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1、金属材料的热处理实验报告试验项目：45 钢淬火及回火前后硬度测量学号：班级：机械一班组长：林文文组员：竹凌东 陈林 陈书尚指导老师：201006040111201006040113201006040114试验日期：2011 年 12月八日45 号钢的热处理一、试验目的1. 了解硬度测定的基本原理及应用范围。2. 了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法3. 初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。4. 分析淬火温度的选择对刚性能的影响。5. 研究冷却条件刚性能的关系。二、实验仪器及材料1.HR150A 型洛氏硬度试验机2. 试样: 20 X 10mm 45 钢。3. 加热炉。4.磨砂纸5 .冷却
2、液：水（20C左右）。HR-150A 型洛氏硬度计主要零部件1.机身 2.加荷手柄 3.升降手把4.手轮5.丝杠保护套（内有丝杠）6.待测试件7 主轴8.小杠杆9.大杠杆10.调整块 11.定位标记12.吊环 13.螺钉 14.砝码变换器15.砝码16.油针 17.油毡 18.后盖19.缓冲器 20.卸荷手柄21.压头 22.上盖23.指示表24 变荷手柄25.工作台实验原理热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，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
3、却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火 等，本次试验要求淬火与回火。（一）钢的淬火钢的淬火：淬火就是将钢加热到A3 （亚共析钢）或A1 （过共析钢）以上3050C,保 3cl温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却（V冷V临），以获得具有高硬度、高耐磨性的马 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：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。1、淬火温度的选择的含碳量，可根据Fe-Fe3c相图确定正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火时的具体加热温度主要取决于钢 3-1所示）。
4、对45#钢的亚共析钢，其加热温度为 A 3+3050 C，此实验采用的加热温度为830。若 加热温度不足（低于780C的A 3温度），则淬火II00iooqFat*o 04 00.41 1.01图工丄 碟期正常淬火退废范曲3 组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低； 但过高的加热温度（如超过A ）不仅无助于强度、 m硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体 而导致硬度和耐磨性的下降。2、保温时间的确定 淬火加热时间实际上是将试样加热到淬火温度所 需的时间及在淬火温度停留所需时间的总和。力口 热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所用的加 热介质、加热方法等因素有关，一般按经验公式 加以估算。（
5、经验公式：加热温度为800C的圆柱 形工件，保温时间为10分钟/每毫米）。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，以减少内应力， 防止变形和开裂。为保证淬火效果，应选用适当的冷却介质（如水、油等）。此实验的淬火 冷却介质选用水。考虑到实验中加热炉的极限温度，将加热温度定在800 C，保温15分钟后 进行水冷。（二）钢的回火钢经经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
6、去精度， 甚至开裂。因此淬火钢必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得所需的各种不同的 组织和性能。低温回火：回火温度150250 C ；回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物；性 能特点是硬度高，内应力减少。中温回火：回火温度350500C；回火后的组织为回火屈氏体；性能特点是硬度适中， 有咼的弹性。高温回火：回火温度500650 C ；回火后的组织为回火索氏体；性能特点是具有良好塑 性、韧性和一定强度相配合的综合性能。对碳钢来说，回火工艺的选择主要考虑回火温度和保温时间这两个因素。实验所用试样较小，故回火保温时间可为30分钟，回火温度选择低温回火温度，即： 150250C。低温回
7、火后在空气中冷却。回火冷却方式：碳钢回火时，一般采用在空气中冷却。四、实验内容与步骤：1、对45钢进行淬火（1）在进行淬火前先测量实验试样的硬度九次，并将后六次测量的数据计入表格中。(2) 、将试样放入加热炉中，打开加热炉。使其温度上升到800 C开始计时。 保温 15 分钟。( 3)、 15 分钟后，取出试样对其进行水冷。( 4)、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。 (5)、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。2、 对 45 钢淬火后进行低温回火(1) 、将回火炉的温度设定在200 C。(2) 、待温度升到200 C时，将试样放入加热炉中，并开始计时。保温30分钟(3) 、
8、30分钟后，取出试样放在指定位置进行空冷。( 4)、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑。(5)、再次测量试样的硬度一共五次。并计入表格中。五、实验数据记录1、淬火前的硬度测量次数12345硬度(HRC)21.019.821.519.520.5注：本组的实验试样初始硬度较其他组的大分析：测量时，由于选择的测量点不同和人为操作因素，每次测量的数据存在误差。 试样中心和边沿的硬度明显不同，测量时尽量选择中心处测量。2、淬火后的硬度测量次数12345硬度(HRC)61.061.560.459.559.1分析：与淬火前相比，淬火后的硬度明显增大。说明适当的淬火可以增大材料的硬度。3、回火后的硬度
9、测量次数12345硬度(HRC)50.150.550.750.849.9分析：与淬火前相比，回火后钢的硬度明显大于钢的原始硬度，但比淬火后的硬度小些。说明回火后钢的硬度降低了。六、分析与讨论试验中，钢淬火加热后，必须迅速在水中冷却。这是因为谁的冷却速度快，防止奥氏体转变为珠光体而得不到需要的马氏体组织。通过淬火，钢的硬度得到 了明显的提高。淬火钢在回火过程中发生了一系列的组织变化，这必然会引起机械性能发生相应的变化。淬火钢的回火，实质上是一个软化过程，性能变化的总趋势是，随 着回火温度的升高，硬度、强度降低，而塑性、韧性提高。七、实验感想对于我们机械学生，这是第一次比较专业的实验。因此，实验 过程中大家都非常的认真投入。从中切实学习到了知识，提高了 自己的动手能力。特别是材料硬度的变化，让我们感受到了材料 的魅力，增加了我们对材料的兴趣。
45钢的热处理实验报告
