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1、实验六 碳钢热处理后的组织观察及洛氏硬度测定,一实验目的二实验仪器三实验原理四操作步骤五注意事项,一、实验目的,(1)熟悉碳钢经不同热处理后的显微组织及形态特征。(2)加深理解不同热处理工艺对碳钢组织和硬度的影响。(3)熟悉洛氏硬度计的使用方法。,二、实验仪器,1.数字网络显微金相系统2.布氏硬度机,三、实验原理,碳钢经热处理后的组织大都是不平衡组织，因此，在研究热处理后的组织时，不但要使用铁碳相图，而且要用钢的过冷奥氏体转变曲线（TTT或CCT曲线）来分析。,图6-1 45钢的CCT曲线,3.1 碳钢热处理,45钢经完全退火后得到的组织是铁素体+珠光体。正火后的组织是铁索体+索氏体,如图62
2、所示。与退火后的组织比较，正火后的组织中铁素体量较少，珠光体型组织细密且数量较多。,图6 2 45钢的正火组织,3.2洛氏硬度试验,洛氏硬度试验机的机构：金属洛氏硬度计是测量材料洛氏硬度的专用设备。a.施加试验力的方式不同：1直接加荷式硬度计2杠杆式硬度计3.还有弹簧加试验力及液压加试验力等形式的硬度计。b.按照结构形式不同：还分为台式和携带式等。,图11直接加荷式硬度计,12杠杆式洛氏硬度计,3.2.2.洛氏硬度操作原理,a.测量原理及操作过程 洛氏硬度试验采用1200金刚石圆锥或淬火钢球作为压头，在初试验力F0及总试验力F1先后作用下，将规定的压头压入试样表面，保持一定的时间后卸除主试验力
3、Fl，在保留初试验力F0下测量压痕残余深度e。100（或130）减去e值即为洛氏硬度值。,b.计算公式：,为常数，用钢球压头时为130；用金刚石压头时为100。,K为什么定义为130或100？,根据洛氏硬度定义：一个洛氏硬度单位在特定条件下定义为0.002mm的压痕深度残余增量。,c.洛氏硬度标尺分类及选用原则,洛氏硬度计按照洛氏硬度试验的基本定义设计，采用金刚石、1.588mm和3.175mm钢球三种压头，采用60kg、100kg、150kg三种试验力。GB/T230-91金属洛氏硬度试验方法中扩展为HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRK、HRH九个标尺。,A标尺采用
4、金刚石压头，60kg的载荷，测量范围为2088HRA。适用于测定坚硬或薄硬材料的硬度。如硬质合金、渗碳后淬硬钢、经硬化处理的薄钢带、薄钢板等。C标尺采用金刚石压头，150kg的载荷，测量范围为2070HRC。当试样硬度低于20HRC时，金刚石压头压入试样过深，由于压头几何形状所造成的误差增大，测量结果不准确，一般要选用B标尺；当试样硬度大于70HRC时，压头尖端产生的压力过大，金刚石容易损坏，一般采用检测力较小，压入很深度较小的A标尺。适应于炭钢、工具钢及合金钢等经过淬火及回火处理的试样的硬度试验。B标尺采用钢球压头，100kg的载荷，硬度范围为20100HRB，当试样硬度小于20HRB时，多
5、数情况下金属开始蛹变，变形延续很长时间，测量结果不容易准确；当试样硬度大于100HRB时，由于钢球压头可能变形，以及压入深度太小影响精确测量，均可能造成误差。用来测量有色金属、合金及退火钢等低硬度零件的硬度。,洛氏硬度标尺选用原则：,二）试样（1）试样的表面应光滑平整，不应有氧化皮及污物，尤其不应有油脂。试样表面应能保证压痕直径的精确测量，表面粗糙度只Ra一般不应低于0.80um（2）试样制备过程中，应尽量避免由于过热或冷加工等对试样表面硬度产生影响。（3）试样的厚度至少应为压痕深度的10倍，两压痕中心距至少为压痕直径的4倍，不小于2mm（4）每个试样上的检测点数不少于四点（第一点不记），大批
6、量检测可适当减少。,d.洛氏硬度检测及注意事项：,一）试验设备的校验：压头、载荷、试验台等,三）对圆柱面和球面上测得洛氏硬度值，应进行修正四）结果书写 洛氏硬度符号HR，HR前面为硬度数值，后面为使用的标尺。如50HRC,e.洛氏硬度检测特点及应用范围,1.洛氏硬度检测操作简便，迅速，工作效率高。2.由于使用检测力小，产生的压痕比布氏硬度检测的压痕小，因而对制件表面没有明显的损伤。3.由于使用金刚石压头和两种直径的钢球作为压头，有三种检测力共计九中标尺，可以测量从较软到较硬材料的硬度，使用范围广。4.再者有预检测力，所以试样表面轻微的不平度对硬度值的影响比布氏、维氏小。因此，适用于成批生产大量
7、检测的机械、冶金热加工过程中以及半成品或成品的检验。特别适用于刃具、模具、量具、工具等成品的检测。,四、操作步骤,观察表62中所列试祥的显微组织，掌握各种组织的形态特征，并绘出所观察试样的显微组织示意图。测定45钢经不同热处理后的各试样的硬度，绘出硬度与回火温度的关系曲线。综合分析热处理工艺对组织和硬度的影响。,表6 2 试验材料及处理条件,五、注意事项,(1)观察组织前，先明确材料成分、热处理条件及浸蚀剂等。(2)结合铁碳相图和相应钢种的过冷奥氏体转变曲线分析不同热处理条件下各种组织的形成过程。(3)对不同热处理的组织，可采用对比的方法进行分析研究，例如退火与正火、水淬与油淬、马氏体与回火马氏体、屈氏体与回火屈氏体、索氏体与回火索氏体、回火屈氏体与回火索氏件等。(4)在弄清各种组织的形态特征后，再绘显微组织示意图。(5)在教师的指导下测量硬度，并记录测量的全部数据，以供绘制曲线和分析时使用。,
