1、1铸造训练教案一铸造及其特点1. 何谓铸造：铸造是将液体金属浇注到具有与零件形状相适应的铸型空腔中,待其冷却凝固后以获得零件或毛坯的方法,称为铸造。2. 铸造分类：生产中，最常用的基本方法是砂型铸造。目前约占铸件总产量的 80%以上。此外还有种特种铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造等。3. 铸造特点：1） 铸件形状可以十分复杂，尤其可获得机械加工难以实现的复杂内腔的部件。2） 铸件的尺寸和重量不受限制，可大到十几米、重数百吨，小到几毫米、几克。3）铸件生产批量不受限制，可单件、也可大批量生产。4）成本低廉、节约资源。由于铸件与零件的形状、尺寸相近，因此节省了材料和加工工时。尤
2、其是精密铸造，可直接铸出零件，是少无切削加工的重要发展方向。但是,铸造生产也存在某些不足,例如砂型铸造生产工序较多，有些工艺难以控制，铸件质量不稳定，非频率较高；铸件组织粗大常出现缩孔、疏松、气孔等缺陷，其力学性能不如同类材料锻件；铸件表面较粗糙，尺寸精度不高；工人的劳动强度大，劳动条件差等。 二 砂型铸造的生产工艺及铸型组成1. 砂型铸造工艺流程如图 1 所示。图 1 砂型铸造工艺流程2砂型的组成砂型铸造工艺过程中，在合型之后、浇铸之前砂箱中各个组成部分组成砂型，如图 2 所示。情 2图 2 砂型砂型主要由上砂型、下砂型、浇注系统、型腔、型芯、通气孔及分型面等组成。3造型材料制造砂型和型芯材
3、料称为造型材料。主要是型（芯）砂。 型(芯)砂是由原砂(sio 2)、粘结剂、水和附加物（煤粉、锯末等）按一定比例混合制成。其中原砂是型（芯）砂的主体，常用 sio2含量较高的硅砂作原砂。粘结剂常用粘土、水玻璃或渣油等组成粘土砂、水玻璃砂或油砂。型（芯）砂的基本性能要求：1）强度:抵抗外力破坏的能力；2）透气性：允许气体透过的能力；3）耐火性：抵抗液态金属高温的能力；4）退让性：铸件冷凝时，型芯砂可被压缩的能力；5）可塑性：在外力作用下变形，去除外力后能完整保持形状的能力等。在浇注时，型芯被高温液态金属保卫，因此芯砂的耐火性、强度、透气性、退让性、出砂性等一般要求比型砂更高些。常加入油砂和树脂
4、砂。三 铸造工艺图:铸造工艺图是铸造过程最基本、最重要的工艺文件之一。它是制造模样、工艺装备的准备、造型造芯、合型浇注、落砂清理及技术检验等的指导文件，也是绘制铸型装配图、编制铸造工艺卡片的依据。铸造工艺图的绘制是将制造模样和芯盒、造型等所需工艺数据资料用红、蓝色的线条及各种铸造工艺符号直接标注在产品零件图上而成,绘制铸造工艺图，必须先对铸件进行工艺分析，确定浇注位置、选择分型面。在此基础上确定主要工艺参数，设计冒口等。绘制铸造工艺图应考虑的主要工艺参数是铸造收缩率、机械加工余量、铸孔、拔模斜度、铸造圆角及型芯头等。铸件浇注位置是指浇注时铸件在铸型中的位置，其选择正确与否对铸件质量影响很大。选
5、择浇注位置的主要原则：（1）铸件重要加工面或主要工作面应朝下，如不能朝下应放在侧面：（2）铸件大平面朝下；（3）尽量将大面积薄壁部分放在铸型的下部或垂直、倾斜；（4）铸件厚的部分应放在分型面附近的上部或侧面；（5）减少型芯的数量，便于型芯的固定和排气。铸型分型面的选择原则：（1）应使铸型有最少的分型面，并且在铸件的最大截面处；（2）分型面选择应尽量使型芯和活块数量少；（3）尽量使铸件全部或大部在同一砂箱内；（4）尽量使型腔及主要型芯在下箱；（5）分型面尽量采用平直面。四 造型方法 造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手工造型、机器造型两大类。这里主要介绍手工造型。（1）.整模造型3整沫造型是铸
