毕业论文设计t10钢热处理工艺及组织性能研究

毕业论文设计t10钢热处理工艺及组织性能研究内容摘要：

30min，空冷 +760℃ 球化退火，保温 10min，冷至 690℃ ，保温 60min，炉冷至 600℃ ，再出炉空冷 +770℃ 淬火，保温 10min，水冷 +190℃ 回火，保温 1h，空冷。 方案二热处太原工业学院毕业设计 10 理工艺曲线如图。 方案三为 830℃ 正火，保温 30min，空冷 +760℃ 球化退火，保温10min，炉冷至 600℃ ，再出炉空冷 +770℃ 淬火，保温 10min，水冷 +190℃ 回火，保温1h，空冷。 方案三热处理工艺曲线如图。 方案四为 760℃ 球化退火，保温 10min，冷至 690℃ ，保温 60min，炉冷至 600℃ ，再出炉空冷 +770℃ 淬火，保温 10min，水冷 +190℃回火，保温 1h，空冷。 方案四热处理工艺曲线如图。 方案五为 830℃ 正火，保温 30min，空冷 +770℃ 淬火，保温 10min，水冷 +190℃ 回火，保温 1h，空冷。 方案五热处理工艺曲线如图。 图 SX512B 箱式 电阻炉 图 方案二热处理工艺曲线 太原工业学院毕业设计 11 图 方案三热处理工艺曲线 图 方案四热处理工艺曲线 图 方案五热处理工艺曲线 太原工业学院毕业设计 12 正火是将工件加热到 720℃ ~912℃ 之间，保温一段时间，然后在空气中冷却的一种热处理工艺 [14]。 正火冷却得到的是珠光体类组织。 正火可以作为预先热处理，也可作为最终热处理，当作为预备热处理时，可以消除供货态试样表面的网状渗碳体，为接下来的热处理工艺做准备，也有细化晶粒、消除表面应力等等，为最终热处理提供适宜的组织的作用。 退火是将 工件 加热到 Ac1或 Ac3以上 30~50176。 C，（亚共析钢加热 Ac3以上 30~50176。 C，共析、过共析钢加热到 Ac1以上 30~50176。 C）， 保温 一段时间，缓 慢 冷 却到 室温 的一种热处理工艺 [15]。 退火、正火加热温度如图。 图 退火、正火加热温度示意图 共析钢和过共析钢多采用“球化退火”。 温度 Ac1以上 20~30176。 C 缓冷时，自奥氏体中析出的渗碳体沿未溶的颗粒状渗碳体结晶，得到铁素体基体均匀分布着颗粒状渗碳体的组织，即“球化体”。 退火时的加热保温时间，在采用到温入炉法时，可按每 1 毫米直径或厚度加热保温 ~ 分钟估算。 太原工业学院毕业设计 13 退火时的冷却应当是缓慢的，只要冷速能控制在每小时 100~200176。 C 以下，便可获得满意的 结果。 箱式炉断电后冷速大约每小时 30~120176。 C。 所以随炉冷却是最常用的退火冷却方法。 当退火缓冷至 550~650176。 C 时，奥氏体已完全分解转变。 所以，可以出炉空冷或水冷，而不会影响奥氏体分解产物的组织状态，但却缩短了退火总时间。 碳钢在退火及正火状态下的机械特性如表。 表 碳钢在退火及正火状态下的机械特性 性能 热处理状态 含碳量（ %） ≤ ~ ~ 硬 度 （ HB） 退火 ~120 150~160 180~230 正火 130~140 160~180 220~250 强度 σb（ MN/m2） 退火 300~330 420~500 560~670 正火 340~360 480~550 660~670 退火的目的是减小硬度，改善切削加工性，消除试样的残余应力，均匀组织，细化晶粒，改善材料性能，消除组织内缺陷的作用，为接下来的热处理工艺做准备 [16]。 