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1、内蒙古科技大学本科生材料综合实验报告题目：热轧 Q345 钢 10%压下率空冷和水冷后的组织和硬度的分析报告专业：材料成型及控制工程班级：成型 10-6 班学号： 姓名：指导老师：内蒙古科技大学- 1本- 科生综合实验目录一、实验目的错误！未定义书签。二、实验材料2三、实验方案2四、实验设备及器材24.1 加热炉24.2 金相切割机34.3 二辊可逆式实验轧机3五、实验步骤35.1 样品切割35.2 加热35.3 轧制冷却45.4 样品磨样抛光45.5 腐蚀与拍照5六、实验结果分析56.1 观察和分析相同温度、相同压下率、不同冷却方式的金相组织56.2 分析造成金相组织不同的原因76.3 分析
2、相同温度、相同压下率、不同冷却方式的硬度的不同7七、总结8参考文献9- 1 -内蒙古科技大学- 2本- 科生综合实验热轧 Q345 中不同冷却方式对材料组织的影响一、实验目的：1. 通过实验室二辊可逆轧机对 Q345 钢进行轧制实验，分析其在相同加热温度、轧制温度以及相同压下量的条件下，不同冷却方式对材料组织的影响。2. 了解、熟悉使用加热炉的使用方法3. 对 Q345 钢进行打磨，抛光，腐蚀，了解试样的加工过程。4. 通过观察金相组织，熟悉仪器的使用，分析不同加工条件下的金相组织。二、实验材料：本实验所用材料试样为低合金钢 Q345，其主要成分见表 1。牌号CMnSiSPVAl表 1 Q34
3、5 化学成分1.001.0.02Q3450.20600.550.0450.0450.150.015三、实验方案：把低合金钢 Q345 试样放入加热炉中加热，当炉温达到 1050时，保温 20 分钟，取出式样，在二辊可逆式实验轧机进行轧制。压下量为 10，轧制完成后空冷至室温。待试样冷却完毕用金相切割机切割试样，用砂轮机进行打磨毛边、倒角， 取小块分别在 120 倍、240 倍、400 倍、600 倍和 800 倍的砂纸上打磨，将其表面的划痕完全祛除后利用抛光机进行抛光，随后进行腐蚀、清洗，在电子显微镜上观察所处理试样的组织结构并进行拍照及标注。四、实验设备及器材：4.1 加热炉（箱式炉）：主要
4、供金属机件或合金钢机件在空气中进行热处理加工之用。与控制柜配合使用，可手动或自动控制电炉的温度。箱式电阻炉结构主要由炉体、炉衬、炉底板、加热元件、炉门及控制系统等部分组成。- 2 -内蒙古科技大学- 3本- 科生综合实验4.2 金相切割机：QG-2 金相试样切割机（以下简称切割机） 是利用高速旋转的薄片砂轮来截取金相试样，它广泛地适用于金相实验室切割各种金属材料。由于本机附有冷却装置，用来带走切割时产生的热量，因而避免了试样遇热而改变其金相组织。4.3 二辊可逆式实验轧机：二辊轧机分为可逆式和不可逆式，现在一般都是采用可逆式。二辊轧机主要是通过两个旋转的轧辊将轧件咬入轧机，实现来料尺寸的变化完
5、成轧钢的。轧制板材时轧辊工作面是平面，通过压下装置调节辊缝大小来实现板材厚度的变化。4.4 台式砂轮机砂轮机是用来刃磨各种道具、工具的常用设备，其主要是由基座、砂轮、电动机或其他动力源、托架、防护罩和给水器等所组成，配件有防护罩、挡屑板、砂轮、托架、法兰盘和软垫。主要用于初步的打磨试件使其平整，打磨出倒角，清理毛刺。五、实验步骤:5.1 样品切割镶嵌:将试样切割成长约 40mm，宽约 30mm 的长条。5.2 加热:1. 将 Q345 加热炉手动控制，预设炉内温度为 1050。2. 将加热炉设置成自动控制进行加热。3 安排两人随时观察加热炉，保证电流不超过 25A，若有异常则立即关闭加热炉，改
