钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告

钢的热处理及热处理后的显微组织观察

实验报告

罗毅晗2014011673

一、实验目的

（1）熟悉钢的几种基本热处理操作：退火、正火、淬火、回火。

（2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能（硬度）的影响。

（3）观察碳钢热处理后的显微组织。

二、概述

钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，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操作。热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。

三、实验内容

加热温度冷却方法回火温度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度平均值860℃水冷﹨52.052.152.652.2

860℃油冷﹨20.223.419.120.9

860℃空冷﹨94.194.694.294.3

860℃炉冷﹨86.085.285.785.6

860℃水冷200℃51.952.052.152.0

860℃水冷400℃34.835.335.735.3

860℃水冷600℃20.321.519.620.5

显微组织观察

45钢 860℃气冷索氏体+铁素体

45钢860℃油冷马氏体+屈氏体

45钢860℃水冷马氏体

45钢 860℃水冷+600℃回火回火索氏体

T12钢 760℃球化退火球化体

T12钢 780℃水冷+200℃回火回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体

T12钢 1100℃水冷粗大马氏体+残余奥氏体

四、实验分析

1.火温度而言，淬火温度越高，硬度越高。但是一旦达到过高温度会导致形成的马氏体，使得力学性能恶化。

2.火介质而言，硬度大小：空冷>炉冷>水冷>油冷。

3.火温度而言，回火温度越高，硬度越低。

图像：

分析原因：

①据铁碳相图，淬火温度升高，45钢（亚共析钢）中铁素体含量减少，珠光体含量提高，而珠光体硬度很高，铁素体硬度低，导致硬度提高。

②根据C曲线，对亚共析钢的连续冷却，空冷生成F+S，炉冷生成F+P，水冷产生M，油冷产生T+M。因此，硬度大小为：空冷>炉冷>水冷>油冷。

③高温回火生成回火索氏体，中温回火生成回火屈氏体，低温回火生成回火马氏体+残余奥氏体。硬度大小为：回火马氏体>回火屈氏体>回火索氏体。因此，回火温度越低，生成产物硬度就越高。

五、思考题

（1）45钢的热处理时850℃水淬+550℃回火，即淬火+高温回火（调质处理）。生成物是回火索氏体。45钢广泛用于制造齿轮、轴类件、连杆、螺栓等工件。（2）回火温度越高，硬度越低。因为高温回火生成回火索氏体，中温回火生成回火屈氏体，低温回火生成回火马氏体+残余奥氏体。硬度大小为：回火马氏体>回火屈氏体>回火索氏体。因此，回火温度越低，生成产物硬度就越高。

（3）用金相法观察产物。若产物中观测到大量白色晶粒状的铁素体，则是淬火加热温度不足；若产物中观测到大块黑色晶团状的屈氏体，则是冷却速度不足。（4）45钢调制处理后生成回火索氏体，它是由粒状渗碳体和等轴形铁素体组成的混合物，在光学显微镜下观测到渗碳体小颗粒，它均匀地分布在铁素体中，性能方面，它具有良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度，因此具有良好的综合力学性能。广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其他机器上的齿轮、轴类件、连杆、螺栓等工件。

T12球化退火的产物是球化体，球化体指的是铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。球化退火是使钢中碳化物球状化的热处理工艺。性能方面，球化体塑性好，韧性强但硬度低；但球化体经过淬火和低温回火及磨削加工后的T12钢产物硬度高，韧性较低，可制造锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。

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