熱處理工藝介紹機(jī)械工程實驗教學(xué)中心第一頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心實驗?zāi)康牧私饣瘜W(xué)成分，熱處理工藝對鋼的組織和性能的影響。學(xué)習(xí)金相試樣制備、顯微攝影及暗室技術(shù)，提高綜合實驗技能。提高綜合分析問題的能力。第二頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心實驗器材和設(shè)備箱式電爐硬度計拋光機(jī)金相顯微鏡曝光箱放大機(jī)上光機(jī)第三頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心鋼的熱處理熱處理是將鋼加熱到一定溫度，經(jīng)過一定時間的保溫，然后以一定速度冷卻下來的操作，通過這樣的工藝過程鋼的組織和性能將發(fā)生改變。通常加熱、保溫的目的是為了得到成分均勻的細(xì)小的奧氏體晶粒，亞共析碳鋼的完全退火、正火、淬火的加熱溫度范圍是AC3+30~50℃，過共析鋼的球化退火及淬火加熱溫度是AC1+30~50℃，過共析鋼的正火溫度是ACCm+30~50℃，保溫時間根據(jù)鋼種，工件尺寸大小，爐子加熱類型等由經(jīng)驗公式?jīng)Q定。碳鋼的過冷奧氏體在AC1~550℃范圍內(nèi)發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，形成片狀鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。依據(jù)片層厚薄的不同有粗片狀珠光體（P），細(xì)片狀珠光體——索氏體（S）和極細(xì)片狀珠光體——屈氏體（T）之分。硬度隨片距的減小（轉(zhuǎn)變溫度的降低）而升高。實驗原理

第四頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心鋼的熱處理碳鋼的過冷奧氏體在550~350℃之間發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，生成由平行鐵素體條和條間短桿狀滲碳體構(gòu)成的上貝氏體（B上）。在光學(xué)顯微鏡下呈黑色羽毛狀特征。過冷奧氏體在350~MS之間等溫得到黑色針狀的下貝氏體（B下），它是由針狀鐵素體和其上規(guī)則分布的細(xì)小片狀碳化物組成。過冷奧氏體以超過臨界速度的快冷至MS以下溫度，將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，生成碳在α~Ee中的過飽和固溶體——馬氏體。常見的有板條馬氏體（碳＜0.2%）、針（片）狀（碳＞1.0%）馬氏體以及由它們構(gòu)成的混合組織（碳為0.2%~1.0%）。隨轉(zhuǎn)變溫度的降低鋼的硬度升高。鋼加熱到一定溫度保溫后緩慢冷卻（通常隨爐冷卻）至500℃以下空冷叫退火，得到接近平衡態(tài)的組織。奧氏體的鋼在空氣中冷卻叫正火，得到先共析鐵素體（或滲碳體）加偽珠光體。過冷奧氏體快冷（大于臨界冷速）叫淬火，得到馬氏體組織。淬火鋼再加熱到A1以下會發(fā)生回火轉(zhuǎn)變，隨回火溫度的升高分別得到回火馬氏體，回火屈氏體和回索氏體。實驗原理

第五頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心試樣制備要在金相顯微鏡下對金屬的組織進(jìn)行觀察和影響，必須制備平整、光亮、清潔、無劃痕，并用適當(dāng)?shù)姆椒@示出真實組織的試樣。本實驗采用：（1）手工磨樣試樣在金相砂紙上由粗到細(xì)磨制。磨樣時用力均勻，待磨面上舊磨痕消失，新磨痕均勻一致時就更換細(xì)一號的砂紙，并且試樣轉(zhuǎn)90°再磨。一般磨制到4號（粒度800）砂紙即可。（2）拋光本實驗采用化學(xué)拋光與機(jī)械拋光相結(jié)合的方法?；瘜W(xué)拋光：靠化學(xué)藥劑對試樣表面不均勻溶解而得到光亮的拋光面，凸起部分溶解速度快而凹下部分溶解速度慢。具體操作是用竹筷夾住浸有拋光劑的棉球均勻的擦試磨面，待磨痕基本去掉后，立即用水沖洗。實驗原理

第六頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心試樣制備（2）拋光機(jī)械拋光：在專用的拋光機(jī)上進(jìn)行，拋光織物（如呢料、金絲絨等）固定在拋光盤上，灑以拋光粉懸浮液，試樣輕壓于旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，靠嵌于拋光織物中的拋光粉的磨削作用和滾壓作用，得到平整、光亮無劃痕的磨面。（3）化學(xué)浸蝕試樣在浸蝕劑作用下，組織中電位低的部分為陽極，電位高的部分為陰極，低電位處溶解較快而呈現(xiàn)凹陷從而顯示出組織特征。碳鋼常用3~4%硝酸酒精溶液浸蝕。組織觀察與顯微攝影制好的試樣放在顯微鏡的載物臺上，調(diào)整好焦距，依靠物鏡和目鏡的兩次放大，在人眼明視距離處得到一個放大虛像，所以觀察時顯微鏡總的放大倍數(shù)為：M總=M物×M目×校正系數(shù)，對于奧林巴斯顯微鏡校正系數(shù)為1。實驗原理

