【2017年整理】热处理12334.doc

碳钢的热处理工艺及组织观察一、实验目的1、了解碳钢热处理操作2、研究淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对 45 和 T12 钢的和性能（硬度）的影响3、观察热处理后钢的组织4、测试热处理前后试样的洛氏硬度二、实验仪器与设备RX-12 箱式电阻炉、-3C 双目金相显微镜、HR-150A 洛氏硬度计三、概述1、淬火、回火工艺参数的确定Fe-Fe3C 状态图和 C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据热处理工艺参数主要包括加热温度，保温时间和冷却速度1）加热温度的确定： 淬火加热温度决定钢的临界点，亚共析钢，适宜的淬火温度为 Ac3＋30～50℃，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体如果加热温度不足(

加热、保温时间主要决定于零件的尺寸、形状、钢的成分、原始组织状态，加热介质、零件的装炉方式和装炉量以及加热温度等本实验用园形薄片试样，在马福电炉中加热，加热温度在 800～900℃之间，按直径每毫米保温一分钟计算回火加热保温时间，应与回火温度结合起来考虑，—般来说，低温回火时，由于所得组织并不是稳定的，内应力消除也不充分，为了使组织和内应力稳定，从而使零件在使用过程中性能与尺寸稳定，所以回火时间要长—些，不少于 1.5～2 小时高温回火时间不宜过长，过长会使钢过分软化，有的钢种甚至造成严重的回火脆性，一般在 0.5～1 小时本实验淬火后的试样分别不同温度回火，保温时间均在 1 小时内3）冷却介质：冷却介质是影响钢最终获得组织与性能的重要工艺参数，同一种碳钢，在不同冷却介质中冷却时，由于冷却速度不同，奥氏体在不同温度下发生转变，并得不同的转变产物淬火介质主要根据所要求的组织和性能来确定常用的介质有水、盐水、油、空气等对碳钢而言，退火常采用随炉缓慢冷却，正火为空气中冷却，淬火为在水或盐水中冷却，回火为空气中冷却2、基本组织的金相特征碳钢退火、正火后可得到平衡组织，淬火后则得各式各样的不平衡组织，这样，在研究钢热处理后的组织时，不仅要参考铁碳状态图和 C 一曲线，而且还要熟悉以下基本组织的金相特征。

1）索氏体：是铁素体与片状渗碳体的机械混合物片层分布比珠光体细密，在高倍(700×左右) 显微镜下才能分辩出片层状2）屈氏体：也是铁素体与片状渗碳体的机械混合物片层分布比索氏体更细密，在一般光学显微镜下无法分辩，只能看到黑色组织如墨菊状当其少量析出时，沿晶界分布呈黑色网状包围马氏体当析出量较多时，则呈大块黑色晶粒状只有在电子显微镜下观察才能分辩其中的片层状层片愈细，则塑性变形的抗力愈大，强度及硬度愈高，另一方面，塑性及韧性则有所下降3）贝氏体，从金相形状看，贝氏体主要有三种形态，即羽毛状上贝氏体和针状下贝氏体、粒状贝氏体a)上贝氏体基本特征：条状铁素体大致平行排列在铁素体条间分布与铁素体条轴相平行的条状渗碳体同时铁素体条内有较高的位错密度在上贝氏体中，渗碳体条间距决定于铁素体条的宽度，通常经珠光体的片间距大，且渗碳体的分布是断断续续的上贝氏体的强度较低，同时由于在铁素体条间存在着狭长的碳化物沉淀，使条间易于断裂，故生产中应尽量避免这一组织产生b)下贝氏体：是黑色针状，有一定取向，比淬火马氏体易腐蚀，极相似于回火马氏体下贝氏体组织特征：针状铁素体内沉淀有碳化物，碳化物的取向与铁素体的长轴成55～60° 。

c)粒状贝氏体：在低中碳合金中，特别是连续冷却时 (如正火、热扎空冷或焊接热影响区) 往往出现这种组织，在等温冷却时也可能形成其形成温度在中温转变区的较高温度是由铁素体和它所包围的小岛状组织所组成岛状组织刚形成时为富碳奥氏体，随后的转变可以有三种情况：分解为铁素体和碳化物；发生马氏体转变；仍然保持为富碳的奥氏体4）马氏体：所谓马氏体就是碳在 α－Fe 中的过饱和固溶体马氏体组织形成按其碳含量的高低分为两种，即板条状马氏体和片状马氏体a)板条状马氏体：一般低碳钢和低碳合金钢淬火后得到板条状马氏体组织，其组织特征：尺寸大致相同的细马氏体定向平行排列组成马氏体束或马氏体领域在领域与领域之间位向差较大，一颗原始的奥氏体晶粒内可形成几个不同的马氏体领域条状马氏体具有较低的硬度，好的韧性b)片状马氏体，含碳量较高的钢中淬火后马氏体呈片状( 针状、透镜状、竹叶状)存在它区别于条状马氏体的主要特征是：条状马氏体中毗邻的一根根马氏体是平行的、长度大致相同的狭条：而在片状马氏体中片间不互相平行，在一个奥氏体晶粒内形成的第一片马氏体较粗大，往往横穿整个奥氏体晶粒，将奥氏体晶粒加以分割，使以后形成的马氏体片的大小受到限制。

因此片状马氏体的大小不一，同时有些马氏体有一条中脊面，并在马氏体片周围有残留奥氏体存在片状马氏体具有高的硬度，低的韧性5）回火马氏体：片状马氏体经低温回火(150～250℃ )后，得到回火马氏体它仍具有针状特征，由于有极小的碳化物析出使回火马氏体易受浸蚀，所以在光学显微镜下，颜色比淬火马氏体深6）回火屈氏体：淬火钢在中温回火(350～500℃ )后，得到回火屈氏体组织其金相特征是：原来条状或片状马氏体的形态仍基本保持，第二相析出在其上回火屈氏体中的渗碳体颗粒很细小，以致在光学显微镜下难以分辩，用电镜观察时发现渗碳体已明显长大7）回火索氏体：淬火钢在高温回火(500～650℃ )回火后得到回火索氏体组织它的金相特征是：铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体碳钢调质后回火索氏体中的铁素体已成等轴状．一般已没有针状形态必须指出：回火屈氏体、回火索氏体是淬火马氏体回火时的产物，它的渗碳体是颗粒状的，且均匀地分布在 α 相基体上；而屈氏体、索氏体是奥氏体过冷时直接形成，它的渗碳体是呈片层状回火组织较淬火组织在相同硬度下具有较高的塑性及韧性四、实验内容1、实验材料45 钢、T12 钢2、热处理工艺热 处 理 工 艺材 料 编 号加 热 温 度 /℃ 冷 却 方 法 回 火 温 度 /℃1 860 炉 冷2 860 空 冷3 860 油 冷4 860 水 冷5 860 水 冷 2006 860 水 冷 400457 860 水 冷 6008 750 水 冷9 900 炉 冷10 900 空 冷11 900 水 冷12 780 水 冷T1213 780 水 冷 200五、实验结果分析及实验报告要求按下列要求完成实验报告。

1）简述实验原理、实验内容、实验步骤2）对比分析淬火前后试样的金相组织3）对比分析淬火前后硬度值4）对比分析回火前后硬度值5）分析不同淬火温度对硬度的影响6）根据所测得的试验数据，说明分析含碳量对碳钢的组织和性能的影响规律。