6、造中最常用的一种手工造型方法。特点：方便灵活、适应性强。两箱整模造型是采用整体模样，模样截面由大到小，型腔在一个铸型内，可一次从砂箱中取出，造型比较简单。如图 3 所示。图 3 两箱整模造型：（2） 分模造型两箱分模造型是当铸件截面不是由大到小递减时，将模样在最大水平截面处分开，使其在不同的铸型或分型面上顺利起出，如图 4。两箱分模造型时，为避免模样分开后各部位错位，在模样的分模面上有定位装置，分型面也有定位装置，以防合型时上、下砂型错位。两箱分模造型的基本操作过程与两箱整模造型基本相同。如图 4 所示4图 4 两箱分模造型（3）挖砂造型铸件的分型面是曲面，起模时模样上面的型砂阻碍起模，必须将
7、覆盖其上的砂挖去，这种方法称为挖砂造型，如图 5。5图 5 挖砂造型挖砂造型生产率低，技术要求高，适用于单件少量生产的小型铸件。（4）活块造型铸件有凸起部分妨碍起模时，可将凸起部分做成活块。造型时先起出主体模样，再用适当方法起出活块，如图 6。图 6 活块模造型6（5）三箱造型三箱以上造型又称多箱造型，常用于中间尺寸小，两端尺寸大的零件，如图 7。图 7 三箱造型五 制芯（1） 型芯结构型芯是砂型的一部分，在制造中空铸件或有妨碍起模的凸台时 ，往往采用型芯：自带型芯: 以型砂制成的砂垛代替型芯。 水平型芯：型芯在铸型中的位置时水平的。竖 芯：又称垂直型芯。特殊型芯：常见的有悬臂式、悬吊式和引伸
8、式等。外型芯在铸件中有阻碍起模的凸出位置时，为方便起模，可用型芯形成铸件外型。（2）. 制芯方法芯盒制芯：分为整体式芯盒制芯、对开式芯盒制芯和可拆式芯盒制芯， 1见图 8 所示。7图 8 芯盒制芯 刮板制芯：适用于形状简单的等截面型芯，见图 9。 2图 9 刮板制芯 射芯机造芯 3射砂造芯是将将填砂和紧实两道工序同时完成，速度快、生产率高，见图 10。图 10 射芯机射砂示意图（3）制芯的工艺过程放芯骨：其作用是加强型芯的强度。大型芯骨作出吊环，以利吊运。 1开通气道：其目的是提高型芯的透气新。 2上涂料及烘干：上涂料可提高铸件内腔表面质量；烘干可提高型芯强度。 38六 合型砂型的装配称为合型
9、。合型是决定砂型型腔形状及尺寸精度的关键工序，如操作不当，会造成跑火、错箱及塌箱等缺陷。合型的过程分为安放型芯、将上砂型按合型标记合到下砂型上。七 金属熔炼与浇注熔炼金属的目的是获得合格的化学成分及良好流动性的液态金属。金属的流动性是金属铸造性能的重要指标之一，其表明了金属在液态时充填铸型的能力。金属流动性好坏对铸造工艺和铸件质量影响很大。生产中采用铸造生产的有铸钢、铸铁、有色金属铸造（铸铝、铸铜）等。这里主要讨论铝合金的熔炼与浇注。铝合金的熔炼一般采用坩埚炉，加热方式可采用焦炭加热、煤气加热、电加热等，见图 11。（a） 焦炭坩埚炉 （b）电阻坩埚炉图 11 焦炭坩埚炉及电阻坩埚炉示意图 铝
10、合金熔炼时常加入的原料有：（1）炉料：铝锭或废铝等。（2）溶剂： 即造渣剂。常用氧化锌、氧化锰等。（3）变质剂：可细化晶粒。常用氟化钠、氯化纳等盐类混合剂。由于高温铝合金液吸气性强（尤其易吸氢气） ，在熔炼后期，变质处理之前要用除气剂对液态铝合金进行除气精炼处理。浇注是保证铸件质量的重要环节之一。据统计，铸造生产中，由于浇注原因 而报废的铸件约占报废件总数的 20%30%。浇注主要操作技术： （1） 扒渣浇注前要迅速清除液态金属表面熔渣（或用挡渣棒挡住熔渣） ，防止熔渣流入型腔产生夹渣缺陷。（2） 浇注浇注时将浇包口对准浇口，开始浇注或将近结束时，应控制浇注温度和浇注速度，以细流状注入，不得