6、为手动控制，电流正常以后再改为自动控制。4. 当炉温达到预设温度并保温完成后，取出试样在轧机上进行轧制。5. 轧制完成后，轧件空冷或水冷。- 3 -内蒙古科技大学- 4本- 科生综合实验5.3 轧制:轧制参数表试试样代号及厚度尺寸样（mm）轧制轧制道 道次压 冷却方编温度次下率式号轧前厚度轧后厚度10501 号7.97.110%水冷110502 号7.97.110%空冷5.4 磨样抛光:1. 将长条的 Q345 钢试样用切割机制成便于打磨的大小；2. 将切割好的试样用于观察的那面在砂轮机上的进行打磨，去掉在锯切时产生的毛刺及不平纹路，不至在今后实验中将手划伤，同时使其用于观察的那面的表面打磨地
7、平整，没有突起也没有凹陷；3. 将 120#砂纸铺平在玻璃板上，把试验在砂纸上顺着同一个方向打磨，使试验的打磨面平整便于之后的打磨；4. 更换至 240#砂纸打磨方向垂直于上一次划痕方向，目的消除120#砂纸划痕。当划痕消除后并出现的新的划痕都是同样方向的平行痕迹时再跟换下一道砂纸，同时试样的打磨面旋转 90；5. 逐步更换更细型号的砂纸并重复上述步骤，此时试样的被打磨面变得越来越光滑好似镜面，但换至 600#砂纸是依旧会留有非常细小的划痕；6. 此时更换 800#砂纸并进行水磨，7 .抛光机进行抛光，在抛光时，先将试样在洒有抛光液的抛光机打磨至光亮，再换洒有清水的抛光机清除试样表面抛光液，并
8、使试样更加光亮，高速旋转的抛光机带动被润湿的抛光布，很高的转速有助于抛光并通过离心力将抛出的脏物颗粒甩离抛光体，可以防止抛光面被抛出的颗粒划伤。完成后试样的抛光面应光洁如镜，无划痕和砂纸颗粒。- 4 -内蒙古科技大学- 5本- 科生综合实验5.5 腐蚀与拍照:1. 将抛光后的试样用酒精溶液清洗干净，然后用吹风机吹干；2. 把 4的硝酸酒精溶液滴在试样表面，晃动使溶液均匀，便于腐蚀；3. 腐蚀在 5-10 分钟后用酒精溶液清洗试样，迅速用吹风机吹干；4. 将试样置于光学显微镜镜头上方，调整焦距，便可以在电脑上清晰地观察到试样的显微组织；5. 调整显微镜，使镜头上下左右移动，观察显微组织，选出效果
9、好的部分显微组织进行拍照；6. 选出不同的放大倍数进行拍照，分别为 200、500、1000 倍；7. 拍摄照片后进行标注六、实验结果分析：6.1 观察和分析相同压下，不同冷却方式的金相组织采用相同的压下，通过不同的冷却方式（空冷和水冷两种方式）来观察所获得的组织，分析组织不同的原因。图 1 为 Q345 钢 1050加热，热轧钢压下率为 10%，不同冷却方式的金相组织对比，放大倍数 200 倍，图 2 为 Q345 钢1050加热，热轧钢压下率为 10%，不同冷却方式的金相组织对比，放大倍数500 倍，图 3 为 Q345 钢 1050加热，热轧钢压下率为 10%，不同冷却方的金相组织对比，
10、放大倍数 1000 倍。（a）空冷(b)水冷图 1 Q345 钢 1050加热，压下率为 10%，不同冷却方式的金相组织对比（放大倍数 200 倍）- 5 -内蒙古科技大学- 6本- 科生综合实验（c)空冷(d)水冷图 1 Q345 钢 1050加热，压下率为 10%，不同冷却方式的金相组织对比（放大倍数 500 倍）（e）空冷(f)水冷图 1 Q345 钢 1050加热，压下率为 10%，不同冷却方式的金相组织对比（放大倍数 1000 倍）由 a b c d e f 六图可以观察到马氏体组织。对于 Q345 钢亚共析钢来说，水冷属于淬火。对淬火工艺而言，在钢加热到 1050后，组织完全奥氏体
