第一篇：熱處理實驗報告

篇一:鋼得熱處理實驗報告 鋼得熱處理實驗報告 一、實驗目得 1、了解熱處理對材料性能得影響 2、了解在相同得熱處理狀態下材料成分對材料性能得影響 3、了解用顯微鏡觀察金相得制樣過程 二、儀器材料 箱式電爐(sx2—4-１0、sx—４-1０）、硬度測試儀(hr—150a）、30 鋼、t10 鋼、砂輪（砂紙)三、實驗過程 １）、金相得制備 將一小塊金屬材料用金相砂紙磨光后進行拋光,去除金相磨面由細磨所留下得細微磨痕及表面變形層,使磨面成為無劃痕得光滑鏡面,然后用侵蝕劑進行腐蝕，以使組織被顯示出來，這樣就得到了一塊金相樣品。

2)、鋼得熱處理淬火與正火 鋼得淬火：淬火就就是將鋼加熱到相變溫度以上，保溫后放入各種不同得冷卻介質中(v 冷應大于ｖ臨）,以獲得馬氏體組織。鋼經淬火后得組織由馬氏體及一定數量得殘余奧氏體所組成。

步驟為:加熱前先對試樣進行硬度測定(為便于比較，一律用洛氏硬度測定)；再將試樣放入箱式電爐中,t10 鋼在７70℃左右,30 鋼在８60℃左右分別均勻加熱 15 分鐘;然后迅速在水中冷卻,并不斷攪拌.將淬火后得試樣用砂輪磨平，并測出硬度值(hrc)填入表 1 中。

鋼得正火:鋼加熱到 ac３（亞共析鋼）或ａc1(過共析鋼）以上３0~５0℃以上,保溫適當時間后,在自由流動得空氣中冷卻得熱處理工藝。

步驟為:加熱前先對試樣進行硬度測定（為便于比較,一律用洛氏硬度測定）。再將試樣放入箱式電爐中,ｔ10 鋼在 770℃左右，30 鋼在 860℃左右分別均勻加熱 15 分鐘,后在空氣中緩慢冷卻。將正火后得試樣用砂輪磨平，并測出硬度值(hｒｃ)填入表 2 中。

四、結果及討論 1、為什么淬火處理后得硬度值比正火處理后得高？ 答:因為淬火冷卻速度比正火冷卻速度快,由過冷奧氏體得連續冷卻轉變圖像可知淬火后得到得就是馬氏體組織,而正火后得到得組織主要就是珠光體.馬氏體比珠光體晶粒度細晶界面多，使得晶體得位錯滑移阻力增大，從而硬度提高。

２、在相同得熱處理狀態下不同得材料成分對鋼得硬度得影響? 答：鋼得硬度與鋼得含碳量有關。３0 鋼就是亞共析鋼,熱處理后室溫下得組織為鐵素體與珠光體,而 t10 鋼為過共析鋼，熱處理后室溫下得組織為珠光體與滲碳體.滲碳體就是脆硬相硬度比鐵素體高，所以在相同得熱處理狀態下 t10 得硬度比 30 鋼高。

五、結論 1、不同得熱處理對材料得性能影響不同。

２、不同材料成分得鋼在相同得熱處理狀態下性能不同。篇二：金屬材料及熱處理實驗報告 金屬材料及熱處理實驗報告 學 院: 高等工程師學院專業班級：

冶金 e111 姓

名：

學

號：

楊澤榮

4110２0１0 2014 年 6 月 7 日 45 號鋼 3０0℃回火后得組織觀察及洛氏硬度測定 目錄 一、實驗目得、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1 二、實驗原理、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1 1.加熱溫度得選擇、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1 2、保溫時間得確定、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、２ ３、冷卻方法、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、３ 三、實驗材料與設備、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4 1.實驗材料、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、４ ２、實驗設備、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4 四、實驗步驟、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4 1.試樣得熱處理、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4 1.１淬火、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4 1、2 回火、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、５ 2、試樣硬度測

定、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5 3、顯微組織觀察與拍照記錄、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5 3、１樣品得制備、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5 3、2 顯微組織得觀察與記錄、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6 五、實驗結果與分析、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6 1.樣品硬度與顯微組織分析、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6 ２、淬火溫度、淬火介質對鋼組織與性能得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6 2.1 淬火溫度得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6 ２、2 淬火介質得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、７ 3 回火溫度對鋼組織與性能得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、７ 3.1 回火溫度對４5 鋼組織得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、7 3、2 回火溫度對 45 鋼硬度與強度得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、７ 4 合金元素對鋼得淬透性、回火穩定性得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、8 4.１合金元素對鋼得淬透性得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、8

４、2 合金元素對鋼得回火穩定性得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9 5 碳含量對鋼得淬硬性得影響、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9 六、結論、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9 參考文獻、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9 一、實驗目得 1.掌握碳鋼得常用熱處理(淬火及回火)工藝及其應用。

２、研究加熱條件、保溫時間、冷卻條件與鋼性能得關系。

3、分析淬火及回火溫度對鋼性能得影響。

4、觀察鋼經熱處理后得組織,熟悉碳鋼經不同熱處理后得顯微組織及形態特征.5、了解金相照相得攝影方法，培養學生獨立分析問題與解決問題得能力.二、實驗原理 鋼得熱處理就就是利用鋼在固態范圍內得加熱、保溫與冷卻,以改變其內部組織,從而獲得所需要得物理、化學、機械與工藝性能得一種操作.一般熱處理得基本操作有退火、正火、淬火、回火等。

進行熱處理時,加熱溫度、保溫時間與冷卻方式就是最重要得三個基本工藝因素。正確選擇這三者得規范,就是熱處理成功得基本保證。

1、加熱溫度得選擇 1)退火加熱溫度

一般亞共析鋼加熱至 ac3+（２０—30）℃（完全退火)；共析鋼與過共析鋼加熱至 aｃ1 +(２0-30)℃(球化退火),目得就是得到球狀滲碳體，降低硬度，改善高碳鋼得切削性能。

2)正火加熱溫度

一般亞共析鋼加熱至 ac3 ＋(30—５０)℃;過共析鋼加熱至ａｃｃm ＋（30—５０)℃,即加熱到奧氏體單相區。退火與正火得加熱溫度范圍選擇見圖 2、1.3)淬火加熱溫度

一般亞共析鋼加熱至 ac３+（30—５０)℃;共析鋼與過共析鋼加熱至ａc1＋(３０-50)℃,見圖 2、2。

鋼得成分,原始組織及加熱速度等皆影響到臨界點得位置。在各種熱處理手冊或材料手冊中,都可以查到各種鋼得熱處理溫度。熱處理時不能任意提高加熱溫度,因為加熱溫度過高時，晶粒容易長大,氧化、脫碳與變形等都會變得比較嚴重。各種常用鋼得工藝規范見表２、1.4)回火溫度得選擇

