碳钢的热处理
一、 实验目的
1. 了解碳钢的基本热处理工艺方法
2. 研究冷却条件与钢性能的关系
3. 分析淬火和回火温度对钢性能的影响
二、 实验设备和试件
1. 实验设备：SX-10M-2.5型箱试电阻炉
2. 试件：45钢、30钢及T8钢试件各一件
3. 45钢淬火后的试件三件
三、 实验原理
热处理是一种重要的金属加工工艺方法，目的是提高钢的性能(使用性能和工艺性能)。钢的热处理的工艺特点是，将钢加热到一定的温度，保温一定的时间，然后以一定的冷却速度进行冷却。通过该工艺过程使钢的性能发生改变。
四、实验内容和步骤
(一) 钢的淬火热处理
淬火热处理就是把碳钢加热到AC3或者AC1以上30-50°C，保温后放到不同的冷却介质中进行快速冷却(冷却速度大于临界冷却速度)，以得到马氏体组织(M)。淬火后的组织为马氏体和残余奥氏体。
1. 淬火温度的确定
根据材料的不同，在表1中查得其临界温度AC3或者AC1，然后加上40°C，就可以得到其加热温度。
亚共析钢(45钢，30钢)：
加热温度=AC3 + 40°C
过共析钢(T10钢)：
加热温度=AC1 + 40°C
所以最终30钢的加热温度= °C + 40°C=
45钢的加热温度= °C + 40°C=
45钢的加热温度= °C + 40°C=
2. 保温时间的确定
零件随炉子加热达到所需的加热温度以后，还要进行一段时间的保温，以保证整个零件均匀充分地达到所需要的温度。显然保温时间跟工件的大小和形状有关系。
通过测量零件的尺寸，然后查表2，计算试件的保温时间。
零件的尺寸为直径二十毫米的圆柱形零件，所以30钢、45钢、T10钢的保温时间分别为：
3. 冷却介质的选择
冷却是淬火的关键工序。它直接影响淬火后的钢的性能。淬火的冷却速度要大于临界冷却速度，以获得过冷马氏体组织。同时在冷却过程中还要控制结晶过程中内应力的产生，防止变形和开裂的发生。
为了保证淬火效果，应选择合适的冷却介质和冷却方法。本实验中我们选择室温下的水作为冷却介质。
4. 工件放入炉中，设定电炉温度控制器的加热控制温度，开始加热。
5. 电炉达到设定温度后，开始保温的计时。
6. 工件出炉，快速放入水中冷却。
(二) 钢的回火热处理
钢在淬火后得到的马氏体组织硬而脆，且工件内部有很大的内应力。回火的目的是消除内应力，适当降低硬度，改善加工性能。根据不同的工艺要求，回火分为高温回火，中温回火和低温回火三种工艺方法，其温度的选择及组织性能的变化见表3。
回火的冷却方式为空冷，即工件出炉后放在室温下慢慢冷却。
1. 工件放入炉中，设定电炉温度控制器的加热控制温度，开始加热；
2.电炉达到设定温度后，开始保温的计时，保温时间为30分钟；
3. 工件出炉，放在室温下慢慢冷却。
