钢的热处理实验报告

工程材料综合实验

处 理 报 告

单位：过程装备与控制工程10-1班 实验者: 侯鹏飞 学号10042107

胡兴文 学号10042108 李东升 学号10042110

【实验名称】

工程材料综合实验

【实验目的】

运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论的系统认识，并提高分析问题和解决问题的能力。

通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的仪器和设备：

1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；

2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、

组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作；

4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化；

6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。

【实验材料及设备】

1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；

2

3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃

第1章 钢的热处理

随着科学技术和生产技术的发展，对钢铁材料的性能也提出了越来越高的要求。改善钢材性能有两个主要方法：一个是加入合金元素，调整钢的化学成分，即合金化的方法；另一个则是通过钢的热处理，调整钢材内部组织的方法。

热处理是改善金属使用性能和工艺性能的一种非常重要的加工方法。在机械工业中，绝大部分重要机件都必须经过热处理。热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。根据所要求的性能不同，热处理的类型有多种，其工艺都包括加热、保温和冷却三个阶段，如图1.1工艺路线所示。

在工业生产中，热处理主要目的有两个：（1）消除上道工序带来的缺陷，改善金属的加工工艺性能，确保后续加工的顺利进行。（2）提高零件或工具的使用性能，例如，提高各类切削工具硬度的硬化处理（淬火）和提高零件综合力学性能的“调质”处理等。

并不是所有的金属材料都能进行热处理的，在固态下能够发生组织转变，这是热处理的一个必要条件。

按照应用特点，常用热处理工艺可大致分为下列几类： 1．普通热处理 包括退火、正火、淬火和回火等。

2．表面热处理和化学热处理 表面热处理包括感应加热淬火、火焰加热淬火和接触加热

１．３ 钢的热处理

钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。

热处理的目的是提高工件的使用性能和寿命。还可以作为消除毛坯（如铸件、锻件等）中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。 钢的热处理种类很多，根据加热和冷却方法不同，大致分类如下：

1.3.1 钢在加热时的组织转变

在Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图中，共析钢加热超过ＰＳＫ线（Ａ１）时，其组织完全转变为奥氏体。亚共析钢和过共析钢必须加热到ＧＳ线（Ａ３）和ＥＳ线（Ａｃｍ）以上才能全部转变为奥氏体。相图中的平衡临界点Ａ１、Ａ３ 、Ａｃｍ 是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的。加热转变在平衡临界点以上进行，冷却转变在平衡临界点以下进行。加热和冷却速度越大，其偏离平衡临界点也越大。为了区别于平衡临界点，通常将实际加热时各临界点标为Ａｃ１、Ａｃ３ 、Ａｃｃｍ ；实际冷却时各临界点标为Ａｒ１、Ａｒ３ 、Ａｒｃｍ，

任何成分的碳钢加热到相变点Ａｃ１以上都会发生珠光体向奥氏体转变，通常把这种转变过程称为奥氏体化。 １．奥氏体的形成

共析钢加热到Ａｃ１ 以上由珠光体全部转变为奥氏体

第一阶段是奥氏体的形核与

南昌大学实验报告

学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型：□ 验证 ■ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：

一、实验项目名称：碳钢的表面淬火操作

二、实验目的

1. 熟悉感应加热淬火的过程及工艺；

2. 了解感应感应加热淬火对材料表面及芯部性能的影响；

三、实验基本原理

表面淬火：是通过对钢材表面淬火，从而使表面获得马氏体，而芯部仍保持处理前的组织，使零件的表面硬度增加、耐磨性提高，芯部保持原有的性能，表面淬火的加热方法很多，本实验采用表面感应加热淬火，其原理是利用电磁感应效应在钢材表面产生感应电流，对零件的表面进行加热，达到淬火所需的加热温度，完成对零件表面的淬火。