11、化。其后冷却速度大于临界淬火速度，得到马氏体和残留奥氏体组织。由 A B C D E F 六图可以观察到黑色的珠光体和白色的铁素体。对于 Q345 低合金钢来说，空冷属于正火，空冷后的组织就为珠光体和少量的铁素体。由于冷却的速度较快，所以组织中铁素体较少，珠光体组织较细。- 6 -内蒙古科技大学- 7本- 科生综合实验6.2 分析造成金相组织不同的原因6.2.1. 轧后冷却速度对轧后组织的影响：图 2 低碳钢冷却曲线由冷却曲线可知，不同的冷却速度对轧后组织有很大的影响。1 号样为水冷，2 号样为空冷。由于水冷冷却速度大于空冷冷却速度。根据冷却曲线图可看出水冷冷却曲线不经过珠光体转变区和贝氏体转
12、变区，直接降低到 Ms 点以下发生马氏体转变，得到淬火马氏体组织。2 号样为空冷，空冷冷却曲线经过珠光体转变区，发生珠光体转变得到珠光体组织。6.2.2. 轧制压下量对轧后组织的影响:临界变形量（ 2%10%）是能发生再结晶的最小变形量。当变形量小于2%10%，不发生再结晶；当变形量为2%10%，再结晶后晶粒粗大；当变形量大于 2%10%，随变形量增加，晶粒变细。1 号样为 15.7%变形量，2 号样为 21.1%变形量。所以 2 号样晶粒比 1 号样晶粒细小。6.3 分析不同冷却速度对硬度的影响不同压下，不同冷却速度的硬度如表 3 所示.- 7 -内蒙古科技大学- 8本- 科生综合实验表 3
13、HHH10%10%10%8978.5899094.497冷却硬度123压下空冷水冷由表 3 数据可知，相同压下量，水冷后得到的组织硬度比空冷的硬度高， 冷却速度不一样钢发生固态转变的温度也不一样，得到的组织也有很大差异， 一般来说冷却速度越快，钢转变的温度越低，转变后得到的组织的硬度也越高。主要是因为转变温度越低，原子的活动能力也越低，得到的组织就越细，比如 珠光体型组织的层片间距就随形成温度的降低而变小，如果冷却速度足够大就 可以发生马氏体转变而得到马氏体，它的硬度会更高。6.4 实验误差分析1. 在试样加热保温时，由于人工失误或者机器误差，会出现试样温度未达到 1050；2. 在试样轧制时
14、存在着轧辊和试样的温度差，同时在炸后的冷却中，有一部分试样未能全部浸入油里；3. 在打磨试样时未能把表面划痕全部去掉，但总体上不影响实验进度，抛光是也没有将表面完全抛光干净留有细小污物；4. 在腐蚀过程中，腐蚀稍重，表面留有瑕疵物，影响观察；七、总结在四周的综合实验实际操作中，从坯料切割镶嵌加热到最后的金相组织观察，实验的整个操作过程让我学到很多的知识、并且把课本上学习的知识具体的实际操作。首先是制定实验的方案，通过查找书籍和搜索相关资料，制定实- 8 -内蒙古科技大学- 9本- 科生综合实验验方案，通过与同学探讨和在老师的帮助下得以顺利完成实验过程。在实验试样加热和磨样的过程中让我懂得了做任
15、何事需要耐心和细心，并且学会操作加热炉、切割机、显微镜等仪器的操作，学会了观察金相组织并进行分析和最后的总结，使我自身在整个实验过程中不仅会操作各种实验仪器，还学会分析和总结结果。虽然只是短短的一次实验实践，但是却学到了书本上学习不到的知识，让我更加认识到实践的重要性。在为期四周的综合实验课程中，学习实验是一方面另一方面让我和同学懂 得互相帮助，共同探讨实验过程，在这其中有好的方面也有自己所欠缺的东西， 都值得反思。最后，希望学校多安排一些这样的实验，并且感谢指导老师张老师的帮助， 在张老师的帮助下得以顺利完成。八、参考文献：1. 刘宗昌，任慧平，等 .材料组织结构转变原理 M. 北京:冶金工业出版社,2006.9;2. 崔忠圻, 谭耀春. 金属学与热处理M. 哈尔滨工业大学, 机械工业出版社,2010.10;3. 马博，彭艳，刘云飞，等。低合金钢 Q345B 动态再结晶动力学模型J.亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,2010,4:141146;4. 林武,张希旺,赵延阔，等。Q345 钢奥氏体连续冷却转变曲线( CCT 图)J.长沙：中南大学材料科学与工程学院，2009,4:247250；- 9 -