偶看新闻给男生的催情药有哪些:实验三
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/29 05:55:28
一、实验目的
1．解钢的基本热理工艺。2．了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。
3．了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。
二、实验原理
热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。其工艺特点是把钢加热到一定温度，保温一段时间后，以某种速度冷却下来，通过改变钢的内部组织来改善钢的性能，其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。
金属的硬度是材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力。硬度越大，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。硬度的试验方法很多，其中常用的有布氏法、洛氏法和维氏三种硬度试验方法。
1． 钢的退火、正火、淬火和回火
钢的正火是将钢加热到Ac3 或Accm 线以上30～50℃ ，保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。由于冷却速度稍快，与退火组织相比，所形成的珠光体片层细密，故硬度有所提高。对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善其切削加工性能，降低加工表面的粗糙度；对高碳钢来说，正火可以消除网状渗碳体，为球化退火和淬火作准备。
钢的淬火就是将钢加热到 Ac3或 Ac1线以上30～50℃, 保温后在不同的冷却介质中快速冷却，从而获得马氏体和（或）贝氏体组织的一种热处理工艺。马氏体的硬度和强度都很高，特别适用于有较高耐磨性能要求的工模具材料。淬火工艺包括三个重要参数，淬火加热温度、保温时间和冷却速度。淬火加热温度过高时晶粒容易长大，而且还会产生氧化脱碳等缺陷，加热温度过低则会因组织中存在铁素体或珠光而导致材料硬度不足。保温时间与钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质等因素关，一般可按照经验公式加以估算，保温时间过长或过短都会对钢的组织及性能造成不利的影响。
冷却是淬火的关键工序，它直接影响到粹火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织。在这个前提下又应尽量降低冷却速度，以减少内应力，防止变形和开裂。因此，可根据C曲线图（见图3-1），使淬火工件在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650～550℃）进行快冷，而在较低温度（300～100℃）时的冷却速度则尽可能小些。钢的回火是把经过淬火后的钢再加热到 线以下某一温度，保温一段时间，然后冷却到室温的热处理工艺，其主要目的是改善淬火组织（马氏体）的韧性，消除淬火时产生的残余内应力并减小钢件的变形。回火温度和保温时间是回火工艺的两个重要参数，根据回火温度和不同，回火又可分为低温回火（小于250℃），中温回火（250～500℃）和高温回火（500～650℃）。2．硬度试验原理、结构及操作方法
1） 布氏硬度
布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P，将直径为D钢的球压入被测金属表面后保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压出的压痕直径表即可得硬度值。
用钢球压头所测出的硬度值用HBS表示；用硬质合金球压头所测出的硬度值用HBS表示。布氏硬度的优点是测定结果较准确，缺点是压痕大。目前布氏硬度计一般以钢球为压头，主要用于测定较软的金属材料的硬度。布氏硬度值的计算式如下：
HBS(HBW)=0.102×2P÷π×[D-√(D2-d2)]
式中：P--试验力（N）
D--压头球体直径（mm）
d--相互垂直方向测得的压痕直径d1、d2的平均值（mm）
氏硬度试验的外形结构图如图1-3-2所示，其基本操作和程序是： 2） 洛氏硬度
（1）将试样放在工作台上，顺时针转动手轮，使压头向试样表面直至手轮对下面螺母产生相对运动（打滑）为止。此时试样已承受98.07N初载荷。
（2）按动加载按钮，开始加主载荷，当红色指示灯闪亮时，迅速拧紧紧压螺钉，使圆盘转动。达到所要求的持续时间后，转动即自行停止。
（3）塑时针转动手轮降下工作台，取下试样用读数显微镜测出压痕直径，以此查表即得HBS值。
洛氏硬度以顶角为120°的金刚石圆锥体作为压头，以一定的压力使其压入材料表面，通过测量压痕深度来确定其硬度。被测材料的硬度可在硬度计刻度盘上读出。洛氏硬度有HRA、HRB和HRC三种标尺，其上以HRC应用最多，一般用于测量经过淬火处理后较硬材料的硬度。
在实际使用中为了使硬材料的洛氏硬度值比软材料的高，以符合人们的习惯。因此被测试样的硬度值尚须用下式作适当变换：
式中：K--常数，采用金钢石压头时为0.2，采用1.5875mm（1/16″）钢球压头时为0.26；
c--常数，采用金钢石压头或钢压头时都为0.002；
h2、h3--施加载荷前后的压痕深度（mm）。
常用的三种洛氏硬度试验规范见表3-1。
表3-1常用三种洛氏硬度试验规范
符号压头N 硬度值有效范围使用范围HRA金刚石圆锥120°588.420～88HRA适用于测量硬质合金、表面淬火或渗碳层HRB 1.5875（1/16″）钢球980.720～100HRB适用于测量有色金属、退火、正火钢等HRC金刚石圆锥120° 147120～70HRC 适用于调质、淬火钢等
洛氏硬度试验机的结构如图 3-4所示，其基本操作程序是：
（1）将试样放置在试样台上，顺时针转动手轮，使试样与压头缓慢接触，直至表盘小指针指到"0"为止，然后将表盘上指针调零。
（2）按动按钮或转动手柄，加主载荷，当表盘大指针反转停止后，再顺时针旋转摇柄、卸除主载荷，此时表盘大指针即指示出该试样的HRC值。
（3）逆时针转动手轮，取出试样，硬度测定完毕。
洛氏硬度实验机
H-100型洛氏硬度实验机结构图
3）维氏硬度
维氏硬度测定的基本原理和布氏硬度相同,区别在于压头采用锥面夹角为136°的金钢石棱锥体，压痕是四方锥形（图3-5）。
维氏硬度用HV表示，HV的计算式为：
HV=0.102×1.8544F÷d2
式中：F-- 载荷（N）；
d--压痕对角线长度（mm）。
维氏硬度实验机
三、实验内容
1．退火、正火及淬火部分的内容及具体步骤
（1）根据处理条件不同，可按表3-2进行分组试验。
（2）表3-2中所用原始试样一律经退火处理后测定其HBS值，经淬火；实验后一律用洛氏（HRC）硬度测定。
（3）根据试样钢号及铁碳相图确定加热温度及保温时间。
（4）将退火、淬火及正火后的试样表面用砂纸磨平，测出硬度值（HRC）并填入表3-2中。
表3-2淬火正火试验
2．回火部分的内容及具体步骤
（1） 将已经正常淬火并测过硬度的45钢试样分别按表3-3指定的各温度值放入炉内加热，保温1小时，然后取出空冷。
（2） 用砂纸磨光试样表面，测定其硬度值（HRC）。
（3） 将测定的硬度值分别填入表3-3中。
表 3-3 回火实验
组别12345回火温度（℃）200 300400500600HRC回火前 HRC回火后四、实验报告要求
1． 明确实验目的。
2． 分析加热温度与冷却速度对钢的性能的影响。
3． 按照表3-2及表3-3记录各硬度值数据，并绘制出45钢回火温度与硬度的关系曲线图。
4． 分析实验中存在的问题。