(30~50 ℃)，见图 2-2 所示。在此温度保温后放入各种不同的冷却介
质中快速冷却，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。
钢的临界温度 Ac1、Ac3 及 Accm，在热处 理手册或合金钢手册中均可查到，再经过计算
750
840~860
60
725
766
295
743
770~800
T7
730
770
700
—
780~800
T8
730
—
700
—
780~800
碳素工具钢
T10
730
800
700
—
780~800
T12
730
820
700
—
780~800
T13
730
830
700
—
780~800
4、回火温度
钢经过淬火后得到的马氏体组织质硬而脆，并且工件内部存在很大的内应力，如果直接
3
C．高温回火 是在 500~650 ℃进行回火，所得组织为回火索氏体，硬度为 HRC25~35。
用于结构零件的热处理。其综合机械性能较好。淬火加高温回火叫调质处理。
D．高于 650 ℃的回火为珠光体，硬度较低。
表 2-3 45 钢淬火后经不同温度回火后的组织及性能
类型
回火温 度/℃
回火后组织
回火后硬度 （HRC）
完全退火加热温度，适用于亚共析钢，Ac3 十(30~50℃)；球化退火加热温度，适用于共
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实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告
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. 研究冷却条件与钢性能的关系。
3. 分析淬火及回火温度对钢性能的影响。
二、实验设备及材料
1) 箱式电炉及控温仪表；
2) 洛氏硬度机；
3) 冷却剂：水，油（使用温度约20℃）；
4) 试样：45钢。
三、实验内容及步骤
实验分四个小组，依次如下：
退火：取5个试样砂纸打磨去氧化皮→测HRB硬度
第一组：水淬+低温回火
840℃×15min→水冷→去氧化皮→测HRC硬度→200℃×30min低温回火→去氧化皮→测HRC硬度
第二组：油淬
840℃×15min→油冷→去氧化皮→测HRC硬度
第三组：水淬+高温回火
840℃×15min→水冷→去氧化皮→测HRC硬度→550℃×20min高温回火→去氧化皮→测HRC硬度
第四组：正火
840℃×15min→空冷→去氧化皮→测HRC硬度
说明：
1.为便于比较，一律用洛氏硬度测定，但退火状态的试样要用淬火钢球压头，载荷为100kg，即HRB。
其余热处理后的硬度测试均用金刚石压头，载荷为150kg，即HRC。
2.由于实验所用试样较小，故低温回火保温时间可为30分钟，高温回火时间可为20分钟，回火后在水中冷却。
3.第一组和第二组共用一个840℃加热炉，且取样冷却时第一组水冷的同学先取；第三组和第四组共用一个840℃加热炉，且取样冷却时第三组水冷的同学先取。
四、注意事项
1．本实验加热都为电炉，由于炉内电阻丝距离炉膛较近，容易漏电，所以电炉一定要接地，在放、取试样时必须先切断电源。
2．往炉中放、取试样必须使用夹钳，夹钳必须擦干，不得沾有油和水。
开关炉门要迅速，炉门打开时间不宜过长。
3．试样由炉中取出淬火时，动作要迅速，以免温度下降，影响淬火质量。
4．试样在淬火液中应不断搅动，否则试样表面会由于冷却不均而出现软点。
5．淬火时水温应保持20~30℃左右，水温过高要及时换水。
6．退火、正火、淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨，去掉氧化皮后再测定硬度值。
五、实验报告要求
1) 填写表1和表2。
表1 淬火及正火实验
表2 回火实验
2) 分析淬火冷却速度与回火温度对钢组织和性能的影响。