四、主要仪器设备及耗材

感应加热炉、淬火介质、淬火工具、硬度计、45#圆钢、砂纸。

五、实验步骤

1、 选择表面淬火的试样；

硬度的分布曲线（其中纵坐标为频率，横坐标为硬度值）

七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议

八、参考资料 《机械制造基础实验指导书》

第2章 钢的热处理

为了提高钢的某些机械性能指标，保证机器零件和工具的工作可靠性及其使用寿命，为了对钢件顺利地进行机械加工，在生产实践中，通常要对钢进行热处理。

对于用普通钢材、其他金属材料制造的零件，往往要求其表面有耐腐蚀性、耐疲劳性，耐磨性，或者具有光亮、美观性；或者具有绝缘性、良好的导电性等。为了满足这些预定的性能要求，可采用金属表面处理工艺。

热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。热处理工艺方法较多，但其过程都是由加热、保温、冷却三个阶段组成的。热处理工艺曲线示意图如图2-1所示。

热处理是机械零件及工具制造过程中的重要工序。它可改善工件的组织和性能，充分发挥材料潜力，从而提高工件使用寿命。就目前机械工业生产状况而言，各类机床中要经过热处理的工件约占总质量的60%～70%；汽车、拖拉机中占70%～80%；轴承、各种工模具等几乎都需要热处理。因此，热处理在机械制造工业中占有十分重要的地位。

根据热处理的目的、加热和冷却方法的不同，热处理大致分类见表2-1。

20

热处理

退火 正火 淬火 回火

整体热处理

调质

稳定化处理 固溶热处理

固溶热处理和时效处理 表面淬火和回

第1章 钢的热处理

随着科学技术和生产技术的发展，对钢铁材料的性能也提出了越来越高的要求。改善钢材性能有两个主要方法：一个是加入合金元素，调整钢的化学成分，即合金化的方法；另一个则是通过钢的热处理，调整钢材内部组织的方法。

热处理是改善金属使用性能和工艺性能的一种非常重要的加工方法。在机械工业中，绝大部分重要机件都必须经过热处理。热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。根据所要求的性能不同，热处理的类型有多种，其工艺都包括加热、保温和冷却三个阶段，如图1.1工艺路线所示。

在工业生产中，热处理主要目的有两个：（1）消除上道工序带来的缺陷，改善金属的加工工艺性能，确保后续加工的顺利进行。（2）提高零件或工具的使用性能，例如，提高各类切削工具硬度的硬化处理（淬火）和提高零件综合力学性能的“调质”处理等。

并不是所有的金属材料都能进行热处理的，在固态下能够发生组织转变，这是热处理的一个必要条件。

按照应用特点，常用热处理工艺可大致分为下列几类： 1．普通热处理 包括退火、正火、淬火和回火等。

2．表面热处理和化学热处理 表面热处理包括感应加热淬火、火焰加热淬火和接触加热

第1章 钢的热处理

随着科学技术和生产技术的发展，对钢铁材料的性能也提出了越来越高的要求。改善钢材性能有两个主要方法：一个是加入合金元素，调整钢的化学成分，即合金化的方法；另一个则是通过钢的热处理，调整钢材内部组织的方法。

热处理是改善金属使用性能和工艺性能的一种非常重要的加工方法。在机械工业中，绝大部分重要机件都必须经过热处理。热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。根据所要求的性能不同，热处理的类型有多种，其工艺都包括加热、保温和冷却三个阶段，如图1.1工艺路线所示。

在工业生产中，热处理主要目的有两个：（1）消除上道工序带来的缺陷，改善金属的加工工艺性能，确保后续加工的顺利进行。（2）提高零件或工具的使用性能，例如，提高各类切削工具硬度的硬化处理（淬火）和提高零件综合力学性能的“调质”处理等。