鋼淬火后都要回火，回火溫度決定于最終所要求得組織與性能（常常就是根據硬度得要求)。按加熱溫度高低回火可分為三類: 圖 2、2 淬火得加熱溫度范圍圖 2、１ 退火與正火得加熱溫度范圍 表 2、1 常用鋼得工藝規范 a。

低溫回火

在 150-250℃得回火稱為低溫回火,所得組織為回火馬氏體,硬度約為ｈrc6０。其目得就是降低淬火應力,減少鋼得脆性并保持鋼得高硬度。低溫回火常用于高碳鋼得切削刀具、量具與滾動軸承件.ｂ.中溫回火

在 350—50０℃得回火稱為中溫回火，所得組織為回火屈氏體，硬度約為hrc40—48。其目得就是獲得高得彈性極限,同時有高得韌性。主要用于含碳 0、5—0、８%得彈簧鋼熱處理.c.高溫回火

在 50０—650℃得回火稱高溫回火，所得組織為回火索氏體，硬度約為 hrｃ25—35．其目得就是獲得既有一定強度、硬度,又有良好沖擊韌性得綜合機械性能。所以把淬火后經高溫回火得處理稱為調質處理，用于中碳結構鋼． ２、保溫時間得確定 為了使工件內外各部分溫度約達到指定溫度,并完成組織轉變，使碳化物溶解與奧氏體成分均勻化,必須在淬火加熱溫度下保溫一定得時間。通常將工件升溫與保溫所需時間算在一起，統稱為加熱時間。

熱處理加熱時間必須考慮許多因素,例如工件得尺寸與形狀,使用得加熱設備及裝爐量,裝爐時爐子溫度、鋼得成分與原始組織,熱處理得要求與目得等等.1)退火、正火保溫時間

實際工作中多根據經驗大致估算加熱時間。一般規定,在空氣介質中,升到規定溫度后得保溫時間,對碳鋼來說,按工件厚度或直徑每毫米需一分鐘到一分半鐘估算；合金鋼按每毫米二分鐘估算。在鹽浴爐中,保溫時間則可縮短 1—２倍。

2)淬火加熱保溫時間按下列經驗公式估算: t??？k?h 式中ｔ-保溫時間(ｍｉn)； α—加熱系數（miｎ/mm）

（見表 2、２）;ｋ—工件裝爐方式修正系數(一般 k = 1~1、5）;ｈ—工件有效厚度（mm)（尺寸最小部位)。表 2、２ 加熱系數 α(min/mｍ)可參考經驗公式加以確定: 3)回火時間回火時間一般從工件入爐后爐溫升至回火溫度時開始計算。回火時間一般為１~3h, t？?d?ｂ 式中 t-回火保溫時間(min);d—工件有效厚度(mm)； ｂ—附加時間,一般為 1０~20min;α—加熱系數(箱式電爐取 2~2、5min/mm)。

3、冷卻方法 熱處理時得冷卻方式要適當,才能獲得所要求得組織與性能。

退火一般采用隨爐冷卻。

正火（常化)采用空氣冷卻,大件可采用吹風冷卻。

淬火冷卻方法非常重要,一方面冷卻速度要大于臨界冷卻速度,以保證全部得到馬氏體組織；另一方面冷卻應盡量緩慢，以減少內應力,避免變形與開裂.為了解決上述矛盾,可以采用不同得冷卻介質與方法，使淬火工件在奧氏體最不穩定得溫度范圍內(65０—55０℃)快冷，超過臨界冷卻速度,而在 ms(300—100℃)點以下溫度時冷卻較慢,理想得冷卻速度如圖２、3 所示。

常用淬火方法有單液淬火、雙液淬火(先水冷后油冷）、分級淬火、等溫淬火,如圖 2、4 所示。表２、3 中列出了幾種常用淬火介質得冷卻能力。

圖 2、３ 淬火時得理想冷卻曲線示意圖 圖２、4 各種淬火冷卻曲線示意圖篇三:45 鋼得熱處理實驗報告 金屬材料得熱處理實驗報告 試驗項目：45 鋼淬火及回火前后硬度測量 班級:機械一班 組長:林文文 學號:２ 組員:竹凌東 陳林 陳書尚 指導老師:楊蘭英 試驗日期: 224

2０11 年１2 月八日 45 號鋼得熱處理 一、試驗目得 1.了解硬度測定得基本原理及應用范圍。

2.了解洛氏硬度試驗機得主要結構及其操作方法。

3.初步建立碳鋼得含碳量與其硬度間得關系。

4.分析淬火溫度得選擇對剛性能得影響.5.研究冷卻條件剛性能得關系。

二、實驗儀器及材料 1.hr—1５0a 型洛氏硬度試驗機。

2.試樣:φ20×10mｍ 4５鋼． 3.加熱爐。

4.磨砂紙 5。冷卻液：水（20oc 左右)。

hr—１５０a 型洛氏硬度計主要零部件 1.機身 2、加荷手柄 3、升降手把 4、手輪５、絲杠保護套(內有絲杠)6、待測試件７主軸 8、小杠桿 9、大杠桿 10、調整塊 11、定位標記１２、吊環１3、螺釘 14、砝碼變換器 1５、砝碼 1６、油針 17、油氈１８、后蓋 19、緩沖器２０、卸荷手柄 2１、壓頭 22、上蓋 23、指示表 ２４變荷手柄２５、工作臺 三、實驗原理 熱處理就是一種很重要得金屬熱加工得工藝方法，也就是充分發揮金屬材料性能潛力得重要手段。熱處理得主要目得就是改變鋼得性能，其中包括使用性能及工藝性能。鋼得熱處理工藝特點就是將鋼加熱到一定得溫度,經一定時間得保溫, 然后以某種速度冷卻下來，通過這樣得工藝過程能使鋼得性能發生改變．其基本工藝方法可分為退火、淬火及回火等,本次試驗要求淬火與回火.(一）鋼得淬火 鋼得淬火:淬火就就是將鋼加熱到 aｃ3(亞共析鋼）或 ac１(過共析鋼)以上 30~5０oｃ，保溫后放入各種不同得冷卻介質中快速冷卻（v 冷＞ｖ臨）,以獲得具有高硬度、高耐磨性得馬氏體組織。碳鋼經淬火后得組織由馬氏體及一定數量得殘余奧氏體所組成。為了正確地進行鋼得淬火，必須考慮下列三個重要因素:淬火加熱溫度、保溫時間與冷卻速度。

