实验讲义
热处理控制碳钢的组织、性能及其表征
一、实验目的
1)熟练掌握并灵活运用碳钢的热处理原理，通过不同的热处理方式来得到不同的组织
和性能；
2)掌握热处理炉的使用，熟悉各类热处理工艺的操作；
3)掌握金相样品的制备方法与详细步骤；
4)掌握碳钢金相样品的腐蚀方法；
5)掌握利用金相显微镜观察和识别碳钢的典型组织，利用硬度计表征各类组织之间硬
度的差异。

二、实验要求
1)每个学生能独立查阅资料，小组讨论，确定实验计划，并将实验计划提前一天给任
课老师审阅；
2)实验计划中对每一个热处理工艺必须给出具体的工艺参数，如升温时间、保温时间、
降温方式等等（样品尺寸由学生自己切割）。

3)认真撰写实验报告，分析实验结果。

三、实验所需仪器设备
1)箱式（管式）热处理炉；磨光机；抛光机；金相显微镜；硬度计；
2)20#、45#、T8、T10、T13钢
四、实验内容
1)热处理工艺设计部分：a）通过热处理工艺，分别得到亚共析钢、共析钢和过共析
钢的平衡组织；b）通过不同的热处理工艺获得上述某一种碳钢的（三种或三种以
上）非平衡组织；
2)金相样品制备部分：对热处理过的样品进行磨光、抛光，得到符合标准的金相样品，
为后续观察做准备；
3)组织性能表征部分：通过适当的腐蚀处理，显示碳钢的组织形貌；分辨三种平衡组
织的形貌特征；分析某一种碳钢的不同组织结构的特征，通过硬度计表征其硬度，
并与相关文献值比较，分析其差异和原因。

五、实验安全及注意事项
1)实验的三个部分相辅相成，所有样品贯穿实验的始终，所以样品不能遗失、不能混
淆，必须妥善保管；
2)热处理过程（特别是淬火的时候）设计高温，操作的时候必须带防护手套，严格按
照步骤进行操作，以免发生危险；
3)所有设备都涉及到电源，注意用电安全，使用完毕后必须切断电源；
4)金相样品制备的时候，硬度差别很大的样品不能镶嵌在一起，也不能在同张砂纸上
打磨；
5)金相磨光机需要使用水，注意用水的安全，使用完毕后必须切断水源；
6)金相腐蚀液具有强的腐蚀作用，注意不能泼撒到身体上，特别是眼睛上，使用腐蚀
液时，必须带上防护手套；
7)在使用仪器设备时，必须认真阅读相关仪器的安全使用规程，严格按照操作规程使
用，否则造成的损坏将追究赔偿责任；
8)镶嵌金相样品的时候，镶嵌粉必须捣实，以免造成样品边缘的孔洞；
9)磨制金相样品的时候，必须磨平，不能出现两个或更多平面。

六、实验结果及数据处理
1)对所制备的金相样品进行观察和组织识别，并分析这些显微组织与热处理工艺之间
的关系，将典型的显微组织描绘出来；
2)分析各个样品的硬度值，并与热处理工艺结合，分析硬度的分布规律。

七、实验报告要求
1)详细介绍热处理工艺的设计思路和依据的原理；
2)详细介绍热处理的具体工艺和操作过程；
3)详细介绍金相试样制备的具体流程和注意事项；
4)详细分析金相组织，并描绘出典型的组织特征；
5)分析这些典型的组织与热处理工艺之间的关系；
6)详细介绍硬度的测试步骤；
7)分析样品的硬度值与热处理工艺之间的关系。

八、思考题及问题讨论
讨论完全退火、不完全退火、正火、淬火、低温回火、中温回火、高温回火等热处理工艺的主要作用和具体应用场合。

九、参考资料
1)金属学与热处理，崔忠圻主编，机械工业出版社，北京
2)钢铁热处理实用技术，许天己编著，化学化工出版社，北京
3)金属热处理工，中国就业培训技术指导中心编，中国劳动社会保障出版社，北京。