1、材料改性工艺实践题 目：60Si2Mn 端淬实验报告学生姓名：学 号：专 业：班 级：指导老师：摘要：通过对 60Si2Mn 的端淬实验，将淬火后的试样进行打磨后在洛氏硬度计上测硬度值，并将热处理后的试样进行切割，磨制，抛光，腐蚀，在蔡司显微镜上拍下其不同位置的组织图片，分析淬火加热温度对钢淬火后性能的影响，实验表明：末端的冷却速度最大，其组织为马氏体，随后为屈氏体，再逐渐过渡到原始组织，其硬度也相应逐渐降低。关键字：端淬；硬度；组织；性能前言：金 属 材 料 通 过 不 同 加 热 、 保 温 和 冷 却 方 式 使 其 内 部 的 组 织 结 构 发 生变 化 以 达 到 改 善 加 工
2、工 艺 性 能 和 强 化 力 学 性 能 的 目 的 。 本 实 验 对 60si2mn进 行 端 淬 实 验 ， 分 析 组 织 和 性 能 关 系 ， 揭 示 现 象 本 质 为 更 深 入 分 析 材 料 所 具有 的 潜 在 的 综 合 机 械 性 能 ， 充 分 发 挥 材 料 使 用 性 能 。一 、 实 验 目 的 ：1、熟悉钢的淬透性及测定方法2、研究钢的含碳量、奥氏体化温度对淬透性的影响3、研究不同冷却速度对碳钢、合金钢组织的影响二、实验原理：试 样 运 用 末 端 淬 火 法 进 行 淬 火 ， 其 原 理 为 ： 将钢 的 标 准 试 样 （ 25100mm） 在 自动
3、控温箱式热处理炉加 热 到 860 后 ， 迅 速 放 入 末 端 淬 火 试 验 机 的 冷 却 孔 中 ， 对 试 样 的 末端 喷 水 冷 却 。 规 定 喷 水 管 内 径 为 12.5mm， 喷 水 口 距 式 样 端 部 为 12.5mm， 其示 意 图 如 图 1 所 示 。 由 于 试 样 仅 末 端 淬 火 ， 所 以 整 个 圆 柱 沿 长 度 方 向 由 下 而上 冷 却 速 度 逐 渐 减 小 ， 故 试 样 经 末 端 淬 火 的 组 织 马 氏 体 贝 氏 体 屈氏 体 原 始 组 织 ， 其 硬 度 也 相 应 逐 渐 降 低 。三、试验方法：3.1 实验材料与设
4、备试样为 25100mm 的 60Si2Mn 钢件，离试样 35mm 处是直径为2830mm，以供淬火悬挂使用。实验设备为：箱式电阻炉，端淬机，金相试样切割机，台式砂轮机，砂纸，R（D）150A1 洛氏硬度计，金相试样抛光机，Axovert25 蔡司显微镜。3.2 加热将 60Si2Mn 试样放入箱式电阻炉中，加热温度为 860，加热 1 小时，保温180 分钟后，用长柄钳子取出，进行端部淬火。图 1 末端淬火法示意图3.3 制 样 与 磨 样淬火完成后，将试样距淬火端部 50mm 处用切割机进行切割，切割完成后将带有淬火端部的 50mm 试样用砂轮机沿圆柱表面纵向相对的两边各磨去0.20.5
5、mm 的深度，然后经砂纸研磨，以获得相互平行的两个平面，以获得平面，便于测定硬度。试样在切割与磨制过程中要进行冷却，以免试样产生回火而影响硬度的测量。3.4 测 量 硬 度 值利 用 洛氏硬度计用来测量其洛氏硬度值。将试样放在“V”型试样台上，沿试样磨制平面的中心线进行测量，由试样水冷端（即末端起） ，每隔 1.5mm 测量一次，当硬度值下降趋平稳时，可每隔 3mm 测量一次。一般测量至离水冷端 3040mm 即可。本次实验试样 60Si2Mn的硬度值数据如表 1 所示，硬度曲线如图 2 所示。值数据如表 1 所示，硬度曲线如图 2 所示。距水冷端距离（mm）1.5 3.0 4.5 6.0 7
6、.5 9 10.5 13.5 16.5 19.5试验材料硬度值(HRC)60Si2Mn55.7559 55.5556.5 53.5 50.5 43.7537.7537.5 32距水冷端距离（mm）22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5 49.5试验材料硬度值(HRC)60Si2Mn29.5 31.5 29 31.5 32 29.7529.2528 27.5 273.5 磨 样0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5501020304050607060Si2Mn 硬 度 曲 线距 淬 水 端 距 离/mm硬度值（HRC）使
7、 用 4 道 粗 细 不 同 的 砂 纸 进 行 细 磨 ， 需 要 从 粗 到 细 的 不 同 金 相 砂 纸 的 磨制 ， 把 他 们 逐 渐 减 轻 ， 为 进 一 步 抛 光 做 准 备 。 砂 纸 应 放 在 玻 璃 板 上 ， 依 次 用120， 240， 400， 600 进 行 磨 制 ， 每 更 换 一 道 砂 纸 试 样 应 转 到 90， 并 使 前一 道 的 磨 痕 彻 底 去 除 。3.6 抛 光抛 光 目 的 是 消 除 试 样 磨 制 时 在 磨 面 上 留 下 的 细 微 磨 痕 ， 得 到 平 整 、 光 亮 、无 痕 的 镜 面 。 理 想 的 抛 光 面
8、应 是 平 整 、 光 亮 、 无 痕 、 无 浮 赚 、 无 蚀 坑 、 无 全属 扰 乱 层 ，抛 光 原 理 为 ： 抛 光 时 由 抛 光 微 粉 与 磨 面 间 的 相 对 机 械 作 用 面 使 磨 面 抛 光 ，其 主 要 作 用 有 ： 3.7 腐 蚀组 织 显 示 ： 由 于 金 属 中 合 金 成 分 和 组 织 的 不 同 ， 造 成 腐 蚀 能 力 的 差 异 ，腐 蚀 后 使 各 组 织 间 、 晶 界 和 晶 内 产 生 一 定 的 衬 度 ， 金 属 组 织 得 以 显 示 。 常 用的 金 相 组 织 显 示 方 法 有 ： (1） 化 学 浸 蚀 法 ；(2）
9、 电 解 浸 蚀 法 ； （ 本 实 验 用 4 硝 酸 酒 精 腐 蚀 ） 。3.8 60Si2Mn60Si2Mn 弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢，强度、弹性和淬透性较 55Si2Mn稍高。60Si2Mn 弹簧钢适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在 30mm 以下的螺旋弹簧、也适于制作工作温度在 250 以下非腐蚀介质中耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧以及汽车减震系统等。图一 （距淬火端 1.5mm） 图二 (距淬火端 10.5mm)图三 (距淬火端 16.5mm) 图四( 距催火端 49mm)图一为端淬火后1.5mm，端部硬度HRC60以上，出来的是马氏体，组织晶粒细小所以硬度较大。图二为距淬火端10.5mm，硬度HRC45左右，出现少量贝氏体组织，组织晶粒开始变大。图三为距火端34.5mm,硬度HRC35左右，过渡到屈氏体组织碳化物。图四为距火端49mm,硬度HRC27左右，为60Si2Mn的集体组织。4结论（1） 通过 60Si2Mn 钢加热到规定的温度保 温 后 ， 经末端淬火，末端的冷却速度最大，其组织为马氏体，随后为屈氏体，再逐渐过渡到原始组织，其硬度也相应逐渐降低。