１、淬火溫度得選擇 正確選定加熱溫度就是保證淬火質量得重要一環。淬火時得具體加熱溫度主要取決于鋼得含碳量，可根據 fe-ｆe３c 相圖確定(如圖３-１所示）。對 45#鋼得亞共析鋼，其加熱溫度為 ａc３＋3０~50oｃ,此實驗采用得加熱溫度為８30o。若 加熱溫度不足(低于 780oｃ得ａｃ3 溫度)，則淬火 組織中將出現鐵素體而造成強度及硬度得降低;但過高得加熱溫度(如超過 aｃｍ)不僅無助于強度、硬度得增加,反而會由于產生過多得殘余奧氏體 而導致硬度與耐磨性得下降.2、保溫時間得確定 淬火加熱時間實際上就是將試樣加熱到淬火溫度所 需得時間及在淬火溫度停留所需時間得總與.加 熱時間與鋼得成分、工件得形狀尺寸、所用得加 熱介質、加熱方法等因素有關，一般按經驗公式 加以估算。（經驗公式：加熱溫度為８00oc 得圓柱 形工件,保溫時間為 1、0 分鐘/每毫米)． 3、冷卻速度得影響

冷卻就是淬火得關鍵工序，它直接影響到鋼淬火后得組織與性能．冷卻時應使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織;在這個前提下又應盡量緩慢冷卻,以減少內應力,防止變形與開裂。為保證淬火效果,應選用適當得冷卻介質(如水、油等)。此實驗得淬火冷卻介質選用水。

考慮到實驗中加熱爐得極限溫度，將加熱溫度定在 800 ｏc,保溫 1５分鐘后進行水冷。

（二）鋼得回火 鋼經經淬火后得到得馬氏體組織質硬而脆，并且工件內部存在很大得內應力,如果直接進行磨削加工往往會出現龜裂;一些精密得零件在使用過程中將會引起尺寸變化而失去精度,甚至開裂。因此淬火鋼必須進行回火處理。不同得回火工藝可以使鋼獲得所需得各種不同得組織與性能。

低溫回火：回火溫度 150~250oc;回火后得組織為回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物；性 能特點就是硬度高,內應力減少。

中溫回火：回火溫度３5０～５00oc；回火后得組織為回火屈氏體;性能特點就是硬度適中, 有高得彈性。

高溫回火:回火溫度５００~6５0oc;回火后得組織為回火索氏體;性能特點就是具有良好塑 性、韌性與一定強度相配合得綜合性能。

對碳鋼來說，回火工藝得選擇主要考慮回火溫度與保溫時間這兩個因素。

實驗所用試樣較小，故回火保溫時間可為 3０分鐘，回火溫度選擇低溫回火溫度，即:１５0~250oc。低溫回火后在空氣中冷卻。

回火冷卻方式：碳鋼回火時，一般采用在空氣中冷卻。

四、實驗內容與步驟: 1、對 45 鋼進行淬火(1）在進行淬火前先測量實驗試樣得硬度九次,并將后六次測量得數據計入表格中。

（2）、將試樣放入加熱爐中,打開加熱爐。使其溫度上升到 800 ｏc 開始計時。保溫 15 分鐘。

（３）、15 分鐘后，取出試樣對其進行水冷。

(4）、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑。

(5)、再次測量試樣得硬度一共五次。并計入表格中.２、對 45 鋼淬火后進行低溫回火(１）、將回火爐得溫度設定在 200 ｏc。

（2)、待溫度升到 200 oc 時,將試樣放入加熱爐中,并開始計時。保溫３０分鐘（3)、3０分鐘后,取出試樣放在指定位置進行空冷。

（4)、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑．（5）、再次測量試樣得硬度一共五次.并計入表格中。

五、實驗數據記錄 １、淬火前得硬度 分析:測量時,由于選擇得測量點不同與人為操作因素，每次測量得數據存在誤差。試樣中心與邊沿得硬度明顯不同,測量時盡量選擇中心處測量． 2、淬火后得硬度 分析：與淬火前相比，淬火后得硬度明顯增大。說明適當得淬火可以增大材料得硬度。

3、回火后得硬度 分析：與淬火前相比，回火后鋼得硬度明顯大于鋼得原始硬度，但比淬火后得硬度小些。說明回火后鋼得硬度降低了.六、分析與討論 試驗中,鋼淬火加熱后,必須迅速在水中冷卻。這就是因為誰得冷卻速度快,防止奧氏體轉變為珠光體而得不到需要得馬氏體組織。通過淬火,鋼得硬度得到了明顯得提高。

淬火鋼在回火過程中發生了一系列得組織變化，這必然會引起機械性能發生相應得變化。淬火鋼得回火,實質上就是一個軟化過程,性能變化得總趨勢就是,隨著回火溫度得升高,硬度、強度降低，而塑性、韌性提高。

七、實驗感想 對于我們機械學生，這就是第一次比較專業得實驗。因此,實驗過程中大家都非常得認真投入.從中切實學習到了知識，提高了自己得動手能力。特別就是材料硬度得變化，讓我們感受到了材料得魅力,增加了我們對材料得興趣．

第二篇：熱處理實驗報告

篇一：鋼的熱處理實驗報告 鋼的熱處理實驗報告

一、實驗目的

1、了解熱處理對材料性能的影響

2、了解在相同的熱處理狀態下材料成分對材料性能的影響

3、了解用顯微鏡觀察金相的制樣過程

二、儀器材料

箱式電爐（sx2-4-

10、sx-4-10）、硬度測試儀（hr-150a）、30鋼、t10鋼、砂輪（砂紙）

三、實驗過程 1）、金相的制備

將一小塊金屬材料用金相砂紙磨光后進行拋光，去除金相磨面由細磨所留下的細微磨痕及表面變形層，使磨面成為無劃痕的光滑鏡面，然后用侵蝕劑進行腐蝕，以使組織被顯示出來，這樣就得到了一塊金相樣品。2）、鋼的熱處理淬火和正火

鋼的淬火：淬火就是將鋼加熱到相變溫度以上，保溫后放入各種不同的冷卻介質中（v冷應大于v臨），以獲得馬氏體組織。鋼經淬火后的組織由馬氏體及一定數量的殘余奧氏體所組成。

步驟為：加熱前先對試樣進行硬度測定（為便于比較，一律用洛氏硬度測定）；再將試樣放入箱式電爐中，t10鋼在770℃左右，30鋼在860℃左右分別均勻加熱15分鐘；然后迅速在水中冷卻，并不斷攪拌。將淬火后的試樣用砂輪磨平,并測出硬度值（hrc）填入表1中。

鋼的正火：鋼加熱到ac3（亞共析鋼）或ac1(過共析鋼)以上30～50℃以上，保溫適當時間后，在自由流動的空氣中冷卻的熱處理工藝。

步驟為：加熱前先對試樣進行硬度測定（為便于比較，一律用洛氏硬度測定）。再將試樣放入箱式電爐中，t10鋼在770℃左右，30鋼在860℃左右分別均勻加熱15分鐘，后在空氣中緩慢冷卻。將正火后的試樣用砂輪磨平,并測出硬度值（hrc）填入表2中。