并不是所有的金属材料都能进行热处理的，在固态下能够发生组织转变，这是热处理的一个必要条件。

按照应用特点，常用热处理工艺可大致分为下列几类： 1．普通热处理 包括退火、正火、淬火和回火等。

2．表面热处理和化学热处理 表面热处理包括感应加热淬火、火焰加热淬火和接触加热

第1章 钢的热处理

随着科学技术和生产技术的发展，对钢铁材料的性能也提出了越来越高的要求。改善钢材性能有两个主要方法：一个是加入合金元素，调整钢的化学成分，即合金化的方法；另一个则是通过钢的热处理，调整钢材内部组织的方法。

热处理是改善金属使用性能和工艺性能的一种非常重要的加工方法。在机械工业中，绝大部分重要机件都必须经过热处理。热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。根据所要求的性能不同，热处理的类型有多种，其工艺都包括加热、保温和冷却三个阶段，如图1.1工艺路线所示。

在工业生产中，热处理主要目的有两个：（1）消除上道工序带来的缺陷，改善金属的加工工艺性能，确保后续加工的顺利进行。（2）提高零件或工具的使用性能，例如，提高各类切削工具硬度的硬化处理（淬火）和提高零件综合力学性能的“调质”处理等。

并不是所有的金属材料都能进行热处理的，在固态下能够发生组织转变，这是热处理的一个必要条件。

按照应用特点，常用热处理工艺可大致分为下列几类： 1．普通热处理 包括退火、正火、淬火和回火等。

2．表面热处理和化学热处理 表面热处理包括感应加热淬火、火焰加热淬火和接触加热

第2章 钢的热处理

为了提高钢的某些机械性能指标，保证机器零件和工具的工作可靠性及其使用寿命，为了对钢件顺利地进行机械加工，在生产实践中，通常要对钢进行热处理。

对于用普通钢材、其他金属材料制造的零件，往往要求其表面有耐腐蚀性、耐疲劳性，耐磨性，或者具有光亮、美观性；或者具有绝缘性、良好的导电性等。为了满足这些预定的性能要求，可采用金属表面处理工艺。

热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。热处理工艺方法较多，但其过程都是由加热、保温、冷却三个阶段组成的。热处理工艺曲线示意图如图2-1所示。

热处理是机械零件及工具制造过程中的重要工序。它可改善工件的组织和性能，充分发挥材料潜力，从而提高工件使用寿命。就目前机械工业生产状况而言，各类机床中要经过热处理的工件约占总质量的60%～70%；汽车、拖拉机中占70%～80%；轴承、各种工模具等几乎都需要热处理。因此，热处理在机械制造工业中占有十分重要的地位。

根据热处理的目的、加热和冷却方法的不同，热处理大致分类见表2-1。

20

热处理

退火 正火 淬火 回火

整体热处理

调质

稳定化处理 固溶热处理

固溶热处理和时效处理 表面淬火和回

第2章 钢的热处理

为了提高钢的某些机械性能指标，保证机器零件和工具的工作可靠性及其使用寿命，为了对钢件顺利地进行机械加工，在生产实践中，通常要对钢进行热处理。

对于用普通钢材、其他金属材料制造的零件，往往要求其表面有耐腐蚀性、耐疲劳性，耐磨性，或者具有光亮、美观性；或者具有绝缘性、良好的导电性等。为了满足这些预定的性能要求，可采用金属表面处理工艺。

热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。热处理工艺方法较多，但其过程都是由加热、保温、冷却三个阶段组成的。热处理工艺曲线示意图如图2-1所示。

热处理是机械零件及工具制造过程中的重要工序。它可改善工件的组织和性能，充分发挥材料潜力，从而提高工件使用寿命。就目前机械工业生产状况而言，各类机床中要经过热处理的工件约占总质量的60%～70%；汽车、拖拉机中占70%～80%；轴承、各种工模具等几乎都需要热处理。因此，热处理在机械制造工业中占有十分重要的地位。

根据热处理的目的、加热和冷却方法的不同，热处理大致分类见表2-1。

20

热处理

退火 正火 淬火 回火

整体热处理

调质

稳定化处理 固溶热处理

固溶热处理和时效处理 表面淬火和回