1、關(guān)于鋼的熱處理及硬度測量第一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月一實驗?zāi)康亩嶒瀮x器三實驗原理四操作步驟五注意事項第二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月一、實驗?zāi)康?1 了解熱處理工藝操作； 2 研究淬火溫度、冷卻速度、回火溫度對 45和T10鋼性能（硬度）的影響； 3 熟悉硬度計的使用方法。第三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、實驗儀器1.箱式電阻爐2.布氏硬度計3.洛氏硬度計4.維氏硬度計第四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三、實驗原理 碳鋼經(jīng)熱處理后的組織大都是不平衡組織，因此，在研究熱處理后的組織時，不但要使用鐵碳相圖，而且要用鋼的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線

2、（TTT或CCT曲線）來分析。45鋼經(jīng)不同熱處理后的組織 圖1為45鋼的CCT曲線。可用來分析該鋼在退火、正火、淬火后的組織。 圖1 45鋼的CCT曲線 (一)熱處理實驗第五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 45鋼經(jīng)完全退火后得到的組織是鐵素體+珠光體。正火后的組織是鐵素體+索氏體,如圖2所示。與退火后的組織比較，正火后的組織中鐵素體量較少，珠光體型組織細(xì)密且數(shù)量較多。 圖2 45鋼的退火組織 45鋼的正火組織 第六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 45鋼在正常加熱溫度下油淬，得到的組織是馬氏體（板條狀和針狀）+屈氏體（黑色網(wǎng)狀）+少量上貝氏體（暗灰色羽毛狀），如圖3所示。

3、若在水中淬火可得到全部馬氏體（板條狀和針狀），但由于馬氏體很細(xì)小，在顯微鏡下不易分清其形態(tài)特征，如圖4所示。 圖3 45鋼的油淬組織 圖4 45鋼的水淬組織 第七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 45鋼水淬后200回火，得到回火馬氏體, 如圖5所示?；鼗瘃R氏體仍保持馬氏體的形態(tài)特征,但容易受浸濁，顏色比馬氏體深。 圖5 45鋼水淬后200回火組織 第八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 45鋼水淬后400回火，得到回火屈氏體，如圖6所示。回火屈氏體中的鐵素體呈白亮色，但仍基本保持原來馬氏體形態(tài)?；鼗鹎象w中的滲碳體則呈細(xì)小粒狀或細(xì)小片狀分布在鐵素體基體上。由于滲碳體顆粒非常細(xì)

4、小，而且彌散度很大，在光學(xué)顯微鏡下不易分清。 圖6 45鋼水淬后400回火組織 第九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月45鋼水淬后600回火，得到回火索氏體，如圖7所示?；鼗鹚魇象w中的鐵素體呈白亮色等軸晶粒，回火索氏體中的滲碳體呈粒狀（比回火屈氏體中的顆粒大）分布在鐵素體基體上。 圖 7 45鋼水淬后600回火組織 第十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月T10鋼 780水淬 M+A + Fe3C粒狀第十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月T10鋼 780水淬+200回火 回火M +較少A + Fe3C粒第十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月T10鋼 780加熱

5、-水冷400 回火 T回火+ Fe3C?；鼗餗轉(zhuǎn)變?yōu)椋涸诒３諱形態(tài)的F基體上分布 著極其細(xì)小的滲碳體顆粒第十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月T10鋼780水冷+600 回火 S回火+ Fe3C粒由原來M組織形態(tài)變成多邊形F與顆粒狀滲碳體組成的組織稱為回火S第十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(二) 硬度實驗1、布氏硬度 布氏硬度簡介 布氏硬度操作原理 布氏硬度檢測方法與技術(shù)條件 布氏硬度的應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點。第十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1布氏硬度試驗操作原理1.1.1操作原理 用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，在規(guī)定的試驗力作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定的

6、保持時間后卸除試驗力，測量試樣表面壓痕直徑，布氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積的商。見圖31第十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1.2計算公式布氏硬度試驗采用硬質(zhì)合金球壓頭，硬度符號為HBW；普通鋼球，硬度符號為HBS布氏硬度值按下式計算的：式中：F試驗力，kgf； s壓痕表面積，mm h壓痕深度，mm2。式中：D球壓頭直徑，mm； F試驗力，N； d壓痕平均直徑，mm；第十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2洛氏硬度試驗洛氏硬度試驗機的結(jié)構(gòu)：金屬洛氏硬度計是測量材料洛氏硬度的專用設(shè)備。 a.根據(jù)施加試驗力的方式不同洛氏硬度計可分為： 1直接加荷式硬度計2杠桿式硬度計3

