16mn無縫鋼管的熱處理及其對組織和性能的影響一、實驗目的1．熟悉16mn無縫鋼管的幾種基本熱處理操作（退火、正火、淬火及回火）；2．研究加熱溫度、冷卻速度及回火溫度等主要因素對碳16mn無縫鋼管熱處理后性能的影響；3．觀察和研究碳素16mn無縫鋼管經不同形式熱處理后顯微組織的特點；4．了解材料硬度的測定方法，學會正確使用硬度計。二、實驗概述16mn無縫鋼管的熱處理就是利用16mn無縫鋼管在固態(tài)范圍內的加熱、保溫和冷卻，以改變其內部組織，從而獲得所需要的物理、化學、機械和工藝性能的一種操作。普通熱處理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。加熱溫度、保溫時間和冷卻方式是熱處理最重要的三個基本工藝因素。正確合理選擇這三者的工藝規(guī)范，是熱處理質量的基本保證。1.加熱溫度選擇（1）退火加熱溫度一般亞共析16mn無縫鋼管加熱至AC3＋(20～30)℃（完全退火）；共析16mn無縫鋼管和過共析16mn無縫鋼管加熱至AC1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化體組織，降低硬度，改善高碳16mn無縫鋼管的切削性能，同時為最終熱處理做好組織準備。（2）正火加熱溫度一般亞共析16mn無縫鋼管加熱至AC3＋(30～50)℃；過共析16mn無縫鋼管加熱至ACm＋(30～50)℃，即加熱到奧氏體單相區(qū)。退火和正火加熱溫度范圍選擇見圖3-1。（3）淬火加熱溫度一般亞共析16mn無縫鋼管加熱至AC3＋(30～50)℃；共析16mn無縫鋼管和過共析16mn無縫鋼管則加熱至AC1＋(30～50)℃，加熱溫度范圍選擇見圖3-2。淬火按加熱溫度可分為兩種：加熱溫度高于AC3時的淬火為完全淬火；加熱溫度在AC1 和AC3（亞共析16mn無縫鋼管）或AC1和ACCm（過共析16mn無縫鋼管）之間是不完全淬火。在完全淬火時，16mn無縫鋼管的淬火組織主要是由馬氏體組成；在不完全淬火時亞共析16mn無縫鋼管得到馬氏體和鐵素體組成的組織，過共析16mn無縫鋼管得到馬氏體和滲碳體的組織。亞共析16mn無縫鋼管用不完全淬火是不正常的，因為這樣不能達到最高硬度。而過共析16mn無縫鋼管采用不完全淬火則是正常的，這樣可使16mn無縫鋼管獲得最高的硬度和耐磨性。在適宜的加熱溫度下，淬火后得到的馬氏體呈細小的針狀；若加熱溫度過高，其形成粗針狀馬氏體，使材料變脆甚至可能在16mn無縫鋼管中出現裂紋。?（4）回火加熱溫度? 16mn無縫鋼管淬火后都需要進行回火處理，回火溫度取決于最終所要求的組織和性能（工廠常根據硬度的要求），通常按加熱溫度的高低，回火可分為以下三類。? 低溫回火：加熱溫度為150℃～250℃。其目的主要是降低淬火16mn無縫鋼管中的內應力，減少16mn無縫鋼管的脆性，同時保持16mn無縫鋼管的高硬度和耐磨性。常用于高碳16mn無縫鋼管制的切削工具、量具和滾動軸承件及滲碳處理后的零件等。? 中溫回火：加熱溫度為350℃～500℃。其目的主要是獲得高的彈性極限，同時有高的韌性。主要用于各種彈簧熱處理。? 高溫回火：加熱溫度為500℃～650℃。其目的主要是獲得既有一定的強度、硬度，又有良好的沖擊韌性的綜合機械性能。通常把淬火后加高溫回火的熱處理稱做調質處理。主要用于處理中碳結構16mn無縫鋼管，即要求高強度和高韌性的機械零件，如軸、連桿、齒輪等。?2.?保溫時間的確定? 為了使工件內外各部分溫度均達到指定溫度，并完成組織轉變，使碳化物溶解奧氏體成分均勻化，必須在熱處理加熱溫度下保溫一定的時間。通常將工件升溫和保溫所需時間算在一起，統稱為加熱時間。? 熱處理加熱時間必須考慮諸多因素，例如工件的尺寸和形狀，使用的加熱設備及裝爐量，裝爐時爐子的溫度，16mn無縫鋼管的成分和原始組織，熱處理的要求和目的等等。? 實際工作中常根據經驗大致估算加熱時間。一般規(guī)定，在空氣介質中，升到規(guī)定溫度后的保溫時間，對碳16mn無縫鋼管來說，按工件厚度（或直徑）每毫米一分鐘?到一分半鐘估算；合金16mn無縫鋼管按每毫米兩分鐘估算。在鹽浴爐中，保溫時間則可縮短1～２倍。