11、断流，应使浇口保持充满状态，以免熔渣卷入型腔。铸件冷却后还应该进行如下清理：（1）. 铸件落砂：把铸件与型砂、砂箱分离的操作叫落砂。落砂应在铸件充分冷却后进行。9（2）. 铸件清理： 落砂后的铸件应进一步清理表面对粘砂、芯砂、浇冒口、飞翅和氧化皮。八 常见铸造缺陷及产生的原因铸造生产是较复杂的工艺过程，往往由于原材料质量不合格、工艺方案不合理、生产操作不恰当等等原因，容易造成铸件产生各种各样缺陷，如气孔、缩孔、砂眼、裂纹、偏析等。常见的铸件缺陷特征及产生的原因见表。1011热处理一 讲授与示范（一）金属热处理概述热处理是将金属材料放入一定的介质中通过加热、保温和冷却过程，以改变金属材料的组织结
12、构来获得预期性能的工艺方法。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，改善工件的使用性能。热处理在工业生产中也应用非常广泛，在各种机床上有 80%的零件需要热处理，各种刀具、工具、量具等 100%都要经过热处理。金属热处理耗能高、污染严重，因此加强热处理的环保及节能生产是制造业中的重要环节。目前加强热处理专业化生产，采用高新工艺技术、新型设备与材料，不断提高环保与节能意识势在必行。1 钢中的基本组织 钢和铸铁都是铁碳合金。含碳量低于 2.11%的铁碳合金为钢，含碳量高于2.11%（低于 6.6
13、9%）的铁碳合金为铸铁。碳对钢的组织和性能有重要影响。在铁碳合金中，液态时，铁和碳可以无限互溶；固态时，碳将溶于铁中形成固溶体，当含碳量超过铁的固态溶解度时，则形成稳定的化合物 Fe3C。1） 铁的同素异构转变金属在固态下有一种晶格转变为另一种晶格的过程称为同素异构转变。固态铁是晶体，其具有同素异构转变特性。铁的同素异构转变如下：当 T1538时呈液态。同素异构转变是钢铁的重要属性，它是钢铁能够进行热处理的重要理论依据。2） 钢中的基本组织（1） 铁素体（F）碳溶于 铁中形成的固溶体称为铁素体。碳在铁素体中的溶解度很小（0.02%）,碳在 铁中的固溶度随温度变化而改变。因此其性能与纯铁相似，强
14、度和硬度均不高 HB=80，光学显微镜下观察呈均匀明亮的多边形晶粒。（2） 奥氏体（A）碳溶于 铁中形成的固溶体称为奥氏体。碳在奥氏体中比在碳素体中的溶解度大（在 1147时溶解度为 2.06%，硬度为 HB=160200）。稳定的奥氏体存在的最低温度为 723，即存在于高温区，塑性好。绝大多数钢种的压力12加工状态也是钢进行热处理加热时的状态。当温度低于 723时，奥氏体将发生共析转变形成珠光体（P）。（3） 渗碳体（Fe3C）铁与碳形成的稳定化合物 Fe3C 称为渗碳体。其含碳量为 6.67%。渗碳体硬而脆（HB800，塑性几乎为零）。渗碳体在钢中起主要的强化作用。钢中含碳量越高，渗碳体在
15、一定条件下可分解成铁和石墨，这在铸铁中有重要意义。（4） 珠光体（P）铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体。其强度较好，HB 约为180。珠光体是奥氏体(含碳量为 0.8%)冷至 723，将发生共析转变,其转变产物为铁素体和渗碳体片层相间的机械混合物，即珠光体。由于含碳量不同，碳钢中的基本平衡组织为：当钢中含碳量0.77%时，为过共析钢，其平衡组织为珠光体+渗碳体（P+Fe3C）。2 钢在热处理过程中的组织转变1） 钢在加热时的组织转变钢在加热时的转变主要包括奥氏体形成和晶粒长大两个过程。当钢加热至 723以上时，珠光体转变为奥氏体，当加热到一定温度以上时，钢中的各种组织才都转变为奥氏体。
