依據(jù)GB700—2006《普通碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》標準之規(guī)定，u型螺栓的材料有三大類，1是碳鋼2是不銹鋼3是合金鋼。
本節(jié)以及下的幾節(jié)我們將對u型螺栓的第一主材碳鋼進行詳細的說明；
一、 實驗目的
1. 了解碳鋼的基本熱處理工藝方法
2. 研究冷卻條件與鋼性能的關(guān)系
3. 分析淬火和回火溫度對鋼性能的影響
二、 實驗設(shè)備和試件
1. 實驗設(shè)備：SX-10M-2.5型箱試電阻爐
2. 試件：45鋼、30鋼及T8鋼試件各一件
3. 45鋼淬火后的試件三件
三、 實驗原理
熱處理是一種重要的金屬加工工藝方法，目的是提高鋼的性能(使用性能和工藝性能)。鋼的熱處理的工藝特點是，將鋼加熱到一定的溫度，保溫一定的時間，然后以一定的冷卻速度進行冷卻。通過該工藝過程使鋼的性能發(fā)生改變。
四、實驗內(nèi)容和步驟
(一) 鋼的淬火熱處理
淬火熱處理就是把碳鋼加熱到AC3或者AC1以上30-50°C，保溫后放到不同的冷卻介質(zhì)中進行快速冷卻(冷卻速度大于臨界冷卻速度)，以得到馬氏體組織(M)。淬火后的組織為馬氏體和殘余奧氏體。
1. 淬火溫度的確定
根據(jù)材料的不同，在表1中查得其臨界溫度AC3或者AC1，然后加上40°C，就可以得到其加熱溫度。
亞共析鋼(45鋼，30鋼)：
加熱溫度=AC3 + 40°C
過共析鋼(T10鋼)：
加熱溫度=AC1 + 40°C
所以最終30鋼的加熱溫度= °C + 40°C=
45鋼的加熱溫度= °C + 40°C=
45鋼的加熱溫度= °C + 40°C=
2. 保溫時間的確定
零件隨爐子加熱達到所需的加熱溫度以后，還要進行一段時間的保溫，以保證整個零件均勻充分地達到所需要的溫度。顯然保溫時間跟工件的大小和形狀有關(guān)系。
通過測量零件的尺寸，然后查表2，計算試件的保溫時間。
零件的尺寸為直徑二十毫米的圓柱形零件，所以30鋼、45鋼、T10鋼的保溫時間分別為：
3. 冷卻介質(zhì)的選擇
冷卻是淬火的關(guān)鍵工序。它直接影響淬火后的鋼的性能。淬火的冷卻速度要大于臨界冷卻速度，以獲得過冷馬氏體組織。同時在冷卻過程中還要控制結(jié)晶過程中內(nèi)應力的產(chǎn)生，防止變形和開裂的發(fā)生。
為了保證淬火效果，應選擇合適的冷卻介質(zhì)和冷卻方法。本實驗中我們選擇室溫下的水作為冷卻介質(zhì)。
4. 工件放入爐中，設(shè)定電爐溫度控制器的加熱控制溫度，開始加熱。
5. 電爐達到設(shè)定溫度后，開始保溫的計時。
6. 工件出爐，快速放入水中冷卻。
(二) 鋼的回火熱處理
鋼在淬火后得到的馬氏體組織硬而脆，且工件內(nèi)部有很大的內(nèi)應力。回火的目的是消除內(nèi)應力，適當降低硬度，改善加工性能。根據(jù)不同的工藝要求，回火分為高溫回火，中溫回火和低溫回火三種工藝方法，其溫度的選擇及組織性能的變化見表3。
回火的冷卻方式為空冷，即工件出爐后放在室溫下慢慢冷卻。
1. 工件放入爐中，設(shè)定電爐溫度控制器的加熱控制溫度，開始加熱；
2.電爐達到設(shè)定溫度后，開始保溫的計時，保溫時間為30分鐘；
3. 工件出爐，放在室溫下慢慢冷卻。