7、. 還有彈簧加試驗力及液壓加試驗力等形式的硬度計。b.按照結(jié)構(gòu)形式不同：還分為臺式和攜帶式等。第十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月圖11直接加荷式硬度計12杠桿式洛氏硬度計第十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖1-3 洛氏硬度計的外觀圖第二十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月便攜式特點是：其試驗力的施加是通過螺桿和一個已校準(zhǔn)的彈簧完成的；用刻度表測量彈簧位移來確定試驗力的大??；壓痕深度的測量由精密螺旋測微機構(gòu)完成，硬度值的讀取方式是透過放大鏡讀取鼓輪上的刻度線。第二十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月洛氏硬度操作原理a.測量原理及操作過程 洛氏硬度試

8、驗采用1200金剛石圓錐或淬火鋼球作為壓頭，在初試驗力F0及總試驗力F1先后作用下，將規(guī)定的壓頭壓入試樣表面，保持一定的時間后卸除主試驗力Fl，在保留初試驗力F0下測量壓痕殘余深度e。100（或130）減去e值即為洛氏硬度值。第二十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月b.計算公式：為常數(shù)，用鋼球壓頭時為130；用金剛石壓頭時為100。K為什么定義為130或100？根據(jù)洛氏硬度定義：一個洛氏硬度單位在特定條件下定義為0.002mm的壓痕深度殘余增量。第二十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月c.洛氏硬度標(biāo)尺分類及選用原則 洛氏硬度計按照洛氏硬度試驗的基本定義設(shè)計，采用金剛石、1.

9、588mm和3.175mm鋼球三種壓頭，采用60kg、100kg、150kg三種試驗力。GB/T230-91金屬洛氏硬度試驗方法中擴展為HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRK、HRH九個標(biāo)尺。 第二十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 A標(biāo)尺采用金剛石壓頭，60kg的載荷，測量范圍為2088HRA。適用于測定堅硬或薄硬材料的硬度。如硬質(zhì)合金、滲碳后淬硬鋼、經(jīng)硬化處理的薄鋼帶、薄鋼板等。 C標(biāo)尺采用金剛石壓頭，150kg的載荷，測量范圍為2070HRC。當(dāng)試樣硬度低于20HRC時，金剛石壓頭壓入試樣過深，由于壓頭幾何形狀所造成的誤差增大，測量結(jié)果不準(zhǔn)確，一般要選

10、用B標(biāo)尺；當(dāng)試樣硬度大于70HRC時，壓頭尖端產(chǎn)生的壓力過大，金剛石容易損壞，一般采用檢測力較小，壓入很深度較小的A標(biāo)尺。適應(yīng)于炭鋼、工具鋼及合金鋼等經(jīng)過淬火及回火處理的試樣的硬度試驗。 B標(biāo)尺采用鋼球壓頭，100kg的載荷，硬度范圍為20100HRB，當(dāng)試樣硬度小于20HRB時，多數(shù)情況下金屬開始蛹變，變形延續(xù)很長時間，測量結(jié)果不容易準(zhǔn)確；當(dāng)試樣硬度大于100HRB時，由于鋼球壓頭可能變形，以及壓入深度太小影響精確測量，均可能造成誤差。用來測量有色金屬、合金及退火鋼等低硬度零件的硬度。洛氏硬度標(biāo)尺選用原則：第二十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 二）試樣（1）試樣的表面應(yīng)光滑平整

11、，不應(yīng)有氧化皮及污物，尤其不應(yīng)有油脂。試樣表面應(yīng)能保證壓痕直徑的精確測量，表面粗糙度只Ra一般不應(yīng)低于0.80um（2）試樣的厚度至少應(yīng)為壓痕深度的10倍，兩壓痕中心距至少為壓痕直徑的4倍，不小于2mm（3）每個試樣上的檢測點數(shù)不少于四點（第一點不記），大批量檢測可適當(dāng)減少。d.洛氏硬度檢測及注意事項：一）試驗設(shè)備的校驗：壓頭、載荷、試驗臺等 三）對圓柱面和球面上測得洛氏硬度值，應(yīng)進行修正 四）結(jié)果書寫 洛氏硬度符號HR，HR前面為硬度數(shù)值，后 面為使用的標(biāo)尺。如50HRC第二十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月e.洛氏硬度檢測特點及應(yīng)用范圍1.洛氏硬度檢測操作簡便，迅速，工作效率高