16、刚转变为奥氏体的晶粒是细小的，随温度升高或长时间保温，奥氏体晶粒会长大。2） 钢在冷却时的组织转变钢的机械性能不仅与热处理过程中加热时所获得的奥氏体晶粒大小有关，而且决定于奥氏体冷却转变所获得的组织有关。因为冷却方式和冷却速度的不同，奥氏体转变产物也不同。以共析钢为例，由共析钢等温转变曲线（C 曲线）分析可知，过冷奥氏体在不同温度区间组织转变产物大致可分为三类（见图 1）：13图 1 共析钢等温转变曲线由图可见：高温转变珠光体（P）转变，即 AP。 1奥氏体冷至 723500区间的转变形成珠光体。冷却速度越大，此温度区间形成的珠光体层片越薄，硬度越高。中温转变贝氏体（B）转变，即 AP。 2奥
17、氏体冷至 500230之间，将发生贝氏体转变形成贝氏体。贝氏体是含碳过量的铁素体和微小的渗碳体混合而成，贝氏体比珠光体硬度高。低温转变马氏体（M）转变，即 AM。 3奥氏体冷至 230以下将转变成马氏体，且随温度的降低马氏体量增加。马氏体是碳在 铁中的过饱和固溶体，马氏体不稳定，加热时析出渗碳体。马氏体硬度高（HB=600650）但塑性、韧性很差。（二） 普通热处理的工艺过程热处理的方法主要有普通热处理和表面热处理。其中应用最广泛的主要是普通热处理。普通热处理主要有：退火、正火、淬火和回火四种常用方法，见图 2。14图 2 热处理工艺示意图1 退火将钢加热到适当温度，保温一定的时间后缓慢冷却的
18、工艺方法称为退火。1）完全退火对于中低碳钢加热到完全奥氏体状态，温度为 Ac3（指亚共析钢的相变温度）以上 3050，保温一定时间后缓冷到室温，获得接近平衡态组织的热处理工艺方法。主要适用于亚共析钢。目的是消除锻件和铸件的表面硬化现象，降低硬度，消除残余应力，从而改善切削加工性能。2）去应力退火将钢加热到 Ac1线以下某一温度，一般为 500600，保温后缓冷的工艺方法。主要目的是消除焊接、铸造、锻造和机械加工过程中产生的应力。3）再结晶退火工件在经过一定量的冷塑性变形后，在晶粒内部产生大量的晶格畸变和错位等，从而导致硬度、强度的升高和塑性的降低，即产生加工硬化现象，同时还残存了很大的内应力。
19、这样就给进一步塑性变形带来了困难。若将这样的钢材加热到一定温度以上（低于 Ac1，一般为 600700） ，会重新生核长大成均匀的晶粒，从而消除了加工硬化现象和残余应力，钢材又恢复了塑性变形的能力。这一现象称为再结晶。其中：Ac1 线指钢的共析变转变温度 723。Ac3线指亚共析钢的相变温度线。2 正火将钢加热到上临界点（亚共析钢为 Ac3，过共析钢为 Accm）以上适当温度，保温一定时间，然后在空气中冷却的工艺方法称为正火。其中：Accm 线指过共析钢的相变温度线。15正火的目的：1）改善含碳量较低的钢材的切削性能。2）中碳结构钢要求不高时，可代替调质作为最终热处理，起到简化工艺的目的。3）
