金属热处理综合实验报告材料

目录

前言--------------------------------------------------------- - 2 -3 实验一铸造实验---------------------------------------- -- 4 -4实验二钢的热处理综合实验 --------------------- -- 14 -5实验三钢的力学性能实验-------------------------------- 10实验四金相实验-------------------------------------------------------12 综合实验---------------------------------------------------------------------14

前言

本实验指导书内容侧重于金相实验技术基本操作方法、热处理及金相显微组织的观察，使学生在金相实验基本技能方面得到初步训练并有利于巩固和深化课堂学到的知识，而热处理综合实验不仅能使学生建立起完整的知识体系，还能有效地提高学生的整体思维能力和总结概括能力。

学会综合应用已学的相关课程知识，解决实际问题。达到理论知识的复习、巩固、验证与应用及动手能力的培养和工程经验的积累的目的。本实验旨在培养考察材料专业本科学生对专业知识、专业技能的掌握和运用，通过合金钢的铸造、热处理工艺，以及热处理之后对材料性能、组织成分的检测等材料制备整个流程的设计实验，要求学生设计实验方案、进行实验过程操作、对实验制备得到的试样进行性能检测和成分分析

实验一铸造实验

一、实验目的

掌握铸造的基本工序，包括混砂，制作上模、下模，熔炼金属，浇注，冷却等工序。

二、实验仪器及材料

混砂机，上模，下模，模型，砂子，熔炼炉，浇道等

三、实验内容

中频感应电炉

使用时可控硅元件连接或三相全控桥电路，将三厢工频电压整流为单相直流电压。炉体的感性线圈与补偿电容组成振荡电路，从而使三厢工频电压转换成单相中频电压(1000HZ).使用过程中一定要保证冷却水管畅通无阻。在调节功率时不要超过额定值（电压＜750V，电流＜300A）。

真空热压炉

利用可控硅调压器以及大功率变压器提供给石墨发热体可调节电压（0~30V），石墨发热体安置在耐热钢板制作的炉体内，此炉体通过机械真空泵及扩散泵的工作将炉体内的空气抽出形成真空。在使用过程中保持冷却水管畅通。

铸造合金流动性测定

用螺旋形板制作砂型，将溶化好的Al—Cu5﹪合金浇入砂型，等凝固后，清理出螺旋形试样，测量出螺旋形试样的长度，分析浇注温度，铸型性质对合金流动性的影响。

实验数据

实验分析：

⒈同种合金，铸型性质相同时，浇注温度越高，合金流动性越好。

⒉同种合金，浇注温度相同时，铸型性质即（烟黑）导热系数小，隔热保温，材料的蓄热系数小，则金属的流动性好。

实验二钢的热处理综合实验

一、实验目的

1. 全面熟悉钢的热处理综合实验过程；

2. 掌握常用材料热处理工艺规范的制定；

3. 了解热处理的操作方法；

4．研究热处理对钢的性能的影响；

5．认识碳钢经各种热处理后的显微组织，.进一步了解碳钢经热处理后，在组织和性能上有什么改变。

二、实验设备和材料

设备：箱式电炉和控温仪表、洛氏硬度机、台式金相显散镜、预磨机、抛光机

材料：45、T10 钢样、45 钢、T10、T12、20 钢热处理过试样一套、各号金相砂纸、金刚石研磨膏、水、油。

三、实验内容

⑴制定出材料的热处理工艺规范。

⑵分组进行热处理操作。

⑶测定热处理后样品的硬度值。

⑷金相显微试样的制备。

⑸观察各种热处理后的显微组组织，绘出组织示意图。

⑹将测得的硬度值与应得到的显微组织一起填入实验报告。

四、概述

(一)设计、制定热处理工艺规范

钢的热处理是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织，而获得所需性能的一种热加工工艺，它的基本过程包括：将钢加热到选定温度，在该温度下保持一段时间，然后用选定的速度冷却。

1．加热温度的选择

⑴淬火加热温度

根据Fe—Fe3C 相图来确定:对亚共析钢，合适的淬火加热温度为AC +30~ 50℃，淬火后的组织为均匀细小的马氏体。如果加热温度不足(低于AC )．则淬火组织中将出现铁素体，造成淬火后硬度不足。对过共析钢和共析钢，合适的淬火加热温度为ACl+30—50℃。淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体，组织中的粒状二次渗碳体可以明显提高钢的硬度和耐磨性。过高的淬火加热温度(高于ACCM)，会使淬火后得到粗大马氏体和较多的残余奥氏体组织．使材

料的耐磨性下降，脆性增加，这是因为共析钢含碳量高，加热到ACCM 以上时，碳化物全部溶解，使奥氏体晶粒易于长大，淬火后的马氏体粗大。同时，奥氏体内的含碳量越高，则淬火后的马试体量越少，残余奥氏体量越多。

⑵回火温度

将淬火后的钢重新加热到AC1 一下某个温度，在该温度下保温一定时间，然后在空气或油中冷却，这一操作过程叫回火。回火的目的地是消除淬火时产生的能应力，降低钢的脆性，提高钢的韧性。按加热温度不同，回火可分为三类。见图3-4。

图1-2 回火种类示意图图1-3在共析钢C曲线上估计连续冷却

速度的影响

图中：

a－低温回火。主要用于高碳钢和高碳合金钢，回火后保持高硬度和高耐磨性，内应力和脆性降低。回火后的组织为回火马氏体，硬度约为HRC58~64。一般用于切削工具量具滚动轴承及渗碳和氰化。

b －中温回火。主要用于0.5~0.7 ﹪C 的碳钢和合金钢，回火后内应力基本消除，有一定的韧性和较高的弹性于屈服强度。回火后的组织为回火屈氏体，硬度约为HRc35~45.一般用于各种弹簧及热锻模。

c－高温回火。主要用于0.3~0.5 ﹪C 的碳钢和合金钢，回火后既有较高的强度、硬度，又有较好的塑性和韧性。回火后的组织为回火索氏体。硬度约为HRc20~35。一般用于轴、螺栓等重要零件。

⑶钢的退火和正火温度

对于不重要的工件，退火、正火可作为最终热处理。对于重要的工件，退火、正火是中间热处理，用来消除或改善铸、锻、焊过程中的造成的缺陷，为下一道工序作组织准备。

表1－1 各种不同成分碳钢的临界温度（部分）