2022年材料成分和热处理工艺对钢组织与性能影响.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响预习报告姓名：崔立莹班级：材科 1202 学号： 41230179 2022 年 11 月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响一、试验目的1. 明白热处理设备和几种热处理工艺的实际操作；2. 明白材料成分、热处理工艺、组织和性能之间的关系；3. 培育同学综合运用所学热处理理论学问和试验技术独立分析和解决实际问题 的才能；二、试验材料与设备1. 45（15mm）、 40CrNi（13mm）和 T8（16mm）钢试样 2. 箱式加热炉 3. 硬度计 4. 金相显微镜以及数码照相系统 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 三、试验内容及要求本试验采纳的钢材有 如下组织：40、40CrNi 和 T8 三种,对于每一种钢材,要求得到全班分三组,每组选一种钢材,每人选一种组织进行以下试验：1. 依据所选钢种和组织,综合运用所学的热处理学问,制定合理的（或能得到名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 所要求显微组织的）热处理工艺；2. 依据制定的热处理工艺对钢进行热处理；3. 测定热处理后钢材的性能 硬度、 T8 钢可作拉伸和冲击试验 ；4. 制备金相试样,观看组织并记录 照相 ；5. 总结并争论试验结果；本试验要求：1. 每位同学均要第一依据试验总学时和试验要求制定试验方案（包括试验时间 的详细支配）；留意本综合性试验为团队性试验,每位同学均无法单独完成,制定方案和时间支配时要与其他同学和谐好；2在每个同学依据所选钢种和组织制定相应热处理工艺的基础上,以组为单位 争论并和谐热处理方案；3. 依据方案进行热处理、性能测定、组织观看与记录；4. 以组为单位分析和总结试验结果,然后再以班为单位分析和总结试验结果；四、试验预备内容1、箱式电阻炉 箱式电阻炉主要由炉体和掌握箱两大部分组成；炉体由炉架和炉壳、炉 衬、炉门、电热元件以及炉门提升机构等组成,电热元件多布置在两侧墙和炉底；1图 1 中给出了炉体结构示意图,掌握箱在炉体一侧；图 1 箱式电阻炉炉体示意图 1-底座； 2- 观看孔； 3-炉门； 4 一热电偶； 5-炉壳； 6-电热元件； 7-耐火材料； 8-保温材料； 9-炉架箱式电阻炉一般工作在自然气氛条件下,多为内加热工作方式,采纳耐火名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 材料和保温材料做炉衬；用于对工件进行正火、退火、淬火等热处理及其他加 热用途；依据加热温度的不同一般分为三种类型,温度高于 1000称为高温箱 式电阻炉,温度在 600 一 1000之间称为中温箱式电阻炉,温度低于 600称 2 为低温箱式电阻炉,以满意不同热处理温度的需要；2、试验材料的成分及临界温度点 本试验涉及 45、40CrNi 以及 T8 三种钢材,下面对此三种钢材的性能进行 归纳至下表 1 中；表 1 三种钢的化学成分以及临界温度点3T8 钢种45 40CrNi C 0.420.50 0.370.44 0.750.84 Si 0.170.37 0.170.37 0.35Mn 0.500.80 0.500.80 0.40化 学 成 分P 0.035- 0.035 （ 质 量 分S 0.035 - 0.030 数）Ni 0.25 1.001.40 - （%）Cr 0.25 0.450.75 - Ac1 725 707 725 临界Ac3 770 750 730 温度Ar1690 660 690 /（Accm）727 Ar3720 701 （Arcm）Ms 330 340 230 3、保温时间的确定 淬火保温时间是指工件装炉后温度升到淬火加热温度后所需保持的时间,目的是使整个工件淬透,获得所需成分的细奥氏体晶粒；加热时间指工件装炉 后到取出所用时间,包括加热时间和保温时间两部分；由于工件外形、加热氛名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 围不同,经常采纳体会公式确定加热时间,详细加热运算的体会公式见表 2；表 2 加热运算的体会公式 4t= ·K· Dt 