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碳钢的热处理实验报告

模块一常用金属材料及热处理

项目二钢的热处理

任务一:钢的普通热处理

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、研究冷却条件对碳钢性能的影响。

3、分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。

二、实验原理

1、钢的淬火

所谓淬火就是将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上30,50?，保温

后放入各种不同的冷却介质中(V冷应大于V临)，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:淬火加热的温度、保

温时间和冷却速度。

(1)淬火温度的选择

选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环
节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定(如图4

所示)。对亚共析钢，其加热温度为，30,50?，若加热温度不足(低于)，则淬火组

织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢，加热温度为，

30,50?，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬

度和耐磨性。

(2)保温时间的确定

淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需

时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法

等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所

示。

表1碳钢在箱式电炉中加热时间的确定

工件形状加热

圆柱形方形板形

温度(?)保温时间

分钟/每毫米直径分钟/每毫米厚度分钟/每毫米厚度

7001.52.23

8001.01.52

9000.81.21.6

10000.40.60.8

(3)冷却速度的影响

冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后
的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却

速度，以保证获得马氏体组织;在这个前提下又应

尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应力，防止变形和

开裂。为此，可根据C曲线图(如图2所示)，

使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围

(650,550?)进行快冷(即与C曲线的“鼻尖”

相切)，而在较低温度(300,100?)时冷却速度

则尽可能小些。

为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法(如

双液淬火、分级淬火等).不同的冷却介质在不同的

温度范围内的冷却速度有所差别。各种冷却介质的

特性见表2.

表2几种常用淬火介质的冷却能力

在下列温度范围内的冷却速度(?/秒)

冷却介质

650,550?300,200?

18?的水600270

50?的水100270
10,NaCl水溶液(18?)1100300

10,NaoH水溶液(18?)1200300

10,NaoH水溶液(18?)800270

蒸馏水(50?)250200

硝酸盐(200?)35010

菜籽油(50?)20035

矿务机油(50?)15030

变压器油(50?)12025

2、钢的回火

钢经淬火后得到的马氏体组织硬而脆，并且工件内部存在很大的内应力，如果

直接进行磨削加工往往会出现龟裂;一些精密的零件在使用过程中将会由于变形引

起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。因此钢淬火后必须进行回火处理。不同的回火

工艺可以使钢获得所需的性能。表4,2为45钢淬火后经不同温度回火后的组织及

性能。

表345钢经淬火及不同温度回火后的组织合和性能

回火温回火后硬类型回火后的组织性能特点度(?)度(HRC)

低温150,回火马氏体，残余奥60,57硬度高，内应力减小回火250氏体，

碳化物

中温350,回火屈氏体35,45硬度适中，又较高的弹性回火500

高温500,具有良好塑性、韧性和一定强度回火索氏体20,33回火650相配合

的综合性能

对碳钢来说，回火工艺的选择主要是考虑回火温度和保温时间这两个因素。
回火温度:在实际生产中通常以图纸上所要求的硬度要求作为选择回火温度的

依据。各种钢材的回火温度与硬度之间的关系曲线可从有关手册中查阅。几种常用

的碳钢(45、T8、T10和T12钢)回火温度与硬度的关系如表4所示。

表4各种不同温度回火后的硬度值(HRC)

回火温度(?)45钢T8钢T10钢T12钢150,200?60,5464,6064,6265,62

200,300?50,4055,4556,4762,57300,400?50,4055,4556,4757,49

400,500?40,3345,3547,3849,38500,600?33,2435,2738,2738,28

也可以采用经验公式近似地估算回火温度。例如45钢回火温度的经验公式为:

T(