45號無縫鋼管的基本熱處理（退火、淬火及回火）工藝方法。研究冷卻條件與鋼性能的關(guān)系。分析淬火后的回火工藝其溫度的選擇對鋼性能的影響。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料：1.HR—150A型洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)。2.試樣:Φ20×10mm45鋼和。3.實(shí)驗(yàn)用的箱式電阻加熱爐(附測溫控溫裝置)。4.冷卻劑：水 (使用溫度約20℃)。

實(shí)驗(yàn)的相關(guān)原理和要求：熱處理是一種很重要的金屬熱加工的工藝方法，也是充分發(fā)揮金屬材料性能潛力的重要手段。熱處理的主要目的是改變鋼的性能，其中包括使用性能及工藝性能。鋼的熱處理工藝特點(diǎn)是將鋼加熱到一定的溫度，經(jīng)一定時(shí)間的保溫，然后以某種速度冷卻下來，通過這樣的工藝過程能使鋼的性能發(fā)生改變。其基本工藝方法可分為退火、淬火及回火等。鋼的退火鋼的退火通常是把鋼加熱到臨界溫度Ac1或Ac3線以上，保溫一段時(shí)間，然后緩慢地隨爐冷卻。此時(shí)，奧氏體在高溫區(qū)發(fā)生分解，從而得到比較接近平衡狀態(tài)的組織。一般中碳鋼(如40、45鋼)經(jīng)退火后消除了殘余應(yīng)力，組織穩(wěn)定，硬度較低(HB180～220)有利于下一步進(jìn)行切削加工。實(shí)驗(yàn)的材料為45#鋼，退火工藝中其加熱溫度選擇為Ac3以上溫度，此實(shí)驗(yàn)選擇的溫度為800oC。退火冷卻方式：鋼退火時(shí)，一般采用隨爐冷卻到600～550℃以下再出爐空冷。

45號無縫鋼管的淬火鋼的淬火：淬火就是將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上30~50oC，保溫后放入各種不同的冷卻介質(zhì)中快速冷卻(V冷＞V臨)，以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。碳鋼經(jīng)淬火后的組織由馬氏體及一定數(shù)量的殘余奧氏體所組成。為了正確地進(jìn)行鋼的淬火，必須考慮下列三個(gè)重要因素：淬火加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度。淬火溫度的選擇正確選定加熱溫度是保證淬火質(zhì)量的重要一環(huán)。淬火時(shí)的具體加熱溫度主要取決于鋼的含碳量，可根據(jù)Fe-Fe3c相圖確定（如圖3-1所示）。對45#鋼的亞共析鋼，其加熱溫度為Ac3+30~50oC，此實(shí)驗(yàn)采用的加熱溫度為830o。若加熱溫度不足（低于780oC的Ac3溫度），則淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體而造成強(qiáng)度及硬度的降低；但過高的加熱溫度（如超過Acm）不僅無助于強(qiáng)度、硬度的增加，反而會(huì)由于產(chǎn)生過多的殘余奧氏體而導(dǎo)致硬度和耐磨性的下降。保溫時(shí)間的確定淬火加熱時(shí)間實(shí)際上是將試樣加熱到淬火溫度所需的時(shí)間及在淬火溫度停留所需時(shí)間的總和。加熱時(shí)間與鋼的成分、工件的形狀尺寸、所用的加熱介質(zhì)、加熱方法等因素有關(guān)，一般按經(jīng)驗(yàn)公式加以估算。（經(jīng)驗(yàn)公式：加熱溫度為800oC的圓柱形工件，保溫時(shí)間為1.0分鐘/每毫米）。3、冷卻速度的影響冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。冷卻時(shí)應(yīng)使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個(gè)前提下又應(yīng)盡量緩慢冷卻，以減少內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂。為保證淬火效果，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)（如水、油等）。此實(shí)驗(yàn)的淬火冷卻介質(zhì)選用水。

45號無縫鋼管的回火鋼經(jīng)經(jīng)淬火后得到的馬氏體組織質(zhì)硬而脆,并且工件內(nèi)部存在很大的內(nèi)應(yīng)力,如果直接進(jìn)行磨削加工往往會(huì)出現(xiàn)龜裂；一些精密的零件在使用過程中將會(huì)引起尺寸變化而失去精度，甚至開裂。因此淬火鋼必須進(jìn)行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同的組織和性能。低溫回火：回火溫度150~250oC；回火后的組織為回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物；性能特點(diǎn)是硬度高，內(nèi)應(yīng)力減少。中溫回火：回火溫度350~500oC；回火后的組織為回火屈氏體；性能特點(diǎn)是硬度適中，有高的彈性。高溫回火：回火溫度500~650oC；回火后的組織為回火索氏體；性能特點(diǎn)是具有良好塑性、韌性和一定強(qiáng)度相配合的綜合性能。對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要考慮回火溫度和保溫時(shí)間這兩個(gè)因素。實(shí)驗(yàn)所用試樣較小，故回火保溫時(shí)間可為30分鐘，回火后在空氣中冷卻。回火冷卻方式：碳鋼回火時(shí)，一般采用在空氣中冷卻。不同的回火溫度對碳鋼硬度的影響:淬火鋼在回火過程中發(fā)生了一系列的組織變化，這必然會(huì)引起機(jī)械性能發(fā)生相應(yīng)的變化。淬火鋼的回火，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)軟化過程，性能變化的總趨勢是，隨著回火溫度的升高，硬度、強(qiáng)度降低，而塑性、韌性提高。

不同的回火溫度對碳鋼硬度的影響淬火鋼在回火過程中發(fā)生了一系列的組織變化，這必然會(huì)引起機(jī)械性能發(fā)生相應(yīng)的變化。淬火鋼的回火，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)軟化過程，性能變化的總趨勢是，隨著回火溫度的升高，硬度、強(qiáng)度降低，而塑性、韌性提高。

45號無縫鋼管含碳量對淬火后硬度的影響在正常淬火條件下，鋼的含碳量越高，淬火后的硬度也越高。但含碳量大于0.8%的鋼，一般低碳鋼淬后，硬度在HRC40左右；中碳鋼淬火后。