亚共析钢(45号钢)非平衡转变组织分析及性能测定

一．实验目的

1.观察及分析铁碳合金不同状态下的显微组织。 2.准确测定及预测铁碳合金的性能。 3.熟悉钢的几种热处理操作及硬度测定。

4.掌握钢的成分、热处理工艺、组织及性能间的关系。 5.学会使用合金钢手册、热处理手册及钢铁材料图谱。

二．实验步骤

1.实验材料：2个45号钢试样（1个金相试样＋ 1个硬度试样）。 2.试样处理

1.将试样放到860℃的炉中，保温 1h，然后进行炉冷（随炉冷却到600℃后空冷）处理。

2.去除氧化铁皮，制备金相及硬度试样。 3.测定试样硬度。 4.观察试样金相组织。 三．实验结果

测的硬度值如下： 洛氏硬度 2.0 金相组织照片如下： 3.5 2.6 平均值 2.7

一组1—100

一组1-200 金相组织简单分析，白色块状为先析出铁素体，黑色的为珠光体，可看到部分的片状珠光体。理论上，对亚共析钢进行退火处理得到的组织应该为先析出铁素体和珠光体，实验结果与理论结果相似。 此外，由于采取的是退火处理，因此的得到的组织的硬度，与其他组数相比较低。

一组1-500

四．实验分析

1.与加热到760℃，保温 1h，炉冷处理所做的试样进行对比分析

对试样进行的是加热到760℃，保温 1h，炉冷处理。与本组的唯一不同之处是加热温度的不同。下面是两组的硬度和金相组织的对比。 加热温度 860℃ 760℃

860℃的金相组织

760℃的金相组织

1.7 2.0 1.9 洛氏硬度 3.5 1.4 2.6 1.9 1.3 平均值 2.7 1.

200 200

500 500 对比分析：

从硬度表可以看出，两个试样的硬度值相差不大，只不过760℃的硬度值较860℃低。从金相组织分析两者都是由铁素体和珠光体组成，但是760℃的珠光体组织中部分珠光体的片层间距较大，这也许就是造成760℃的试样硬度值较低的原因。

另外，860℃炉冷是将试样完全奥氏体化得到的全是单相的奥氏体，然后再进行退火处理，而760℃炉冷则是将试样进行不完全奥氏体化得到的组织是奥氏体和铁素体，然后再进行退火处理，两者都是退火处理，因此得到的组织硬度较其他组数相比很低，但两者的加热温度不同，使得珠光体的片层间距不同，所得的硬度值也有略微的差别。

2.与加热到860℃，保温 1h，空冷处理所做的试样进行对比分析

对试样进行的是加热到860℃，保温 1h，空冷处理。与本组的唯一不同之处是冷却方式的不同。下面是两组的硬度和金相组织的对比。 冷却方式 炉冷 2.0 洛氏硬度 3.5 2.6 平均值 2.7 空冷 10.9 10.6 9.1 空冷的金相组织

10.2 炉冷的金相组织

200 200

500 500 对比分析：

从硬度对比可以看出空冷处理后的硬度值比炉冷处理的硬度值大的多。之所以会出现这种差别可以从金相组织的对比中得到答案，空冷的金相组织的与炉冷的金相组织类似，都是有由铁素体和珠光体组织（空冷的更接近索氏体）组成，但是两者的含量却有所不同，从图中可以明显看出，空冷的金相组织中白色的铁素体含量比炉冷的小，而黑色的珠光体组织的含量却比炉冷的多，由于珠光体的硬度比铁素体的高，因此珠光体的多少会直接影响到组织的性能差异，珠光体越多，组织的硬度和强度越高。另外，从组织中也可以大概看出，空冷组织的珠光体片层间距比炉冷的珠光体的片层间距更细，使其硬度更高。由于这两种因素的共同作用致使空冷的硬度和强度比炉冷处理的更高。

从上述对比可以看出，由于炉冷采取的是退火工艺，而空冷采用的是正火工艺，两种不同的热处理工艺会使组织性能有较大的差异。退火工艺采取缓慢冷却的方式，得到的是更接**衡状态的组织结构，退火会降低工件的硬度，改善切削性能；消除内应力；消除组织缺陷，改善组织。而正火的冷却速度比退火的冷却速度稍快，先共析产物没有充分析出，得到的先共析相的数量较平衡冷却时要少，同时由于奥氏体的成分偏离共析成分而出现较多的不均匀的组织。而且由于正火的冷速较快因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。

正火及传统轧制工艺显微组织

理论试样 一号试样

二号试样

三号试样 实测试样

一号试样

二号试样

三号（本组）试样