第六章鋼的熱處理參考答案

1、第六章 鋼的熱處理習(xí)題參考答案一、解釋下列名詞答：1、奧氏體：碳在丫 -Fe中形成的間隙固溶體。過冷奧氏體：處于臨界點 A1以下的不穩(wěn)定的將要發(fā)生分解的奧氏體稱為過冷奧氏體。殘余奧氏體：M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體。2、珠光體：鐵素體和滲碳體的機械混合物。索氏體：屈氏體：在650600 C溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。在600550 C溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。貝氏體：過飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物。馬氏體：碳在a -Fe中的過飽和固溶體。33、臨界冷卻速度 Vk：淬火時獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度。4、退火：將工件加熱到臨界點以上或在臨界點以下某一溫度保溫一定時間后，以十分緩慢的

2、冷卻速度（爐冷、坑冷、灰冷）進行冷卻的一種操作。正火：將工件加熱到 AC3或Accm以上3080C，保溫后從爐中取出在空氣中冷卻。淬火：將鋼件加熱到 Ac3或Aci以上3050C,保溫一定時間，然后快速冷卻（一般為油冷或水冷），從而得馬氏體的一種操作?；鼗穑簩⒋慊痄撝匦录訜岬?Ai點以下的某一溫度，保溫一定時間后，冷卻到室溫的一種操作。冷處理：把冷到室溫的淬火鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻，以減少殘余奧氏體的操作。時效處理：為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在110150 C經(jīng)過636小時的人工時效處理,以使組織穩(wěn)定。5、調(diào)質(zhì)處理：淬火后再進行的高溫回火或淬火加高溫回火6、淬透性：鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小

3、的能力。淬硬性：鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度。7、回火馬氏體：過飽和的a固溶體（鐵素體）和與其晶格相聯(lián)系的£碳化物組成的混合物?；鼗鹚魇象w：在 F基體上有粒狀均勻分布的滲碳體?；鼗鹎象w：F和細(xì)小的碳化物所組成的混合物。8、第一類回火脆性：淬火鋼在250 C400 C間回火時出現(xiàn)的回火脆性。第二類回火脆性：淬火鋼在450C650C間回火時出現(xiàn)的回火脆性。10、表面淬火：采用快速加熱的方法，將工件表層A 化后，淬硬到一定深度，而心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火法?；瘜W(xué)熱處理：將工件置于一定的介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層, 改變表層的化學(xué)成分及顯微組織，從而使工件

4、表層獲得所需特殊性能的熱處理工藝。二、填空題1、鋼的熱處理是通過鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻的操作來改變其組織結(jié)構(gòu)，從而獲 得所需性能的一種工藝。2、鋼在加熱時PTA的轉(zhuǎn)變過程伴隨著鐵原子的 擴散，因而是屬于擴散型相變。3、鋼加熱時的各臨界溫度分別用AC1、AC3和Accm表示；冷卻時的各臨界溫度分別用Ari、Ar3 和Acm表示。、4、加熱時，奧氏體的形成速度主要受到 溫度T、加熱速度、原始組織和化學(xué)成分的影響。快，鋼中含有合金5、在鋼的奧氏體化過程中，鋼的含碳量越高，奧氏體化的速度越元素時，奧氏體化的溫度要高一些，時間要 長一些。6、一般結(jié)構(gòu)鋼的A晶粒度分為8級，1級最粗，8 級最細(xì)。按93

5、0 C加熱保溫38h后，晶粒度在14級的鋼稱為本質(zhì)粗晶粒鋼,58級的鋼稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。7、珠光體、索氏體、屈氏體均屬層片狀的F和Fe3C的機械混合物，其差別僅在于片層間距大小不同。8、對于成分相同的鋼，粒狀珠光體的硬度、強度比片狀珠光體硬度、強度高，但塑性、韌性較好。9、影響C曲線的因素主要是 化學(xué)成分和加熱溫度、保溫時間。10、根據(jù)共析鋼相變過程中原子的擴散情況，珠光體轉(zhuǎn)變屬擴散忙轉(zhuǎn)變，貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴散型轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變屬 無擴散型 轉(zhuǎn)變。11、馬氏體的組織形態(tài)主要有兩種基本類型，一種為 板條狀 馬氏體，是由含碳量 小于0.2%的母相奧氏體形成，其亞結(jié)構(gòu)是位錯纏結(jié)；另一種為 片狀（或針狀

6、）馬氏體，是由含碳量大于1%勺母相奧氏體形成，其亞結(jié)構(gòu)是孿晶。12、上貝氏體的滲碳體分布在 成排的鐵素體片之間，而下貝氏體的滲碳體較細(xì)小，且分 布在鐵素體針內(nèi)一定方向，所以就強韌性而言，B下比B上較好。13、鋼的C曲線圖實際上是 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 圖，也稱TTT圖，而CCT曲線則為 冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 。14、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，僅僅是 晶格 的改變，而 碳含量 沒有改變，所以馬氏 體是碳在a -Fe中的過飽和固溶體。15、其他條件相同時， A中的C%愈高，AtM的Ms溫度愈 低，A量也愈 多（或高）。16、馬氏體晶格的正方度（c/a ）表示了,c/a的值隨增大。17、目前生產(chǎn)上，

