金屬熱處理試題答案

1、答：(1)水冷：淬火M (2)油冷：淬火M+T 加工1/工件淬火時常出現(xiàn)的缺陷有表面缺陷、隹 能缺陷、組織缺陷、形狀缺陷。2 退火的目的主要是降低硬度，便于切削加工：消除或改善鋼在鑄造、 軋制、鍛造 和焊接過程中所造成的各種組織缺陷；細化晶粒，改善組織，為最終熱處理做準(zhǔn)備；還 有為了消除應(yīng)力，防止變形和開裂。3正火的目的和退火基本相同，但正火后得 到細片狀珠光體組織， 對低碳鋼來說講，正 火組織易進行機械加工；能降低工件切削加 工的表面粗糙度；正火還可以消除過共析鋼 中的滲碳體網(wǎng)。4淬火的目的是把奧氏體化的鋼件淬成馬氏 隹，然后和不同回火溫度相配合，獲得所需 的力學(xué)性能。5熱應(yīng)力是由于工件加熱

2、或冷卻時,各部 溫度不同，使之熱脹冷縮 不同而產(chǎn)生的應(yīng)力叫熱應(yīng)力。減少變形與防止開裂的方法很多， 但主要的是靠正確的選材、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計、 冷熱加工工藝的密切配合以及正確的熱處理制度來保證。1將同一棒料上切割下來的 4塊45#試樣，同時加熱到850 ,然后分別在水、油、爐和空氣中冷卻，說明：各是何種熱處理工藝？各獲得何種組織？排列一下硬度大小：(3)爐冷：退火 P+F (4)空冷：正火 S+F 硬度(1) (2) (4) (3)2.兩個碳質(zhì)量分數(shù)為 1.2%的碳鋼薄試樣, 分別加熱到780 C和900 C,保溫相同時 間奧氏體化后，以大于淬火臨界冷卻速度的 速度冷卻至室溫。試分析：(1)哪個溫

3、度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？(2)哪個溫度加熱淬火后馬氏體碳含量較多？(3)哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？(4)哪個溫度加熱淬火后未溶滲碳體較多？(5)你認為哪個溫度加熱淬火合適？為什 么？答：(1) 900 C ( 2) 900 C ( 3) 900 C(4) 780 C (5) 780 C,綜上所述此溫度淬火后得到的均勻細小的M鋤粒狀Cm+AR的混合組織，使鋼具有最大的硬度和耐磨性。3.用T10鋼制造形狀簡單的車刀，其工藝路 線為：鍛造一熱處理一機加工一熱處理一磨(1)寫出其中熱處理工序的名稱及作用。(2)制定最終熱處理(磨加工前的熱處理)的工藝 規(guī)范，并指出車刀在使用狀態(tài)下 的顯微

4、組織和大致硬度。答:(1)球化退火，作用：利于切削加工。得 到球狀珠光體，均勻組織， 細化晶粒，為后 面淬火處理作組織準(zhǔn)備。淬火 +低溫回火， 作用：使零件獲得較高的硬度、耐磨性和韌 性，消除淬火內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸。(2)工藝規(guī)范：760 C水淬+200 C回火;顯微組織：M回+Cm大致硬度：60HRC.4.如下圖所示，T12鋼加熱到Ac1以上，用 圖示的各種方法冷卻，分析各自得到的組織。A:水中淬火M+Fe3cB:分級淬火M+Fe3cC:油中淬火M+T+Fe3cD:等溫淬火B(yǎng)下+Fe3cE:正火S+Fe3cF:完全退火 P+Fe3cG:等溫退火P+Fe3c5為改善可加工性，確定下列鋼件的

