實驗名稱 : 45鋼（t10鋼）的硬度測量和熱處理
班級實驗人員 ： 組長學號：
組員實驗日期2023年12月12日星期一
指導教師
t10鋼淬火前後硬度測量實驗報告
一、實驗目的：
1、 了解碳鋼的基本熱處理（退火、淬火及回火）工藝方法。
2、 研究冷卻條件與鋼效能的關係。
3、 分析淬火後的回火工藝其溫度的選擇對鋼效能的影響。
二、實驗裝置及材料
型洛氏硬度試驗機。
2.試樣:φ20×10mm 45鋼和。
3.實驗用的箱式電阻加熱爐(附測溫控溫裝置)。
4.冷卻劑：水 (使用溫度約20℃)。
三、實驗的相關原理和要求：
熱處理是一種很重要的金屬熱加工的工藝方法，也是充分發揮金屬材料效能潛力的重要手段。熱處理的主要目的是改變鋼的效能，其中包括使用效能及工藝效能。鋼的熱處理工藝特點是將鋼加熱到一定的溫度，經一定時間的保溫，然後以某種速度冷卻下來，通過這樣的工藝過程能使鋼的效能發生改變。
其基本工藝方法可分為退火、淬火及回火等。
（一） 鋼的退火
鋼的退火通常是把鋼加熱到臨界溫度ac1或ac3線以上，保溫一段時間，然後緩慢地隨爐冷卻。此時，奧氏體在高溫區發生分解，從而得到比較接近平衡狀態的組織。一般中碳鋼(如40、45鋼)經退火後消除了殘餘應力，組織穩定，硬度較低(hb180～220)有利於下一步進行切削加工。
實驗的材料為45#鋼，退火工藝中其加熱溫度選擇為ac3以上溫度，此實驗選擇的溫度為800c。
退火冷卻方式：鋼退火時，一般採用隨爐冷卻到600～550℃以下再出爐空冷。
（二）鋼的淬火
鋼的淬火：淬火就是將鋼加熱到ac3（亞共析鋼）或ac1（過共析鋼）以上30~50c，保溫後放入各種不同的冷卻介質中快速冷卻(v冷＞v臨)，以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。碳鋼經淬火後的組織由馬氏體及一定數量的殘餘奧氏體所組成。
為了正確地進行鋼的淬火，必須考慮下列三個重要因素：淬火加熱溫度、保溫時間和冷卻速度。
1、 淬火溫度的選擇
正確選定加熱溫度是保證淬火質量的重要一環。淬火時的具體加熱溫度主要取決於鋼的含碳量，可根據fe-fe3c相圖確定（如圖3-1所示）。對45#鋼的亞共析鋼，其加熱溫度為ac3+30~50c，此實驗採用的加熱溫度為830。
若加熱溫度不足（低於780c的ac3溫度），則淬火組織中將出現鐵素體而造成強度及硬度的降低；但過高的加熱溫度（如超過acm）不僅無助於強度、硬度的增加，反而會由於產生過多的殘餘奧氏體而導致硬度和耐磨性的下降。
2、 保溫時間的確定
淬火加熱時間實際上是將試樣加熱到淬火溫度所需的時間及在淬火溫度停留所需時間的總和。加熱時間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所用的加熱介質、加熱方法等因素有關，一般按經驗公式加以估算。（經驗公式：
加熱溫度為800c的圓柱形工件，保溫時間為1.0分鐘/每公釐）。
3、冷卻速度的影響
冷卻是淬火的關鍵工序，它直接影響到鋼淬火後的組織和效能。冷卻時應使冷卻速度大於臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個前提下又應盡量緩慢冷卻，以減少內應力，防止變形和開裂。為保證淬火效果，應選用適當的冷卻介質（如水、油等）。
此實驗的淬火冷卻介質選用水。
(三) 鋼的回火
鋼經經淬火後得到的馬氏體組織質硬而脆,並且工件內部存在很大的內應力,如果直接進行磨削加工往往會出現龜裂；一些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化而失去精度，甚至開裂。因此淬火鋼必須進行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同的組織和效能。
低溫回火：回火溫度150~250c；回火後的組織為回火馬氏體+殘餘奧氏體+碳化物；效能特點是硬度高，內應力減少。
中溫回火：回火溫度350~500c；回火後的組織為回火屈氏體；效能特點是硬度適中，有高的彈性。
高溫回火：回火溫度500~650c；回火後的組織為回火索氏體；效能特點是具有良好塑性、韌性和一定強度相配合的綜合性能。