7、在選擇淬火冷卻介質(zhì)時，通常是碳素鋼零件淬 水，合金鋼零件淬 油。18、淬火后獲得全部 M組織的最小冷卻速度 稱為淬火臨界冷卻速度 Vk。Vk愈小，鋼的淬透性愈好。19、鋼的淬硬性主要決定于過冷奧氏體中的含碳量，鋼的淬透性主要決定于化學(xué)成分 和奧氏體化溫度。20、淬火鋼在150250C回火稱為 低溫 回火；在100150 C進行長時間加熱（1050小時）, 稱為時效處理，目的是 消除內(nèi)應(yīng)力。21、通常利用等溫淬火獲得以下貝氏體為主的組織。22、23、J是鋼淬透性的符號，它表示 末端淬透性。24、淬火加高溫回火 稱為調(diào)質(zhì)，組織是 回火索氏體。所謂正火就是將鋼件加熱至Ac3或Accm以上3050C,

8、保溫后 在空氣中冷卻的一種操作。25、26、化學(xué)熱處理的基本過程是分解、表面吸收和原子擴散。27、工件淬火時先在水中冷卻一定時間后再放至油中冷卻的方法叫做雙液淬火。28低碳鋼滲碳后緩冷到室溫的滲層組織，最外層應(yīng)是P+Fe3C層，中間是 P層，再往感應(yīng)加熱淬火用鋼的含碳量以0.25%0.6%為宜。里是F+Fe3C層。29、氮化層厚度一般不超過0.5 mm所以氮化零件留磨量在直徑方向不應(yīng)超過0.2 mm30、習(xí)慣上中溫碳氮共滲又稱氰化，低溫碳氮共滲又稱軟氮化。三、簡答題1、鋼的熱處理操作有哪些基本類型？試說明熱處理同其它工藝過程的關(guān)系及其在機械制造中的地位和作用。答：熱處理包括普通熱處理和表面熱處

9、理；普通熱處理里面包括退火、 正火、淬火和回火,表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理，表面淬火包括火焰加熱表面淬火和感應(yīng)加熱表面淬 火，化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮和碳氮共滲等。熱處理是機器零件加工工藝過程中的重要工序。一個毛坯件經(jīng)過預(yù)備熱處理，然后進 行切削加工，再經(jīng)過最終熱處理，經(jīng)過精加工，最后裝配成為零件。熱處理在機械制造中具有重要的地位和作用，適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強化金屬材料、充分挖掘材料潛力、降低結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省材料和能源, 而且能夠提高機械產(chǎn)品質(zhì)量、大幅度延長機器零件的使用壽命，做到一個頂幾個、頂十幾個。此外，通過熱處理還可使工件

10、表面具有抗磨損、耐腐蝕等特殊物理化學(xué)性能。2、指出 A 1 > A?、Am；Ac1、Ac3、a ccm ； Ar1、A、Arcm 各臨界點的意乂。答：A:共析轉(zhuǎn)變線，含碳量在 0.026.69%的鐵碳合金冷卻到 727C時都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生，形成P。A 3：奧氏體析出鐵素體的開始線。A cm：碳在奧氏體中的溶解度曲線。a C1：實際加熱時的共析轉(zhuǎn)變線。Ac3：實際加熱時奧氏體析出鐵素體的開始線。A cm：實際加熱時碳在奧氏體中的溶解度曲線。a r1 ：實際冷卻時的共析轉(zhuǎn)變線。A3 :實際冷卻時奧氏體析出鐵素體的開始線。a rcm :實際冷卻時碳在奧氏體中的溶解度曲線。3、珠光體類型組織有哪

11、幾種？它們在形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何特點?答：三種。分別是珠光體、索氏體和屈氏體。珠光體是過冷奧氏體在 550C以上等溫停留時發(fā)生轉(zhuǎn)變，它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。索氏體是在650600 C溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。屈氏體是在600550C溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。珠光體片間距愈小，相界面積愈大，強 化作用愈大，因而強度和硬度升高，同時，由于此時滲碳體片較薄，易隨鐵素體一起變形 而不脆斷，因此細(xì)片珠光體又具有較好的韌性和塑性。4、貝氏體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何特點?答：兩種。上貝氏體和下貝氏體。HRC4350 C Ms,下上貝氏

12、體的形成溫度在 600350Co在顯微鏡下呈羽毛狀，它是由許多互相平行的過 飽和鐵素體片和分布在片間的斷續(xù)細(xì)小的滲碳體組成的混合物。其硬度較高，可達(dá)45,但由于其鐵素體片較粗，因此塑性和韌性較差。下貝氏體的形成溫度在貝氏體在光學(xué)顯微鏡下呈黑色針葉狀，在電鏡下觀察是由針葉狀的鐵素體和分布在其上的極 為細(xì)小的滲碳體粒子組成的。下貝氏體具有高強度、高硬度、高塑性、高韌性，即具有良好 的綜合機械性能。5、何謂等溫冷卻及連續(xù)冷卻？試?yán)L出奧氏體這兩種冷卻方式的示意圖。答：等溫冷卻：把奧氏體迅速冷卻到Ari以下某一溫度保溫，待其分解轉(zhuǎn)變完成后，再冷至室溫的一種冷卻轉(zhuǎn)變方式。連續(xù)冷卻：在6、為什么要對鋼件進行