5、預(yù)備熱 處理方法，并指出所得到組織：(1) 20鋼鋼板(2) T8鋼鋸條(3)具有片狀滲碳體的 T12鋼鋼坯答：(1) 20鋼鋼板：正火S+F (2) T8鋼鋸 條：球化退火 球狀P; (3)具有片狀滲碳 體的T12鋼鋼坯：球化退火 球狀P+Cm6指出下列工件的淬火及回火溫度，并說明其回火后獲得的組織和大致的硬度：(1) 45鋼小軸(要求綜合機械性能)；(2) 60鋼彈簧;(3) T12鋼鋰刀。答：(1) 45鋼小軸工件的淬火溫度為850c500c650c左右，其回火后獲得的組織為 回火索氏體，大致的硬度2535HRC(2) 60鋼彈簧，工件的淬火溫度為 850c 左右，回火溫度為 350c5

6、00c左右，其 回火后獲得的組織為回火屈氏體 ，大致的 硬度4048HRC(3) T12鋼鋰刀，工件的淬火溫度為 780c 左右，回火溫度為 150c250C,其回火 后獲得的組織為回火馬氏體，大致的硬度 60HRC7指出下列零件的鍛造毛坯進行正火的主要目的及正火后的顯微組織: 退火目的：細化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)（1） 20鋼齒輪 （2） 45鋼/、軸 （3） T12 鋼鋰刀答：（1）目的：細化晶粒，均勻組織，消除 內(nèi)應(yīng)力，提高硬度，改善切削加工性。組織： 晶粒均勻細小的大量鐵素體和少量索氏體。（2）目的：細化晶粒，均勻組織，消除內(nèi) 應(yīng)力。組織：晶粒均勻細小的鐵 素體和索氏體。（3）目的：

7、細化晶粒，均勻組織，消除 網(wǎng)狀FeCn,為球化退火做組織準(zhǔn)備，消除 內(nèi)應(yīng)力。組織：索氏體和球狀滲碳體。8確定下列鋼件的退火方法， 并指出退火目 的及退火后的組織：1）經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度； 答：再結(jié)晶退火。目的：使變形晶粒重新轉(zhuǎn) 變?yōu)榈容S晶粒，以消除加工硬化現(xiàn)象，降低 了硬度，消除內(nèi)應(yīng)力。細化晶粒，均勻組織， 消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以消除加工硬化現(xiàn) 象。組織：等軸晶的大量鐵素體和少量珠光 體。2） ZG35的鑄造齒輪答：完全退火。經(jīng)鑄造后的齒輪存在晶粒粗 大并不均勻現(xiàn)象，且存在殘余內(nèi)應(yīng)力。因此 力，降低硬度，改善切削加工性。組織：晶 粒均勻細小的鐵素體和珠光體。3）鍛造過熱后的60

8、鋼鍛坯；答：完全退火。由于鍛造過熱后組織晶粒劇 烈粗化并分布不均勻，且存在殘余內(nèi)應(yīng)力。 因此退火目的：細化晶粒， 均勻組織，消除 內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性。組織: 晶粒均勻細小的少量鐵素體和大量珠光體。4）具有片狀滲碳體的 T12鋼坯；答：球化退火。由于T12鋼坯里的滲碳體呈 片狀，因此不僅硬度高，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。組織：粒狀珠光體和 球狀滲碳體。9何謂鋼的熱處理？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

9、位和作用。 答：（1）為了改變鋼材內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，以 滿足對零件的加工性能和使用性能的要求 所施加的一種綜合的熱加工工藝過程。（2）熱處理包括普通熱處理和表面熱處理；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。(3)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?理可以顯著提高鋼的機械性能， 延長機器零 件的使用壽命。

10、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。止匕外，通過熱處理 還可使工件表面具有抗磨損、耐腐蝕等特殊 物理化學(xué)性能。10 .為什么要對鋼件進行熱處理？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 機械性能，延長機器零件的使用壽命。 恰當(dāng) 的熱處理工藝可以消除鑄、鍛、焊等熱加工 工藝造成的各種缺陷，細化晶粒、消除偏析、 降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織和性能更加均勻。11 .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

11、圍。答：(1)均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細化晶 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。(2)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。(3)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。12何謂球化退火？為什么過共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火？答：(1)將鋼件加熱到 Ac以上3050C, 保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至 600c