20、消除过共析钢的网状渗碳物。4）消除缺陷、细化晶粒、改善组织、为最终热处理做准备。正火的加热温度一般为：亚共析钢为 Ac3+3050；过共析钢为Accm+3050。保温时间则要依据钢材种类、工件尺寸、装炉量、选用炉型等众多因素来确定。正火是在空气中冷却。由于空气的冷却能力较其他介质（如水、油）弱，所以工件在空气中的实际冷却速度受其自身的尺寸大小影响较大。大工件冷却慢，有时甚至接近退火的冷却速度，小工件则有可能接近淬火的速度。因此，正火后工件的组织和性能往往会在较大的范围内波动。有时根据要求亦可采取适当的方法予以调整，如大工件冷速不够，可采用加速空气的流动来提高冷速，小工件则可采用堆垛在一起的方法
21、适当降低冷速等。3 淬火将钢加热到临界温度 Ac3（亚共析钢）或 Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一定时间，使之全部奥氏体化，然后以大于临界冷却速度冷到 Ms（250）以下发生马氏体转变的工艺方法称为淬火。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体转变，得到马氏体组织，然后配合以不同温度的回火，来大幅度地提高钢的硬度、强度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机器零件和工具的不同使用性能要求。淬火的加热温度一般为：亚共析钢 Ac3+3050，过共析钢 Ac1+3050。淬火加热温度的选择是根据钢的成分、组织和不同的性能要求来确定的。保温时间一般根据工件的有效截面厚度来计算，碳素结构钢为 1.2
22、1.5 分钟/毫米，碳素合金钢为 1.51.8 分钟/毫米。淬火所使用的冷却介质有水、油、盐或碱的水溶液等。根据工件的材料不同，所选用的冷却介质也不同。工件浸入冷却介质的方式不恰当，将造成冷却不均匀产生较大的内应力以及引起变形。根据工件形状不同，浸入冷却介质的方式也不同，如细长、轴类和薄而平的工件，应垂直浸入冷却介质；厚薄不均的工件，应先把厚的部分浸入冷却介质；凹型或带盲孔的工件，应将凹面或孔部向上浸入冷却介质；薄壁环型工件必须沿轴线方向浸入冷却介质等。.4 回火将淬火后的钢加热到 Ac1 以下某一温度，保温一定时间后冷却（通常是缓冷）到室温的工艺方法称为回火。1）回火的目的（1） 消除淬火时
23、产生的内应力，防止工件的变形和开裂。（2） 调整工件的机械性能。2）回火分类在生产中根据对工件的机械性能要求的不同，回火主要分为以下三种：（1） 低温回火（150250）通过低温回火，使工件在 保持淬火后的硬度、强度的同时，部分消除工件的内应力。主要用于各种工具、刀具、模具和耐磨零件。硬度一般为 HRC5864 之16间。（2） 中温回火（250450）经过中温回火的工件具有很好的弹性。主要用于各类弹簧。硬度一般为HRC3545 之间。（3） 高温回火（450650）经过高温回火的工件具有一定的硬度、强度，也具有良好的塑性和韧性，即有好的综合机械性能。主要用于各种轴类和重要的机械零件。硬度一般
24、为HRC2035 之间。在热处理工艺中，通常把淬火后进行高温回火的工艺过程称为调质处理。经过调质处理，工件将具有良好的机械性能。（三）钢的表面淬火和化学热处理（简介）生产中有些零件，如齿轮、花键轴、活塞销等，要求表面具有高硬度和耐磨性，心部具有足够的强度和一定的韧性，以同时满足零件承受冲击载荷和表面的耐摩擦性能的要求。为达到此目的，常采用表面热处理和表面化学热处理。1.钢的表面淬火将零件表面层快速加热到淬火温度后快速冷却，使零件表面层获得淬火马氏体，而心部仍保持原组织和性能的热处理工艺。根据加热方式不同表面淬火可分为火焰加热表面淬火（淬透层一般为26mm）和感应加热表面淬火（淬透层一般为 1.