四、結果及討論

1、為什么淬火處理后的硬度值比正火處理后的高？

答：因為淬火冷卻速度比正火冷卻速度快，由過冷奧氏體的連續冷卻轉變圖像可知淬火后得到的是馬氏體組織，而正火后得到的組織主要是珠光體。馬氏體比珠光體晶粒度細晶界面多，使得晶體的位錯滑移阻力增大，從而硬度提高。

2、在相同的熱處理狀態下不同的材料成分對鋼的硬度的影響？

答：鋼的硬度與鋼的含碳量有關。30鋼是亞共析鋼，熱處理后室溫下的組織為鐵素體和珠光體，而t10鋼為過共析鋼，熱處理后室溫下的組織為珠光體和滲碳體。滲碳體是脆硬相硬度比鐵素體高，所以在相同的熱處理狀態下t10的硬度比30鋼高。

五、結論

1、不同的熱處理對材料的性能影響不同。

2、不同材料成分的鋼在相同的熱處理狀態下性能不同。篇二：金屬材料及熱處理實驗報告

金屬材料及熱處理實驗報告

學 院： 高等工程師學院專業班級： 冶金e111姓 名： 學 號： 楊澤榮 41102010 2014年6月7日45號鋼300℃回火后的組織觀察及洛氏硬度測定 目錄

一、實驗目的..........................................................................................................................1

二、實驗原理..........................................................................................................................1 1.加熱溫度的選擇...........................................................................................................1 2.保溫時間的確定...........................................................................................................2 3.冷卻方法.......................................................................................................................3

三、實驗材料與設備..............................................................................................................4 1.實驗材料.......................................................................................................................4 2.實驗設備.......................................................................................................................4

四、實驗步驟..........................................................................................................................4 1.試樣的熱處理...............................................................................................................4 1.1淬火....................................................................................................................4 1.2回火....................................................................................................................5 2.試樣硬度測定...............................................................................................................5 3.顯微組織觀察與拍照記錄............................................................................................5 3.1樣品的制備.........................................................................................................5 3.2顯微組織的觀察與記錄.....................................................................................6

五、實驗結果與分析..............................................................................................................6 1.樣品硬度與顯微組織分析............................................................................................6 2.淬火溫度、淬火介質對鋼組織和性能的影響............................................................6 2.1淬火溫度的影響.................................................................................................6 2.2淬火介質的影響.................................................................................................7 3回火溫度對鋼組織與性能的影響................................................................................7 3.1回火溫度對45鋼組織的影響...........................................................................7 3.2回火溫度對 45 鋼硬度和強度的影響.............................................................7 4合金元素對鋼的淬透性、回火穩定性的影響............................................................8 4.1合金元素對鋼的淬透性的影響.........................................................................8 4.2合金元素對鋼的回火穩定性的影響.................................................................9 5碳含量對鋼的淬硬性的影響........................................................................................9

六、結論..................................................................................................................................9 參考文獻...................................................................................................................................9

一、實驗目的

1.掌握碳鋼的常用熱處理（淬火及回火）工藝及其應用。2.研究加熱條件、保溫時間、冷卻條件與鋼性能的關系。3.分析淬火及回火溫度對鋼性能的影響。4.觀察鋼經熱處理后的組織，熟悉碳鋼經不同熱處理后的顯微組織及形態特征。5.了解金相照相的攝影方法，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

二、實驗原理

鋼的熱處理就是利用鋼在固態范圍內的加熱、保溫和冷卻，以改變其內部組織，從而獲得所需要的物理、化學、機械和工藝性能的一種操作。一般熱處理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。

進行熱處理時，加熱溫度、保溫時間和冷卻方式是最重要的三個基本工藝因素。正確選擇這三者的規范，是熱處理成功的基本保證。1.加熱溫度的選擇

1)退火加熱溫度 一般亞共析鋼加熱至ac3+(20—30)℃（完全退火）；共析鋼和過共析鋼加熱至ac1 +(20—30)℃（球化退火），目的是得到球狀滲碳體，降低硬度，改善高碳鋼的切削性能。

2)正火加熱溫度 一般亞共析鋼加熱至ac3 +(30—50)℃；過共析鋼加熱至accm +(30—50)℃，即加熱到奧氏體單相區。退火和正火的加熱溫度范圍選擇見圖2.1。3)淬火加熱溫度 一般亞共析鋼加熱至ac3+(30—50)℃；共析鋼和過共析鋼加熱至ac1+(30—50)℃，見圖2.2。鋼的成分，原始組織及加熱速度等皆影響到臨界點的位置。在各種熱處理手冊或材料手冊中，都可以查到各種鋼的熱處理溫度。熱處理時不能任意提高加熱溫度，因為加熱溫度過高時，晶粒容易長大，氧化、脫碳和變形等都會變得比較嚴重。各種常用鋼的工藝規范見表2.1。4)回火溫度的選擇 鋼淬火后都要回火，回火溫度決定于最終所要求的組織和性能（常常是根據硬度的要求）。按加熱溫度高低回火可分為三類：

圖2.2 淬火的加熱溫度范圍圖2.1 退火和正火的加熱溫度范圍

表2.1 常用鋼的工藝規范a． 低溫回火 在150—250℃的回火稱為低溫回火，所得組織為回火馬氏體，硬度約為hrc60。其目的是降低淬火應力，減少鋼的脆性并保持鋼的高硬度。低溫回火常用于高碳鋼的切削刀具、量具和滾動軸承件。b． 中溫回火 在350—500℃的回火稱為中溫回火，所得組織為回火屈氏體，硬度約為hrc40—48。其目的是獲得高的彈性極限，同時有高的韌性。主要用于含碳0.5—0.8%的彈簧鋼熱處理。

c． 高溫回火 在500—650℃的回火稱高溫回火，所得組織為回火索氏體，硬度約為hrc25—35。其目的是獲得既有一定強度、硬度，又有良好沖擊韌性的綜合機械性能。所以把淬火后經高溫回火的處理稱為調質處理，用于中碳結構鋼。2.保溫時間的確定

為了使工件內外各部分溫度約達到指定溫度，并完成組織轉變，使碳化物溶解和奧氏體成分均勻化，必須在淬火加熱溫度下保溫一定的時間。通常將工件升溫和保溫所需時間算在一起，統稱為加熱時間。

熱處理加熱時間必須考慮許多因素，例如工件的尺寸和形狀，使用的加熱設備及裝爐量，裝爐時爐子溫度、鋼的成分和原始組織，熱處理的要求和目的等等。

1)退火、正火保溫時間 實際工作中多根據經驗大致估算加熱時間。一般規定，在空氣介質中，升到規定溫度后的保溫時間，對碳鋼來說，按工件厚度或直徑每毫米需一分鐘到一分半鐘估算；合金鋼按每毫米二分鐘估算。在鹽浴爐中，保溫時間則可縮短1—2倍。2)淬火加熱保溫時間按下列經驗公式估算： t???k?h 式中t—保溫時間(min)；