12、后出 爐空冷。(2)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。13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？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 Ac以上3050 c 而正火加熱溫度在 Acm以上3050C。冷 速快，組織細，強度和硬度有所提高。當(dāng)鋼 件尺寸較小時，正火后組織：S,而退火后組織：P。選擇：(1)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

13、的磨損等。一般金屬的硬度在 HB17g230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。 對于低、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(2)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裂紋的危險，應(yīng)采 用退火。(3)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

14、慮以正火代替退火。14 一批45鋼試樣(尺寸 15*10mn),因其組織、晶粒大小不均勻，需采用退火處理。擬采用以下幾種退火工藝；(1)緩慢加熱至700 ,保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；(2)緩慢加熱至840C,保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；(3)緩慢加熱至1100C,保溫足夠時間，隨爐冷卻至室溫；問上述三種工藝各得到何種組織？若要得到大小均勻的細小晶粒，選何種工藝最合適？答：(1)因其未達到退火溫度，加熱時沒有經(jīng)過完全奧氏體化，故冷卻后依然得到組織、晶粒大小不均勻的鐵素體和珠光體。(2)因其在退火溫度范圍內(nèi)，加熱時全部轉(zhuǎn)化為晶粒細小的奧氏體，故冷卻后得到組織、晶粒均勻細小的鐵素體和珠光體。般

15、都采用退火以改善切削性。(3)因其加熱溫度過高，加熱時奧氏體晶粒劇烈長大，故冷卻后得到晶粒粗大的鐵素 體和珠光體。要得到大小均勻的細小晶粒， 選第二種工藝 最合適。15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+ (30八 50C),淬火后的組織為均勻而細小的馬氏 體。因為如果亞共析碳鋼加熱溫度在 Ace Aa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Aa點過高，以防

16、奧氏體晶粒 粗化，淬火后獲得粗大馬氏體。過共析碳鋼淬火加熱溫度Ac+ (30-50C),淬火后的組織為均勻而細小的馬氏 體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組 織。如果加熱溫度超過 Acm,滲碳體溶解過 多，奧氏體晶粒粗大，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，使鋼的脆性增加。16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

17、 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

18、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M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。17說明45鋼試樣(10mm經(jīng)下列溫度加 熱、保溫并在水中冷卻得到的室溫組織： 700 C, 760 C, 840 C, 1100 C。答：溫度力口熱后組織水冷后組織7

19、00 CP+FP+F760 CA+FM+F840 CAM1100 CAM700 C:因為它沒有達到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。此組織為鐵素體、馬氏體和少量殘余奧氏體。840 C ：它的加熱溫度在 A。以上，加熱時全 部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和 少量殘余奧氏體。1100C:因它的加熱溫度過高，加熱時奧氏 體晶粒粗化，淬火后得到粗片狀馬氏體和少 量殘余奧氏體。18有兩個含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分 別加熱到780c和860c并保溫相同時間， 使之達到平衡狀態(tài)，然后以大于Vk的冷卻速度至室溫。試問：(1)哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗 大？答；因為860c加熱

20、溫度高，加熱時形成的 奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒 較粗大。(2)哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？答；因為加熱溫度 860c已經(jīng)超過了 Acm, 此時碳化物全部溶于奧氏體中， 奧氏體中含 碳量增加，而奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴散 型轉(zhuǎn)變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多。760C：它的加熱溫度在AcAa之間，因 (3)哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？同可分熱應(yīng)力與組織應(yīng)力兩種答：因為加熱溫度 860c已經(jīng)超過了 Acm, 此時碳化物全部溶于奧氏體中， 使奧氏體中 含碳量增加，降低鋼的 M和M點，淬火后 殘余奧氏體增多。(4)哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？答：因為加熱溫度 860c已

