45钢的淬火工艺.docx
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45钢的淬火工艺
45钢的淬火工艺
、实验目的
1、了解45钢的淬火工艺方法。
2、认识45钢淬火后的金相组织。
3、分析淬火对碳钢性能的影响。
二、实验原理钢的淬火
所谓淬火就是将钢加热到Ac3<亚共析钢)或Ac1(过共析钢>以上30~50C,保温后放入各种不同的冷却介质中 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,可根据理-叱相图确定<如图4所示)。 对亚共析钢,其加热温度为〔+30~ 50C,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-+30〜50C,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碳钢在箱式电炉中保温时间的确定 加热 工件形状 圆柱形 方形 板形 温度CC> 保温时间 分钟/每毫M直径 分钟/每毫M厚度 分钟/每毫M厚度 700 1.5 2.2 3 800 1.0 1.5 2 900 0.8 1.2 1.6 1000 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 r/s 示),使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围<650〜550C)进行快冷<即与C曲线的“鼻尖”相切),而在较低温度<300〜100C)时冷却速度则尽可能小些。 为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法<如双液淬火、分级淬火等〉。 不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。 各种冷却介质的特性见表2。 表2几种常用淬火介质的冷却能力 冷却介质 在下列温度范围内的冷却速度<C/秒) 650〜550C 300〜200C 18C的水 600 270 50r的水 100 270 10%NaCI水溶液V18C) 1100 300 10%NaoH水溶液<18C) 1200 300 10%NaoH水溶液<18C) 800 270 蒸馏水V50C) 250 200 硝酸盐V200C) 350 10 菜籽油<50C) 200 35 矿务机油<50C) 150 30 变压器油<50C) 120 25 三、实验内容及步骤 根据设备设备情况,每班分为五个小组进行。 每组按要求领取试样。 按照Fe—FeG相图确定淬火加热温度及保温时间,并在加热炉面板上 完成对加热温度及时间的设定。 将试样放入炉内,关上炉门,按下开关,开始加热。 完成热处理之后 取出试样。 对热处理后的试样磨制、抛光和腐蚀后,进行显微组织观察。 将热处理前后的试样表面用砂纸<或砂轮)磨平,并分别测出洛氏硬度 值<HRC或HRB。 将实验数据填入下表。 材料 编号 淬火工艺 硬度 组织 加热温度 保温时间 冷却方式 处理前 <HR) 处理后 <HR) 45# 1 2 3 4 5 6 7 8 四、实验设备及材料 1、箱式电炉及控温仪表 2、洛氏硬度计 3、冷却介质: 水、油<室温) 4、试样材料: 45钢 五、注意事项 1、本实验加热所用设备为电炉,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。 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,以免试样表面因为冷却不均而出现软化点。 5、淬火时水温应保持20〜30C左右,水温过高要及时换水。 6、淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨表面,去掉氧化皮后再测定硬度值。 六、实验报告要求 1、实验目的。 2、分析加热温度与冷却速度对钢性能的影响。 3、绘制出45钢正火温度与硬度的关系曲线图。 4、分析实验中存在的问题 45钢的正火工艺 、实验目的 1、了解45钢的正火工艺方法。 2、认识45钢正火后的金相组织。 3、分析正火对碳钢性能的影响。 二、实验原理 钢的正火 将钢件加热到临界温度以上30-50C,保温适当时间后,在静止的空气 中冷却的热处理工艺称为正火。 正火的主要目的是细化组织,改善钢的性能,获得接近平衡状态的组织。 正火保温时间和完全退火相同,应以工件透烧,即心部达到要求的加热温度为准,还应考虑钢材、原始组织、装炉量和加热设备等因素。 正火冷却方式最常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却。 对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢件的冷却速度,达到要求的组织和性能。 正火与退火工艺相比,其主要区别是正火的冷却速度稍快,所以正火热处理的生产周期短。 故退火与正火同样能达到零件性能要求时,尽可能选用正火。 三、实验内容及步骤 根据设备设备情况,每班分为五个小组进行。 每组按要求领取试样。 按照Fe—FeG相图确定正火加热温度及保温时间<2h),并在加热炉面 板上完成对加热温度及时间的设定。 将试样放入炉内,关上炉门,按下开关,开始加热。 完成热处理之后取出试样。 对热处理后的试样磨制、抛光和腐蚀后,进行显微组织观察。 将热处理前后的试样表面用砂纸<或砂轮)磨平,并分别测出洛氏硬度值vHRG或HRB。 将实验数据填入下表。 