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不同冷却方式对Q345钢的影响
内蒙古科技大学本科生
综合实验报告
题目:
轧后冷却速度压下量对
影响
Q345钢组织的
学院:
国际学院班级:
成型2013-5姓名:
何信学号:
1376806538指导老师:
李慧琴老师
热轧Q345组织性能分析报告
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、冷却方式的条件下,压下量对材料组织的影响。
2.熟悉加热炉的使用。
3.通过实验对Q345钢进行打磨、抛光、腐蚀,了解金相试样的制作过程。
4.通过观察金相组织,熟悉蔡司金相显微镜的使用,分析金相组织。
5.熟悉洛氏硬度计的使用,比较不同压下量条件下轧件的硬度。
二、实验材料
1Q345钢化学成寿E%
牌号
C
血Si
PS
Q345
0.12MJ.20
0.60-0.90
<0.30
<0030
<0.030
三、实验方案
1•将坯料置于加热炉中加热,加热到1100C。
2.调整二辊可逆实验轧机辊缝值;预定压下量为23%15%将加热后的
坯料取出后在轧机中轧制,轧制完成后分别置于水中冷却至室温。
图1轧钢加热与冷却工艺
3.将轧件切割、打磨、抛光、腐蚀后放在金相显微镜下观察,并进行拍照。
4.使用洛氏硬度计,测量轧件硬度值。
四、实验设备及器材
1.金相切割机
QG-1金相切割机(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,广泛应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,避免试样切割遇热而改变其金相组织。
主轴转速(r/min)参数如表1
1电漁
主轮转速
(limin)
砂轮片规格
(mm)
量大切割直轻
(mm)
切割功宰
Ckw)
外形尺寸
Cmm)|
3&0V
50HZ
2800
250*2*32
50
LA
1
70*390*360
表1金相切割机参数
2.加热炉(箱式炉)
加热炉是用来进行金属制品的热处理或塑性加工前加热。
与控制柜配合使用,可自动或手动调节温度。
箱式炉结构主要由炉体、炉衬、炉底板、炉门、加热元件及控制系统组成。
该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。
炉体框架采用槽钢和角钢焊接制作,外壳侧板采用Q235钢板焊接,结构
牢固可靠,整体强度好,不易变形,外表平整光洁。
炉体所有焊接处进行打磨处理,并用铁腻子刮平、喷涂热防锈漆后,按照用户提供的色标进行油漆涂装。
炉衬为全纤维结构,采用优质耐高温高铝耐火纤维构筑,采用标准的锚固件及科学合理的镶装方法。
纤维折叠块镶装前进行再次预压缩处理(压缩容重》230Kg/m3,用锚固件固定在壳体上,保温材料安装厚度玄300mm
炉底采用重质高铝耐火砖、轻质耐火砖、保温砖等制作成复合型衬体,衬体上砌筑有加热元件安装槽形沟道,易碰撞部位和承重部位采用重质高铝耐火砖砌筑(砌筑时泥浆内加入粘结剂调和),增强炉衬结构强度。
在制作时留有膨胀缝,防止衬体在受热后膨胀将衬体损坏。
铺设炉底板,材质为Ni7N,供搁置
工件之用,采用新型的搭扣制作形式,防止工件氧化皮落到加热元件上而形成短路,耐热钢炉底板分块制作,减少高温下变形和开裂。
本炉型设计工作台板。
加热元件根据炉温的均匀性合理分布功率,加热元件分别布置在左右侧墙、后墙及炉底四个面上;加热元件采用0Cr27AI7Mo2高电阻合金电阻丝。
炉底上的加热元件平铺在耐火砖砌筑的条槽中,用定型小钩固定,其表面负荷要比其他部位的加热元件要小,使用寿命长。
表2为箱式加热炉参数:
型号
功率(kw)
电压(V)
常用沮度
尺寸(cm3
SX13BLL
12
380
1300
20*80*25
表2箱式加热炉参数
3.二辊可逆实验轧机.
