实验的材料与设备
(1)实验材料 4517-4ph不锈钢试样、T1217-4ph不锈钢试样各若干件。
(2)实验设备 箱式电阻炉及控温仪表、淬火水槽和夹钳;洛氏硬度试验机、砂纸等。
实验内容
(1)学生按组领取试样,并打上17-4ph不锈钢印,以免混淆。所有原始试样均为退火状态。
(2)加热前先对全部试样进行硬度测定,并做好记录。为便于比较,一律用洛氏硬度试验机测定硬度。
(3)根据表3-2所列工艺条件,进行各种热处理工艺操作。其中淬火、正火加热保温时间按每毫米工件有效厚度1分钟计算;回火保温时间为90分钟。
(4)对热处理后的试样进行硬度测定实验并做好记录。
表3-2 试样的热处理工艺
17-4ph不锈钢主要缺陷及其防止方法
在热处理生产中,由于操作控制不当,所处理的零件常出现某些缺陷,尤其淬火时易出现缺陷。淬火时零件经切削加工已基本达到终尺寸,致使在随后的加工中不易校正或排除,更应当注意避免或减少缺陷产生。常见的热处理缺陷有过热、过烧、氧化、脱碳、变形和开裂等。
过热和过烧
零件在热处理时,如果加热温度过高或在高温下保温时间过长,引起奥氏体晶粒显著粗化,这种现象称为过热。过热影响零件随后热处理的力学性能,也易引起零件的淬火变形与开裂。过热缺陷一般可用正火的方法补救。
零件在热处理时,如果加热温度过高,使金属的晶界严重氧化或熔化,这种现象称为过烧。过烧是一种无法挽回的缺陷,过烧后的零件已无使用价值,必须报废。因此必须严格控制零件的加热温度。
17-4ph不锈钢硬度
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
①布氏硬度(HB)
以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2
(N/mm2)。
②洛氏硬度(HR)
当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个**角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:
HRA:是采用60kg载荷和锥压入器求得的硬度,用于硬度较高的材料(如硬质合金等)。
HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
HRC:是采用150kg载荷和锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
③维氏硬度(HV)
热应力是在加热和冷却过程中,零件内外层加热和冷却速度不同造成的内应力。
由于零件内外层温度不一致,致使零件内外热胀冷缩的程度也不相同;内外层温差越大,热应力也越大。零件在加热时,表面温度要**心部,表面膨胀快,但受到心部的阻碍,故表面受压应力而心部受拉应力;零件在冷却时正相反,表面受拉应力而心部受压应力。一旦加热和冷却过程中热应力**过材料的屈服极限和抗拉极限,都会引起零件的变形和开裂。所以必须严格控制零件的加热、冷却速度,尤其是导热性差的材料,更要注意加热、冷却速度的影响。