13、熱處理？答：通過熱處理可以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼的性能。熱處理可以顯著提高鋼的鍛、焊等熱加工工藝機械性能， 延長機器零件的使用壽命。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T、 造成的各種缺陷，細(xì)化晶粒、消除偏析、降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織和性能更加均勻。7、試比較共析碳鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的異同點。答：首先連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線與等溫轉(zhuǎn)變曲線臨界冷卻速度不同。其次連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 位于等溫轉(zhuǎn)變曲線的右下側(cè)， 且沒有C曲線的下部分，即共析鋼在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時， 得不到 貝氏體組織。 這是因為共析鋼貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期很長, 當(dāng)過冷奧氏體連續(xù)冷卻通過貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變時就已過冷到M點而發(fā)生馬氏

14、體轉(zhuǎn)變，所以不出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。8、淬火臨界冷卻速度 V k 的大小受哪些因素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？C 曲線右移，過冷奧氏體穩(wěn)答：(1)化學(xué)成分的影響：亞共析鋼中隨著含碳量的增加，定性增加，則Vk減小，過共析鋼中隨著含碳量的增加，C曲線左移，過冷奧氏體穩(wěn)定性減小,則Vk增大；合金元素中，除 Co和Al(>2.5%)以外的所有合金元素，都增大過冷奧氏體穩(wěn)定性，使C曲線右移，則Vk減小。(2) 一定尺寸的工件在某介質(zhì)中淬火, 其淬透層的深度與工件截面各點的冷卻速度有關(guān)。如果工件截面中心的冷速高于Vk,工件就會淬透。然而工件淬火時表面冷速最大，心部冷速最小，由表面至心部冷速逐漸降低。只有

15、冷速大于Vk 的工件外層部分才能得到馬氏體。因此，Vk越小，鋼的淬透層越深，淬透性越好。10、退火的主要目的是什么？生產(chǎn)上常用的退火操作有哪幾種？指出退火操作的應(yīng)用范圍。答：均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度，并消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改 善鋼的切削加工性能并為隨后的淬火作好組織準(zhǔn)備。生產(chǎn)上常用的退火操作有完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火等。完全退火和等溫退火用于亞共析鋼成分的碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材。有 時也用于焊接結(jié)構(gòu)。球化退火主要用于共析或過共析成分的碳鋼及合金鋼。去應(yīng)力退火主 要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件(或冷拔件)及機加工的殘余內(nèi)應(yīng)力。11、何謂球化

16、退火？為什么過共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火？答：將鋼件加熱到Ao以上3050C，保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至600C后出爐空冷。過共析鋼組織若為層狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體時，不僅硬度高，難以切削加工，而 且增大鋼的脆性，容易產(chǎn)生淬火變形及開裂。通過球化退火，使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體 變?yōu)榍驙顫B碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性。12、正火與退火的主要區(qū)別是什么？生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火及退火？9Aci以上3050 C寸較小時，正火后組織：S,而退火后組織:P。答：與退火的區(qū)別是加熱溫度不同，對于過共析鋼退火加熱溫度在 而正火加熱溫度在 Acm以上3050C。冷速快，組織細(xì)，強度和

17、硬度有所提高。當(dāng)鋼件尺選擇：從切削加工性上考慮切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及對刀具的磨損等。對于般金屬的硬度在 HB170230 范圍內(nèi)，切削性能較好。高于它過硬，難以加工，且刀具磨損快； 過低則切屑不易斷， 造成刀具發(fā)熱和磨損，加工后的零件表面粗糙度很大。低、中碳結(jié)構(gòu)鋼以正火作為預(yù)先熱處理比較合適，高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼則以退火為宜。 至于合金鋼， 由于合金元素的加入， 使鋼的硬度有所提高， 故中碳以上的合金鋼一般都采用退火 以改善切削性。從使用性能上考慮如工件性能要求不太高， 隨后不再進行淬火和回火， 那么往往用正火來提高其機械性能， 但若零件的形狀比較復(fù)雜，正火的冷卻速度有形成

18、裂紋的危險，應(yīng)采用退火。從經(jīng)濟上考慮正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡便，故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正 火代替退火。13、淬火的目的是什么？亞共析碳鋼及過共析碳鋼淬火加熱溫度應(yīng)如何選擇？試從獲得的組織及性能等方面加以說明。答：淬火的目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體并配以不同溫度回火獲得各 種需要的性能。亞共析碳鋼淬火加熱溫度AC3+ （3050C）,淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體。因 為如果亞共析碳鋼加熱溫度在 AcAc3之間，淬火組織中除馬氏體外，還保留一部分鐵素體,使鋼的強度、硬度降低。但溫度不能超過Ac3點過高，以防奧氏體晶粒粗化，淬火后獲得粗大馬氏體。過共析碳鋼淬

