碳素钢热处理实验指导书
碳钢热处理实验
碳钢热处理实验碳钢热处理实验报告专业:班级:组别:组员名单：姓名学号XX⼤学机电⼯程系指导⽼师：20XX年X⽉碳钢的热处理实验1⼀．实验⽬的（1）了解碳钢热处理⼯艺操作。
（2）学会使⽤马⽒体测量材料的硬度性能值。
（3）探讨淬⽕温度、淬⽕冷却速度、回⽕温度对40钢和T12钢的组织和性能的影响。
（4）巩固课堂教学所学相关知识，体会材料的成分—⼯艺—组织性能之间关系。
⼆、概述热处理是⼀种很重要的热加⼯⼯艺⽅法，也是充分发挥⾦属材料性能潜⼒的重要⼿段。
热处理的主要⽬的是改变钢的性能，其中包括使⽤性能及⼯艺性能。
钢的热处理⼯艺特点是将钢加热到⼀定的温度，经⼀定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的⼯艺过程能使钢的性能发⽣改变。
热处理之所以能使钢的性能发⽣显著变化，主要是由于钢的内部组织结构可以发⽣⼀系列变化。
采⽤不同的热处理⼯艺过程，将会使钢得到不同的组织结构，从⽽获得所需要的性能。
钢的热处理基本⼯艺⽅法可分为退⽕、正⽕、淬⽕和回⽕等。
三．实验原理(1)钢的热处理1.钢的退⽕：钢的退⽕指将钢加热到⼀定温度并保温⼀段时间，然后使它慢慢冷却的过程。
钢的退⽕是将钢加热到发⽣相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理⽅法。
2.钢的正⽕:正⽕，⼜称常化，是将⼯件加热⾄Ac3或Acm以上40~60℃，保温⼀段时间后，从炉中取出在空⽓中或喷⽔、喷雾或吹风冷却的⾦属热处理⼯艺。
其⽬的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应⼒，降低材料的硬度。
3.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。
24.钢的退⽕：退⽕是⼀种⾦属热处理⼯艺，指的是将⾦属缓慢加热到⼀定温度，保持⾜够时间，然后以适宜速度冷却。
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。
碳素钢热处理 实验指导书
碳素钢热处理一、实验目的（1）了解碳素钢基本热处理（退火、正火、淬火、及回火）的工艺方法和主要设备。
（2）研究碳的质量分数，加热温度、冷却温度，回火温度对钢性能的影响。
（3）熟悉硬度计的使用。
二、实验内容（1）表3所列工艺进行热处理操作实验。
（2）测定热处理后试样的硬度（炉冷、气冷试样测HRB，其余试样测HRC）。
三、实验原理碳素钢热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。
加热温度、保温时间和冷却速度，是达到热处理良好效果的最重要工艺参数。
1.加热温度（1）退火亚共析钢加热至Ac3+(20℃～30℃)(完全退火)；共析钢，过共析钢加热至Ac1+(20℃～30℃)（球化退火），得到粒状渗碳体，硬度降低，以利切削加工。
（2）正火亚共析钢加热至Ac3+(30℃～50℃)；过共析钢加热至Accm+(30℃～50℃),即加热至奥氏体单相区。
退火和正火的加热温度范围，见图1.（3）淬火亚共析钢加热至Ac3+(30℃～50℃)；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30℃～50℃)，淬火的加热温度范围，见图2.图1 退火和正火的加热温度范围图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，Accm的位置。
热处理前需认真查阅有关的材料手册，按规范操作。
否则，得不到预期的组织。
如加热温度过高。
晶粒容易长大，材料氧化，脱碳和变形而失去效能。
几种碳素钢的临界点，见表1.表1 几种碳素钢的临界点注：△T为过热度，取决于加热速度，一般为5℃～15℃。
（1）回火碳素钢淬火后需尽快回火，按热温度的不同，可分为三种：1）低温回火加热温度150℃～250℃，目的是得到回火马氏体。
部分降低淬火应力，减少脆性并保持淬火碳素钢的高硬度。
用于切削工具、冷作模具、滚动轴承等。
2）中温回火加热温度350℃～500℃，目的是得到回火托氏体，较多的降低淬火应力，有高的韧性和弹性极限。
用于弹簧钢等热处理。
3）高温回火加热温度500℃～650℃，目的是得到回火索氏体，消除淬火应力。
碳钢热处理实验报告
碳钢热处理实验报告一、引言碳钢是一种常用的材料，在许多领域都有着广泛的应用。
而碳钢热处理是一种常见的工艺，通过控制材料的加热和冷却过程，可以改变碳钢的组织结构和性能，从而达到满足不同工作条件的要求。
