45钢及T10钢热处理实验

45钢和T10钢热处理实验一、实验仪器与试样1．试样：Ф20×18mm2.箱式电阻炉，布氏硬度计，洛氏硬度计，砂纸、水（20～30℃）二、实验内容与步骤（一）45钢(退火或正火，淬火，回火)1.对热处理前的45钢试样进行硬度测试。采用布氏硬度计对原始试样进行硬度测试，共测三次取平均值。注意试样表面应光滑平坦，不应有氧化皮及油污等。本实验可用砂纸打磨后用丙酮清洗干净后进行测量。2.对45钢进行完全退火并测硬度（1）加热温度45钢的完全退火是加热到Ac3以上30～50℃，即780+30～780+50，在810～830℃之间取一个温度值。（2）加热速度：形状简单的碳素钢可以随炉升温，不控制加热速度。（3）保温时间一般碳素钢在温度800℃左右的箱式电阻炉中加热，以每毫米直径或每毫米厚度保温1.0～1.5min为宜。本实验按1分钟/每毫米直径确定保温时间按为20min。（4）冷却速度一般情况下碳钢的冷却速度为100~150℃/h。本实验试样随炉冷却到500℃左右可出炉空冷。完全退火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。3.对45钢进行正火并测硬度与上述完全退火工艺相同，不同的是最后冷却的时候，保温一段时间后将试样直接从炉中取出空冷。正火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。注：钢的退火和正火每个小组自由选择其中一个工艺做即可4.对45钢进行淬火并测硬度。加热温度，加热速度，保温时间和完全退火工艺相同，所不同的是冷却的时候，保温一段时间后直接将试样从炉中取出，然后迅速将试样淬入水中，注意淬入水后要不停的运动，破坏试样表面蒸气膜的形成。同时水温控制在40℃以下，还必须不断补充新水，冷却水要保持清洁，否则也会降低冷却能力。淬火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。5.对45钢进行回火并测硬度。将淬火后的试样重新加热到表5中的某一个温度范围内，保温30min,然后从炉中取出试样空冷。回火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。（二）T10钢(正火，球化退火，淬火，回火)1.对热处理前的T10试样进行硬度测试。采用布氏硬度计对原始试样进行硬度测试，共测三次取平均值。注意试样表面应光滑平坦，不应有氧化皮及油污等。本实验可用砂纸打磨后用丙酮清洗干净后进行测量。2.对T10钢进行正火并测硬度（1）加热温度T10钢的正火是加热到Acm以上30～50℃，即800+30～800+50，在830～850℃之间取一个温度值。（2）加热速度：形状简单的碳素钢可以随炉升温，不控制加热速度。（3）保温时间一般碳素钢在温度800℃左右的箱式电阻炉中加热，以每毫米直径或每毫米厚度保温1.0～1.5min为宜。本实验按1分钟/每毫米直径确定保温时间按为20min。（4）冷却速度试样直接从炉中取出空冷。正火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。3.对T10钢进行球化退火并测硬度T10钢的球化退火是加热到Ac1以上30～50℃，即730+30～730+50，在760~780℃之间取一个温度值。保温20min，然后随炉冷却。球化退火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。4.对T10钢进行淬火并测硬度T10钢的淬火同样是加热到Ac1以上30～50℃，在760~780℃之间取一个温度值。保温20min，将试样从炉中取出，然后迅速将试样淬入水中，注意淬入水后要不停的运动，破坏试样表面蒸气膜的形成。同时水温控制在40℃以下，还必须不断补充新水，冷却水要保持清洁，否则也会降低冷却能力。淬火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。5.对T10钢进行回火并测硬度。本实验主要对T10钢进行低温回火，将淬火后的试样重新加热到150～200℃之间的某一温度，保温保温30min,然后从炉中取出试样空冷。低温回火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。几种常用的碳钢（45、T10和T12）回火温度和硬度的关系列于表6，供实验参考。三、实验报告要求：1.把每次测的硬度值都记录下来，并取平均值；2.把每次采用的热处理工艺参数写清楚，最好采用表格的形式，将热处理工艺与硬度数值对应起来，并根据理论推断试样热处理后的金相组织（也可以对实验室已有的相对应的金相标准试样进行观察）。3.对实验结果进行对比与分析；4.实验感想。附：1.布氏硬度计的操作步骤2.洛氏硬度计的操作步骤1.布氏硬度计的操作步骤一、试验前准备a.按所需试验力挂好砝码。b.松开压紧钉，转动试验力保持时间圆盘，使红色标记对准所需试验力保持时间刻线。c.将试样置于台上。上升试台，直至手轮与丝杠螺母相对滑动。二、试验a.转动电源开关，接通电源，使红色电源指示灯点亮。b.按动按钮，电动机开始转动，并做好拧紧压紧螺钉的准备。c.在试验力保持时间绿色指示灯点亮的同时，迅速拧紧压紧螺钉。这样，试验力将保持到所需的时间。d.电动机停止转动后，下降试样台，取出试样。e.用读数显微镜测量压痕两垂直方向的直径，多测几次取其平均值。由查表2可得到布氏硬度值。测量压痕时，要严防读数显微镜与试样发生相对移动。f.试验完毕，切断电源。注意：试验后的压痕直径应在0.25Dd0.6D的范围内，否则试验结果无效，此时应选择相应的试验力重新试验。本实验仪器是采用的压头是Ф10mm的淬火钢球，因此所测的压痕直径d应在2.5~6mm之间才有效本实验仪器选择的载荷为1000kgf，因此F/D2=10。查表1时可根据表中红色框中的数据对照来查。表1布氏硬度对照表2.洛氏硬度计的操作步骤1.按表2选择压头及载荷；(本实验室是用的1200金刚石圆锥压头，载荷为150kgf,即HRC)2.根据试样大小和形状选用载物台；3.试样上下两面磨平，然后置于载物台上；4.加预载，按顺时针方向转动升降机构的手轮，使试样与压头接触，并观察读数百分表上小针移动至小红点为止，此时硬度指针（大指针）转了三圈。如果大指针转三圈后，偏离C零位时，允许偏离正负5HR范围内。5.调整读数表盘，使大指针对准硬度值的起点。如：试验HRC，HRA硬度时，把大指针与表盘上黑字C处对准；试验HRB时，使长针与表盘上红字B处对准；6.加主载，将加载手柄平稳地推向硬度计后方，表针开始移动。7.卸主载，在硬度计刻度指针停止移动后，扳回加载手柄至原来位置；8.读硬度值，表上长针指示的数字为硬度的读数，HRC、HRA读黑色数字，HRB读红色数字；9.下降载物台，当试样完全离开压头后，才可取下试样；10.用同样的方法在试样的不同位置测三个数据以上，取其算术平均值为试样的硬度。各种洛氏硬度值之间，洛氏硬度与布氏硬度间都有一定的换算关系。对于钢铁材料大致有下列关系式：HRC=2HRA-104HB=10HRC(HRC=40～60范围)HB=2HRB表2选定压头及载荷的选择符号压头负荷kgf硬度值的范围使用范围HRA1200金刚石圆锥6070测硬质合金、淬火层、渗碳层、氮化层等零部件HRBФ2.5或Ф5钢球10025-100(HB60-230)测有色金属、退火、正火、回火等零部件HRC1200金刚石圆锥15020-67(HB230-700)测调质钢、淬火钢等零部件