12、。2.由于使用檢測力小，產(chǎn)生的壓痕比布氏硬度檢測的壓痕小，因而對制件表面沒有明顯的損傷。3.由于使用金剛石壓頭和兩種直徑的鋼球作為壓頭，有三種檢測力共計九中標(biāo)尺，可以測量從較軟到較硬材料的硬度，使用范圍廣。4.再者有預(yù)檢測力，所以試樣表面輕微的不平度對硬度值的影響比布氏、維氏小。因此，適用于成批生產(chǎn)大量檢測的機械、冶金熱加工過程中以及半成品或成品的檢驗。特別適用于刃具、模具、量具、工具等成品的檢測。第二十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3、維氏硬度試驗：維氏硬度試驗原理維氏硬度計及其檢測方法維氏硬度的特點及其應(yīng)用范圍維氏硬度檢測注意事項第二十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年

13、6月1.試驗原理1.1 在規(guī)定的試驗力作用下，將頂部兩相對面夾角為1360的金剛石正四棱錐體壓頭壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕對角線長度，見圖11。維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商表示。壓痕被視為具有正方形基面并與壓頭角度相同的理想形狀圖11維氏硬度試驗原理維氏硬度壓痕第二十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2維氏硬度計算公式：第三十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1.3維氏硬度試驗分類及表示方法分類：維氏硬度試驗按試驗力大小的不同，細(xì)分為三種試驗，即：維氏硬度試驗、小負(fù)荷維氏硬度試驗和顯微維氏硬度試驗。見表3-1 表3-1維氏硬度

14、試驗的三種方法第三十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 維氏硬度表示方法：維氏硬度符號HV前面的數(shù)值為所測硬度值，后面為試驗力值。維氏硬度試驗時，試驗力保持時間為1015s。如果選用這個時間以外的時間，在力值后面還需注上保持時間。例如：640HV30采用294N(30kg)的試驗力，保持1015s時 得到的硬度值為640；640HV30/20采用2942N(30kg)的試驗力，保持20s時得到的硬度值為640。第三十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月維氏硬度計2.1硬度計 維氏硬度計一般分為固定式硬度計及便攜式硬度計兩種，其中主要是固定式；又分為直接加力式及杠桿式硬度計。基

15、準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)硬度計為直接加力式；工作硬度計多為杠桿式。 硬度計由下列部分組成：機體及工作臺、加力機構(gòu)、壓痕測量裝置。2維氏硬度計及其檢測方法第三十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 試驗力的選擇要根據(jù)試樣的厚度和預(yù)期的硬度范圍而定。在試樣或零件有足夠厚度的情況下，宜采用較大試驗力，這樣可以獲得較大的壓痕，便于對其對角線的測量，減小測量誤差，提高試驗結(jié)果的推確性。 但對于硬材料，如經(jīng)過熱處理(500Hv)的硬質(zhì)鋼材，不宜采用490.3N以上的試驗力，以免損壞金剛石壓頭；但也不宜采用使壓痕對角線長度小于0.1m的試驗力試驗，此時將明顯增大測量誤差，降低試驗的準(zhǔn)確性。表21試驗力的選擇第三十四

16、張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 試驗法規(guī)定：試樣或試驗層的厚度至少為壓痕對角線長度的1.5倍。保證試驗后試樣背面不會出現(xiàn)可見的變形痕跡。根據(jù)這個關(guān)系，表22，23提出了試樣最小厚度與試驗力關(guān)系表，以供參考。 表22第三十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月表23第三十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3.維氏硬度試驗的特點及應(yīng)用范圍3.1維氏硬度的相似性原理 維氏硬度示值與試驗力大小無關(guān)。對于均質(zhì)材料，硬度均勻的材料，采用任何大小的試驗力所得到的壓痕形狀相似，而壓痕面積與其對角線平方(d)成比例，所以用任何試驗力所得到的硬度值均相同，而不決定試驗力的大小。 但是，在進行示值比對等嚴(yán)格的場合下，還必須采用相同的試驗力才能得到相同或可以比較的結(jié)果。避免壓頭及標(biāo)準(zhǔn)塊表面加工硬化引起的誤差。3.2壓痕形狀維氏硬度試驗的壓痕為正方形，輪廓清晰，易于瞄準(zhǔn)測量，具有較高的測量精度。第三十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月四、操作步驟 表2 試驗材料及處理條件測定45鋼經(jīng)不同熱處理后的各試樣的硬度，繪出硬度與回火溫度的關(guān)系曲線。綜合分析熱處理工藝對組織和硬度的影響。第三十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月五、注意事項(1) 觀察組織前，先明確材料成分、熱處理條件及浸