本文将重点讨论碳钢的热处理实验结果及其对物理性能的影响。
二、实验目的本次实验的目的是通过热处理工艺，对碳钢进行淬火、回火和正火处理，观察不同处理方式对材料硬度、韧性和耐磨性等性能的影响。
三、实验过程1. 样品制备：选择相同尺寸的碳钢样品，确保实验条件的统一，并进行必要的打磨和清洁工作。
2. 淬火处理：将样品加热到适当的温度，保持一定时间后，迅速进行冷却。
采用水冷淬火和油冷淬火两种方式，分别标记为样品A和样品B。
3. 回火处理：将样品A和样品B分别加热至适当温度，保持一定时间后，进行缓慢冷却。
回火处理的温度和时间根据材料的要求进行选择。
4. 正火处理：将样品A和样品B分别加热至适当温度，保持一定时间后，迅速进行冷却。
正火处理温度较低，时间较短，用于提高材料的韧性。
四、实验结果与分析1. 硬度测试：在实验结束后，对样品进行硬度测试。
通过布氏硬度计测量不同处理后的样品硬度，并进行对比分析。
结果显示，样品A（水冷淬火）具有较高的硬度，而样品B（油冷淬火）较之较低。
这是因为水冷淬火速度更快，导致了碳钢中的碳元素无法充分沉淀，从而提高了材料的硬度。
2. 韧性测试：通过冲击试验，对不同热处理后的样品进行韧性测试。
结果表明，经过回火处理的样品A在韧性方面表现较好，而样品B则因油冷淬火导致较高的硬度，韧性稍差。
这是因为回火处理可改善材料的韧性，通过减少残留应力的方式使其更加柔韧。
3. 耐磨性测试：通过摩擦磨损实验，对不同热处理后的样品进行表面耐磨性测试。
结果显示，样品A（河注淬火）的表面硬度较高，因此具有较好的耐磨性能；而样品B（油冷淬火）的耐磨性相对较差。
这是因为样品A经过淬火处理后，碳元素沉淀在晶界和析出物中，使得材料表面更加坚硬，具有较好的耐磨性。
碳钢的热处理实验报告
碳钢的热处理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对碳钢进行热处理，探究不同温度下的淬火和回火对碳钢组织和性能的影响，以及了解碳钢的热处理工艺。
二、实验原理。
碳钢是含有碳元素的钢铁材料，通过热处理可以改变其组织和性能。
淬火是将加热至临界温度以上的碳钢急冷至室温，使其组织变为马氏体；回火是在淬火后加热至一定温度，然后冷却，使马氏体转变为珠光体。
通过这两种热处理方法，可以改变碳钢的硬度、强度和韧性。
三、实验步骤。
1. 将碳钢样品加热至临界温度（约830°C），保温一定时间后进行快速冷却，进行淬火处理。
2. 将淬火后的碳钢样品进行回火处理，加热至不同温度（200°C、400°C、600°C），保温一定时间后冷却至室温。
3. 对不同热处理条件下的碳钢样品进行金相显微镜观察和硬度测试。
四、实验结果与分析。
经过淬火处理后，碳钢的组织变为马氏体，表现出较高的硬度和强度，但韧性较差。
随着回火温度的升高，硬度逐渐降低，同时韧性逐渐提高。
在200°C回火后，碳钢的硬度有所下降，但韧性明显提高；在400°C回火后，硬度和韧性达到平衡；在600°C回火后，硬度继续降低，但韧性进一步提高。
五、实验结论。
通过本次实验，我们得出了以下结论，淬火处理可以使碳钢的组织变为马氏体，提高其硬度和强度；回火处理可以降低碳钢的硬度，提高其韧性。
在实际生产中，可以根据碳钢零件的具体要求，选择合适的热处理工艺，以达到理想的性能要求。
六、实验总结。
本实验通过对碳钢的热处理实验，深入了解了热处理工艺对碳钢组织和性能的影响，为今后的工程实践提供了重要的参考和指导。
同时，也加深了我们对金相显微镜观察和硬度测试等实验方法的理解和掌握。
七、参考文献。
1. 钢铁材料热处理技术手册。
2. 材料科学与工程学报，2008，第6卷第3期。
以上就是本次碳钢的热处理实验报告的全部内容。
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。
碳钢的热处理操作(预习实验报告,材控／材料)
碳钢的热处理操作、非平衡组织观察及硬度测定一、实验目的1、了解碳钢的热处理操作；2、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；3、观察热处理后钢的组织及其变化；4、了解硬度计的原理，初步掌握洛氏硬度计的使用。
二、综合实验项目概述1．钢的热处理热处理是将钢加热到一定温度，经过一定时间的保温，然后以一定速度冷却下来的操作，通过这样的工艺过程钢的组织和性能将发生改变。
通常加热、保温的目的是为了得到成分均匀的细小的奥氏体晶粒，亚共析碳钢的完全退火、正火、淬火的加热温度范围是A C3+30~50℃，过共析钢的球化退火及淬火加热温度是A C1+30~50℃，过共析钢的正火温度是AC cm+30~50℃，保温时间根据钢种，工件尺寸大小，炉子加热类型等由经验公式决定。
