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实验五热处理工艺对碳钢的显微组织和性能的影响--第1页
实验五热处理工艺对碳钢的显微组织和性能的影响
一、实验目的
1、了解热处理工艺对钢的显微组织和性能的影响；
2、熟悉热处理的基本操作规程。
二、基本原理
热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理
工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到
改变钢的性能的目的。研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。
热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系
列的变化。采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。
钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。
（一）碳钢热处理工艺
1、加热温度
亚共析钢加热温度一般为Ac+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac＋30-50℃（淬火）
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或Acm+50-100℃（正火）。
淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、高温回
火（500-650℃）。实际生产中可根据钢种及要求作适当调整。
2、保温时间
在实验室中，通常按工件有效厚度，用下列经验公式计算加热时间：
t=a•D
式中t加热时间（min）
a加热系数（min/mm）
D工件有效厚度（mm）
淬火后回火保温时间，要保证工件热透，使组织充分转变，一般为1~3小时，实验时，可
酌情减少。
3、冷却方式
钢退火采用随炉冷却到600-550℃以下再出炉空冷。正火采用空中冷却。淬火时常用水
或盐水冷却，合金钢常用油冷却。
（二）碳钢热处理后的组织
1、珠光体型组织
过冷奥氏体在高温区（Ar至C曲线鼻尖）转变的产物。随着奥氏体在冷却时过冷度的
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实验五热处理工艺对碳钢的显微组织和性能的影响--第1页
实验五热处理工艺对碳钢的显微组织和性能的影响--第2页
增加，依次得到珠光体、索氏体、屈氏体。他们都是铁素体与渗碳体的细密机械混合物，但
铁素体与渗碳体的片层间距依次减小，组织的强度、硬度递增。
2、贝氏体型组织
过冷奥氏体在中温区（C曲线鼻尖与马氏体转变点M）进行等温淬火转变的产物。贝
s
氏体也是铁素体和渗碳体的机械混合物。
（1）上贝氏体：是在珠光体转变区稍下温度等温形成的。在光学显微镜下可观察到成
束的铁素体向奥氏体晶内伸展，呈羽毛状。
（2）下贝氏体：是在马氏体转变点(M)稍上的温度形成的。在光学显微镜下呈灰黑色
s
针状或竹叶状。与上贝氏体相比，下贝氏体不仅具有较高的硬度、强度、耐磨性，且有较高
的韧性及塑性。
3、马氏体组织
过冷奥氏体在低温区（Ms以下）转变的产物。马氏体是碳在铁素体中的过饱和固溶体。
马氏体组织形态主要有两种：
（1）片状马氏体：高碳马氏体，主要在高碳钢淬火组织中形成。在光学显微镜下观察呈
针状或竹叶状。马氏体针的粗细程度取决于淬火加热温度
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