19、火加熱溫度Aci+ （3050C）,淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆Accm,滲碳體溶解過多，奧氏體晶粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織。如果加熱溫度超過使鋼的脆性增粒粗大，會使淬火組織中馬氏體針變粗， 滲碳體量減少， 殘余奧氏體量增多，從而降低鋼的 硬度和耐磨性。 淬火溫度過高， 淬火后易得到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體， 加。14、常用的淬火方法有哪幾種？說明它們的主要特點及其應(yīng)用范圍。答：常用的淬火方法有單液淬火法、雙液淬火法、等溫淬火法和分級淬火法。單液淬火法：這種方法操作簡單，容易實現(xiàn)機械化，自動化，如碳鋼在水中淬火，合金 鋼在油中淬火。 但其缺點是不符合理想淬火冷卻速度的要求， 水

20、淬容易產(chǎn)生變形和裂紋， 油 淬容易產(chǎn)生硬度不足或硬度不均勻等現(xiàn)象。適合于小尺寸且形狀簡單的工件。雙液淬火法：采用先水冷再油冷的操作。充分利用了水在高溫區(qū)冷速快和油在低溫區(qū)冷 速慢的優(yōu)點， 既可以保證工件得到馬氏體組織， 又可以降低工件在馬氏體區(qū)的冷速， 減少組 織應(yīng)力，從而防止工件變形或開裂。適合于尺寸較大、形狀復(fù)雜的工件。等溫淬火法：它是將加熱的工件放入溫度稍高于M的硝鹽浴或堿浴中， 保溫足夠長的時 間使其完成B轉(zhuǎn)變。等溫淬火后獲得 B下組織。下貝氏體與回火馬氏體相比，在碳量相近,硬度相當(dāng)?shù)那闆r下， 前者比后者具有較高的塑性與韌性， 適用于尺寸較小， 形狀復(fù)雜， 要求變形小，具有高硬度和強韌

21、性的工具，模具等。分級淬火法： 它是將加熱的工件先放入溫度稍高于MS的硝鹽浴或堿浴中，保溫25min ,使零件內(nèi)外的溫度均勻后， 立即取出在空氣中冷卻。這種方法可以減少工件內(nèi)外的溫差和減慢馬氏體轉(zhuǎn)變時的冷卻速度， 從而有效地減少內(nèi)應(yīng)力，防止產(chǎn)生變形和開裂。 但由于硝鹽浴或堿浴的冷卻能力低， 只能適用于零件尺寸較小， 要求變形小， 尺寸精度高的工件， 如模具、刀具等。15、為什么工件經(jīng)淬火后往往會產(chǎn)生變形，有的甚至開裂？減小變形及防止開裂有哪些途徑？答：淬火中變形與開裂的主要原因是由于淬火時形成內(nèi)應(yīng)力。淬火內(nèi)應(yīng)力形成的原因不同可分熱應(yīng)力與組織應(yīng)力兩種。工件在加熱和 （ 或） 冷卻時由于不同部位存

22、在著溫度差別而導(dǎo)致熱脹和（或） 冷縮不一致所引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。熱應(yīng)力引起工件變形特點時：使平面邊為凸面， 直角邊鈍角，長的方向變短，短的方向增長，一句話，使工件趨于球形。鋼中奧氏體比體積最小，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌鞣N組織時比體積都會增大，使鋼的體積膨脹；工件淬火時各部位馬氏體轉(zhuǎn)變先后不一致，因而體積膨脹不均勻。 這種由于熱處理過程中各部位冷速的差異使工件各部位相轉(zhuǎn)變的不同時性所引起的應(yīng)力，稱為相變應(yīng)力（組織應(yīng)力） 。組織應(yīng)力引起工件變形的特點卻與此相反：使平面變?yōu)榘济?，直角變?yōu)殁g角，長的方向變長；短的方向縮短，一句話，使尖角趨向于突出。工件的變形與開裂是熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合的結(jié)果，但熱應(yīng)力與組

23、織應(yīng)力方向恰好相反，如果熱處理適當(dāng)，它們可部分相互抵消， 可使殘余應(yīng)力減小， 但是當(dāng)殘余應(yīng)力超過鋼的屈服強度時，工件就發(fā)生變形， 殘余應(yīng)力超過鋼的抗拉強度時，工件就產(chǎn)生開裂。為減小變形或開裂，出了正確選擇鋼材和合理設(shè)計工件的結(jié)構(gòu)外，在工藝上可采取下列措施：采用合理的鍛造與預(yù)先熱處理鍛造可使網(wǎng)狀、帶狀及不均勻的碳化物呈彌散均勻分布。淬火前應(yīng)進行預(yù)備熱處理（如球化退火與正火 ） ，不但可為淬火作好組織準(zhǔn)備，而且還可消除工件在前面加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。采用合理的淬火工藝；正確確定加熱溫度與加熱時間，可避免奧氏體晶粒粗化。對形狀復(fù)雜或?qū)嵝圆畹母吆? 要盡金鋼，應(yīng)緩慢加熱或多次預(yù)熱，以減少加熱中產(chǎn)生