21、經(jīng)超過了 Acm, 此時碳化物全部溶于奧氏體中， 因此加熱淬 火后未溶碳化物較少(5)你認為哪個溫度加熱淬火后合適？為 什么？答：780c加熱淬火后合適。因為含碳量為1.2%的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳鋼淬火 加熱溫度 Aci+ (30-50C),而780 c在這 個溫度范圍內(nèi)，這時淬火后的組織為均勻而 細小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏 體的混合組織，使鋼具有高的強度、硬度和 耐磨性，而且也具有較好的韌性。19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)為。淬火內(nèi)應(yīng)力形成的原因不 工件在加熱和(或)冷卻時

22、由于不同部位存 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?各種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?為鈍角，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

23、熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜 合的結(jié)果，但熱應(yīng)力與組織應(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：1 .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。2 .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)?/p>

24、性差的高合 金鋼，應(yīng)緩慢加熱或多次預(yù)熱，以減少加熱 中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。工件在加熱爐中安放時，要盡量保證受熱均勻，防止加熱時變形；選 擇合適的淬火冷卻介質(zhì)和洋火方法 （如馬氏 體分級淬火、貝氏體等溫淬火），以減少冷卻 中熱應(yīng)力和相變應(yīng)力等。3 .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)量分數(shù)較高的工件 ， 在等待回火期間就會發(fā)生變形與開裂。4 .對于淬火易開裂的部分，如鍵槽，孔眼等 用石棉堵塞。20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

25、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，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Al （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。

26、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。21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)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 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

27、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，其硬度 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22表面淬火的目的是什么？常用的表面淬用范圍。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：1.感應(yīng)加熱表面淬火；2.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

28、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 而心部仍接近室溫，在立即噴水冷卻后，就 達到表面淬火的目的?；鹧婕訜岜砻娲慊鹗且愿邷鼗鹧鏋闊嵩吹囊环N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：1）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,:而且火方法有哪幾種？比較它們的優(yōu)缺點及應(yīng)淬火加熱溫度高（AC3以上80150 C） 02）因加熱時間短，奧氏體晶粒細小而均勻， 淬火后可在表面層獲得極細馬氏體，使

29、工件 表面層較一般淬火硬度高 23HRC且脆性較 低。3）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。4）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)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。23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：1分解：化學(xué)

30、介質(zhì)要首先分解出具有活性的 原子；2吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶體或化合物；3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。24試述一般滲碳件的工藝路線，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：下料鍛造正火切削加工”渡銅（不滲 碳部位）“滲碳淬火低溫回火噴丸” 精磨f成品25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：1） 工件

31、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 一般可達 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）。2）工件經(jīng)滲氮后滲氮層體 積增大，造成表面壓應(yīng)力，使疲勞強度顯著 提高。3）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。 4）滲溫 度低，滲氮后又不再進行熱處理，所以工件 變形小，一般只需精磨或研磨、拋光即可。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 （如錘軸、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

32、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。26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）和中碳彳氐合金鋼（40Cr、40MnB 等），也可用于高碳工具鋼，低合金工具鋼（如T8 9MnV、GCri5等）。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：（1） 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。（2）中頻感應(yīng)加熱 表面淬火主要用于承受較大載荷和磨

33、損的 零件，例如大模數(shù)齒輪、尺寸較大的曲軸和 凸輪軸等。（3）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 0.52.5mm。鋼滲碳后表面層的碳量可達到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

34、、軸類、套角等。氮化用鋼通常是含 Al、Cr、Mo等合金元素 的鋼，如38CrMoAlA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：1）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。2）表面硬度可達 HRC65-72,具有較高的 耐磨性。3）氮化表面形成致密氮化物組成的連續(xù)薄膜，具有一定的耐腐蝕性。4)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。27擬用T10制造形狀簡單的車刀，工藝路線為：

35、鍛造一熱處理一機加工一熱處理一磨加工(1) 試寫出各熱處理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用；(2) 指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度；(3) 制定最終熱處理工藝規(guī)定 (溫度、冷卻介質(zhì))答：(1)工藝路線為：鍛造一退火一機加工 一淬火后低溫回火一磨加工。 退火處理可細 化組織，調(diào)整硬度，改善切削加工性；淬火 及低溫回火可獲得高硬度和耐磨性以及去 除內(nèi)應(yīng)力。(2)終熱處理后的顯微組織為回火馬氏體，大致的硬度60HRC(3) T10車刀的淬火溫度為 780c左右，冷 卻介質(zhì)為水；回火溫度為 150 c250 C。28選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡 明的工藝路線(各零件均選用鍛造毛坯， 并

