1、本科毕业论文（20 届）T10 钢热处理工艺及组织性能研究所在学院专业班级 材料成型及控制工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： T10 钢热处理工艺及组织性能研究 1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，运用所学过的金属学及热处理等专业知识，了解T10 钢的概况；熟悉钢 T10 的热处理工艺方法；认识 T10 钢热处理前后金相组织；找出热处理对 T10 钢组织和力学性能的影响规律，为优化热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。2主
2、要任务（1）制定 T10 钢热处理工艺，进行热处理实验。（2）制备金相试样，观察分析 T10 钢热处理前后的显微组织。（3）测定 T10 钢热处理前后力学性能，包括硬度、冲击韧性等。（4）分析热处理工艺、组织结构与力学性能之间的关系。（5）撰写毕业论文。结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；格式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。3主要参考资料1 王学前，贺毅. 高碳钢快速球化退火工艺的研究J. 热加工工艺，2002， （1）：32-33.2 沈晓钧. 工具钢的热处理J. 铸锻热热处理实践，1994， （2）：4-17.3 崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理M. 北京，机械工
3、业出版社，2007：230-308 .4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 查阅文献，了解研究目的意义，制定实验方案 3 月 3 日3 月 23 日2 完成热处理实验 3 月 24 日4 月 13 日3 完成试样制备及显微组织观察 4 月 14 日5 月 4 日4 完成力学性能测定及实验结果分析 5 月 5 日6 月 1 日5 完成撰写及答辩工作 6 月 2 日6 月 22 日审核人： 2014 年 12 月 15 日IT10 钢热处理工艺及组织性能研究摘 要：本次研究的主要内容是退火态 T10 钢的热处理工艺及其组织性能的研究。通过观察经过不同预先热处理的退火态 T10 钢试样的显微组
4、织，以及测量其洛氏硬度、冲击韧性等，分析了不同预先热处理的 T10 钢试样的组织性能和力学性能。结果表明，正火+等温球化退火为退火态 T10 钢的最佳预先热处理工艺； 不同预先热处理所得到的组织效果会遗传到最终的组织中；预先热处理为正火+普通球化退火和等温球化退火的退火态 T10 钢试样，经过水淬和低温回火后，发生了脆性转变。关键词：T10 钢，热处理，显微组织，力学性能Researching heat treatment process and microstructure properties of T10 steelAbstract：The main content of this st
5、udy is researching the heat treatment process and microstructure of the annealed T10 steel.The microstructure and mechanical properties of T10 steel samples with different advance heat treatment were studied by inspecting microstructure of annealed T10 steel samples with different advance heat treat
6、ment and measuring the hardness and toughness of annealed T10 steel .The results show that the best advance heat treatment process is normalizing+ isothermal spheroidizing annealing.it will be inherited in the final tissue that is the effect of the tissue obtained by different advance heat treatment
7、.the brittle transition occurs in the annealed T10 steel sample of advance heat treatment is normalizing + ordinary spheroidizing annealing or isothermal spheroidizing annealing after water quenching and low temperature tempering.Keywords:T10 steel, heat treatment, microstructure, mechanical propert
8、iesII目 录1 前言 .11.1 研究的目的及意义 .11.2 国内外研究现状 .21.3 研究内容.22 试验过程 .32.1 热处理试验 .32.1.1 试验原理.32.1.2 试验过程.92.2 试样制备及显微组织观察 .152.2.1 金相试样的制备.152.2.2 显微组织观察.182.3 力学性能测定 .192.3.1 硬度测量 .192.3.2 冲击韧性测量 .223 结果与分析 .263.1 显微组织分析.263.2 力学性能分析.283.2.1 硬度分析.283.2.2 冲击韧性分析.294 结 论 .31参考文献 .32致 谢 .3411 前言1.1 研究目的及意义我国