24、的熱應(yīng)力。工件在加熱爐中安放時( 如馬氏體分級淬量保證受熱均勻，防止加熱時變形；選擇合適的淬火冷卻介質(zhì)和洋火方法 火、貝氏體等溫淬火 ), 以減少冷卻中熱應(yīng)力和相變應(yīng)力等。淬火后及時回火淬火內(nèi)應(yīng)力如不及時通過回火來消除，對某些形狀復(fù)雜的或碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的工件， 在等待回火期間就會發(fā)生變形與開裂。對于淬火易開裂的部分，如鍵槽，孔眼等用石棉堵塞。16、淬透性與淬硬層深度兩者有何聯(lián)系和區(qū)別？影響鋼淬透性的因素有哪些？影響鋼制零件淬硬層深度的因素有哪些？答：淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層的能力。 不同的鋼在同樣的條件下淬硬層深不同， 說明不同的鋼淬透性不同， 淬硬層較深的鋼淬透性較好。 淬硬性： 是

25、指鋼以大于臨界冷卻速 度冷卻時，獲得的馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度。 鋼的淬硬性主要決定于馬氏體的含碳量， 即取決于淬火前奧氏體的含碳量。影響淬透性的因素：化學(xué)成分C 曲線距縱坐標(biāo)愈遠(yuǎn)，淬火的臨界冷卻速度愈小，則鋼的淬透性愈好。對于碳鋼，鋼中 含碳量愈接近共析成分， 其 C 曲線愈靠右，臨界冷卻速度愈小，則淬透性愈好，即亞共析鋼的淬透性隨含碳量增加而增大，過共析鋼的淬透性隨含碳量增加而減小。除Co和AI ( >2.5%) 以外的大多數(shù)合金元素都使 C曲線右移，使鋼的淬透性增加，因此合金鋼的淬透性比碳鋼好。奧氏體化溫度溫度愈高，晶粒愈粗，未溶第二相愈少，淬透性愈好。17、鋼的淬硬層深度通常

26、是怎規(guī)定的？用什么方法測定結(jié)構(gòu)鋼的淬透性？怎樣表示鋼的淬透性值。答：為了便于比較各種鋼的淬透性， 常利用臨界直徑DC來表示鋼獲得淬硬層深度的能力。所謂臨界直徑就是指圓柱形鋼棒加熱后在一定的淬火介質(zhì)中能全部淬透的最大直徑。對同一種鋼DC油VDc水，因為油的冷卻能力比水低。目前國內(nèi)外都普遍采用 “末端淬火法” 測定鋼的淬透性曲線，比較不同鋼的淬透性。"末端淬火法” 國家規(guī)定試樣尺寸為025X 100mm水柱自由高度 65mm此外應(yīng)注意加熱過程中防止氧化，脫碳。將鋼加熱奧氏體化后，迅速噴水冷卻。顯然，在噴水端冷卻 速度最大，沿試樣軸向的冷卻速度逐漸減小。據(jù)此，末端組織應(yīng)為馬氏體，硬度最高，

27、隨距 水冷端距離的加大， 組織和硬度也相應(yīng)變化， 將硬度隨水冷端距離的變化繪成曲線稱為淬透 性曲線。不同鋼種有不同的淬透性曲線，工業(yè)上用鋼的淬透性曲線幾乎都已測定，并已匯集成冊 可查閱參考。由淬透性曲線就可比較出不同鋼的淬透性大小。此外對于同一種鋼，因冶煉爐冷不同，其化學(xué)成分會在一個限定的范圍內(nèi)波動，對淬透 性有一定的影響，因此鋼的淬透性曲線并不是一條線，而是一條帶，即表現(xiàn)出“淬透性帶” 鋼的成分波動愈小，淬透性帶愈窄，其性能愈穩(wěn)定，因此淬透性帶愈窄愈好。18、回火的目的是什么？常用的回火操作有哪幾種？指出各種回火操作得到的組織、性能及其應(yīng)用范圍。答：回火的目的是降低淬火鋼的脆性，減少或消除內(nèi)

28、應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定并獲得所需 要的性能。常用的回火操作有低溫回火、中溫回火、高溫回火。低溫回火得到的組織是回火馬氏體。內(nèi)應(yīng)力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。這 部仍接近室溫，在立即噴水冷卻后，就達(dá)到表面淬火的目的。種回火主要應(yīng)用于高碳鋼或高碳合金鋼制造的工、模具、滾動軸承及滲碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般為 HRC 58-64。中溫回火后的組織為回火屈氏體，硬度HRC35-45,具有一定的韌性和高的彈性極限及屈服極限。這種回火主要應(yīng)用于含碳0.5-0.7% 的碳鋼和合金鋼制造的各類彈簧。高溫回火后的組織為回火索氏體，HRC 25-35，具有適當(dāng)?shù)膹姸群妥銐虻乃苄院晚g性。 這種回火主

29、要應(yīng)用于含碳 0.3-0.5%的碳鋼和合金鋼制造的各類連接和傳動的結(jié)構(gòu)零件，如軸、連桿、螺栓等。19、指出下列組織的主要區(qū)別： 索氏體與回火索氏體； 屈氏體與回火屈氏體； 馬氏體與回火馬氏體。答：由奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變而成的屈氏體（淬火屈氏體 ）和索氏體 （淬火索氏體 ）組織 ,與由馬氏體分解所得到的回火屈氏體和回火索氏體組織有很大的區(qū)別, 主要是碳化物的形態(tài)不同。由奧氏體直接分解的屈氏體及索氏體中的碳化物是片狀的, 而由馬氏體分解的回火屈氏體與回火索氏體中碳化物是顆粒狀的。 回火索氏體和回火屈氏體相對于索氏體與屈氏體其塑性和韌性較好。馬氏體（M）是由A直接轉(zhuǎn)變成碳在a Fe中過飽和固溶體?；鼗瘃R氏

