毕业论文设计t8钢热处理工艺及组织性能研究

毕业论文设计t8钢热处理工艺及组织性能研究内容摘要：

仍会出现许多使用不当之处，结果没有充分发挥该钢所具有的 性能潜力，造成大量浪费。 其中，因热处理工艺的制订及操作不合理而引起工件开裂是一种常见现象。 研究内容 太原工业学院毕业设计 4 本次课题主要是研究在不同的热处理工艺下对 T8 钢进行材料力学性能的测定。 这其中包括了对试样进行显微组织的观察。 进行拉伸试验，测定 T8 钢的屈服强度、抗拉强度和材料的塑韧性变化。 硬度和冲击试验分别测量其在静载荷和动载荷作用下，试样的硬度和冲击韧性的变化。 利用所得到的实验结果进行系统的分析，最终确定合理的热处理工艺。 本章小结 本章主要介绍了热处理工艺在生产中的应用以及发展现状，正火和 退火作为热处理预处理工艺，根据试样的力学性能选择合适的工艺。 经过预处理后改善了材料的切削加工性能，为最终热处理做准备，而淬火和回火作为最终热处理两者一般密不可分。 不同的热处理工艺在生产中扮演着不同的角色。 金属材料进行热处理在生产中变得必不可少，经过热处理的材料力学性能得到优化，满足了生产的需要。 此外还详细的介绍了 T8 基本结构以及主要的组成成分以及国内外对于T8 钢研究进展。 T8 钢是一种优质的钢种，在我们生活中随处可以看到它的存在，说明它应用广泛。 太原工业学院毕业设计 5 2 实验过程 热 处理工艺基础 铁碳合金相图是研究碳钢组织、确定其热处理工艺的重要依据。 如 21 图所示，铁碳合金在室温的平衡组织均由铁素体（ Ferrite,简称 F） 及渗碳体（ Fe3C又称 Cementite） 组成。 图 铁碳合金相图 表 铁碳合金相图各点的含义 符号 温度℃ 含碳量 % 含义 A 1538 0 纯铁的熔点 B 1495 包晶转变合金成分 太原工业学院毕业设计 6 C 1148 共晶点 D 1227 Fe2C 的熔点 E 1148 碳γ Fe 在的最大溶解度 F 1148 Fe2C 的成分 G 912 0 H 1495 碳σ Fe 在的最大溶解度 J 1495 包晶点 K 727 Fe2C 的成分 N 1394 0 P 727 碳α Fe 在的 最大溶解度 S 727 共析点 Q 600 碳α Fe 在的最大溶解度 铁碳合金相图是进行热处理实验的基础，只有充分的了解相图中各点所代表的含义、各个相区的组织结构，才能对热处理工艺后的组织进行系统的分析。 此外除了确定热处理的加热温度外，通过相图我们还可以确定试样的保温温度以及保温时间。 热处理工艺过程 热处理工艺包括三部分：即加热、保温、冷却。 而热处理包括预处理和最终热处理两部分。 正火和退火作为两种预处理手段 ，根据实际的生产要求而选择其中一种。 正火作用主要是消除网状的二次渗碳体，提高硬度，改善切削加工性能。 T8 钢正火温度一般在 800～ 850℃ 范围内完全奥氏体化，内部组织有二次渗碳体转变为较细的珠光体组织。 T8 钢的球化退火处理使 T8 钢中珠光体中的层状渗碳体球化，变成球状渗碳体，为淬火作好组织准备。 将 T8 钢加热到 Ac1以上 20～ 40℃ ，保温一段时间，然后缓慢冷却到 600℃ 以下再出炉空冷。 在随后缓冷过程中，以原有细小渗碳体为核心，或在奥氏体中碳原子富集的地方产生新的核心，均匀地形成颗粒状渗碳体 [9]。 太原工业学院毕业设计 7 钢的淬火温度 较高，与材料的淬透性有关。 T8 钢淬火温度为 760～ 780℃最为合适，冷却介质一般为水或油。 T8 钢的回火工艺是由钢的具体用途决定的。 在实际的生产中要求 T8 钢具有较高的强度和硬度，因此一般采用低温回火热处理工艺，回火温度为 150℃ ～250℃。 低温回火过程中残余奥氏体转变为回火马氏体而碳化物以渗碳体的形式保留下来。 低温回火后， T8 钢的组织为回火马氏体和渗碳体 [9]。 低温回火后 T8钢的硬度和耐磨性较淬火态时的硬度和耐磨性略有下降，但相对于未经热处理的试样而言，其保持了淬火后的高硬度和高耐磨性。 同时，还降低淬火内应 力和脆性。 T8 钢热处理工艺过程 热处理实验主要仪器有箱式电阻炉、淬火用水槽、钳子等设备。 试验中加热设备主要是箱式电阻炉（ SX512B），如图 所示。 图 型号 SX512B 箱式电阻炉 实验中采用的工件主要有两种：一种是用于拉伸试验的 T8 钢棒料；还有一种是具有“ U 型 ” 缺口的标准块。 将 5 个 T8 试样分别标记为方案 工艺。 太原工业学院毕业设计 8 方案 1 不进行任何热处理工艺，作为实验的对照组。 方案 2 试样放入加热炉中，进行淬火工艺处理， 炉温设定为 760℃ ，保温 30min，用水冷却到室温。 进行低温回火炉温设定为 200℃ ，保温 30min，出炉空冷至室温。 