碳钢的过冷奥氏体在Ac1~550℃范围内发生珠光体转变，形成片状铁素体和渗碳体的机械混合物。
依据片层厚薄的不同有粗片状珠光体（P），细片状珠光体——索氏体（S）和极细片状珠光体——屈氏体（T）之分。
硬度随片距的减小（转变温度的降低）而升高。
碳钢的过冷奥氏体在550~350℃之间发生贝氏体转变，生成由平行铁素体条和条间短杆状渗碳体构成的上贝氏体（B上）。
在光学显微镜下呈黑色羽毛状特征。
过冷奥氏体在350℃~Ms之间等温得到黑色针状的下贝氏体（B下），它是由针状铁素体和其上规则分布的细小片状碳化物组成。
过冷奥氏体以超过临界速度的快冷至Ms以下温度，将发生马氏体转变，生成碳在α-Fe中的过饱和固溶体——马氏体。
常见的有板条马氏体（碳<0.2%）、针（片）状（碳>1.0%）马氏体以及由它们构成的混合组织（碳为0.2%~1.0%）。
随转变温度的降低钢的硬度升高。
普通热处理分为退火、正火、淬火和回火。
钢加热到一定温度保温后缓慢冷却（通常随炉冷却）至500℃以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。
奥氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到先共析钢铁素体（或渗碳体）加伪珠光体。
工程材料实验指导书
实验一碳钢的平衡组织观察一、实验目的：1. 熟悉碳素钢在平衡状态下的显微组织，建立铁碳合金的组织与Fe—Fe3C，Fe—C状态图之间关系的概念。
2. 熟悉铁碳合金的组织及计算其含碳量的方法。
3. 熟悉金相显微镜的使用。
二、实验内容说明：1. 概述：铁碳平衡相图是研究钢铁材料性能、+-工艺及组织之间关系的基础。
铁碳合金在平衡状态时的组织是指缓慢冷却后的组织，其相变过程均按照Fe—Fe3C状态进行。
图1为铁碳状态图。
铁碳合金在室温时组织的基本构成成份可以为单相组织与复相组织两种。
单相组织——铁素体及渗碳体。
（1）铁素体（α）：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶体，其最大含量是0.02%（727℃）而室温时只能溶碳0.0008%。
（2）渗碳体：是铁和碳的化合物Fe3C，其含碳量为6.69%。
复相组织——珠光体，珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物。
它是由含碳0.77%的奥氏体在727℃时所形成的共析体，其反应如下γ727℃p（α+Fe3C）。
珠光体通常呈层片状组织，在一定温度下等温，也可形成球状珠光体。
2.碳钢在平衡状态下的显微组织：根据状态图，碳钢的组织有三种类型。
（1）亚共析钢（C小于0.77%的铁碳合金）：组织为铁素体十珠光体。
含碳量愈高，铁素体的含量就愈少，珠光体的相对含量便愈大。
如图所示白色的铁素体、黑色的珠光体。
按照Fe—Fe3C图用杠杆定律求出已知含C%的钢所含铁素体与珠光体的百分数。
例如：0.2%C的钢，其组织中珠光体、铁素体的相对百分数如下：珠光体（%）0.2/0.8=25%铁素体（%）（0.8-0.2）/0.8=75%与此相反，我们也可以根据显微镜下看到的珠光体百分数和铁素体的百分数来估计钢的含C 量百分数。
如组织中有60%面积为珠光体，40%面积为铁素体，则钢的含C量为：0.8×60%=0.48%（2）共析钢（0.77%C）：组织中为纯珠光体，用光学显微镜观察可看到黑白相间的层片组织。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
碳素钢热处理
一、实验目的
（1）了解碳素钢基本热处理（退火、正火、淬火、及回火）的工艺方法和主要设备。
（2）研究碳的质量分数，加热温度、冷却温度，回火温度对钢性能的影响。
（3）熟悉硬度计的使用。
二、实验内容
（1）表3所列工艺进行热处理操作实验。
（2）测定热处理后试样的硬度（炉冷、气冷试样测HRB，其余试样测HRC）。
三、实验原理
碳素钢热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。
加热温度、保温时间和冷却速度，是达到热处理良好效果的最重要工艺参数。
1.加热温度
（1）退火亚共析钢加热至Ac3+(20℃～30℃)(完全退火)；共析钢，过共析钢加热至Ac1+(20℃～30℃)（球化退火），得到粒状渗碳体，硬度降低，以利切削加工。
（2）正火亚共析钢加热至Ac3+(30℃～50℃)；过共析钢加热至Accm+(30℃～50℃),即加热至奥氏体单相区。
退火和正火的加热温度范围，见图1.
