實驗4 鋼的熱處理

1、實驗4 鋼的熱處理【實驗目的】1了解鋼的普通熱處理(退火、正火、淬火、回火)的工藝方法和操作規(guī)程。掌握各種成分的碳鋼加熱規(guī)范的選定原則。2研究熱處理的冷卻速度對鋼的組織和性能的影響。了解回火溫度對淬火鋼的組織和性能的影響。3了解各種熱處理設備的結構和使用方法?！緦嶒炘O備及材料】箱式電阻加熱爐及控溫儀表；淬火用的水槽及油槽；洛氏硬度計和布氏硬度計；用45鋼或其他材料做成的直徑為1220mm，高為1525mm的圓柱體試樣各若干個。箱式電阻加熱爐一般實驗室均采用箱式電阻加熱爐作為熱處理的加熱設備，其大致構造如圖4所示。它主要由爐殼和爐芯兩部分組成，爐殼和爐芯之間填有保溫材料，以減少爐內熱量的損失，爐

2、芯一般由耐高溫的Al2O3或SiC等耐火材料制成，爐芯壁內，分布著許多圓形電熱絲孔3以供穿插電熱絲用。電熱絲多用鐵鉻鋁合金絲制成螺旋形。當電源通過接線盒5使電熱絲中通有電流時便產生電熱效應，所發(fā)生的熱量即可加熱爐內的試樣7。為了避免取放試樣時碰壞或磨損加熱室2底部耐火材料，在加熱室底部放置一塊高強度耐火材料制成的爐底板6。加熱室的開口處用爐門9封閉。爐門上有一小孔，供觀察爐內溫度和試樣的加熱情況用。爐門下部有一擋鐵，當爐門關閉時，擋鐵觸動控制開關8，使加熱室內的電熱絲中有電流通過；當爐門打開時，控制開關切斷了電源控制電路，此時即閉合電源開關，電爐中的電熱絲也不會有電流通過，從而保證了操作時的安

3、全。在加熱室后壁開有一測溫孔4，供插入熱電偶用。整個爐體用鋼板包裹，并由支架支撐。圖4 箱式電阻爐結構示意圖1-隔熱層；2-加熱室；3-電熱絲孔；4-測溫孔；5-接線盒；6-爐底板；7試樣；8控制開關；9-爐門控溫裝置它包括熱電偶和溫度指示調節(jié)儀，是加熱爐的配套儀器。熱電偶的工作原理如圖5所示。熱電偶4是由鎳鉻和鎳鋁兩種合金絲構成，兩合金絲的一端焊在一起作為熱端5而插入爐內，另一端作為冷端3通過連接導線2接到溫度指示調節(jié)儀1上。當熱端在爐內受熱與冷端之間由于溫差而產生熱電勢時，驅動溫度指示調節(jié)儀的溫度指針偏轉指示出相應的溫度值。實驗室箱式電阻加熱爐上用的溫度指示調節(jié)儀，一般采用XCT101型，

4、它的工作原理如圖6所示。調節(jié)控制部分主要由溫度給定指針4檢測線圈5和控制繼電器等組成。當電爐工作時，按加熱溫度要求，轉動儀表前面左邊的按鈕使溫度給定指針置于一定位置，溫度上升時溫度指示針3偏轉向溫度給定指針，當溫度指示針與溫度給定指針重合時，溫度指示針上的鋁片2也進入檢測線圈的間隙內，由于鋁片隔斷了檢測線圈之間的磁場作用，使振蕩回路的電參數(shù)改變，此信號通過放大器使控制繼電器動作，電爐電源被切斷，爐溫停止上升并隨之下降，當爐溫下降時，溫度指示針又往回偏轉，鋁片離開檢測線圈，振蕩回路的參數(shù)又恢復到原來的數(shù)值，控制繼電器又動作，電爐電源又接通，爐溫又上升，以此達到自動控溫的目的。圖6 溫度指示調節(jié)儀

5、工作原理圖 1-張絲；2-鋁片；3-溫度指示針；4-溫度給定指針；5-檢測線圈圖5 熱電偶工作原理圖1-溫度指示調節(jié)儀；2-連接導線；3-冷端；4-熱電偶；5-熱端保護【實驗操作步驟】 1試樣準備熱處理的試樣一般制成20×15mm左右，可直接選用20mm的圓鋼切割而成，然后將每個試樣以不同材料或不同的熱處理進行分別編號，并打上鋼印。2試樣裝爐按要求試樣在裝爐之前要先測試硬度，同時預先將電爐溫度升到規(guī)定的溫度。當爐門打開時，應按順序迅速將試樣裝入爐內，速度要快但不能混亂，否則爐溫會下降過大，增加加熱時間。3試樣出爐和冷卻這是直接影響實驗效果的關鍵，必須周密安排充分準備。當爐門打開時，盡

6、快地按順序迅速將試樣鉗出并投入預定的冷卻介質中冷卻，并攪動試樣，促使冷卻均勻。4測量硬度熱處理過的試樣冷卻后，要用布擦拭干凈再用砂布擦去氧化皮，然后測試硬度。5回火處理按熱處理內容規(guī)定，將淬火后的試樣，分別裝入指定溫度的電爐內進行加熱，由于回火的加熱溫度較低，加熱保溫的時間要相應長一些，然后取出空冷到室溫。磨去氧化皮再測試硬度?！緦嶒瀳蟾妗? 鋼加熱奧氏體化后的冷卻速度對其組織與性能的影響試樣材料熱處理工藝參數(shù)硬度值HRC顯微組織鋼號尺寸/mm加熱溫度保溫時間/min冷卻方法第1次第2次第3次平均值空冷油冷水冷2回火溫度對淬火鋼組織、性能的影響試樣材料回火工藝參數(shù)硬度值HRC顯微組織鋼號回火前硬度HRC加熱溫度/保溫時間/rnin冷卻介質第1次第2次第3次平均值2004006003繪出回火溫度和硬度的關系曲線圖，并聯(lián)系組織，分析其性能變化的原因。4碳鋼的碳的質量分數(shù)對淬火后硬度的影響試樣材料碳的質量分數(shù)熱