第七頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心組織觀察與顯微攝影觀察與分析組織，選擇典型的清潔無劃痕的部位攝影。攝影時，物鏡成的象通過攝影日鏡再次放大后在承影屏得到放大的實象，放上感光膠片，按動快門，膠片就曝光了。對于PME奧體巴斯顯微鏡攝影倍數(shù)計算公式為：散片M總=M物×M攝影目視×1.33135膠卷M總=M物×M攝影目鏡×0.7曝光時間自由動測表測出，再乘以修正系數(shù)5~6即得正確曝光時間。暗室技術(shù)感光膠片要在暗室中經(jīng)過顯微、定影、水洗、晾干的工作才能得到一張黑白與組織相反的負(fù)片，俗稱為底片。顯影定影的基本原理：膠片曝光后，感光乳劑上已經(jīng)形成了由銀鹽組織的潛影，在顯影劑作用下，乳劑中已曝光的銀鹽還原成金屬銀，再經(jīng)定影，使未感光的鹵化銀生成可溶性銀鹽而被除去。水洗后晾干就得到負(fù)片了。實驗原理

第八頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心暗室技術(shù)印相在曝光箱上進(jìn)行，負(fù)片與相紙藥面相對，以一恰當(dāng)時間（常由試驗所得）曝光，再經(jīng)顯影、水洗、定影、水洗、上光就得到一張與組織黑白相同的照片了，此稱正片。放大在放大機(jī)上進(jìn)行，按照需要的放大倍數(shù)，仔細(xì)調(diào)焦，以一恰當(dāng)時間曝光，以后的操作同印相。選用全色膠片時，膠片（卷）的切、裝、取、顯影、定影都要在全暗條件下進(jìn)行。印相與放大在紅燈下進(jìn)行。在全暗條件下如何判別感光膠片的藥面呢？市售感光膠片的邊緣都有一半園形或“V”型缺口，當(dāng)把此缺口置于上方右側(cè)位置時，面對操作者的一面就為藥面。印相紙、放大紙的藥面在紅燈下發(fā)亮極易判別。實驗原理

第九頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心實驗步驟及內(nèi)容鋼的熱處理每人領(lǐng)一塊試樣，依序按表7-1推薦的工藝進(jìn)行熱處理，編號，測定硬度，并把結(jié)果記錄于表中。*1）、20、40表示平均含碳量為0.20%、0.40%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。2）、T8、、T10、T12表示平均含碳量為80%、1.00%、1.20%的碳素工具鋼。第十頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心制樣將熱處理后的試樣手工磨制→化學(xué)拋光→水洗→機(jī)械拋光→水洗→滴酒精→吹干→浸蝕→水洗→滴酒精→吹干。本次實驗采用的化學(xué)拋光劑為：草酸、雙氧水溶液。浸蝕劑為3%硝酸酒精溶液，到試樣淺灰色為止。如果試樣表面有金屬擾亂層，所顯示組織不具實，需要重新拋光、浸蝕。組織觀察與顯微攝影制好的試樣放在顯微鏡下觀察。使用顯微鏡時，動作輕、速度慢，由低倍到高倍進(jìn)行觀察，結(jié)合試樣熱處理工藝，觀察與分析組織。選擇能說明組織特征的典型試場，確定合適的放大倍數(shù)及曝光時間進(jìn)行攝影，記錄下這些參數(shù)。本次實驗采用GB21°全色膠片或135膠卷攝影。暗室工作散片的沖洗工作由學(xué)生自己完成，本次實驗采用D-72顯影液和F-5定影液。實驗步驟及內(nèi)容第十一頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心暗室工作20℃左右感光膠片顯影4分鐘左右，溫度升高時間減少。定影10分鐘左右，以底片未感光部分變得透明為準(zhǔn)，然后流水沖洗半小時左右，晾干。印相放大分別采用3#印相紙和放大紙。用小塊相紙試驗取得最佳曝光時間，以顯影2分鐘左右得到組織清晰、反差適中層次分明的照片為準(zhǔn)。再經(jīng)定影、水洗、定影、水洗、上光即可，定影后的水洗時間比底片更長，一般應(yīng)在流水中沖洗40分鐘以上。實驗步驟及內(nèi)容第十二頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心暗室工作總結(jié)起來，暗室操作步驟是：實驗步驟及內(nèi)容晾干（負(fù)片）烘干（正片）顯影→水洗→定影→水洗第十三頁，共十四頁，2022年，8月28日機(jī)械工程實驗教學(xué)中心實驗?zāi)康奶詈帽?-1