α—加熱系數(min/mm)（見表2.2）；

k—工件裝爐方式修正系數（一般 k = 1～1.5）； h—工件有效厚度(mm)（尺寸最小部位）。表2.2 加熱系數α(min/mm)可參考經驗公式加以確定：

3)回火時間回火時間一般從工件入爐后爐溫升至回火溫度時開始計算。回火時間一般為1~3h，t??d?b 式中t—回火保溫時間(min)； d—工件有效厚度(mm)；

b—附加時間，一般為10~20min；

α—加熱系數（箱式電爐取2~2.5min/mm）。3.冷卻方法

熱處理時的冷卻方式要適當，才能獲得所要求的組織和性能。退火一般采用隨爐冷卻。正火（常化）采用空氣冷卻，大件可采用吹風冷卻。淬火冷卻方法非常重要，一方面冷卻速度要大于臨界冷卻速度，以保證全部得到馬氏體組織；另一方面冷卻應盡量緩慢，以減少內應力，避免變形和開裂。為了解決上述矛盾，可以采用不同的冷卻介質和方法，使淬火工件在奧氏體最不穩定的溫度范圍內（650—550℃）快冷，超過臨界冷卻速度，而在ms（300—100℃）點以下溫度時冷卻較慢，理想的冷卻速度如圖2.3所示。

常用淬火方法有單液淬火、雙液淬火（先水冷后油冷）、分級淬火、等溫淬火，如圖2.4所示。表2.3中列出了幾種常用淬火介質的冷卻能力。

圖2.3 淬火時的理想冷卻曲線示意圖 圖2.4 各種淬火冷卻曲線示意圖篇三：45鋼的熱處理實驗報告

金屬材料的熱處理實驗報告

試驗項目：45鋼淬火及回火前后硬度測量 班級：機械一班

組長：林文文 學號：201006040112 組員：竹凌東 陳林 陳書尚

指導老師：楊蘭英

試驗日期：

***0060401***114 2011年12月八日45號鋼的熱處理

一、試驗目的

1.了解硬度測定的基本原理及應用范圍。

2.了解洛氏硬度試驗機的主要結構及其操作方法。3.初步建立碳鋼的含碳量與其硬度間的關系。4.分析淬火溫度的選擇對剛性能的影響。5.研究冷卻條件剛性能的關系。

二、實驗儀器及材料

1.hr—150a型洛氏硬度試驗機。2.試樣:φ20×10mm 45鋼。3.加熱爐。4.磨砂紙

5．冷卻液：水（20oc左右）。hr-150a型洛氏硬度計主要零部件

1.機身 2.加荷手柄 3.升降手把4.手輪5.絲杠保護套（內有絲杠）6.待測試件7主軸 8.小杠桿9.大杠桿10.調整塊11.定位標記12.吊環13.螺釘14.砝碼變換器15.砝碼 16.油針17.油氈18.后蓋19.緩沖器20.卸荷手柄21.壓頭22.上蓋23.指示表 24變荷手柄25.工作臺

三、實驗原理

熱處理是一種很重要的金屬熱加工的工藝方法，也是充分發揮金屬材料性能潛力的重要手段。熱處理的主要目的是改變鋼的性能，其中包括使用性能及工藝性能。鋼的熱處理工藝特點是將鋼加熱到一定的溫度，經一定時間的保溫，然后以某種速度冷卻下來，通過這樣的工藝過程能使鋼的性能發生改變。其基本工藝方法可分為退火、淬火及回火等，本次試驗要求淬火與回火。

（一）鋼的淬火

鋼的淬火：淬火就是將鋼加熱到ac3（亞共析鋼）或ac1（過共析鋼）以上30~50oc，保溫后放入各種不同的冷卻介質中快速冷卻(v冷＞v臨)，以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。碳鋼經淬火后的組織由馬氏體及一定數量的殘余奧氏體所組成。為了正確地進行鋼的淬火，必須考慮下列三個重要因素：淬火加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。

1、淬火溫度的選擇

正確選定加熱溫度是保證淬火質量的重要一環。淬火時的具體加熱溫度主要取決于鋼的含碳量，可根據fe-fe3c相圖確定（如圖3-1所示）。對45#鋼的亞共析鋼，其加熱溫度為 ac3+30~50oc，此實驗采用的加熱溫度為830o。若 加熱溫度不足（低于780oc的ac3溫度），則淬火 組織中將出現鐵素體而造成強度及硬度的降低； 但過高的加熱溫度（如超過acm）不僅無助于強度、硬度的增加，反而會由于產生過多的殘余奧氏體 而導致硬度和耐磨性的下降。

2、保溫時間的確定

淬火加熱時間實際上是將試樣加熱到淬火溫度所 需的時間及在淬火溫度停留所需時間的總和。加 熱時間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所用的加 熱介質、加熱方法等因素有關，一般按經驗公式 加以估算。（經驗公式：加熱溫度為800oc的圓柱 形工件，保溫時間為1.0分鐘/每毫米）。

3、冷卻速度的影響

冷卻是淬火的關鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。冷卻時應使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個前提下又應盡量緩慢冷卻，以減少內應力，防止變形和開裂。為保證淬火效果，應選用適當的冷卻介質（如水、油等）。此實驗的淬火冷卻介質選用水。

考慮到實驗中加熱爐的極限溫度，將加熱溫度定在800 oc，保溫15分鐘后進行水冷。(二)鋼的回火

鋼經經淬火后得到的馬氏體組織質硬而脆,并且工件內部存在很大的內應力,如果直接進行磨削加工往往會出現龜裂；一些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化而失去精度，甚至開裂。因此淬火鋼必須進行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同的組織和性能。

低溫回火：回火溫度150~250oc；回火后的組織為回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物；性 能特點是硬度高，內應力減少。

中溫回火：回火溫度350~500oc；回火后的組織為回火屈氏體；性能特點是硬度適中，有高的彈性。

高溫回火：回火溫度500~650oc；回火后的組織為回火索氏體；性能特點是具有良好塑 性、韌性和一定強度相配合的綜合性能。

對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要考慮回火溫度和保溫時間這兩個因素。實驗所用試樣較小，故回火保溫時間可為30分鐘，回火溫度選擇低溫回火溫度，即：150~250oc。低溫回火后在空氣中冷卻。