3.1简介
结构简单、用途广泛。
它分为可逆式和不可逆式。
前者有初轧机、轨梁轧机、中厚板轧机等。
不可逆式有钢坯连轧机、叠轧薄板轧机、薄板或带钢冷轧机、平整机等。
80年代初最大的二辊轧机的辊径为1500毫米,辊身长3500毫米,轧制速度3〜7米/秒。
轧机主要用于金属材料轧制工艺的实验研究。
表3
实验室轧机参数:
轧輕直径
轧银轴颈
最大轧制力
电机功率
(mm)
(nun)
Cmm)
(T)
(kw)
130
68
265
15
4.5
表3二辊可逆轧机参数
3.2分类
可逆二辊式轧机机座带有多孔型轧辊,其轧辊的支承件设于轧机机座的机架窗口内,该机座与其他同类轧机机座并排地横置在轧制方向上,轧辊在其二个端面上可与传动装置或与配置在相邻轧机机座轧辊之间的传动元件相连接。
对于轧辊对的每个轧辊在由其所形成的辊间隙两侧配置有与机座可连接的梁,属于各型材孔型的可调整和固定的轧件导板配置在梁上,机架具有在其横梁上铰接的、朝上可抽出或转动的连接头。
轧辊对的支承件可插入支撑架内。
4.蔡司金相显微镜
采用ZEZSS专业金相显微镜(型号ObsereveAIM,可以进行100-1000倍明场、暗场、偏相等金相组织观察。
同时装备了PyogResC73高端摄像头,
可以实时获得数字图形,并装Micro-AnalysisandProcess金相图形分析系统,可以进行计算机图形处理,定量金相图形处理,定量金相测定等工作[2]。
5.洛氏硬度计
采用HR-150A型洛氏硬度计,该硬度计采用洛氏测量原理。
适用于硬质合
金、碳钢、合金钢、铸铁、有色金属等材料的洛氏硬度检测。
洛氏硬度检测方法的特点是操作简单,测量迅速,并可从百分表或光学投影屏或显示屏上直接读数。
洛氏硬度计是世界上第一台依据洛氏硬度试验原理设计的,只需要单侧接触试样就可测试金属硬度的洛氏硬度计,依靠磁力将洛氏硬度计测头吸附在钢铁表面,不需要对试样进行支撑,测试精度符合标准GB/T230、ISO6508,不低于台式洛氏硬度计。
利用磁力吸盘将硬度计固定在钢铁工件表面,无需支撑,无需取样,不用
移动工件,只要单侧接触即可完成测试。
1)与台式机相同的试验原理和精度,符合标准GB/T230、ISO6508
和ASTME110,经中国计量院检测,误差不大于1.5HR。
2)测试快速,简便,无损。
3)如千分尺一样的鼓轮读数机构,读数方便,重复性好,精度
高。
4)配有带灯放大镜,保证在车间较暗处使用时读数方便。
5)可测试平面工件及曲率从①50mm到无穷大的曲面工件。
6)用于现场精确测试钢板、钢管、轴类、模具、大锻件及各种大中型热处理零件、表面淬火及组装设备上的零件,特别适于测试焊缝
和热影响区的硬度
7)用于生产检验和验收检验,可代替精度不高的里氏硬度计
同布氏和维氏硬度检测法一样,成为三种最常用的硬度检测法之一。
五、实验步骤
1.加热
将坯料放入加热炉,设定加热炉升温规程,加热至1100C时。
2.轧制
实际加热制度为从10°C时开始放入试样加热至1100°C用时约一小时,后转入第二阶段保温10分钟后取出试样进行轧制[2]。
1)设置加热炉程序,将加热温度设为第一阶段1050C第二阶段1050C第
三阶段为900C第四阶段为700Co
2)设置完后开启电源自动运行程序。
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。
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)轧制完成后分别进行空冷水冷。
轧制后分别进行水冷、空冷并标记。
轧制参数如表4:
试
试样
编号
号
:
试样编号及厚度尺
寸(mm)
轧制
温度
轧制
道次
冷却
方式
轧前后度
(mm)
轧后厚度
(mm)
1号
7.54
23%
1100
1
水冷
2号
7.54
15%
水冷
表4轧制参数表
3.金相试样制作
将轧件切割成长度为35mm左右的试样;
4.磨样抛光
(1)将试样用砂轮打磨机将试样尖角部分打磨掉,磨掉侧面氧化铁皮,再分别打磨出横向平面;