（3）淬火亚共析钢加热至Ac3+(30℃～50℃)；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30℃～50℃)，淬火的加热温度范围，见图2.
图1 退火和正火的加热温度范围图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，Accm的位置。
热处理前需认真查阅有关的材料手册，按规范操作。
否则，得不到预期的组织。
如加热温度过高。
晶粒容易长大，材料氧化，脱碳和变形而失去效能。
几种碳素钢的临界点，见表1.
表1 几种碳素钢的临界点
（1）回火碳素钢淬火后需尽快回火，按热温度的不同，可分为三种：
1）低温回火加热温度150℃～250℃，目的是得到回火马氏体。
部分降低淬火应力，减少脆性并保持淬火碳素钢的高硬度。
用于切削工具、冷作模具、滚动轴承等。
2）中温回火加热温度350℃～500℃，目的是得到回火托氏体，较多的降低淬火应力，有高的韧性和弹性极限。
用于弹簧钢等热处理。
3）高温回火加热温度500℃～650℃，目的是得到回火索氏体，消除淬火应力。
强度、硬度、冲击韧度较好。
淬火加上高温回火又称调质，用于重要零件，如主轴，齿轮等。
2.保温时间为了保证工件内外均达到指定的温度，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，工件升温和保温所需要的加热时间要给与保证。
保温的加热时间需考虑诸多因素，可参考有关手册数据。
据经验估算，按工件有效厚度在空气介质炉中每毫米碳素钢需1min～1.5min；合金钢则需2min左右。
利用盐浴炉加热，时间可减半。
3.冷却速度热处理时要充分注意不同的冷却方法，具体说：退火一般采用随炉冷却；正火（又称常化）采用出炉置于空气中冷却，大件则常常需要加吹风。
淬火工艺则较复杂。
一方面要求工件冷却大于临界冷却速度，目的是得到全部马氏体组织或下贝氏体组织；另一方面又要要求工件减缓冷却速度，避免淬火应力过大，造成开裂或变形。
理想的冷却是过冷奥氏体在最不稳定的温度范围内（650℃～550℃）尽快冷却，迅速渡过危险区域，而在马氏体转变温度（300℃～20℃）尽量降低冷却速度。
淬火时的理想冷却曲线示意图，见图3.
图3 淬火时的理想冷却曲线示意图
四、实验步骤
（1）全班分成两组，每组一套试样（45试样8块，T12试样8块）炉冷试样由实验室预先准备好。
（2）一加热温度的45和T12钢试样放入860℃和780℃炉子内加热（炉温预先由实验室升好）保温15～20min后，分别进行水冷、油冷、气冷操作。
45钢750℃水冷试样待780℃炉中试样处理完后再进行。
（3）每组将水冷试样各取出三块45和T12试样分别放入200℃、400℃、600℃的炉内回火，回火保温时间为30分钟。
（4）淬火时，试样要用钳子夹住，动作要快，并不断在水中搅拌，以免影响热处理质量，取放试样要预先将炉子电源关掉。
（5）热处理后试样用砂纸磨去两端面氧化皮，然后测量硬度（HRC NRB）。
（6）一个同学都将自己测定的硬度填入表1-3中（每个试样打三点），并记下实验的全部数据，以供分析。
五、实验设备、仪器及材料
（1）线切割机。
（2）砂轮机。
（3）各种热处理炉。
（4）淬火油箱。
（5）硬度计。
六、实验结果
七、思考题
表3 实验任务表
八、实验报告要求
（1）写出实验目的。
（2）列出全部试验数据，填表1-3.
分析碳含量、淬火温度、淬火介质及回火温度对碳钢性能（硬度）的影响，画出它们同硬度的关系的示意曲线，并根据铁碳相图、C曲线（CCT曲线）和回火时的转变阐明硬度变化的原因。