25、515mm） 。2.钢的化学热处理将零件放在具有某种活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入零件表层，以改变其表层化学成分和组织，从而改变表层性能。根据渗入元素的不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗渗硼、渗铝等。（四）热处理新工艺简介1.形变热处理 形变热处理是将塑性变形和热处理相结合，以获得形变强化和相变强化综和效果的工艺。这种工艺既可提高钢的强度，改善塑性和韧性，又可节能。如锻后余热淬火、热轧淬火等。2.真空热处理在低于一个大气压的环境中进行加热的热处理工艺，称为真空热处理。真空热处理可以避免零件氧化、脱碳，能达到光亮热处理的目的。其特点为：（1）热处理变形小可提高零件的表面力
26、学性能；（2）节省能源，减少污染;但真空热处理设备造价较高，目前多用于工模具、精密零件的热处理。3.可控气氛热处理为达到无氧化、无脱碳或按要求增碳，零件在炉气成分可控的加热炉中进行热处理，称为可控气氛热处理。它的主要目的是提高零件尺寸精度和表面质量，节约钢材，控制渗碳时渗层的碳浓度，而且可使脱碳零件重新复碳。4.激光热处理激光是一种具有极高能量密度、高亮度和方向性的强光源。激光热处理是以高能量激光为能源，以极快速度加热零件并自冷强化的热处理工艺。17激光热处理具有零件处理质量高、表面光洁、变形极小、无工业污染、易于实现自动化等特点，适于各种小型复杂零件到表面淬火，还可以进行局部表面和金化等。但
27、是，激光器价格昂贵，生产成本高，生产不够安全等，故应用受到一定限制。5.电子束表面淬火电子束表面淬火是以电子枪发射的电子束作为热源轰击零件表面，以及快速度加热零件并自冷使零件表面强化的热处理工艺。电子束的能量大大高于激光，而且能量的利用率可达 80%，高于激光热处理。电子束表面淬火质量高，零件基体性能几乎不受影响，是很有前途的热处理新技术。（五）钢的硬度测定及显微组织观察1 硬度测试金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力称为硬度。硬度是体现金属材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是衡量金属材料的一个重要指标。硬度试验设备简单，操作迅速方便，不需要专门制备试样，也不破坏被测试的工件。因此，在工业生
28、产中，被广泛应用于产品质量的检验。是所有热处理工件质量检验的主要手段。硬度的测试方法很多，在机械制造工业中广泛采用压入法来测定硬度。根据测试的规范不同，硬度的主要指标有布氏硬度和洛氏硬度。（1） 布氏硬度（HB）把规定直径的淬火钢球或硬质合金球以一定的试验力压入被测材料表面，保持规定时间后测量压痕直径，经计算得出布氏硬度值。这种方法主要用于测试原材料（钢、锻件、铸件）或有色金属的硬度。布氏硬度试验是使用较广的硬度试验方法。由于布氏硬度试验的压痕较大，故测定的硬度值比较准确。由于常用的布氏硬度试验是采用淬硬钢球做压头，如被试金属硬度过高，将会使钢球本身变形，影响硬度值的准确性并损坏压头。所以布氏
