五、实验设备和材料
（1） 箱式电阻炉和控温仪表； （2） 金相显微镜： （3） 洛氏硬度计；
（4） 淬火水桶、油桶、火钳、砂纸等, 20钢、45钢、T12钢试样若
干，尺寸分别为 12×12mm、13×14mm；15×14mm
（5） 金相试样一套； （6） 金相图谱一套。 六、实验步骤
1、领取试样进行热处理工艺实验，炉冷试样由灰冷来代替。
2、同一加热温度的20钢、45钢和T12钢试样放入920℃、860℃、780℃、炉子内加热，保温后分别进行水冷、油冷、空冷和灰冷操作。 3、将水冷试样中取出5块45钢试样分别放入200℃300℃400℃500℃600℃的炉中进行回火、回火保温时间为30分钟。 4、洛氏硬度测试 七、思考题
1. 试分析T12钢780℃水淬200℃回火与T12钢1100℃水淬200℃回火
的组织区别,性能区别,说明过共析钢淬火温度如何选择？
2. 分析45钢760℃水淬与45钢860℃油淬组织区别。若45 钢淬火后硬
度不足，如何根据组织分析原因是淬火加热温度不足还是冷却速度不够
八、实验报告 1. 实验目的。
2. 根据实验测试数据及观察到的显微组织综合分析 a、加热温度与冷却速度对钢性能的影响；
b. 不同回火温度对材料性能的影响,绘制45钢回火温度与硬度关系曲线,
c. 观察热处理后的金相组织，并画出组织示意图 九、 其它说明
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（1）实验前仔细阅读实验指导书。 （2）热处理操作及注意事项
a、装取试样时炉子要断电，装取试样后炉门要及时关好，并立即通电。 b、试样加热时，尽量靠近热电偶测出的温度接近试样温度。 c、实验中注意计算保温时间；保温时要注意温度控制仪表是否正常，以免跑温或升温太慢，发现问题应报告老师检查。
d、淬火冷却时，将试样迅速入油或入水。并不停地移动试样，且不要拿出液面。
e、热处理后测定硬度，并填写在表2中。 f、测硬度前要将试样的氧化皮磨掉。 （3）观察显微试样的基本步骤：
b、根据试样的成分、热处理工艺，对照相图和 C曲线分析可能出现的组织。
c、正确选择放大倍数，组织粗的可选低倍，组织细的可选高倍。先用低倍。低倍观察视场，组织特征较明显，观察较全面，然后对其中有代表性的区域用高倍观察，高倍观察范围较局限，但能看到局部组织的细节。
d、显微镜观察时要根据观察重点深入的原则，选择其中有代表性的区域进行重点观察。
e、根据组织的形成特点和组织的特征画出组织示意图，注明材料、热处理工艺、放大倍数、腐蚀剂、组织名称等。
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实验2：热加工的常见宏观微观缺陷
实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：选修 一、实验目的
(1)熟悉铸造、锻造、焊接、热处理等工艺中常见缺陷的类型； (2) 熟悉常见缺陷的宏观及微观组织的特征、形成原因及影响。 二、实验内容
1、提问与讨论相结合，弄清热加工过程中常见缺陷，形成原因，对材料质量的影响、消除办法。
2、观察若干宏观缺陷样品（见表１）及热加工显微缺陷试样，画下显微缺陷组织示意图。 表１
缺陷名称 集中缩孔 皮下气泡 一般疏松 比重偏析 锻件过烧 锻裂 淬火裂纹
形貌特征 分析原因 影响
三、实验原理、方法手段 1．铸锭、铸件、铸钢中常见缺陷