30、體是過飽和的a固溶體（鐵素體）和與其晶格相聯(lián)系的 £碳化物所組成，其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性得到降低。20、表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪幾種？比較它們的優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍。并說明表面淬火前應(yīng)采用何種預(yù)先熱處理。答：表面淬火的目的是使工件表層得到強化，使它具有較高的強度，硬度，耐磨性及疲勞極限，而心部為了能承受沖擊載荷的作用，仍應(yīng)保持足夠的塑性與韌性。常用的表面淬火方法有：感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火。感應(yīng)加熱表面淬火是把工件放入有空心銅管繞成的感應(yīng)器（線圈）內(nèi)，當(dāng)線圈通入交變電流后，立即產(chǎn)生交變磁場，在工件內(nèi)形成“渦流”，表層迅速被加熱到淬火溫度時而心火焰加熱表面淬火是以

31、高溫火焰為熱源的一種表面淬火法。將工件快速加熱到淬火溫 度，在隨后噴水冷卻后，獲得所需的表層硬度和淬硬層硬度。感應(yīng)加熱表面淬火與火焰加熱淬火相比較有如下特點,: 而且淬, 使工件表感應(yīng)加熱速度極快 , 只要幾秒到幾十秒的時間就可以把工件加熱至淬火溫度 火加熱溫度高（AC3以上80150 C ）。因加熱時間短 , 奧氏體晶粒細(xì)小而均勻 , 淬火后可在表面層獲得極細(xì)馬氏體 面層較一般淬火硬度高 23HRC且脆性較低。感應(yīng)加熱表面淬火后 , 淬硬層中存在很大殘余壓應(yīng)力, 有效地提高了工件的疲勞強 , 且 變形小 , 不易氧化與脫碳。生產(chǎn)率高 , 便于機械化、自動化 , 適宜于大批量生產(chǎn)。但感應(yīng)加熱設(shè)

32、備比火焰加熱淬火費用較貴 , 維修調(diào)整比較困難 , 形狀復(fù)雜的線圈不易制 造表面淬火前應(yīng)采用退火或正火預(yù)先熱處理。21、化學(xué)熱處理包括哪幾個基本過程？常用的化學(xué)熱處理方法有哪幾種？答：化學(xué)熱處理是把鋼制工件放置于某種介質(zhì)中，通過加熱和保溫，使化學(xué)介質(zhì)中某些 元素滲入到工件表層，從而改變表層的化學(xué)成分，使心部與表層具有不同的組織與機械性 能?；瘜W(xué)熱處理的過程：分解：化學(xué)介質(zhì)要首先分解出具有活性的原子;吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶體或化合物;擴散：被工件吸收的活性原子，從表面想內(nèi)擴散形成一定厚度的擴散層。常用的化學(xué)熱處理方法有：滲碳、氮化、碳氮共滲、氮碳共滲。22、試述一般滲碳件的工藝路線

33、，并說明其技術(shù)條件的標(biāo)注方法。答：一般滲碳件的工藝路線為：下料7鍛造7正火7切削加工7渡銅（不滲碳部位）7滲碳7淬火7低溫回火7噴丸7 精磨7成品23、氮化的主要目的是什么？說明氮化的主要特點及應(yīng)用范圍。答：在一定溫度（一般在Aci以下）使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝稱為滲 氮。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強度。氮化的主要特點為：工件經(jīng)滲氮后表面形成一層極硬的合金氮化物（如CrN、MoN AIN等），滲氮層的硬度般可達(dá)9501200HV（相當(dāng)于68-72HRC）,且滲氮層具有高的紅硬性 （即在600650C仍有較高硬度 ）。工件經(jīng)滲氮后滲氮層體積增大，造成表面壓應(yīng)力

34、，使疲勞強度顯著提高。滲氮層的致密性和化學(xué)穩(wěn)定性均很高，因此滲氮工件具有高的耐蝕性。i0般只需精磨或研磨、拋光即滲溫度低 , 滲氮后又不再進行熱處理，所以工件變形小可。滲氮主要用于要求耐磨性和精密度很高的各種高速傳動的精密齒輪、高精度機床主軸（如鍾軸、磨床主軸 ） 、分配式液壓泵轉(zhuǎn)子，交變載荷作用下要求疲勞強度高的零件（高速柴油機曲軸 ） ，以及要求變形小和具有一定耐熱、抗蝕能力的耐磨零件（ 閥門 ） 等。24、試說明表面淬火、滲碳、氮化熱處理工藝在用鋼、性能、應(yīng)用范圍等方面的差別。答：表面淬火一般適用于中碳鋼（0.40.5%C）和中碳低合金鋼（40Cr、40MnB等），也可用于高碳工具鋼，