9、钢铁行业发展迅猛，但也不是一帆风顺的，它也面临着很多的挑战，需要不断地创新科技，不断地提高产品质量。同时对加工所用的机器设备也需要不断的改进。以便提高生产效率。但是无论前者还是后者，我们都应该先对材料有一些具体了解，这样我们在发展上才能有实质性的进步。在当今社会，钢铁是我们不可或缺的一种材料，虽然大量的科研人员已经研究出许多在某些性能上和钢铁相似的一些材料，在一定方面上取代钢铁，但仍不能否认钢铁在人类生活中的重要性。但钢铁是不可再生资源，它总有用完的一天，我们不能放弃使用它，因此只能有效的运用它。这样就需要我们做大量的研究和试验，来更加具体的了解钢铁的特性，让它发挥更大的效用，更加有效的实现它
10、的价值。 碳素工具钢是指碳含量为 0.65%至 1.35%的高碳钢 1。因为其价格便宜，低廉且冷热性能好，热处理工艺简单，热处理后硬度较高，切削热也不大，具有较好耐磨性，所以在生产上，碳素工具钢获得了广泛的应用。碳素工具钢在淬火后，其硬度可以达到 6265HRC。含碳量对于淬火并且配合低温回火的钢来说，含碳量对其强度、塑韧性有很大影响。随着含碳量的增加，钢材经过热处理以后，产生的碳化物越多，材料越脆，以致塑韧性下降。因此，含碳量不同，钢的性能也不同，运用的方面也不同。T10 钢作为一种常见的碳素工具钢，韧度适中，价格便宜，生产工艺简单，且运用广泛，常被用作冲击小，强、硬度高的工具，如车刀、拉丝
11、模、丝锥、冲子、冲孔模、拉丝模、纸品下料模、塑料成型模具等。通过这次毕业设计，学会查阅相关资料，制定有针对性的 T10 钢的热处理工艺，从而找出变量对 T10 钢显微组织和力学性能的影响规律，最终提出优化方案，为T10 钢热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。21.2 国内外研究现状1990 年邓承轩等通过研究发现原始组织为片状珠光体加网状渗碳体的 T10 高碳钢，高温奥氏体后经不同方法处理，可以得到二种崭新的组织形态-板条状下贝氏体和板条状马氏体，它们虽同是板条状，但有本质的不同，前者 250MS 点间形成，为两相组织，其中 Fea（C ）相的亚结构为孪晶，后者为 MS 点以下形成，为单
12、相组织，亚结构为位错 2。1991 年周曼娜等通过探讨固溶温度度对 T10 钢碳化物细化程度的影响，提出 T10 钢的最佳热处理工艺为 980加热，油冷，640回火，再经770淬火，170 回火。结果表明，细化处理后，使碳化物尺寸由 2.8m 细化为0.5m，且形状圆整，分布均匀，奥氏体晶粒度由 8 级细化到 10 级，从而使材料在保持高强度、高硬度情况下，塑性、韧性显著提高 3。1994 年沈晓钧介绍了国内外发动机曲轴表面化学热处理强化的一些情况 4。自 70 年代末引进了多种内燃机产品，由此推动了内燃机材料、工艺技术和工艺装备的发展。但是目前国内引进曲轴进行表面处理化学热处理设备还不多，技
13、术门类也有限 4。2002 年王学前等通过对高碳钢传统球化退火理论与技术的分析，提出了 Aclf 温度透烧的奥氏体化新工艺，并结合生产现场设备及退火质量的检测,制定出相适应的快速球化退火工艺，不仅提高了球化的质量,改善了机械加工性能，还使球化加热时间缩短到原工艺的 25%30%，球化缓冷到 680的时间缩短了 50%5。2005 年吴小娟通过对球化退火的理论和工艺的研究，制定出 T10 钢奥氏体化温度 Ac1 透烧的快速球化退火新工艺，使球化加热的保温时间缩短到原工艺的 1/46。2011 年蒋涛等探讨了含碳量、淬火温度、冷却速度、回火温度对碳钢组织和硬度的影响 7。2014 年郝琳等对刃具钢
14、、模具钢、量具钢这三类工具钢的热处理工艺进行阐述，分析了不同工具钢的热处理工艺的关键，为生产生活提供参考依据 8。1.3 研究内容本次研究的主要内容为 T10钢的热处理工艺及组织性能研究，通过对经过不同预备热处理的 T10钢的微观组织分析及力学性能分析，探寻在热处理过程中，不同预先热处理对钢的组织及性能的影响规律，在此研究基础上，对现在实际生产中的一般热处理工艺进行优化，以达到最好的效果。32 试验过程2.1 热处理试验2.1.1 试验原理热处理通常分为 3 步进行：加热、保温和冷却。钢的热处理过程是把钢加热到临界温度以上，进行转变，转变完成后通过水冷、空冷或者油冷的方式冷却，来获得自己所需要
15、的显微组织和力学性能。加热时形成的奥氏体的化学成分、均匀化程度、晶粒大小以及加热后未溶入奥氏体中碳化物等过剩相的数量和分布状况，直接影响钢在冷却后的组织性能。图 2.1 是铁碳合金相图。图 2.1 铁碳合金相图4将钢加热到 AC1 以上温度时，组织由珠光体转变为奥氏体，这种转变我们称为奥氏体转变或奥氏体化 9。奥氏体转变分 4 个步骤进行：奥氏体形核、奥氏体长大、残余渗碳体溶解、奥氏体均匀化。如图 2.2 所示。图2.2 奥氏体形成过程示意图在热处理中，钢奥氏体化后冷却，通常有两种冷却方式：等温冷却和连续冷却。如图2.3。冷却的方式不同，得到的组织也不同，最终材料的性能也不同。奥氏体在临界温度以上时，组织是稳定的，不会转变，但是冷却到临界温度以下时，组织不稳定，会发生分解转变。冷却的方式不同，转变的组织也不同，有珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变 10。过冷奥氏体等温转变图即 C 曲线如图2.4。图2.3 过冷奥氏体的冷却方式1-等温冷却 2-连续冷却
