一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
1. 了解碳鋼的基本熱處理工藝方法
2. 研究冷卻條件與鋼性能的關(guān)系
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和試件
1. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備:SX-10M-2.5型箱試電阻爐
3. 45鋼淬火后的試件三件
三、實(shí)驗(yàn)原理
熱處理是一種重要的金屬加工工藝方法,目的是提高鋼的性能(使用性能和工藝性能)。鋼的熱處理的工藝特點(diǎn)是,將鋼加熱到一定的溫度,保溫一定的時(shí)間,然后以一定的冷卻速度進(jìn)行冷卻。通過該工藝過程使鋼的性能發(fā)生改變。
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟
(一) 鋼的淬火熱處理
淬火熱處理就是把碳鋼加熱到AC3或者AC1以上30-50°C,保溫后放到不同的冷卻介質(zhì)中進(jìn)行快速冷卻(冷卻速度大于臨界冷卻速度),以得到馬氏體組織(M)。淬火后的組織為馬氏體和殘余奧氏體。 1. 淬火溫度的確定
根據(jù)材料的不同,在表1中查得其臨界溫度AC3或者AC1,然后加上40°C,就可以得到其加熱溫度。
加熱溫度=AC3 + 40°C
加熱溫度=AC1 + 40°C
所以最終30鋼的加熱溫度= °C + 40°C=
45鋼的加熱溫度= °C + 40°C=
45鋼的加熱溫度= °C + 40°C=
2. 保溫時(shí)間的確定
零件隨爐子加熱達(dá)到所需的加熱溫度以后,還要進(jìn)行一段時(shí)間的保溫,以保證整個(gè)零件均勻充分地達(dá)到所需要的溫度。顯然保溫時(shí)間跟工件的大小和形狀有關(guān)系。
通過測量零件的尺寸,然后查表2,計(jì)算試件的保溫時(shí)間。
零件的尺寸為直徑二十毫米的圓柱形零件,所以30鋼、45鋼、T10鋼的保溫時(shí)間分別為:
冷卻是淬火的關(guān)鍵工序。它直接影響淬火后的鋼的性能。淬火的冷卻速度要大于臨界冷卻速度,以獲得過冷馬氏體組織。同時(shí)在冷卻過程中還要控制結(jié)晶過程中內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生,防止變形和開裂的發(fā)生。 為了保證淬火效果,應(yīng)選擇合適的冷卻介質(zhì)和冷卻方法。本實(shí)驗(yàn)中我們選擇室溫下的水作為冷卻介質(zhì)。
4. 工件放入爐中,設(shè)定電爐溫度控制器的加熱控制溫度,開始加熱。 5. 電爐達(dá)到設(shè)定溫度后,開始保溫的計(jì)時(shí)。
6. 工件出爐,快速放入水中冷卻。
(二) 鋼的回火熱處理
鋼在淬火后得到的馬氏體組織硬而脆,且工件內(nèi)部有很大的內(nèi)應(yīng)力?;鼗鸬哪康氖窍齼?nèi)應(yīng)力,適當(dāng)降低硬度,改善加工性能。根據(jù)不同的工藝要求,回火分為高溫回火,中溫回火和低溫回火三種工藝方法,其溫度的選擇及組織性能的變化見表3。
回火的冷卻方式為空冷,即工件出爐后放在室溫下慢慢冷卻。
1. 工件放入爐中,設(shè)定電爐溫度控制器的加熱控制溫度,開始加熱;
2.電爐達(dá)到設(shè)定溫度后,開始保溫的計(jì)時(shí),保溫時(shí)間為30分鐘; 3. 工件出爐,放在室溫下慢慢冷卻。