35、低合金工具鋼以及球墨鑄鐵等。 它是利用快速加熱使鋼件表面奧氏體化，而中心尚處于較低溫度即迅速予以冷卻，表層被淬硬為馬氏體，而中心仍保持原來的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。應(yīng)用范圍：高頻感應(yīng)加熱表面淬火應(yīng)用于中小模數(shù)齒輪、小型軸的表面淬火。中頻感應(yīng)加熱表面淬火主要用于承受較大載荷和磨損的零件，例如大模數(shù)齒輪、尺寸較大的曲軸和凸輪軸等。工頻感應(yīng)加熱表面淬火工頻感應(yīng)加熱主要用于大直徑鋼材穿透加熱和要求淬硬深度深的大直徑零件，例如火車車輪、軋轆等的表面淬火。滲碳鋼都是含0.150.25%的低碳鋼和低碳合金鋼，如20、 20Cr、 20CrMnTi 、 20SiMnVB等。滲碳層深度一般都在 0.52.5

36、mm。鋼滲碳后表面層的碳量可達(dá)到0.81.1%C范圍。滲碳件滲碳后緩冷到室溫的組織接近于鐵碳相圖所反映的平衡組織， 從表層到心部依次是過共析組織， 共析組織， 亞共析過渡層，心部原始組織。滲碳主要用于表面受嚴(yán)重磨損，并在較大的沖載荷下工作的零件（受較大接觸應(yīng)力）如齒輪、軸類、套角等。氮化用鋼通常是含 Al、Cr、Mo等合金元素的鋼，如38CrMoAIA是一種比較典型的氮化鋼，此外還有35CrMo、18CrNiW等也經(jīng)常作為氮化鋼。 與滲碳相比、氮化工件具有以下特點:氮化前需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，以便使心部組織具有較高的強度和韌性。表面硬度可達(dá) HRC65 72，具有較高的耐磨性。氮化表面形成致密氮化物組

37、成的連續(xù)薄膜，具有一定的耐腐蝕性。氮化處理溫度低，滲氮后不需再進行其它熱處理。氮化處理適用于耐磨性和精度都要求較高的零件或要求抗熱、抗蝕的耐磨件。如:發(fā)動機的汽缸、排氣閥、高精度傳動齒輪等。25、鋼獲得馬氏體組織的條件是什么？與鋼的珠光體相變及貝氏體相變比較，馬氏體相變有何特點？答:鋼獲得馬氏體組織的條件是:鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻，來不及發(fā)生擴散分解而發(fā)生無擴散型的相變。17馬氏體相變的特點為：(1) 無擴散性。鋼在馬氏體轉(zhuǎn)變前后，組織中固溶的碳濃度沒有變化，馬氏體和奧氏體中固溶的碳量一致 , 僅發(fā)生晶格改變，因而馬氏體的轉(zhuǎn)變速度極快。(2) 有共格位向關(guān)系。馬氏體形成時，馬氏體和奧氏體相界面

38、上的原子是共有的，既屬于馬氏體，又屬于奧氏體，稱這種關(guān)系為共格關(guān)系。(3) 在通常情況下，過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變開始后，必須在不斷降溫條件下轉(zhuǎn)變才能繼續(xù)進行，冷卻過程中斷，轉(zhuǎn)變立即停止。26、說明共析鋼 C 曲線各個區(qū)，各條線的物理意義，并指出影響 C 曲線形狀和位置的主要因素。答：過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線說明：由過冷奧氏體開始轉(zhuǎn)變點連接起來的曲線稱為轉(zhuǎn)變開始線；由轉(zhuǎn)變終了點連接起來的曲線稱為轉(zhuǎn)變終了線。 Ai線以右轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域是過冷奧氏體區(qū);A1 線以下， 轉(zhuǎn)變終了線以右和 Ms 點以上的區(qū)域為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)；在轉(zhuǎn)變開始線與轉(zhuǎn)變終了線之間的區(qū)域為過冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。過冷奧氏體在各個

39、溫度等溫轉(zhuǎn)變時，都要經(jīng)過一段孕育期(它以轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的水平距離來表示)。對共析碳鋼來說，轉(zhuǎn)變開始線在550 C出現(xiàn)拐彎,該處被稱為 C曲線的鼻尖，它所對應(yīng)的溫度稱為鼻溫。共析碳鋼的過冷奧氏體在三個不同溫度區(qū)間，可發(fā)生三種不同的轉(zhuǎn)變：在C曲線鼻尖以上部分，即A550 C之間過冷奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是珠光體,故又稱珠光體轉(zhuǎn)變；在C曲線鼻尖以下部分,即550CMs之間，過冷奧氏體發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是貝氏體，故又稱貝氏體轉(zhuǎn)變；在Ms點以下，過冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是馬氏體，故又稱馬氏體轉(zhuǎn)變。亞共析和過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變c曲線，與共析鋼的不同是，亞共析鋼的C曲線上多一條

