马氏体相变实验-指导书
马氏体相变实验
【实验目的】
1.了解钢的淬火及回火工艺过程。
2.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。 【概述】
热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。其工艺特点是把钢加热到一定温度,保温一段时间后,以某种速度冷却下来,通过改变钢的内部组织来改善钢的性能,其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。
钢的淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1线以上30~50℃,保温后在不同的冷却介质中快速冷却,从而获得马氏体和(或)贝氏体组织的一种热处理工艺。马氏体的硬度和强度都很高,特别适用于有较高耐磨性能要求的工模具材料。淬火工艺包括三个重要参数,淬火加热温度、保温时间和冷却速度。淬火加热温度过高时晶粒容易长大,而且还会产生氧化脱碳等缺陷,加热温度过低则会因组织中存在铁素体或珠光体而导致材料硬度不足。保温时间与钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质等因素有关,一般可按照经验公式加以估算,保温时间过长或过短都会对钢的组织及性能造成不利的影响。冷却是淬火的关键工序,它直接影响到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降低冷却速度,以减小内应力,防止变形和开裂。因此,可根据C曲线图(见图1),使淬火工件在过冷奥氏体最不稳定的温度范围(650~550℃)进行快冷,而在较低温度(300~100℃)时的冷却速度则尽可能小些。
钢的回火是把经过淬火后的钢再加热到Ac1线以下某一温度,保温一段时间,然后冷却到室温的热处理工艺,其主要目的是改善淬火组织(马氏体)的韧性,消除淬火时产生的残余内应力并减小钢件的变形。回火温度和保温时间是回火工艺的两个重要参数,根据回火温度的不同,回火又可分为低温回火(小于250℃),中温回火(250~500℃)和高温回火(500~650℃)。 【实验设备及材料】
1.45钢试样若干个、淬火介质(水); 2.箱式电阻炉、铁钳等。 【实验方法和步骤】
1.检查设备运转是否正常,场地是否操作方便,根据试验内容准备好冷却介质及工具等,用细铁丝捆好试样。
2.接通电源使电炉升温,炉温到选定加热温度后在将试样装炉,并尽可能使试样在炉中位置接近热电偶。处理参数如下表所示。
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图1 在共析钢C曲线上估计连续
冷却速度的影响
3.关好炉门,记录保温时间。
4.将试样取出后放入淬火介质(水)中进行淬冷处理。 5.取三个淬火后的试样进行回火处理,处理参数见下表。
6.将经淬火和回火的试样处理成金相试样,分别观察其组织并测硬度值。 【实验报告要求】
1.把试样数据和分析的试样组织特征填入下表中。
碳钢热处理试样数据分析
2.根据测试结果,绘制淬火钢的回火温度与回火硬度关系曲线。
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