(1)缩孔 多数金属在凝固时均发生体积收缩，因此缩孔难以避免。缩孔可分为集中缩孔与分散缩孔。一般集中缩孔控制在钢锭或铸件的冒口处，然后加以切除。若缩孔较深切除不净时即成为残余缩孔或因铸型设计不当，铸锭上部而基本凝固，因心部在冷凝时未能及时得到液体金属的补充，即形成二次缩孔。
残余缩孔或二次缩孔呈中心树根状孔洞，在缩孔附近一般会出现密集的夹
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杂物、疏松或偏析，以此作为区别残余缩孔与各种内裂的依据。铸件中存在缩孔，显著地降低其力学性能，甚至在使用过程中发生断裂事故，有缩孔存在的钢锭，经轧制而未能良好焊合的缩孔，需完全切除，否则在继续加工中导致锻造裂纹或板材、带材的分层现象。
(2)气泡 凝固时由液体金属中释放的气体，因浇铸条件不良如铸型生锈、涂料中存在较多水分与金属液作用产生的气体，在金属已完全凝固时很难逸出，于是有一部分就包容在处于塑性状态的金属中而形成气孔即气泡。 铸件中最常见的气泡呈圆形或椭圆形。一般由液态金属中析出的气体而形成的气泡壁具有金属光泽，表面光滑，如图1所示。
图1 气泡
图2 皮下气泡
在钢锭表面或附近的气泡称为皮下气泡。常由铸型生锈或涂料不当而产
生，呈圆形或椭圆形光滑孔洞，热加工后呈垂直于表面的裂纹。见图2。 气泡减少铸件的有效截面，由于缺口效应大大降低材料的强度；铸锭中的气泡通过热加工可以焊合，但压力加工中可能被氧化而不能焊合，导致细
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裂纹或裂缝或分层现象。
(3)疏松 凝固时枝晶间隙因得不到液体补充，而形成的显微缩孔。 大的疏松在经切削加工后的表面上用肉眼或低倍放大镜即能观察到，而小的疏松则经酸蚀后才能发现或用显微镜进行观察。疏松集中于钢坯轴心部分称为中心疏松。
钢锭中的疏松经压力加工可得到很大改善，但严重者，因压力加工时压缩比不够等原因仍存在，如在钢锭残余缩孔、气泡因焊合不良处仍可能存在疏松。
疏松的存在影响铸锭及铸件的致密度和机加工后的表面光洁度，降低其力学性能；对用作液体容器或管道的铸件，若存在相互联接的疏松时，不能通过水压试验或在使用中发生渗漏现象而报废。
(4)偏析 铸件或铸锭中化学成分不均匀的现象。常见有枝晶偏析、方框偏析、比重偏析。
① 枝晶偏析 固溶体合金凝固过程中，由于扩散不充分，使得同一个晶粒内后凝固的部分与先凝固的部分成分不同，愈靠近枝晶中心则富含高熔点的组元，愈靠近枝晶边缘则富含低熔点组元，因此凝固后便存在晶粒范围内的成分不均匀现象，经磨片浸蚀呈现树枝状分布。这种偏析在铸钢中尤其常见。
同理，各个树枝状晶体之间最后凝固的部分，通常为低熔点组成物和不可避免的杂质，它们与晶粒本身的成分不同，称为晶间偏析。
② 方框偏析 在钢锭的横截面上，因凝固时杂质被推向柱状晶的前沿，聚集在与中心等轴晶相遇处，酸蚀后出现腐蚀较深的方框区域。方框偏析是钢锭中的一种区域偏析。钢锭中存在区域偏析，特别是硫偏析(可富集达300～400%)、磷偏析(可富集达100—200%)强烈地降低钢的质量，并给以后的加工造成种种困难，导致材料的损害和机件的破坏。如硫偏析能破坏金属的连续性，在钢锻造时引起热脆，在轧制钢板时产生夹层，在承受交变载荷的零件中是引起疲劳断裂的主要原因之一。磷偏析使钢具有冷脆性，并促使钢的回火脆性。
③ 比重偏析 产生在凝固的早期，由于组成相之间比重相差悬殊，轻者上浮，
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