碳钢的热处理-施必牢中国

碳钢的热处理

一、实验目的

1. 了解碳钢的基本热处理工艺方法

2. 研究冷却条件与钢性能的关系

3. 分析淬火和回火温度对钢性能的影响

二、实验设备和试件

1. 实验设备：SX-10M-2.5型箱试电阻炉

2. 试件：45钢、30钢及T8钢试件各一件

3. 45钢淬火后的试件三件

三、实验原理

热处理是一种重要的金属加工工艺方法，目的是提高钢的性能（使用性能和工艺性能）。钢的热处理的工艺特点是，将钢加热到一定的温度，保温一定的时间，然后以一定的冷却速度进行冷却。通过该工艺过程使钢的性能发生改变。

四．实验内容和步骤

（一）钢的淬火热处理

淬火热处理就是把碳钢加热到AC3或者AC1以上30-50°C，保温后放倒不同的冷却介质中进行快速冷却（冷却速度大于临界冷却速度），以得到马氏体组织（M）。淬火后的组织为马氏体和残余奥氏体。

1. 淬火温度的确定

根据材料的不同，在表1中查得其临界温度AC3或者AC1，然后加上40°C，就可以得到其加热温度。

亚共析钢（45钢，30钢）：

加热温度=AC3 + 40°C

过共析钢（T10钢）：

加热温度=AC1 + 40°C

所以最终30钢的加热温度= °C + 40°C=

45钢的加热温度= °C + 40°C=

2. 保温时间的确定

零件随炉子加热达到所需的加热温度以后，还要进行一段时间的保温，以保证整个零件均匀充分地达到所需要的温度。显然保温时间跟工件的大小和形状有关系。

通过测量零件的尺寸，然后查表2，计算试件的保温时间。

零件的尺寸为直径二十毫米的圆柱形零件，所以30钢、45钢、T10钢的保温时间分别为：

3. 冷却介质的选择

冷却是淬火的关键工序。它直接影响淬火后的钢的性能。淬火的冷却速度要大于临界冷却速度，以获得过冷马氏体组织。同时在冷却过程中还要控制结晶过程中内应力的产生，防止变形和开裂的发生。

为了保证淬火效果，应选择合适的冷却介质和冷却方法。本实验中我们选择室温下的水作为冷却介质。

4. 工件放入炉中，设定电炉温度控制器的加热控制温度，开始加热。

5. 电炉达到设定温度后，开始保温的计时

6. 工件出炉，快速放入水中冷却。

（二）钢的回火热处理

钢在淬火后得到的马氏体组织硬而脆，且工件内部有很大的内应力。回火的目的是消除内应力，适当降低硬度，改善加工性能。根据不同的工艺要求，回火分为高温回火，中温回火和低温回火三种工艺方法，其温度的选择及组织性能的变化见表3.

回火的冷却方式为空冷，即工件出炉后放在室温下慢慢冷却。

1. 工件放入炉中，设定电炉温度控制器的加热控制温度，开始加热。

2．电炉达到设定温度后，开始保温的计时，保温时间为30分钟

3. 工件出炉，放在室温下慢慢冷却。

表1. 各类碳钢的临界温度

表2. 保温时间计算经验值表

表3. 45#钢淬火后不同温度回火后组织性能的变化