热处理实验报告.docx

金属材料热处理实验报告 一、实验目的 1. 了解热处理工艺、组织和性能之间的关系。 2. 了解热处理设备和热处理工艺的实际操作，熟悉合金元素在低合金结构钢中的作用。 3. 考查学生综合运用所学理论和实验技术的能力，培养学生独立分析和解决问题的能力。 二、实验内容与方案 本实验采用的材料：45钢、T8钢、40CrNi钢三种。 对于每一种钢材，要求得到如下组织： (1) 晶粒粗大的马氏体+残余奥氏体； (2) 晶粒细小的马氏体+残余奥氏体； (3) 回火马氏体； (4) 回火屈氏体； (5) 回火索氏体； (6) 铁素体(或渗碳体)+珠光体。 对于45钢和40CrNi钢还要求得到如下组织： (1) 屈氏体网+（马氏体+残余奥氏体）； (2) 未转变为奥氏体的铁素体+（马氏体+残余奥氏体）。 三、实验设备与材料 1. 试样：直径φ14mm的40CrNi钢圆柱状小试样， 直径φ15mm的45钢圆柱状小试样， 直径φ16mm的T8钢圆柱状小试样。 2. 热处理加热炉： 高温热处理炉（≤1300℃）2台，中低温热处理炉（≤900℃）5台 3. 硬度计（洛氏硬度C标尺） 4. 金相显微镜01ympus LEXTOL S4100及数码照相系统 5. 磨光机及金相砂纸 6. 抛光机及抛光液 7. 浸蚀剂、酒精、玻璃器皿、竹夹子、脱脂棉、滤纸等 实验工艺设计及实验处理过程和结果处理 1.工艺选择 40 显微组织 粗大 马氏体 细晶 马氏体 屈氏体网 + 马氏体 铁素体 + 珠光体 铁素体 + 马氏体 拟用工艺 1000℃ 30min 水冷 860℃ 30min 水冷 860℃ 30min 油冷 860℃ 30min 空冷 860℃ 30min 水冷 40CrNi 显微组织 粗大 马氏体 细晶 马氏体 屈氏体网 + 马氏体 铁素体 + 珠光体 铁素体 + 马氏体 拟用工艺 1000℃ 28min 油冷 860℃ 28min 油冷 无 860℃ 28min 空冷 770℃ 28min 油冷 T8 （T12） 显微组织 粗大 马氏体 细晶 马氏体 屈氏体网 + 马氏体 先共析渗碳体 + 珠光体 拟用工艺 1000℃ 32min 水冷 770℃ 32min 水冷 770℃ 32min 油冷 770℃ 32min 空冷 表2 实验全部样品的显微组织及其热处理工艺设计用表（要求回火） 45 显微组织 回火马氏体（200℃） 回火马氏体（300℃） 回火屈氏体（400℃） 回火屈氏体（500℃） 回火索氏体（600℃） 拟用工艺 淬火温度/℃ 860℃ 860℃ 860℃ 860℃ 860℃ 回火温度/℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃ 40CrNi 显微组织 回火马氏体（200℃） 回火马氏体（300℃） 回火屈氏体（400℃） 回火屈氏体（500℃） 回火索氏体（600℃） 拟用工艺 淬火温度/℃ 860℃ 860℃ 860℃ 860℃ 860℃ 回火温度/℃ 300℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃ T8 （T12） 显微组织 回火马氏体（200℃） 回火马氏体（300℃） 回火屈氏体（400℃） 回火屈氏体（500℃） 回火索氏体（600℃） 拟用工艺 淬火温度/℃ 770℃ 770℃ 770℃ 770℃ 770℃ 回火温度/℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃ 2.工艺选择分析： 工艺的选择的根据是亚共析钢和共析钢的连续冷却转变曲线，即CCT曲线。45钢和40CrNi属于亚共析钢，T8钢属于过共析钢，对应曲线如下图所示。 亚共析钢CCT曲线图 过共析钢CCT曲线图 亚共析钢得到马氏体一般需要加热到AC3线以上30-50℃，保温然后快速冷却。所以一般选择860℃作为热处理工艺温度。产生粗晶马氏体的原因在于加热温度1000℃已经过高，马氏体就会发生变形，晶粒粗大。860℃细晶马氏体性能硬度和韧性会更好。 要想在不产生铁素体的情况下得到屈氏体和马氏体的混合物，就需要改变淬火的介质，用冷却速度更低的油来代替水参与淬火工艺。所以屈氏体+M就选择860℃油淬；当加热温度过低时组织中会产生F（铁素体），所以选择770℃水冷的方式来得到M+铁素体。 由于空冷的冷却速度明显低于临界冷速，所以会经过珠光体区，所以选择空冷来将奥氏体转变为珠光体和铁素体的混合物。 40CrNi相对于45钢而言Cr和Ni的含量增加，C含量减少，C曲线发生右移，所以相比45钢来说需要用油这种冷却速度较慢的介质代替水来完成淬火工艺。产生粗晶马氏体的原因依然是加热温度过高。冷却的时间较45钢略有减少，一般只需要28min即可。 对于T8钢这种过共析钢而言，一般加热温度只需要在AC