淬火是将工件加热到临界温度以上（亚共析钢的临界温度为 Ac3，共析、过共析钢的临界温度为 Ac1），保温一段时间，然后快冷到 Ms 以下，进行马氏体转变的热处理工艺 [17]。 回火是将工件工件加热到低 于临界温度，保温一段时间，然后在空气、水或油中冷却的一种热处理工艺 [18]。 淬火和回火在热处理中是最重要、用途最广泛的加热工序。 通常我们用淬火提高工件强度和硬度，然后用不同温度的回火降低由于淬火所产生的残留内应力，来得到不同力学性能的工件。 不同温度回火的比较如表。 太原工业学院毕业设计 14 表 不同温度回火的比较 低温回火 中温回火 高温回火 温度范围 150~250176。 C 350~500176。 C 500~650176。 C 回火后的组织 回火马氏体 片状或板条状马氏体 回火屈氏体 针状铁素体 +渗碳体 回火索氏体 铁素体 +渗碳体 硬度变化 不变 明显降低 降低较多 韧脆性 脆性较低 韧性较高 韧性大幅度提高 碳钢的回火冷却无特殊要求，一般可在空气中冷却。 有时为了尽早测定回火硬度，也可在水中冷却 [19]。 各种不同温度回火后的硬度值如表。 表 各种不同温度回火后的硬度值 回火温度（ 176。 C ） 45 钢 T8 钢 T10 钢 T12 钢 150~200176。 C 60~54 64~55 64~62 65~62 200~300176。 C 54~50 55~45 62~56 65~57 300~400176。 C 50~40 55~45 56~47 57~49 400~500176。 C 40~33 45~35 47~38 49~38 500~600176。 C 33~24 35~27 38~27 38~28 有淬火钢在回火时，不同的回火的温度，所发生的转变不同，机械性能也不同，由此可将其分为 4 种不同的类型。 第一种类型是在小于等于 200176。 C 时，这时马氏体分解，具体是，由于温度较低，溶碳量降低，马氏体中的碳原子以碳化物的形式析出 ，随着碳化物的析出，马氏 体中碳的饱和度降低，但仍是饱和固溶体，其硬度并没有降低，只是内应力降低。 第二种类型是在 200176。 C 和 300176。 C 之间时，这时残余 A 转变，残余奥氏体转变为下贝氏体，同时马氏体仍在继续分解，由于 M 的继续分解，钢的太原工业学院毕业设计 15 硬度本应降低，但是又因为生成了下贝氏体，因此钢的硬度并没有想象中的降低，只是钢的淬火应力又近一步降低。 第三种类型是在 300176。 C 和 400176。 C 之间时，碳化物的转变，析出的碳化物转变为渗碳体，此时钢的组织是由铁素体和渗碳体组成，钢的硬度明显降低，淬火应力基本消除。 第四种类型是在大于 400176。 C 时，渗碳体聚集与铁素 体的再结晶，此时钢的组织由铁素体和渗碳体组成，但铁素体仍保留着马氏体时的片状或板条状。 显微组织观察 金相试样的制备 金相分析是金属组织的重要方法。 在 100 多年的金想学发展史上，大部分的研究工作是在光学显微镜下完成的。 近年来，电子显微镜在生产和科学研究中的地位越来越重要，但是在这其中光学显微镜所占比例并没有多大变化，它仍占据一定的位置。 光学显微镜观察和研究金属内部组织，一般分为三个阶段进行： 一 、 制备金相试样的表面； 二 、 用浸蚀液腐蚀金相试样表面组织使其能在显微镜下看 到； 三 、 用显微镜观察金相试样表面组织并分析。 这三个阶段相辅相成，相互影响，是一个整体，无论在哪一个阶段失误，都会影响到最后的结果，因此不能忽视其中任何一个阶段。 