(設計性)
一、實驗內容
1．設計給定材料的熱處理工藝並進行操作。根據實驗用材料和技術要求，結合課堂所學知識和查閱資料，制定出處理工藝和操作規程，同時要考慮合金元素在鋼中的作用，它們對相變點、淬火冷卻速度以及回火等方面的影響。自己實施工藝操作。
2．觀察組織。觀察典型合金結構鋼和合金工具鋼的顯微組織，了解不同狀態下的組織特點，學會識別和分析。
一、 實驗目的
1．學會制定常用合金結構鋼及工具鋼的熱處理工藝和操作規程。能夠根據技術要求靈活運用所學知識達到獲得優異效能的目的。並要學會分析和檢驗，提高學生分析問題和解決問題的能力。
2．觀察分析典型合金結構鋼及工具鋼的顯微組織特徵。
三、實驗條件
1.實驗用箱式電阻加熱爐
2.洛氏硬度計
3.金相顯微鏡
4.淬火試樣材料
5典型標準試樣一套
四、實驗相關知識
1、熱處理工藝的制定。結構鋼一般屬於亞共析鋼，常採用完全奧氏體化淬火，其淬火常用溫度為ac3+30～50℃，以便淬火後得到全部馬氏體組織，回火後獲得優良的綜合力學效能。合金工具鋼一般屬於過共析鋼，常採用不完全奧氏體化淬火，其淬火常用溫度為ac1+30～50℃，需保留適當未溶粒狀碳化物，以使淬火後得到馬氏體＋粒狀碳化物+殘餘奧氏體組織，提高鋼的硬度和耐磨性，降低脆性及變形開裂的危險性。
在具體選擇合金鋼淬火溫度時，需要考慮合金元素在鋼中的作用，對臨界點的影響等，可先查出鋼的臨界點。再參照上述原則確定淬火溫度，實際應用時需根據具體情況靈活掌握。還可以查手冊，根據工件的具體情況，尺寸大小複雜程度等選取鋼的淬火溫度。
最後再根據由實驗得出的硬度和組織等與加熱溫度的關係來確定出最佳的淬火溫度和保溫時間。
淬火硬度是選擇淬火溫度時或判斷淬火操作正確與否的乙個重要標誌。在實際工作中一般都是以淬火硬度值來判斷是否被淬上火，因為硬度可以判斷鋼的組織是否為馬氏體。馬氏體的硬度主要取決於含碳量，隨著馬氏體含碳量的增高，其硬度也隨之提高，因此可根據鋼的含碳量，大體判斷鋼所能達到的淬火最高硬度。
通常合金元素的存在對鋼中馬氏體硬度影響不太大，但對加熱溫度、冷卻介質的選擇很重要，對回火穩定性的影響很重要，因此影響了鋼的綜合力學效能和熱處理工藝效能。熱處理操作應有目的性，淬火操作要迅速，不要使小試樣溫度下降太多導致淬火不足。淬入冷卻介質中要攪動，以免硬度不均勻。
1、 觀察常用合金結構鋼和合金工具鋼的顯微組織。
觀察所選材料的顯微組織，學會在顯微鏡下識別常用顯微組織，以便分析工藝的成敗和原因。這是非常重要的。其中低合金鋼與碳鋼的組織相差不很大，而高合金工具鋼有所不同，高速鋼及高cr模具鋼是一種常用的高合金工具鋼，例如w18cr4v，因為它含有大量的合金元素，使鐵碳相圖中的ｅ點大大向左移，以致雖然它的碳的質量分數只有0.
7%～0.9%，但已經含有萊氏體組織，所以稱為萊氏體鋼。
高速鋼平衡結晶的室溫組織與亞共晶白口鐵的組織相似，由珠光體、碳化物和萊氏體組成。但在實際鑄造條件下冷速較快，奧氏體轉變為馬氏體+奧氏體，高速鋼鑄態組織中萊氏體由合金碳化物和馬氏體組成。萊氏體沿晶界呈寬網狀分布，萊氏體中的碳化物粗大，呈骨架狀，不能靠熱處理消除，必須進行鍛造打碎。
往往呈不均勻的帶狀分布。因為萊氏體屬共晶組織，所以稱這類碳化物為共晶碳化物。鍛造退火後高速鋼的顯微組織由索氏體和碳化物所組成。
高速鋼優良的熱硬性及高的耐磨性，只有經過淬火及回火才能獲得，為使奧氏體充分合金化，保證最終有高的熱硬性。淬火溫度高達1280℃左右，冷卻時可在油中或空氣中冷卻。淬火組織為馬氏體＋碳化物＋殘餘奧氏體。
回火組織為回火馬氏體＋碳化物＋少量殘餘奧氏體（２%～３%）。
五、實驗步驟
1、全班分成若干組，每小組領取一種材料試樣，根據所拿材料的成分及技術要求，選擇淬火加熱溫度，保溫時間和冷卻方式，然後進行淬火工藝操作，測量淬火硬度。
2、各小組彙總討論各個材料的處理情況，效能指標是否達到。
3、觀察分析實驗室已準備好的各種合金結構鋼及合金工具的退火、淬火及回火組織，畫出組織示意圖。
合金結構鋼
1 牌號和化學成分見表3 15。表3 15合金結構鋼的牌號和化學成分 注 1 本標準中規定帶 a 字標誌的牌號僅能作為高階優質鋼訂貨，其他牌號按優質鋼訂貨。2 根據需方要求，可對錶中各牌號按高階優質鋼 指不帶 a 或特級優質鋼 全部牌號 訂貨，只需在所訂牌號後加 a 或 b 字標誌 對有 a 字牌號...
合金結構鋼
材料名稱 合金結構鋼 牌號 15cr 標準 gb t 3077 1988 特性及適用範圍 是常用的低碳合金滲碳鋼，冷變形塑性高，焊接性良好，在退火狀態下可切削性好。用作工作速度較高而斷面不大的 心部韌性高的滲碳零件，如襯套 曲柄銷 活塞銷 活塞環 聯軸節，以及工作速度較高的齒輪 凸輪 軸和軸承圈等，...
合金結構鋼的分類和效能
低合金結構鋼中合金元素總的質量分數一般不超過5 以提高鋼的強度並保證其具有一定的塑性和韌性。合金元素總的質量分數為5 10 的稱為中合金鋼，大於10 的稱為高合金鋼。對於焊接生產中常用的一些合金結構鋼，綜合考慮了它們的效能和用途後，大致可以分為強度用鋼和低中合金特殊用鋼兩大類。1.強度用鋼 這類鋼材...