(2)用砂纸打磨试样,将试样分别在80、240、360、600、1000的砂纸上依次进行打磨;在一张砂纸上打磨时,保证始终在一个方向、一个平面上打磨;当在一张砂纸上把轧件磨到只有一个方向上的划痕时,此时将试样旋转90°°换较细的砂纸进行打磨,当再次打磨到划痕完全覆盖住上一个划痕时即可更换下一张细砂纸再次进行打磨,依次进行此操作,直到最后一张砂纸打磨完成后
表面平整无划痕即可;
(3)采用PG-1型抛光机进行抛光,在抛光时,先在磨好的试样上涂抹抛光膏,再一边向抛光机上加水一边抛光,加水为防止试样表面温度过高而氧化,抛光膏有助于抛光的进度、加大抛光效果;把试样抛光达到表面光滑如镜,且无划痕为止;
5.腐蚀与拍照
a.将抛光后的试样用酒精溶液清洗干净,然后用吹风机吹干;
b.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;
c.5-10秒钟后用酒精溶液清洗试样,迅速用吹风机吹干;
d.将试样置于光学显微镜镜头上方,调整焦距,便可以在电脑试样编号
试样代号及厚度尺寸(mm)轧制温度
e.调整显微镜,使镜头上下左右移动,观察显微组织,选出效果好的部分
显微组织进行拍照;
f.拍完以后进行标注。
将抛光后的试样用酒精冲洗干净,用吹风机吹干;用4%的硝酸酒精溶液均匀
滴在式样表面,便于腐蚀;待试样表面出现灰色后迅速用清水冲洗,再用酒精冲洗,然后用吹风机吹干即可。
将试样置于光学显微镜镜头上方,调整亮度与焦距,直至在电脑上清晰的观察到试样的组织;分别在500、1000的倍率下拍照并标注。
6.洛氏硬度的测定
轧制方向
图2试样立体图
(1)将试样平行的两个轧制面打磨掉氧化铁皮,使其表面平整,选取一个轧制面为硬度检测面,然后将试件放置于工作台上,旋转手轮使工作台缓慢升起,并顶起压头,指示器表盘的小指针指在“3”处,大指针指在标记C及B处(稍差一点可转动表盘对准为止);
(2)指针位置对准后,即可向前拉动加荷手柄,使主载荷加于压头上;
(3)当指示器指针转动明显停顿下来后,即可将卸荷手柄推回,卸除主载荷;
(4)从指示器上读出相应的刻度数值;
(5)松开手轮,降下工作台之后,即可稍稍挪动试件,选择轧制面新的位置继续进行试验,共计打五个点,测量五次硬度值,取平均值,结果如下表:
硬度测
1
2
3
4
5
平均
量点
值
水冷测
量值
23・5
23
21.5
22.5
20
22.1
水冷测
93.5
98.0
94.5
93.7
9&4
95.62
量值
表5Q345钢测量硬度表
六、实验结果分析
放大X200放大X500
放大X200放大X500
3、分析造成金相组织不同的原因:
图9Q345CCT图[3]
4、
(1)轧后压下量对轧后组织的影响:
由压下量不同可知,不同的压下量对轧后组织有很大的影响。
由5表数据可知,在压下量不同冷却方式相同的情况下压下量大得到的组织硬度比压下量小得到的组织硬度低,因为压下量不同钢发生固态转变的温度也不同,得到的组织也有差异,一般来说,压下量越大,钢转变的温度越高,转变后得到的组织的硬度越低;主要因为转变温度越低原子的活动能力越底,得到的组织越细小,硬度越高。
5、实验误差分析
(1)实验时轧制温度不够精确;
(2)金相组织有黑点,腐蚀工作没有做好;
(3)组织及晶界不太清楚,磨得不到位;
(4)压下不够用精确导致误差;
(5)从加热炉中取出时,可能有温降;
(6)冷却过程中在往冷却液中投放时有一段时间的空冷。
(7)轧制时轧辊没有进行预热,从加热炉中取出时,可能有温降;
七、总结通过这几个星期的综合实验,了解了很多,首先是制定试样方案,通过查阅书籍以及相关资料,终于找到了最优化的方案,切身体会到了式样的制备过程,知道了怎么制备金相试样以及观察金相组织,如何应用洛氏硬度计测量硬度,再结合书本上的知识去分析试样组织的成因以及式样的硬度等问题。
通过本次试验不仅经课本上的知识得到了拓展而且还积累了自己的实验经验。
八、参考文献:
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冶金工业出版内科大材料综合实验报告10社,2006.9;
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社.2011
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