對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要考慮回火溫度和保溫時間這兩個因素。
實驗所用試樣較小，故回火保溫時間可為30分鐘，回火後在空氣中冷卻。
回火冷卻方式：碳鋼回火時，一般採用在空氣中冷卻。
不同的回火溫度對碳鋼硬度的影響:
淬火鋼在回火過程中發生了一系列的組織變化，這必然會引起機械效能發生相應的變化。淬火鋼的回火，實質上是乙個軟化過程，效能變化的總趨勢是，隨著回火溫度的公升高，硬度、強度降低，而塑性、韌性提高。
(四) 不同的回火溫度對碳鋼硬度的影響
淬火鋼在回火過程中發生了一系列的組織變化，這必然會引起機械效能發生相應的變化。淬火鋼的回火，實質上是乙個軟化過程，效能變化的總趨勢是，隨著回火溫度的公升高，硬度、強度降低，而塑性、韌性提高。
(五) 碳鋼含碳量對淬火後硬度的影響
在正常淬火條件下，鋼的含碳量越高，淬火後的硬度也越高。但含碳量大於0.8%的鋼，一般低碳鋼淬後，硬度在hrc40左右；中碳鋼淬火後，硬度可達hrc50～62；高碳鋼淬火後，硬度高達hrc62～65。
附註： 洛氏硬度試驗機的結構和操作
本實驗使用華銀hr-150a型洛氏硬度計。
hr—150a型（原h—100型）洛氏硬度試驗機的結構(圖2)。
圖2 hr-150a型洛氏硬度計主要零部件
1.機身 2.加荷手柄 3.公升降手把4.手輪5.絲槓保護套（內有絲槓）6.待測試件7主軸
8.小槓桿9.大槓桿10.調整塊11.定位標記12.吊環13.螺釘14.砝碼變換器15.砝碼
16.油針17.油氈18.後蓋19.緩衝器20.卸荷手柄21.壓頭22.上蓋23.指示表
24變荷手柄25.工作台
四、實驗指導和方法：
1、本區實驗加熱所用都為電爐，往爐中放、取試樣必須使用夾鉗必須擦乾，不得沾有油和水。開關爐門要迅速，爐門開啟時間不宜過長。
2、試樣由爐中取出淬火時，動作要迅速，以免溫度下降，影響淬火質量。
3、試樣在淬火液中應不斷攪動，否則試樣表面會由於冷卻不均而出現軟點。
4、淬火時水溫應保持20~30c左右，水溫過高要及時換水。
淬火：回火：
五、資料記錄
第一組：（400c回火）
第二組：(600 c回火）
六、實驗總結
由實驗資料可知道，45號鋼在熱處理前得洛氏硬度值約等於5.0hrc,進行淬火（800度保溫15分鐘）後的洛氏硬度處60hrc---70hrc之間中溫回火（400度保溫30分鐘）後的洛氏硬度處於30hrc---40hrc左右之間。高溫回火（回火溫度600c保溫30分鐘）回火後的洛氏硬度又有所下降，處於10hrc---20hrc之間。
45號鋼在淬火後得到的「馬氏體」，硬度明顯增大，實驗現象與理論相符合。淬火鋼經過中溫（400度保溫30分鐘）後得到的是「回火屈氏體」，較回火前硬度值有所下降。高溫回火（溫度600c保溫30分鐘）後得的組織為「回火索氏體」，較之前的洛氏硬度又有所下降。
淬火鋼中溫回火後洛氏硬度比低溫回火後的洛氏硬度值低，說明淬火鋼的回火隨著回火溫度的公升高，硬度、強度降低，但塑性、韌性有所提高。
機械工程材料與熱處理
課程期末考查 授課學期 2011 學年至 2012 學年 第二學期 學院職業技術師範學院 專業機械設計製造及其自動化 學號 201013201276 姓名屈定兵 任課教師李祖裕講師 交稿日期 2012年7月3日 成績閱讀教師簽名 日期2011 2012學年第二學期工程材料與熱處理 課程期末考查題目 ...
機械工程材料與熱處理
機械工程材料與熱處理 複習題 1 強度是指金屬在靜載荷作用下抵抗 的能力。a拉伸 b扭轉 c塑性變形和斷裂 d彈性變形 2 強度指標有 a拉伸強度 b扭轉強度 c伸長率 d彈性極限屈服點，抗拉強度 3 抗拉強度是指試樣拉斷前所受的 a最大壓力 b發生彈性變形時的最大拉應力 c發生屈服時的最大拉應力 ...
機械工程材料實驗報告
實驗一金屬材料的顯微鏡分析 一 實驗目的 1 了解金相顯微鏡的一般構造和使用方法。2 熟悉顯微鏡的試樣製備方法。二 理論概述 1 金相顯微鏡試樣的製備 用金相顯微鏡來研究金屬的顯微組織和缺陷的方法稱為顯微鏡分析，顯微鏡分析能測定金屬的晶粒度大小，顯露金屬的顯微組織特徵，測定金屬的鍍層 鍍鋅 鍍銅等 ...