40、代表析出鐵素體的線。過共析鋼的C曲線上多一條代表二次滲碳體的析出線。影響 C 曲線形狀和位置的主要因素有：凡是提高奧氏體穩(wěn)定性的因素，都使孕育期延長，轉(zhuǎn)變減慢，因而使C曲線右移。反之, 使C曲線左移。碳鋼c曲線的位置與鋼的含碳量有關(guān)，在亞共析鋼中，隨著含碳量的增加,C曲線又向左移。除此之外，鋼C曲線的位置愈右移。鋼的C曲線位置右移。在過共析鋼中，隨著含碳量的增加, 的奧氏體化溫度愈高，保溫時間愈長，奧氏體晶粒愈粗大，則四、選擇題1、共析鋼加熱到 Ac1 以上時 , 將發(fā)生 ( C) 的轉(zhuǎn)變。A 、Ft a；B 、Fe3S A;C、A;2、鋼的過冷A向B轉(zhuǎn)變時(B )。、Fe、C原子都不擴散;、

41、Fe原子不擴散，C原子擴散;、Fe、C原子都擴散。3、鋼的( A ) 直接影響鋼的性能。、實際晶粒度; B 、起始晶粒度; C 、本質(zhì)晶粒度4、確定碳鋼淬火加熱溫度的基本依據(jù)是A 、Fe-Fe3C相圖； B、“ C'曲線圖；C、淬透性曲線圖5、A3、 Ac3、 Ar3 三者之間的關(guān)系是 ( B ) 。A 、 A3 = Ac3 = Ar3B 、 Ac3 > A3 > Ar3C 、 Ac3 < A3 <Ar36、原始組織分別為粗片狀、細(xì)片狀、球狀珠光體在加熱時奧氏體的形成速度大小依次為( C) 。7、 V 粗片、 V 粗片、 V 細(xì)片過共析鋼加熱到細(xì)片細(xì)片粗片球狀球

42、狀球狀P;P;A1Acm之間時，(A )。、奧氏體的含碳量小于鋼的含碳量;、奧氏體的含碳量大于鋼的含碳量;、奧氏體的含碳量等于鋼的含碳量8、亞共析鋼加熱到 A1A3之間時，奧氏體的含碳量 (C) 鋼的含碳量。A 、小于; B 、大于; C 、等于9、在過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的“鼻子”處孕育期最短，故( C) 。、過冷奧氏體穩(wěn)定性最好，轉(zhuǎn)變速度最快;、過冷奧氏體穩(wěn)定性最好，轉(zhuǎn)變速度最慢;、過冷奧氏體穩(wěn)定性最差，轉(zhuǎn)變速度最快;)。、過冷奧氏體穩(wěn)定性最差，轉(zhuǎn)變速度最慢。10、鋼進行奧氏體化的溫度愈高,保溫時間愈長,則(、過冷奧氏體愈穩(wěn)定， C曲線愈靠左;、過冷奧氏體愈穩(wěn)定，C曲線愈靠右;、過冷奧氏體愈

43、不穩(wěn)定，C 曲線愈靠左;11 、馬氏體的硬度主要取決于 ( A )A 、馬氏體的含碳量;B、馬氏體含合金元素量;C 、冷卻速度;奧氏體的晶粒度12、回火索氏體比索氏體具有較好的5、aK,是由于( C ) 所致。A 、 F 的過飽和程度不同;B 、碳化物片層間距不同;C 、碳化物形態(tài)不同13、上貝氏體和下貝氏體的力學(xué)性能相比，( B )。( C ) 發(fā)生了A、強度硬度升高，塑性和韌性降低；B 、強度硬度降低，塑性和韌性升高；C、強度硬度升高，塑性和韌性升高。18、關(guān)于CCT曲線，錯誤的說法是(D )。A、從CCT曲線可以獲得鋼的臨界淬火速度；B、CCT曲線是制定鋼的冷卻規(guī)范的依據(jù)；C、根據(jù)CCT

44、曲線可以估計淬火后鋼件的組織和性能;D、CCT曲線是制訂熱處理加熱規(guī)范的依據(jù)。19、若回火產(chǎn)物是在a相 (鐵素體)基體中分布著微小的粒狀碳化物,a相已經(jīng)回復(fù),但尚未再結(jié)晶，故仍具有馬氏體的針狀特征，這種組織稱20、A回火馬氏體；B 、回火屈氏體;感應(yīng)加熱表面淬火的硬化層深度主要取決于A鋼的含碳量；B、鋼的淬透性;C 、回火索氏體( D )。C 、淬火介質(zhì)的冷卻能力;D 、感應(yīng)電流、上貝氏體具有較高強度和韌性； 、下貝氏體具有較高強度和韌性； 、兩者均具有較高強度和韌性14、最常用的淬火冷卻介質(zhì)是清水、鹽水和油，其冷卻能力大小依次為：A V清水 V鹽水 V 油； B 、V鹽水 V 清水 V 油;C V油 V 清水 V 鹽水； D、V油 V 鹽水 V 清水15、為了消除殘余奧氏體，保證精密工件尺寸長期穩(wěn)定性，應(yīng)采用A冷處理；B 、調(diào)質(zhì)處理；C 、時效處理16、原始組織為片層狀珠光體加二次滲碳體的過共析鋼在球化退火時，使球化而獲得球狀珠光體。A二次滲碳體；B、二次滲碳體及鐵素體； C、二次滲碳體及片層狀滲碳體