回火冷卻方式：碳鋼回火時，一般采用在空氣中冷卻。

四、實驗內容與步驟：

1、對45鋼進行淬火

（1）在進行淬火前先測量實驗試樣的硬度九次，并將后六次測量的數據計入表格中。（2）、將試樣放入加熱爐中，打開加熱爐。使其溫度上升到800 oc開始計時。保溫15分鐘。（3）、15分鐘后，取出試樣對其進行水冷。（4）、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑。（5）、再次測量試樣的硬度一共五次。并計入表格中。

2、對45鋼淬火后進行低溫回火（1）、將回火爐的溫度設定在200 oc。（2）、待溫度升到200 oc時，將試樣放入加熱爐中，并開始計時。保溫30分鐘（3）、30分鐘后，取出試樣放在指定位置進行空冷。（4）、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑。（5）、再次測量試樣的硬度一共五次。并計入表格中。

五、實驗數據記錄

1、淬火前的硬度

分析：測量時，由于選擇的測量點不同和人為操作因素，每次測量的數據存在誤差。試樣中心和邊沿的硬度明顯不同，測量時盡量選擇中心處測量。

2、淬火后的硬度

分析：與淬火前相比，淬火后的硬度明顯增大。說明適當的淬火可以增大材料的硬度。

3、回火后的硬度

分析：與淬火前相比，回火后鋼的硬度明顯大于鋼的原始硬度，但比淬火后的硬度小些。說明回火后鋼的硬度降低了。

六、分析與討論

試驗中，鋼淬火加熱后，必須迅速在水中冷卻。這是因為誰的冷卻速度快，防止奧氏體轉變為珠光體而得不到需要的馬氏體組織。通過淬火，鋼的硬度得到了明顯的提高。

淬火鋼在回火過程中發生了一系列的組織變化，這必然會引起機械性能發生相應的變化。淬火鋼的回火，實質上是一個軟化過程，性能變化的總趨勢是，隨著回火溫度的升高，硬度、強度降低，而塑性、韌性提高。

七、實驗感想

對于我們機械學生，這是第一次比較專業的實驗。因此，實驗過程中大家都非常的認真投入。從中切實學習到了知識，提高了自己的動手能力。特別是材料硬度的變化，讓我們感受到了材料的魅力，增加了我們對材料的興趣。

第三篇：熱處理實驗報告要求

熱處理實驗報告要求

1、要求每一位同學獨立完成自己的實驗報告，禁止抄襲。

2、書寫實驗報告具體要求：

封面： 實驗室名稱：

金屬材料試驗室

實驗課程名稱： ［對應的理論課名稱］

實驗項目名稱： 熱處理試驗

第二頁：

一、試驗目的 ［參閱實驗指導書］

二、實驗原理 ［參閱實驗指導書］

三、使用儀器、材料（箱式電阻爐、水桶、45號鋼：Φ16X25試樣）

第三頁：

四、實驗步驟：

①、淬火前硬度測定（具體數據）。

②、依據什么條件選定淬火加熱溫度及保溫時間。

③、出爐冷卻方法。

④、淬火后硬度測定。

⑤、（調質處理：）回火加熱溫度、保溫時間確定及冷卻方法。

⑥、回火后硬度測定。

五、實驗過程原始記錄（數據、圖表、計算等）

［謄寫原始記錄單上所有的表格實驗數據］ 第四頁：

六、實驗結果及分析

①、根據鐵碳合金相圖分析45號鋼從高溫液相狀態緩慢冷卻到常溫狀

態過程中各個溫度段組織構成情況。

②、淬火前45號鋼是什么組織構成情況（參閱金相試驗中的掛圖），測

定的硬度多少？從組織構成情況分析原因：是什么組織導致試樣硬

度值低。

③、根據什么制定45號鋼淬火加熱溫度、如何確定保溫時間？（冷卻方

式）水冷與臨界冷卻速度有何關系？

④、淬火后是什么組織構成情況？測定的硬度多少？從組織構成情況分

析硬度值高的原因（參閱教材說明）。

⑤、回火加熱溫度及保溫時間確定過程（參閱實驗指導書），測定的硬

度多少？組織構成情況如何？從組織構成情況分析硬度低于淬火

后硬度的原因（參閱教材說明）。

第四篇：金屬材料的熱處理實驗報告

金屬材料的熱處理實驗報告

試驗項目：45鋼淬火及回火前后硬度測量 班級：機械一班

組長：林文文 學號：201006040112 組員：竹凌東 陳林 陳書尚

指導老師：楊蘭英 試驗日期：

201006040111 201006040113 201006040114 2011年12月八日 1/5 45號鋼的熱處理

一、試驗目的

1.了解硬度測定的基本原理及應用范圍。

2.了解洛氏硬度試驗機的主要結構及其操作方法。3.初步建立碳鋼的含碳量與其硬度間的關系。4.分析淬火溫度的選擇對剛性能的影響。5.研究冷卻條件剛性能的關系。

二、實驗儀器及材料

1.HR—150A型洛氏硬度試驗機。2.試樣:Φ20×10mm 45鋼。3.加熱爐。4.磨砂紙

5．冷卻液：水（20oC左右）。HR-150A型洛氏硬度計主要零部件

1.機身 2.加荷手柄 3.升降手把4.手輪5.絲杠保護套（內有絲杠）6.待測試件7主軸 8.小杠桿9.大杠桿10.調整塊11.定位標記12.吊環13.螺釘14.砝碼變換器15.砝碼 16.油針17.油氈18.后蓋19.緩沖器20.卸荷手柄21.壓頭22.上蓋23.指示表 24變荷手柄25.工作臺

三、實驗原理

熱處理是一種很重要的金屬熱加工的工藝方法，也是充分發揮金屬材料性能潛力的重要手段。熱處理的主要目的是改變鋼的性能，其中包括使用性能及工藝性能。鋼的熱處理工藝特點是將鋼加熱到一定的溫度，經一定時間的保溫，然后以某種速度冷卻下來，2/5 通過這樣的工藝過程能使鋼的性能發生改變。其基本工藝方法可分為退火、淬火及回火等，本次試驗要求淬火與回火。

（一）鋼的淬火

鋼的淬火：淬火就是將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上30~50oC，保溫后放入各種不同的冷卻介質中快速冷卻(V冷＞V臨)，以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。碳鋼經淬火后的組織由馬氏體及一定數量的殘余奧氏體所組成。為了正確地進行鋼的淬火，必須考慮下列三個重要因素：淬火加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。

1、淬火溫度的選擇 正確選定加熱溫度是保證淬火質量的重要一環。淬火時的具體加熱溫度主要取決于鋼的含碳量，可根據Fe-Fe3c相圖確定（如圖3-1所示）。對45#鋼的亞共析鋼，其加熱溫度為 Ac3+30~50oC，此實驗采用的加熱溫度為830o。若 加熱溫度不足（低于780oC的Ac3溫度），則淬火 組織中將出現鐵素體而造成強度及硬度的降低；