29、硬度试验只适于测定小于 450HBS 的金属材料，如测定退火、正火及调质处理的钢件和铸件及有色金属等材料的硬度。另外，由于试验压痕较大，故不宜于测定成品及薄片材料。（2） 洛氏硬度（HR）洛氏硬度同布氏硬度一样也属压入法，但它不是测定压痕面积，而是根据压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。洛氏硬度试验所用压头有两种：一种是顶角为 120的金刚石圆锥，另一种是直径为1.588 毫米或 3.176 毫米的淬火钢球。前者多用于测定淬火钢等较硬的金属材料硬度；后者多用于退火钢、有色金属等较软的金属材料的测定。洛氏硬度试验规范见表 1。洛氏硬度试验操作简单迅速，能直接从刻度盘上读出硬度值，压痕较小，可以测定
30、成品及较薄的工件，适用于大量生产中的检验。其缺点是因为压痕较小，当材料的内部18组织不均匀时，硬度数据波动较大，使测量值不够准确。通常需要在不同部位测试数次，取其平均值代表金属材料的硬度。2 显微组织观察金属显微组织观察采用的仪器有光学金相显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜。在光学显微镜下观察材料的内部组织是一种常用的检验方法，国际中有关金相分析的测定和评级绝大多数也规定要在显微镜下进行。因此必须把材料制作成试样，制作步骤如下：1） 取样先在零件或原材料上截取一块有代表性的材料作试样，并确定观察面。取样可用薄片砂轮、锯弓、车床加工等，但取样时不可因受热而改变材料的内部组织。2） 镶嵌或夹持
31、制备试样时，应将试样镶嵌或夹持起来。常见的镶嵌方法是用镶嵌机中充填酚醛塑料加压、加湿后，把试样包裹起来，常采用的夹持方法是用两块小钢板将试样加紧。3） 磨光与抛光将试样在砂轮上磨平，磨平时须注意用水冷却，然后用一系列又粗到细的砂纸逐次磨光，最细一道的砂纸为 600#。最好采用水砂纸，不仅可降温，还可及时把磨屑冲走，再在抛光机上用金刚石研磨膏或三氧化二铝粉等磨料抛光。4） 化学腐蚀抛光后的试样用清水和酒精冲洗干净后，吹干，再用脱脂棉沾一些腐蚀剂擦拭试样表面几下或把试样浸入腐蚀剂中片刻，一旦表面变灰，失去金属光泽后，立即用清水、酒精冲洗干净，吹干，试样就可供观察。5）观察 45 钢经过不同热处理后
32、的显微组织45 钢经过不同热处理后的显微组织见图 3。(a) 退火组织 400 (b) 正火组织 40019(c)淬火组织 400 (d)淬火+低温回火（200）组织600图 3 45 钢经过不同热处理后的显微组织（六） 火花鉴别低碳钢、中碳钢、高碳钢火花鉴别是根据钢铁经砂轮磨削所产生的火花爆裂的形状、流线、色泽和发光点来粗略的鉴别其化学成分的方法，此方法简便易行。火花鉴别时使用的主要设备是砂轮机，一般采用中硬度 3660 号普通氧化铝砂轮。鉴别时，为了防止可能发生的错觉，应备有已知成份的标准样块。试验宜在暗处进行。在钢料与砂轮接触时，要压力适中，使火花束大致略高于水平的方向发射，并仔细观察火
33、花束的长度和各部位花型特征。钢铁在砂轮的磨削下呈粉末状被抛射于空中，高温的粉末在空气中氧化，温度进一步升高，最后粉末处于熔融颗粒状态，这种熔融状态的颗粒在运行中形成了流线。而钢末中的碳与空气中的氧发生反应生成 CO 气体，当颗粒中的 CO 气体的压力足以冲破其表面的氧化膜时，便发生爆裂，产生火花。全部火花叫火花束，见图 4。火花束分为根部火花、中部火花和尾部火花三部分。火花是由流线、节点、爆花、芒线和尾花等部分组成，见图 4（a） 。流线有三种形式：直线流线、断续流线、波状流线。爆花有一次、二次、三次与多次爆花，在流线上的爆花为一次爆花，在一次芒线上的爆花为二次爆花，在二次芒线上的爆花为三次爆
