材料改性实验

材料改性工艺实践T10钢的端淬实验研究姓名：吕艾学号：1276804232专业：金属材料 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 班级：材料二班指导教师：冯佃臣目录摘要 2前言： 2一．实验材料及试验方法 21.1实验材料与设备 21.2.T10钢的热处理工艺曲线如图 21.3实验方法与步骤 21.3.1试样加热 21.3.2试样淬火 21.3.3测量硬度值 21.3.4磨样及抛光 2二.实验结果与分析 22.1T10钢基体组织 22.2T10钢的心部淬火组织 22.3T10钢的淬火端组织 2三．结论分析 2四、参考文献 2摘要：通过对T10的端淬实验，将淬火后的试样在砂轮机上进行打磨后，在洛氏硬度计上测硬度值，并将热处理后的试样进行切割，磨样，抛光，腐蚀，在蔡司显微镜上拍下其不同位置的组织图片，分析淬火加热温度对钢淬火后性能的影响，实验 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：末端的冷却速度最大，其组织为马氏体，随后为屈氏体，再逐渐过渡到原始组织，其硬度也相应逐渐降低。前言：金属材料通过不同的加热、保温和冷却方式，使其内部的组织结构发生变化以达到改善加工工艺性能和强化力学性能的目的。本实验对T10钢进行端淬实验，分析组织和性能之间的关系，揭示现象本质，更深入分析材料所具有的潜在的综合机械性能，充分发挥材料使用性能。T10碳素工具钢,强度及耐磨性均较T8和T9高,但热硬性低,淬透性不高且淬火变形大，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一．实验材料及试验方法1.1实验材料与设备试样均为Φ25×100mm的T10铸坯，距离试样3～5mm处是直径为28～30mm，以供淬火悬挂使用。箱式电阻炉，虎钳，砂轮机，（人工切割），（落地式）砂轮机规格Φ250×15×32mm，转速2800r/min,功率2.2KW、抛光机，Axovert25蔡司显微镜、端淬机、洛氏硬度计。试样的成分分别如表1所示：表1T10钢化学成分（质量分数%）成分C%Mn%S%P%Si%含量0.95～1.04%≤0.40%≤0.020%≤0.030%≤0.35%1.2.T10钢的热处理工艺曲线如图图T10热处理工艺曲线根据制定的工艺曲线，T10钢的热处理要经过加热到780℃，再在780℃等温两个小时后，进行水冷，得到热处理组织。1.3实验方法与步骤1.3.1试样加热把T10钢试样放入箱式电阻炉中，试样加热时应尽量靠近电热炉端点附近以保证热电炉测出温度,开炉门放试样，当试样颜色一致时开始计算保温时间约三十分钟后，用长柄钳子取出，T10钢的淬火温度为780℃，加热时防止脱碳现象，可将式样放在保护管内，并在底部铺上一层石墨，试样是悬挂在管内，并使末端与石墨粉保持一段距离。1.3.2试样淬火试样运用末端淬火法进行淬火，其原理为：将钢的标准试样（Φ25×100mm）在自动控温箱式热处理炉加热到780℃后，迅速放入末端淬火试验机的冷却孔中，对试样的末端喷水冷却。规定喷水管内径为12.5mm，水柱的自由高度为65mm±5mm，水温为20℃～30℃进行淬火，其示意图如图1.2所示。由于试样仅末端淬火，所以整个圆柱沿长度方向由下而上冷却速度逐渐减小，故试样经末端淬火的组织马氏体→贝氏体→屈氏体→原始组织。端淬法：将试样按规定的奥氏体化条件加热后，迅速移至试验装置上并立即打开水阀冷却。1.3.3测量硬度值利用R(D)—150Al洛氏硬度计用来测量其洛氏硬度值，沿试样磨制平面的中心线进行测量，由试样水冷短（即末端起），每隔1.5mm测量一次，测量5个点后，每隔3mm测量一次。一般测量至离水冷端30～40mm。T10的硬度值数据如表2所示，硬度曲线分别如下图。