方案 3 试样先进行球化退火，温度设定为 740℃ ，保温 30min，随炉冷却到600℃ ，从加热炉中取出，在空气中冷却到室温。 按照方案 2 进行淬火和低温回火工艺。 方案 研究的是不同的低温回火温度对试样的影响，因此在控制球化退火和淬火温度、保温时间、冷却方式相同的前提下，改变低温回火工艺的温度，达到研究目的。 方案 4 低温回火的温度设定为 240℃ ，方案 5 低温回火温度设定为180℃ ，保温时间控制在 30min，出炉空冷至室温。 试样制备和显微组织观察 金相制备过程中主要用到各种型号的粗细砂纸，抛光机、研磨膏以及抛光时需要用到不同的抛光布和研磨膏。 试样的浸蚀要使用 4%的硝酸酒精溶液。 试样的研磨是进行金相制备的第一步，包括两步 :粗磨和细磨。 材料试样先在粗砂纸上研磨，研磨时方向保持一致，待等到将表面的氧化膜磨掉后，再调换另一方向。 研磨时要注意及时加水冷却，既可以粗磨效率，也可以防止粗磨温度过高而发生组织改变。 细磨之前应先将试样的四周磨光，避免细磨时在将砂纸或抛光布划破。 粗磨结 束后先用清水清洗一下试样，防止表面残留粗颗粒划伤试样。 细磨是消除粗磨时产生的磨痕，为试样磨面的抛光做好准备。 粗磨平的试样经清水清洗并吹干后依次在由粗到细的砂纸上研磨。 握住试样使磨面与砂纸平行，在轻微压力的作用下把试样向前推磨，用力均匀，试样退回时不可与砂纸接触，防止划伤磨面 [10]。 金相试样的细磨不仅要使表面光滑平整，而且尽可能减少表层的二次损伤。 最后一次细磨应该将产生的磨痕最大程度的磨浅，保证抛光可以去除磨痕。 抛光是金相制备重要的环节，其主要作用是除去磨面上的划痕，使磨面光滑、平整。 实验中采用的是机械抛 光的方法，抛光机主要由电动机和抛光圆盘组成。 转盘的速度为 700～ 900r /min。 机械抛光就是靠极细的抛光膏与磨面的磨削和液太原工业学院毕业设计 9 压作用达到抛光目的。 抛光时将试样的磨面均匀的压在旋转抛光布上，并沿着转盘的边缘到中心的顺序进行往复运动。 抛光时间一般为 3～ 5min，抛光后的试样，磨面应该光亮并且没有划痕。 这时，先将试样用清水冲洗，再用无水乙醇清洗，最后用吹风机吹干。 试样如果需要多次抛光处理，进行第二次抛光处理前应将抛光布放在清水中浸泡，并充分的清洗，防止抛光布残留的粗颗粒划伤磨面。 试样的浸蚀是利用无机化学原理进行 的。 利用浸蚀剂对试样表面的化学溶解作用来显示组织，因此经过浸蚀的试样表面会出现轻微的凹凸不平，在垂直光线的照射下将显示明暗不同的晶粒 [10]。 将试样的磨面浸入浸蚀剂中，也可以用棉球蘸去浸蚀剂在试样磨面不停地擦拭直至试样磨面发暗就可以停止。 浸蚀过程中应该注意控制腐蚀时间，可重复进行腐蚀，但时间要短。 如果浸蚀过度金相就会受到破坏。 浸蚀结束后可以用清水清洗，用吹风机吹干存放。 材料力学性能测定 硬度测定实验 洛氏硬度计 (HR150A)是一种普及型的洛氏硬度测试仪器，主要适用于材料的洛 氏硬度实验，如图 所示。 太原工业学院毕业设计 10 图 洛氏硬度计 洛氏硬度的实验原理如图 所示，用金刚石圆锥体压头或一定直径的钢球压头，在初试验力和主实验力的先后作用下，压入试样表面，保持 5 秒钟时间，卸除主实验力，保留初实验力此时的压入深度为 h1,在初试验力的作用下压入的深度为 h0，它们之差 e(h1h0)来表示压痕深度的永久增量。 每压入 作为一个洛氏硬度单位。 图 洛氏硬度原理图 在实验原理基础上，进行硬度测定实验，具体步骤如下： ，选择金刚石圆锥体压头和初实验力。 ，贴紧支撑面，把压头的紧固螺栓拧紧，将试件放在实验台上。 转动旋轮使丝杆上升，上升速度要平稳，速度不可过快。 当压头与试件接触时，注意观察表盘上的大、小指针。 小指针从表盘上的蓝点转到红点，大指针转过三圈至 C 位前后五小格范围内，初实验力加载完成。 大指针对准零位，加载实验力，保持 5 秒钟左右，卸载。 此时大指针的读数即为材料的硬度值。 ，则一次实验循环结束。 如需重复试验，可按以上步骤重复操作。 太原工业学院毕业设计 11 材料冲击韧性的测定 冲击试验采用 的仪器为摆锤式冲击试验机，是一种通过一次加载将试件打断的实验仪器，如图 所示。 图 摆锤式冲击试验机 衡量材料抗冲击能力的指标用冲击韧度来表示。 冲击韧度是通过冲击试验来测定的。 这种实验是在一次冲击载荷作用下显示试件缺口的力学性能 [11]。 由于实验仪器等外部因素的影响，实验所得到的冲击韧性不能作为技术参数用在实际的计算当中，但是它给我们提供了一种判断材料力学性能和检查热处理工艺是否合理的方法。 太原工业学院毕业设计 12 冲击试验用的是 U 型缺口的标准试样，尺寸为 10*10*55mm。 根据国家标准规定，标准块的加工技术要求如图 所示。 图 标准块技术参数要求 冲击试验是根据冲击试样消耗的能量是摆锤分别。