34、花，见图 4(b)。尾线是流线末端部分呈现的各种特殊形式火花的名称，一般分为狐尾尾花和枪尖尾花,见图 4（c） 。20图 4 火花束碳钢的火花形式是火花基本形态，以此为基础可进一步了解合金元素对火花的影响。碳钢的火花是直线流线，火花束呈草黄色。随着含碳量的增加，流线增多、变细，芒线也增多、变细，爆花数量增多、增密；整个火花束的色泽趋于明亮，当含碳量大于 0.7%以后，色泽又变暗了。各类碳钢和铸铁的火花特征和火花形状见图 5。(a) 20 钢（含碳 0.2%） (b)45 钢（含碳 0.45%）21（c）T12 钢（含碳 1.2%） (d) HT200（含碳 2.5%4.0%）图 5 碳钢和铸铁
35、的火花特征(七) 热处理安全操作规程,在热处理过程中须注意防火、防爆、防触电，同时还须注意各种设备的安全操作注意事项。1 操作前，首先熟悉热处理工艺规程和准备好所要使用的工具和设备。2 操作时，必须穿戴好防护用的工作服、手套、防护眼睛等安全装备。3 在热处理工作场地之间，不得放置任何妨碍操作的无关物件。4 训练场地的所有机械及电器设备，未经允许一律不得乱动。5 不可用脚、手去触及已经过热处理而未冷却的工件。6 热处理的工具，应放在适当的位置。残缺、不合适的工具一律不能使用。7 使用电炉时，应先检查电气线路绝缘是否可靠，检查启闭炉门时自动切断电源装置是否完好，配电柜上指示灯和仪表工作是否正常。8
36、 在装、出工件时尽量轻拉、轻放，不要使工件摇动。严禁湿工件装入炉内，工件出炉后炉温降至室温时，应清除炉内和炉底电热元件处的氧化铁皮。9 在开炉过程当中，应经常检查测温仪表是否失灵，观察实际炉温与仪表所指示温度是否一致。在工件出炉时一定要先切断电源。10 工件在油中冷却时，为防止火灾，油温应控制在 80以下。11 工作完后，应切断电源，清理训练场地，各种设备应调整到正常位置。二.实践操作45 钢锤头淬火、回火工艺过程训练设备：箱式电阻炉 洛氏硬度计工具：铁钩 铁钳要求：45 钢锤头经淬火、回火后硬度大于 HRC50。锤头的热处理按照“锤头热处理工序卡片”操作。见图 6。22基本操作过程如下：1)
37、 锤头的淬火处理(1）将 45kw 箱式电阻炉的温度定值调整到 850，然后升温。(2）在待淬火的锤头中随机抽出四件做洛氏硬度测定（硬度值一般应小于 HRC20） ，并一一记录。(3）待箱式炉炉温升到 850时将锤头放入炉中进行加热，并按锤头的有效厚度 1.21.5 分钟/毫米计算锤头的保温时间（大约 2024 分钟） 。(4）待其保温时间足够后，将锤头用铁钩钩出，用铁钳夹取放入冷却水中冷却，直至冷透。2) 锤头的回火处理(1）锤头冷却后应立即进行回火处理。将 30kw 箱式炉的温度定值调整到200，然后升温。(2）待炉温达到 200将淬火后的锤头放入炉中进行回火，回火的保温时间大约 1.5 小时左右。(3）待保温时间足够后，将锤头从炉中取出在空气中冷却。(4）锤头冷却后，将抽取的四件锤头再进行硬度测试，看其硬度的变化（一般应为 HRC50 以上） 。23图 6 锤头热处理工序卡片