但過高的加熱溫度（如超過Acm）不僅無助于強度、硬度的增加，反而會由于產生過多的殘余奧氏體 而導致硬度和耐磨性的下降。

2、保溫時間的確定

淬火加熱時間實際上是將試樣加熱到淬火溫度所 需的時間及在淬火溫度停留所需時間的總和。加 熱時間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所用的加 熱介質、加熱方法等因素有關，一般按經驗公式 加以估算。（經驗公式：加熱溫度為800oC的圓柱 形工件，保溫時間為1.0分鐘/每毫米）。

3、冷卻速度的影響

冷卻是淬火的關鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。冷卻時應使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個前提下又應盡量緩慢冷卻，以減少內應力，防止變形和開裂。為保證淬火效果，應選用適當的冷卻介質（如水、油等）。此實驗的淬火冷卻介質選用水。

考慮到實驗中加熱爐的極限溫度，將加熱溫度定在800 oC，保溫15分鐘后進行水冷。(二)鋼的回火

鋼經經淬火后得到的馬氏體組織質硬而脆,并且工件內部存在很大的內應力,如果直接進行磨削加工往往會出現龜裂；一些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化而失去精度，甚至開裂。因此淬火鋼必須進行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同的組織和性能。

低溫回火：回火溫度150~250oC；回火后的組織為回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物；性 能特點是硬度高，內應力減少。

中溫回火：回火溫度350~500oC；回火后的組織為回火屈氏體；性能特點是硬度適中，有高的彈性。

高溫回火：回火溫度500~650oC；回火后的組織為回火索氏體；性能特點是具有良好塑 性、韌性和一定強度相配合的綜合性能。

對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要考慮回火溫度和保溫時間這兩個因素。實驗所用試樣較小，故回火保溫時間可為30分鐘，回火溫度選擇低溫回火溫度，即：150~250oC。低溫回火后在空氣中冷卻。

回火冷卻方式：碳鋼回火時，一般采用在空氣中冷卻。

四、實驗內容與步驟：

1、對45鋼進行淬火（1）

在進行淬火前先測量實驗試樣的硬度九次，并將后六次測量的數據計入 3/5 表格中。（2）、將試樣放入加熱爐中，打開加熱爐。使其溫度上升到800 oC開始計時。保溫15分鐘。（3）、15分鐘后，取出試樣對其進行水冷。（4）、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑。（5）、再次測量試樣的硬度一共五次。并計入表格中。

2、對45鋼淬火后進行低溫回火（1）、將回火爐的溫度設定在200 oC。（2）、待溫度升到200 oC時，將試樣放入加熱爐中，并開始計時。保溫30分鐘（3）、30分鐘后，取出試樣放在指定位置進行空冷。（4）、待試樣完全冷卻，用磨砂紙將其表面磨平整光滑。（5）、再次測量試樣的硬度一共五次。并計入表格中。

五、實驗數據記錄

1、淬火前的硬度

分析：測量時，由于選擇的測量點不同和人為操作因素，每次測量的數據存在誤差。試樣中心和邊沿的硬度明顯不同，測量時盡量選擇中心處測量。

2、淬火后的硬度

分析：與淬火前相比，淬火后的硬度明顯增大。說明適當的淬火可以增大材料的硬度。

3、回火后的硬度

分析：與淬火前相比，回火后鋼的硬度明顯大于鋼的原始硬度，但比淬火后的硬度小些。說明回火后鋼的硬度降低 4/5 了。

六、分析與討論

試驗中，鋼淬火加熱后，必須迅速在水中冷卻。這是因為誰的冷卻速度快，防止奧氏體轉變為珠光體而得不到需要的馬氏體組織。通過淬火，鋼的硬度得到了明顯的提高。淬火鋼在回火過程中發生了一系列的組織變化，這必然會引起機械性能發生相應的變化。淬火鋼的回火，實質上是一個軟化過程，性能變化的總趨勢是，隨著回火溫度的升高，硬度、強度降低，而塑性、韌性提高。

七、實驗感想

對于我們機械學生，這是第一次比較專業的實驗。因此，實驗過程中大家都非常的認真投入。從中切實學習到了知識，提高了自己的動手能力。特別是材料硬度的變化，讓我們感受到了材料的魅力，增加了我們對材料的興趣。

第五篇：熱處理

1、馬氏體的組織形態主要有兩種類型,即板條狀馬氏體和片狀馬氏體.淬火鋼中形成的馬氏體形態主要與鋼的含碳量有關.板條狀馬氏體是低碳鋼,馬氏體時效鋼,不銹鋼等鐵系合金形成的一種典型的馬氏體組織,因其單元立體形狀為板條狀,故稱板條狀馬氏體.由于它的亞結構主要是由高密度的位錯組成,所以又稱位錯馬氏體;片狀馬氏體則常見于高,中碳鋼,每個馬氏體晶體的厚度與徑向尺寸相比很小其斷面形狀呈針片狀,故稱片狀馬氏體或針狀馬氏體.由于其亞結構主要為細小孿晶,所以又稱為孿晶馬氏體.一般當Wc<0.3%時,鋼在馬氏體形態同乎全為板條馬氏體;當Wc>1.0%時,則幾乎全為片狀馬氏體;當Wc=0.3%-1.0%時,為板條馬氏體和片狀馬氏體的混合物,隨含碳量的升高,淬火鋼中板條馬氏體的量下降,片狀馬氏體的量上升.高碳鋼在正常溫度淬火時,細小的奧氏體晶粒和碳化物都能使其獲得細針狀馬氏體組織,這種組織在光學顯微鏡下無法分辨稱為隱針馬氏體.2、（一）馬氏體的分解

從室溫到200℃左右范圍內回火時，馬氏體中一部分過飽和的碳以及細小的ε-碳化物（FexC或Fe2.4C）形式析出，并分布在馬氏體基體上，使馬氏體中的含碳量下降，體心正方的正方度c/a減小（即國飽和程度降低），使馬氏體熱處理的脆性下降，硬度稍降。此時組織為過飽和程度稍低的馬氏體和極細小的ε-碳化物組成的混合組織，稱為“回火馬氏體組織”，M回。

ε-碳化物：是一非平衡相，使向Fe3C轉變的過渡相。

（二）殘余奧氏體的轉變

約在200-300℃，馬氏體繼續分解的同時，殘余奧氏體也發生轉變，變成了下貝氏體組織。此時主要組織仍是回火馬氏體，但由于加熱溫度較高，馬氏體的過飽和程度進一步降低，組織的硬度降低，塑性提高。由于殘余奧氏體轉變為硬度較高的下貝氏體，因此鋼的硬度下降不大。此時組織為“回火馬氏體+下貝氏體”

