文档介绍：实验三碳钢的热处理
一、实验目的
1. 了解碳钢的基本热处理(退火、正火、淬火及回火)工艺方法。
2. 研究冷却条件与钢性能的关系。
3. 分析淬火及回火温度对钢性能的影响。
二、概述
热处理是一种很重要的热加工工艺方法,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,然后以某种速度冷却下来,通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。
热处理之所以能使钢的性能发生显著变化,主要是由于钢的内部组织结构可以发生一系列变化。采用不同的热处理工艺过程,将会使钢得到不同的组织结构,从而获得所需要的性能。
钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。
三、钢的退火和正火
表3-1 碳钢在退火及正火状态下的机械性能
性能
热处理状态
含碳量(%)
≤
~
~
硬度(HB)
退火
~120
150~160
180~200
正火
130~140
160~180
220~250
强度
(MN/m2)
退火
200~330
420~500
360~670
正火
340~360
480~550
660~760
钢的退火通常是把钢加热到临界温度或以上,保温一段时间,然后缓缓地随炉冷却。此时,奥氏体在高温区发生分解而得到比较接受平衡状态的组织。
一般中碳钢(如40、45钢)经退火后组织稳定,硬度较低(HB180~220)有利于下一步进行切削加工。
正火则是将钢加热到或以上30~50℃,保温后进行空冷。由于冷却速度稍快,与退火组织相比,组织中的珠光体相对量较多,且片层较细密,所以性能有所改善。对低碳钢来说,正火后提高硬度可改善切削加工性,提高零件表面光洁度;对高碳钢,正火可消除网状渗碳体,为下一步球化退火及淬火作组织上的准备。不同含碳量的碳钢在退火及正火状态下的强度和硬度值见表3-1。
四、钢的淬火
所谓淬火就是将钢加热到(亚共析钢)或(过共析钢)以上30~50℃,保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(应大于K),以获得马氏体组织。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。
图3-1正常淬火温度范围
1. 淬火温度的选择
表3-2 各种碳钢的临界温度(近似值)
类别
钢号
临界温度(℃)
或
碳
素
结
构
钢
20
735
855
680
835
30
732
813
677
835
40
724
790
680
796
45
724
780
682
760
50
725
760
690
750
60
727
766
695
721
碳
素
工
具
钢
T7
730
770
700
743
T8
730
--
700
-
T10
730
800
700
-
T12
730
820
700
-
T13
730
830
700
-
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的含