表2T10硬度值表距冷水端距离（mm）1.53.04.56.07.510.513.516.519.522.5硬度值(HRC)试验材料56.5524836.535.5333130.527.526T10距冷水端距离（mm）25.528.531.534.537.540.543.546.549.552.5硬度值(HRC)试验材料24.52221.520.52019181917.518T10图1.2T10钢的硬度曲线1.3.4磨样及抛光将加热到淬火温度后的试样取出，试样末端喷水冷却进行淬火，冷却10～15min后至室温，将淬火后的试样沿圆柱表面纵向磨去0.3～0.5mm的深度，然后经砂纸研磨，以获得平面，便于测定硬度。试样在磨制过程中要进行冷却，以免试样产生回火而影响硬度的测量。再次将试样用砂轮机打磨后，用不同程度120、240、400、600、800的砂纸由粗到细进行磨样，直到表面光滑无划痕为止，接着抛光处理。最后对表面进行腐蚀，首先用硝酸腐蚀一段时间，待腐蚀合适用清水清洗，然后滴上酒精迅速吹干。最后置于Axiovert25蔡司显微镜下观察其显微组织并拍照。抛光方法：机械抛光分为粗抛光和细抛光。粗抛光的过程中，要适当的撒上较粗的氧化铬、氧化铝或氧化镁抛光液，并保持抛光盘上呢绒的湿润。在粗抛光过程中要拿紧试样，沿抛光盘的径向往复运动，均匀地调整所施加的压力，注意其压力也不应过大。抛光开始时，要不时的撒些抛光液。以后慢慢减轻压力，减低抛光液的浓度直至抛光到细磨痕消失，平整光亮且没有黑点时为止。粗抛光的试样经水洗净后再进行细抛光，通过细抛光以求清除粗抛光所留下的磨痕，使磨面光亮平整。细抛光采用柔软的毛织物，通常用细呢绒进行抛光。抛光粉要更细些，市面上售的氧化铬经水选浮后可用于细抛光。若要得到更好的抛光效果，可选用细氧化镁或氧化铝作抛光液在麂皮上手工抛光。在细抛光过程中施加的压力应比粗抛光时轻，抛光液不要太浓，绒盘要保持一定的湿度。因为呢绒太干，容易将磨面划伤，出现较深较多的划痕；呢绒太湿也不好，会使磨面氧化。抛光目的:1.除去精磨后的凹凸层及裂纹层，使表面透明光滑，达到规定的表面疵病等级B。2.精确地修正表面的几何形状，达到规定的面形精度。腐蚀方法：4%硝酸酒精腐蚀，用清水冲洗，滴上酒精吹干。腐蚀目的：去掉表面氧化层，显现内部结构组织二.实验结果与分析T10钢Axiovert25蔡司显微镜下观察其显微组织2.1T10钢基体组织T10钢基体组织组织说明：T10钢淬透性低，热硬性，低切削性能差，耐磨性高，基体组织HRC在18左右。2.2T10钢的心部淬火组织T10钢心部淬火状态组织组织说明：黑色基体为细片状珠光体，沿晶界分布的白色细网络为二次渗碳体。在奥氏体转变为珠光体之前，二次渗碳体从晶界析出，根据二次渗碳体沿晶界分布可以勾划出奥氏体的晶粒度。2.3T10钢的淬火端组织T10钢淬火端组织组织说明：较粗大的针状马氏体和残余奥氏体。针状马氏体呈竹叶状或凸透镜状，在空间形似铁饼。针状马氏体之间通常互成60°或120°角，一般限制在奥氏体晶粒内，最初形成的马氏体针贯穿奥氏体晶粒，后形成的马氏体较短，先形成的马氏体较易浸蚀。所以完全转变的马氏体为大小不同，分布不规则，颜色深浅不一的针状组织。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，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，淬火变形大。三．结论分析（1）通过各种钢加热到规定的温度保温后，经末端淬火，末端的冷却速度最大，其组织为马氏体，随后为屈氏体，再逐渐过渡到原始组织，其硬度也相应逐渐降低。（2）淬火后钢的硬度提高，但会出现缺陷还要进行回火等热处理。（3）金属材料通过热处理可以充分发挥其综合机械性能，从而证明金属材料改性工艺的可行性。（4）钢的淬火温度和冷却速度对钢的组织性能具有很大的影响作用，所以钢在淬火过程中，必须将钢的淬火温度控制在合适的温度，并且要合适的冷却速度，以及合适的淬火设备，才能获得所需的组织和性能。四、参考文献[1]赵莉萍.金属材料学[M],北京：北京大学出版社.2012[2]戴起勋.金属材料学[M]，北京：化学工业出版社，2005.[3]凤仪.金属材料学[M]，北京：国防工业出版社，2009.[4]叶卫平.实用钢铁材料金相检验[M]，北京：机械工程出版社.2012[5]刘宗昌.材料组织结构转变原理[M],北京：冶金工业出版社.2006.[6]宋小龙，金属材料学手册[M],北京：化学工业出版社.2007.