（三）滲碳體形成和鐵素體恢復

約在300-400℃之間，α固溶體中過飽和的熱處理碳逐漸析出，ε-碳化物轉變為穩定的較小的Fe3C顆粒，α固溶體中的含碳量幾乎達到平衡成分，故馬氏體變成鐵素體（c/a≈1），體心正方晶格變成體心立方晶格，此時組織為“鐵素體與彌散在其中的細粒狀滲碳體的混合物”,稱為“回火屈氏體”，T回。

（四）滲碳體的聚集長大和鐵素體的再結晶

約在400-650℃之間，滲碳體不斷聚集長大，內應力與晶格歪扭完全消除，組織是由鐵素體和球化的滲碳體所組成的混合物，稱為“回火索氏體”，S回。此時，碳固溶強化作用消失，強度取決于Fe3C質點的尺寸和彌散度。回火溫度越高，滲碳體質點越大，彌散讀越低，強度越低。

3、一、過熱現象

我們知道熱處理過程中加熱過熱最易導致奧氏體晶粒的粗大，使零件的機械性能下降。

1.一般過熱：加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長，引起奧氏體晶粒粗化稱為過熱。粗大的奧氏體晶粒會導致鋼的強韌性降低，脆性轉變溫度升高，增加淬火時的變形開裂傾向。而導致過熱的原因是爐溫儀表失控或混料（常為不懂工藝發生的）。過熱組織可經退火、正火或多次高溫回火后，在正常情況下重新奧氏化使晶粒細化。

2.斷口遺傳：有過熱組織的鋼材，重新加熱淬火后，雖能使奧氏體晶粒細化，但有時仍出現粗大顆粒狀斷口。產生斷口遺傳的理論爭議較多，一般認為曾因加熱溫度過高而使MnS之類的雜物溶入奧氏體并富集于晶界面，而冷卻時這些夾雜物又會沿晶界面析出，受沖擊時易沿粗大奧氏體晶界斷裂。

3.粗大組織的遺傳：有粗大馬氏體、貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時，以慢速加熱到常規的淬火溫度，甚至再低一些，其奧氏體晶粒仍然是粗大的，這種現象稱為組織遺傳性。要消除粗大組織的遺傳性，可采用中間退火或多次高溫回火處理。

二、過燒現象

加熱溫度過高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現氧化或熔化，導致晶界弱化，稱為過燒。鋼過燒后性能嚴重惡化，淬火時形成龜裂。過燒組織無法恢復，只能報廢。因此在工作中要避免過燒的發生。

三、脫碳和氧化

鋼在加熱時，表層的碳與介質（或氣氛）中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發生反應，降低了表層碳濃度稱為脫碳，脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強度及耐磨性降低，而且表面形成殘余拉應力易形成表面網狀裂紋。

加熱時，鋼表層的鐵及合金與元素與介質（或氣氛）中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發生反應生成氧化物膜的現象稱為氧化。高溫（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化，具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現淬火軟點。

為了防止氧化和減少脫碳的措施有：工件表面涂料，用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護氣氛加熱（如凈化后的惰性氣體、控制爐內碳勢）、火焰燃燒爐（使爐氣呈還原性）

四、氫脆現象

高強度鋼在富氫氣氛中加熱時出現塑性和韌性降低的現象稱為氫脆。出現氫脆的工件通過除氫處理（如回火、時效等）也能消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。

4、混合物的組分在濃度梯度的作用下由高濃度向低濃度的方向轉移的過程叫做傳質。在含有兩種或兩種以上組分的流體內部，如果有組分的濃度梯度存在，則每一種組分都有向其低濃度方向轉移，已減弱這種濃度不均勻的趨勢。

A傳質方式及歷程，物質首先從一相主體擴散至兩相界面的該相一側，然后通過相界面進入另一相，最后通過此相的界面向主體擴散；傳質過程的方向及極限，一定條件下，非平衡態的兩相體系進行趨于平衡態的傳遞；兩相體系必存在著平衡關系，條件的改變可破壞原有的平衡態；傳質過程推動力和速率，平衡是傳質過程的極限，組分在兩相分配偏離平衡狀態的程度為傳質推動力。

A、傳質方式及歷程

? 物質首先從一相主體擴散至兩相界面的該相一側，然后通過相界面進入另一相，最后通過此相的界面向主體擴散。

B、傳質過程的方向及極限

? 一定條件下，非平衡態的兩相體系進行趨于平衡態的傳遞；兩相體系必存在著平衡關系。? 條件的改變可、B、傳質過程推動力和速率

?平衡是傳質過程的極限，組分在兩相分配偏離平衡狀態的程度為傳質推動力。單位時間，單位相接觸面上傳遞的物質的量，mol/(㎡.s).? 傳質速率等于傳質系數乘以傳質推動力。? 破壞原有的平衡態。

相變的類型可以從三個不同的角度（即按熱力學關系、按結構變化和按動力學關系）來進行討論。

? 相變的熱力學規律是非常清楚的，在按熱力學關系討論相變問題時，系統的吉布斯自由能起了熱力學勢的作用。一級相變的自由能的一階導數在相變點是不連續的，因而熵和體積的變化不連續，說明它有相變潛熱。而二級相變中，熵和體積在相變點是連續的，而自由能的二階導數所確定的一些響應函數，如比熱容、壓縮率和膨脹率則有不連續的變化。在自然界中觀察到的相變多數是一級相變，合金和金屬中的相變也是如此。

從晶體學的觀點，闡明母相與新相在晶體結構上的差異，即按結構變化對相變進行分類，是對用熱力學關系進行分類的一個重要補充。

結構相變可以分重構型、位移型和有序無序型三種基本類型。重構型相變中，大量化學鍵被破壞，在重新組合后，新相和母相之間在晶體學上沒有明確的位向關系，而且原子的近鄰的拓撲關系也產生顯著的變化。這類相變經歷了很高的勢壘，相變潛熱很大，過程緩慢。這類相變屬于強一級相變。當然，液-固相變和氣-固相變也必然是重構型的。另外，還有位移型相變，在相變前后原子的近鄰的拓撲關系仍保持不變，相變過程不涉及化學鍵的破壞，新相與母相之間存在明確的晶體學位向關系，它經歷的勢壘很小，相變潛熱也很小甚至完全消失。因此位移型相變可能是二級相變或弱一級相變。還有一種位移相變，它以晶格切變為主，也可能涉及晶胞內原子的相對位移，這就是人們通常說的馬氏體相變，也是強一級相變。有序-無序相變在結構上往往涉及多組元固溶體中兩種或多種原子在晶格點陣上排列的有序化。這可以是二級相變或弱一級相變。

相變動力學的任務在于具體地描述相變的微觀機制，轉變途徑，轉變速率及一些物理參量對它們的影響。由于在相變的進程中，系統要經歷一系列非平衡態，所以要依靠物理動力學的理論和方法。