工程材料实验报告（完整版） - 图文

工程材料综合实验

二、T10钢实验处理（周邵巍）

回火马氏体 残余奥氏体 （T10钢黑色条纹为针状马氏体）

1、现象及分析：在光学显微镜下，针状马氏体呈竹叶状或凸透镜状，在空间形同铁饼，一般在碳质量分数大于1.0%时，则形成的大多数为针状马氏体和部分残余奥氏体。

2、T10钢的热处理过程：（淬火）

先将事先准备的T10钢坯放进1100℃的高温中加热，20分钟后取出进行低温回火，在经过打磨、抛光、用硝酸酒精腐蚀，最终做成能够在显微镜下能够成像式样。

3、热处理前后钢的组成：

T10钢在热处理之前组织组成物主要为铁素体（F）和珠光体（P），热处理之后在显微镜下观察看到的就是以上图显示的针状马氏体和部分残余奥氏体。 4、T10钢的物理特性：

T10是最常见的一种碳素工具钢，韧度适中，生产成本低，经热处理后硬度能达到60HRC以上，但是，此钢淬透性低，且耐热性差（250℃），在淬火加热时不易过热，仍保持细晶粒。韧性尚可，强度及耐磨性均较T7-T9高些，但热硬性低，淬透性仍然不高，且淬火变形大，晶粒细,在淬火加热时不易过热,仍能保持细晶粒组织;淬火后钢中有未溶的过剩碳化物,所以耐磨性高,用于制造具有锋利刀口和有少许韧性的工具。适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，也可用作不受较大冲击的耐磨零件。

序号 1 2 13 3 平均值 工程材料综合实验

处理后硬度 51 52 52 51.7 5、T10钢的工业用途： 这种钢应用较广，适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、丝锥、扩孔刀具、螺丝板牙、铣刀手锯锯条、还可以制作冷镦模、冲模、拉丝模、铝合金用冷挤压凹模、纸品下料模、塑料成型模具、小尺寸冷切边模及冲孔模，低精度而形状简单的量具（如卡板等），也可用作不受较大冲击的耐磨零件。

6、淬火简介：

淬火是指将钢件加热到 Ac3 或 Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬 火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目 的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。

1、淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。

2、将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。

7、T10钢的淬火与低温回火工艺参数制定

1、 淬火加热温度的选择

淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据 Fe-Fe3C相图确定（如右图所示）。对于T10钢（过共析钢），AC1为730℃，其加热温度为AC1＋30～50℃，即770℃,780℃,7900℃。若加热温度不足（低于AC1），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。

2、保温时间的确定

淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般

可按照经验公式来估算。 保温时间的经验公式为：t=αKD(分钟)，其中：D是工件有效厚度, 单位为mm; K是加热系数，一般K=1.5~2.0分钟/mm。T10淬火处理：770-790，淬火介质盐水、碱水，硬度36-65HC，回火140-160，保温时间1-2小时，硬度62-64HC，加热到Ac3或Ac1以上30~50摄氏度. 8、实验心得：

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通过切身操作整个实验过程，从钢的热处理到打磨、抛光，再到显微镜下观察组织组成物，我更加深了对钢的内部结构的理解，以及对于热处理对钢的各种性能的影响有了更透彻的掌握，在正确的操作下能够得到较好的组织组成物的图片。提高了我的动手能力和实际操作应用的能力。在这次实验中，我学到很多东西，加强了我的动手能力，并且培养了我的独立思考能力。这次实验使工程材料这门课的一些理论知识与实践相结合，更加深刻了我对测试技术这门课的认识，巩固了我的理论知识。

实验者：周邵巍

三、45钢实验数据处理（郑杰）

铁素体 索氏体

1、图像分析与讨论

整体图象比较暗，可能是由于光源亮度不够所造成；结构区分不十分明显，可能是由于热处理时未达到淬透要求致使过冷奥氏体转变不彻底所造成；并且腐蚀氧化比较严重，导致图像模糊。

2、45#钢概述

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45#钢是含碳质量分数为0.45%（万分之四十五）的优质碳素结构钢。冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。

热处理前：显微组织是珠光体和铁素体，其硬度为HRC7.5； 经过热处理后：显微组织转变为回火索氏体，其硬度为HRC20。 45#钢经调质处理后得到的是回火索氏体。

45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。

45钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600℃，硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定。 3、机械性能

调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。 4、实验心得：

通过这次实验，加深了我对工程材料的认识。通过研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织，对课堂中所学的各种描述有了一个直观的认识。通过分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解了成分、组织与性能之间的相互关系。对碳钢的热处理操作加深认识了操作的具体过程；观察热处理后钢的组织后从深层次地真正认识了钢的结构。实验中还了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。

实验者：郑杰

四、45钢（未经处理）实验数据处理（谢强）

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