材料 编号 正火工艺 硬度 组织 加热温度 保温时间 冷却方式 处理前 处理后 45# 1 2 3 4 5 6 7 8 四、实验设备及材料 1、箱式电炉及控温仪表 2、洛氏硬度计 3、冷却介质: 水、油<室温) 4、试样材料: 45钢 五、注意事项 1、本实验加热所用设备为电炉,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。 六、实验报告要求 1、实验目的。 2、分析加热温度与冷却速度对钢性能的影响。 3、绘制出45钢正火温度与硬度的关系曲线图。 4、分析实验中存在的问题。 45钢的退火工艺 <完全退火) 一、实验目的 1、了解45钢的退火工艺方法。 2、认识45钢退火后的金相组织。 3、分析退火对碳钢性能的影响。 二、实验原理 钢的退火 退火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(通常是缓慢冷却,有时是控制冷却>的一种金属热处理工艺。 目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化,改善塑性和韧性,使化学成分均匀化,去除残余应力,或得到预期的物理性能。 常用的退火工艺有: ①完全退火。 用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。 将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30〜50C,保温一段时间,然后随炉缓慢冷却,在冷却过程中奥氏体再次发生转变,即可使钢的组织变细。 ②球化退火。 用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。 将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上20〜40C,保温后缓慢冷却,在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状,从而降低了硬度。 ③等温退火。 用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度,以进行切削加工。 一般先以较快速度冷却到奥氏体最不稳定的温度,保温适当时间,奥氏体转变为托氏体或索氏体,硬度即可降低。 ④再结晶退火。 用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象<硬度升高、塑性下降)。 加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50〜150C,只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。 ⑤石墨化退火。 用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。 工艺操作是将铸件加热到950C左右,保温一定时间 后适当冷却,使渗碳体分解形成团絮状石墨。 ⑥扩散退火。 用以使合金铸件化学成分均匀化,提高其使用性能。 方法是在不发生熔化的前提下,将铸件加热到尽可能高的温度,并长时间保温,待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。 ⑦去应力退火。 用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。 对于钢铁制品加热后开始形成奥氏体的温度以下100〜200C, 保温后在空气中冷却,即可消除内应力。 三、实验内容及步骤 根据设备设备情况,每班分为五个小组进行。 每组按要求领取试样。 按照Fe—FeG相图确定退火加热温度及保温时间<2h),并在加热炉面板上完成对加热温度及时间的设定。 将试样放入炉内,关上炉门,按下开关,开始加热。 完成热处理之后 取出试样。 对热处理后的试样磨制、抛光和腐蚀后,进行显微组织观察。 将热处理前后的试样表面用砂纸<或砂轮)磨平,并分别测出洛氏硬度 值<HRG或HRB。 将实验数据填入下表。 材料 编号 退火工艺 硬度 组织 加热温度 保温时间 冷却方式 处理前 <HR) 处理后 <HR) 45# 1 2 3 4 5 6 7 8 四、实验设备及材料 1、箱式电炉及控温仪表 2、洛氏硬度计 3、冷却介质: 水、油<室温) 4、试样材料: 45钢 五、注意事项 1、本实验加热所用设备为电炉,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。 六、实验报告要求 1、实验目的。 2、分析加热温度与冷却速度对钢性能的影响。 3、绘制出45钢退火温度与硬度的关系曲线图 4、分析实验中存在的问题。 实验数据参考 淬火温度调节: 目标值 升温时间 保温时间 冷却方式: 水冷,水温不超过20-30Eo Sv-1 250 15 2 Sv-2 450 10 2 Sv-3 650 10 2 Sv-4 850 10 25 退火温度调节: 目标值 升温时间 保温时间 冷却方式: 随炉冷却至600E以下再出炉空冷。 Sv-1 250 15 2 Sv-2 450 10 2 Sv-3 650 10 2 Sv-4 850 10 120 正火温度调节: 目标值 升温时间 保温时间 冷却方式: 空冷。 Sv-1 250 15 2 Sv-2 450 10 2 Sv-3 650 10 2 Sv-4 850 10 120
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