实践技能训练课程优化

1.任务内容

对20钢、45钢和T12钢进行淬火，对淬火后的45钢在不同温度下进行回火，测定各试样的洛氏硬度。根据试验结果，分析碳含量、冷却速度和回火温度对碳钢热处理后性能的影响。

2.任务准备

（1）准备试验用设备和材料。

① 箱式电炉及控温仪表；

② 水银温度计；

③ 洛氏硬度机；

④ 抛光机；

⑤ 金相显微镜；

⑥ 冷却剂：水、油；

⑦ 试样：20钢、45钢、T12钢各3块。

（2）学习掌握热处理工艺相关知识。

进行热处理试验时，最重要的是确定加热温度、保温时间与冷却方式。正确选择热处理工艺规范，是保证热处理质量的关键。

（3）掌握洛氏硬度计使用方法。

3.训练目的

（1）熟悉碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火和回火）工艺方法。

（2）学会使用洛氏硬度计。

（3）了解含碳量、加热温度、冷却速度等因素与碳钢热处理后性能的关系，并根据数据进行分析。

4.训练过程

（1）分别取20钢、45钢、T12钢试样各3块，测量试样硬度，并记录数据。

① 选择合适的压头及载荷。

② 根据试件大小和形状选择载物台。

③ 将试件上下两面磨平，然后置于载物台上。

④ 加预载荷，按顺时针方向转动升降机构的手轮，将试样与压头接触，并观察直到百分表上小针移动至小红点上为止。

⑤ 调整读数表盘，使百分表上的长针对准硬度值的起点，如测HRC、HRA硬度时，把长针与表盘上的黑字G处对准；测量HRB时，使长针与表盘上红字B对准。

⑥ 加主载荷。平稳地扳动加载手柄，手柄自动长高至停止位置（时间为5～7 s），并停留10 s。

⑦ 卸除主载荷。扳回加载手柄至原来位置。

⑧ 读数。表上长针指示的数字为硬度的读数。HRC、HRA读黑数字；HRB读红数字。

⑨ 下降载物台，取出试样。

⑩ 用同样的方法在试件的不同位置测三个数据，取其算术平均值为试件的硬度值。

⑪ 整理记录数据。

（2）根据钢的种类确定加热温度，依据试样的尺寸计算保温时间，对所有试样进行淬火。

① 加热温度的选择。

本次实践训练为了了解钢的性能与回火温度之间的关系，将回火温度分别选择在200 °C、400 °C、600 °C。

② 保温时间的选择。

保温时间根据试样的有效厚度按1 min/mm计算。

③ 冷却方式。

淬火采用水冷和油冷；回火一般采用空冷的方式。

（3）淬火完成后再次测定各试样的洛氏硬度，并记录数据。

（4）取3块经过淬火的45钢，分别在200 °C、400 °C、600 °C的温度下进行回火，保温30 min，然后取出空冷。

（5）测定3块回火后的试样的洛氏硬度，并记录数据。

（6）用金相显微镜观察并画出各碳钢不同热处理条件下的显微组织特征。

（7）分析碳含量、冷却速度和回火温度对碳钢热处理后性能的影响。

项目小结

（1）钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。热处理可以强化材料，改善材料的工艺性能，因此，机械制造业中大多数的机器零件都要经过热处理，以提高产品的质量和使用寿命。

（2）退火是将钢加热至适当温度，保温一段时间后随炉缓慢冷却，以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其目的是均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成型及切削加工性能，并为淬火做好组织准备。

（3）正火是将钢加热到Ac3（或Accm）以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。对于亚共析钢来说，正火与完全退火的加热温度相近，但正火的冷却速度较快，转变温度较低，正火组织中铁素体数量较少，珠光体组织较细，钢的强度、硬度较高。

（4）淬火是将钢加热至临界点Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上一定温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷却速度得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。其主要目的是获得尽量多的马氏体组织，再配以不同温度的回火工艺，继而获得各种需要的性能。

（5）回火是将淬火钢加热到Ac1点以下某一温度，保持一定时间，然后以适当方式冷却至室温的热处理工艺。回火的主要目的是减少或消除淬火内应力，获得所需的组织，改善力学性能。(www.xing528.com)

思考与练习

一、名词解释

调质处理、残余奥氏体、淬火、回火

二、填空题

1.钢的热处理是指将钢在固态下进行______________________、__________________和________________________，以改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。

2.根据热处理的目的、加热和冷却方式的不同，普通热处理方法有___________________、_______________、_______________和___________________。

3.共析钢加热时，奥氏体的形成遵循形核和长大的基本规律，奥氏体的转变过程可分为____________________、________________、__________________和______________________四个阶段。

4.根据共析钢的C曲线，过冷奥氏体在A1线以下等温转变所获得的组织产物是____________________、______________________和______________________。

5.常见的退火种类有____________________、________________、________________、________________、________________。

6.生产上常用的化学热处理的方法有___________________、__________________和______________________。

三、单项选择题

1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（ ）。

A.均匀的基体组织　B.均匀的奥氏体组织

C.均匀的珠光体组织　D.均匀的马氏体组织

2.钢的低温回火的温度为（ ）。

A.400 °C　B.350 °C

C.300 °C　D.250 °C

3.钢的淬火工艺是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后可采用的冷却方式是（ ）。

A.随炉冷却　B.在空气中冷却

C.在风中冷却　D.在水中冷却

4.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后可采用的冷却方式是（ ）。

A.随炉冷却　B.在油中冷却

C.在空气中冷却　D.在水中冷却

5.完全退火主要用于（ ）。

A.亚共析钢　B.共析钢

C.过共析钢　D.所有钢种

6.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ ）。

A.珠光体　B.索氏体

C.贝氏体　D.马氏体

7.为防止焊接件的变形和开裂，在焊接完成后应进行（ ）。

A.等温退火　B.去应力退火

C.扩散退火　D.等温退火

8.钢经调质处理后，获得的组织是（ ）。

A.淬火马氏体　B.回火屈氏体

C.回火索氏体　D.索氏体

9.为提高弹簧的弹性极限而进行回火，其加热温度是（ ）。

A.500～650 °C　B.350～500 °C

C.250～350 °C　D.150～250 °C

10.下列碳钢的退火工艺中加热温度最高的退火工艺是（ ）。

A.扩散退火　B.完全退火

C.球化退火　D.去应力退火

四、简答题

1.什么是热处理？热处理的作用是什么？热处理如何进行分类？

2.退火处理的目的是什么？生产上常用的退火方法有哪几种？说明其应用范围。

3.什么是淬火？淬火的目的是什么？

4.常用的回火方法有哪几种？各种回火方法回火后得到的组织是什么？

5.什么样的零件需要进行表面淬火？常用的表面淬火方法有哪几种？

项目3答案