加热时间（ min）加热时间的体会运算式加热系数（ min / mm）D 工件的有效厚度或直径（mm）钢材碳钢合金钢K装炉条件修正系数,通常取 11.5 -1加热系数 / min · mm空气电阻炉盐浴炉0.91.1 2530 1.31.6 5060 当高度（ h）/壁厚（ ） 1.5 时,以 h 计；当 h/1.5 时,以 1.5 计；当 h/7 时,以实心圆柱计；空心内圆锥体以外径 0.8d计；回火保温时间的确定：A、成批工件在井式回火炉中回火保温时间应大于 应大于 3h；B、硝盐炉回火保温时间应大于 45min；C、快速回火时间的确定应依据工艺试验定；D、回火炉油炉回火时间大于 1.5h；4、材料热处理后的力学性能 材料经不同的热处理工艺后,力学性能会有所差异；2h,低温回火保温时间名师归纳总结 钢号正火温度 /表 3 三种钢正火后的力学性能5aK / J ·cm-2HBW 第 5 页,共 7 页力学性能b/ MPa s / MPa %45 820840 670720 340 1518 4550 50 170240 40CrNi 870 890 600 19.7 57 54 262 T8 760780 - - - - - - 表 4 三种钢退火后的力学性能6HBW 力学性能- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 钢号退火温度 /b/ MPa s / MPa % % -2 aK / J ·cm45 820840 532 280 32 49 760 - 160200 40CrNi 815 690 425 24.5 51 46 197 T8 740760 - - - - 187 表 5 三种钢淬火及回火后的硬度钢号温度/淬火150不同温度回火后的硬度HRC 600硬度 HRC 20030040050045 840 5859 58 55 50 41 33 22 40CrNi 840 53 53 50 47 42 33 26 T8 800 - 58.8 56.8 45 36.9 25.5 6264 5、热处理工艺45号钢回火马氏体的热处理工艺：回火马氏体的定义及组织特点回火是把淬火钢件加热到低于A 1的某一温度,保温一段时间,然后以适当的方式冷却至室温的一种热处理工艺；在 150250回火时,片状马氏体将分解成含碳过饱和的 固溶体和与之共格的 碳化物的两相组织,成为回火马氏体,目的是在保持高强度、高硬度的前提下,降低钢的淬火内应力,减小其脆性；由于 碳化物的弥散析出,使得回火马氏体比淬火马氏体易于腐蚀,因而回火马氏体在光学显微镜下出现暗黑色片状组织；845 号钢回火马氏体热处理方案45号钢件先淬火,再进行回火得回火马氏体；已知45 钢件为碳钢,且钢件尺寸 15mm,就取 =1.0min·mm-1,K=1.3,D=15 mm,淬火时在空气电阻炉中加热时间为 t= ·K· D =1.0×1.3 ×15 =19.5 min；回火后的保温时间为 =40 min 详细工艺参数如下表 6 所示：表 6 45号钢回火马氏体工艺参数名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工艺加热温度 /介质保温时间 /min 淬火840 水19.5 回火200 空气40 试验中的详细操作步骤如下：1、预热箱式电阻炉,使箱内温度稳固至 840；2、将 45 号钢试样放入其中 2040后取出空冷；3、将箱式电阻炉温度调至19.5min 后取出,快速投入到水中,冷却至200,放入其中 40min 后取中后空冷；4、利用硬度计测出三组试样硬度；5、磨样,并用 4%硝酸酒精处理试样,最终利用金相显微镜观看组织形 貌,并用数码照相系统进行拍照；参考文献1 中国机械工程协会热处理学会.热处理手册 M. 北京 :机械工业出版社 ,2007:165. 2 箱式电阻炉百度百科 EB/OL.MYs7xCCLzelowmUCiLureYHn8IHKa1fMsIc8HL3Um3SnGAkB2z9X5LNuZ5ZCUCNL2gm. 34567樊东黎 ,徐跃明 ,佟晓辉 .热处理技术数据手册M. 北京 :机械工业出版社 ,2006:101307. 8吴成建 ,陈国良 ,强文江 .金属材料学 M. 北京 :冶金工业出版社 ,2022:6869.名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页