根据显微镜的原理，我们可以知道，当试样表面比较粗糙时，光线射到试样表面发生漫射，光线无法穿过物镜，也不能穿过目镜在视网膜上成像，也就不能用显微镜观察到试样的微观组织。 因此，我们需要将需要观察的试样表面磨成一个光滑的镜面。 并且这个表面不能发生组织变化，且能代表取样前试样组织所具有的状态。 这样的试样才能算是完成了试样的制备工作。 如果仅仅是光滑的镜面 ，在显微镜下观察，我们看到的是白茫茫的一片，看不到微观组织的分布，为此，必须将试样磨面进行腐蚀处理，使各个组织对光线的反射能力有差异，在显微镜下呈现不同的像，这时所看到的试样组织的形貌和分布，即试样组织的显示阶段。 金相显微试样的制备的一般过程为：取样 → 镶嵌 → 磨光 → 抛光 → 腐蚀。 由于试样是规则的金属小块，所以取样和镶嵌这两步可以省略直接进行磨光。 太原工业学院毕业设计 16 磨光分为粗磨和细磨，目的是得到平整光洁的磨面为抛光做准备。 图 表示切取试样后形成的粗糙表面，经粗磨 ﹑ 细磨 ﹑ 抛光后磨痕逐渐消除，得到平整光滑磨面。 图 试样表面磨痕变化示意图 粗磨的目的是整平试样，并磨成合适的外形。 一般在砂轮机上进行。 在砂轮机上粗磨，磨面温度容易升高，这样对于那些对温度比较敏感的材料，有可能因为温度升高而引起试样内部组织变化。 且不好操作，如果压力过大，试样表面出现深痕不利于细磨。 由于试样比较小，且是规则的小块，因此决定采用手工操作，用粗砂纸去除表面氧化层，整平试样。 细磨的目的是为消除深痕，为抛光做准备。 细磨时，可以加水润滑，加快速度。 细磨的时后应该注意：（ 1）朝着一个方向磨，以免留下划痕在试样表 面。 （ 2）换下一张砂纸前，应先洗去试样表面的碎屑。 （ 3）换砂纸后，试样应转动 90176。 推磨，即与上一道磨痕相垂直，方便观察。 常用 的金相砂纸 ，它 的磨料有碳化硅和天然刚玉两种。 金相试样的磨光 一般用碳化硅砂纸 ，优点是磨 的快 ，变形浅， 可以加水润滑，加快手工或机械磨制的速度。 对于试样来说，并不是砂粒越粗越好，因为砂粒大到一定程度对磨光速率是不会有太大影响的，但是会加深磨痕，得不偿失，因此我们一般采用砂粒适中的砂纸，通常采用粒度在 200~900 之间的碳化硅砂纸进行磨光。 磨光后进行抛光。 抛光通常有机械抛光、电解抛光和化学 抛光三种。 其目的是将磨光留下的变形层除去，并且使显微组织的观察不受抛光所产生的变形层的影响。 试验 所使用的抛光机如图 所示。 太原工业学院毕业设计 17 图 金相抛光机 在本次试验中我们采用机械抛光， 抛光时应将 已经经过细磨好的试样 平 稳 地压在旋转的抛光盘上 ，可以上下移动。 对试样施加的 压力不宜过大， 否则有可能损坏仪器。 抛光时 可以 向抛光盘上 抹上抛光膏或者 不断滴注 自己调制的 抛光液， 这样可以加速抛光并起到一定润滑的作用。 当磨痕全部消除而呈现镜面时，停止抛光。 用 清 水 将 试样抛光的表面 冲洗干净， 用干布擦干， 然后进行 腐 蚀。 腐 蚀的目的是为了使抛光后的试样的微观组织在显微镜下能够看到，常见的腐蚀方法有化学腐蚀、电解腐蚀。 在这里我们采用化学腐蚀法。 常用的化学腐蚀剂有 硝酸酒精溶液 （ 2ml HNO3， 100ml 95%酒精 ）、 苦味酸酒精溶液（ 4g苦味酸， 100ml 95%酒精 ）和 盐酸苦味酸酒精溶液 （ 5ml HCL， 1g 苦味酸， 100ml 95%酒精 ），选用的浸蚀液为 硝酸酒精溶液。 将已经抛光好的试样擦干净，用夹子夹取 蘸取 浸 蚀剂 的棉花在试样抛光面上擦拭，数秒后，用干净的棉花将抛光面擦干净，将试样放于金相显微镜上观察。