36、且鋼材具有足夠的淬透性)：(1)某機床變速箱齒輪(模數(shù) m=4),要求 齒面耐磨，心部強度和韌性要求不高， 材料 選用45鋼；(2)某機床主軸，要求有良好的綜合機械 性能，軸徑部分要求耐磨(HRC50-55 ),材 料選用45鋼；(3)鏈床鏈桿，在重載荷下工作，精度要 求極高，并在滑動軸承中運轉(zhuǎn)，要求鏈桿表 面有極高的硬度，心部有較高的綜合機械性 能，材料選用38CrMoALA答：(1)下料“鍛造“正火”粗加工”精加工”局部表面淬火+低溫回火精磨”成品(2)下料“鍛造“正火”粗加工“調(diào)質(zhì)” 精加工f局部表面淬火 +低溫回火f精磨f 成品(3)下料“鍛造“退火”粗加工“調(diào)質(zhì)” 精加工氮化研磨”成

37、品29某型號柴油機的凸輪軸，要求凸輪表面 有高的硬度(HRC50,而心部具有良好的 韌性(Ak40J),原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在 凸輪表面進行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn) 因工廠庫存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬 用15鋼代替。試說明：(1)原45鋼各熱處理工序的作用；(2)改用15鋼后，應(yīng)按原熱處理工序進行 能否滿足性能要求？為什么？(3)改用15鋼后，為達到所要求的性能， 在心部強度足夠的前提下采用何種熱處理 工藝？答：(1)正火處理可細化組織，調(diào)整硬度， 改善切削加工性；調(diào)質(zhì)處理可獲得高的綜合 機械性能和疲勞強度；局部表面淬火及低溫 回火可獲得局部高硬度和耐磨性。(2)不能。改用15鋼后按

38、原熱處理工序會造成心部較軟，表面硬，會造成表面脫落。(3)滲碳。30解釋下列現(xiàn)象：(1)在相同含碳量情況下，除了含 Ni和Mn的合金鋼外，大多數(shù)合金鋼的熱處理加 熱溫度都比碳鋼高；答：在相同含碳量t#況下，除了含 Ni和Mn 的合金鋼外，大多數(shù)合金鋼的熱處理加熱溫 度都比碳鋼高，其主要原因是合金元素的加 入而改變了碳在鋼中的擴散速度所致。非碳化物形成元素如Ni、Co,可降低碳在奧氏體 中的擴散激活能，增加奧氏體形成速度。相 反，強碳化物形成元素如 v、Ti、w、Mo等, 與碳有較大的親合力，增加碳在奧氏體中的 擴散激活能，強烈地減緩碳在鋼中的擴散 ， 大大減慢了奧氏體化的過程。奧氏體形成后，尚

39、未固溶的各種類型的碳化 物，其穩(wěn)定性各不相同。穩(wěn)定性高的碳化物， 要使之完全分解和固溶于奧氏體中，需要進 一步提高加熱溫度，這類合金元素將使奧氏 體化的時間增長。合金鋼中奧氏體化過程還包括均勻化的過程。它不但需要碳的擴散，而且合金元素也 必需要擴散。但合金元素的擴散速度很慢 ， 即使在1000c的高溫下，也僅是碳擴散速度 的萬分之幾或干分之幾。因此，合金鋼的奧 氏體成分均勻化比碳鋼更緩慢。 以保證合金 元素溶入奧氏體并使之均勻化，從而充分發(fā) 揮合金元素的作用。(2)在相同含碳量情況下，含碳化物形成元素的合金鋼比碳鋼具有較高的回火穩(wěn) 定性；答：當(dāng)溫度超過150 c以后，強碳化物形成 元素可阻礙碳

40、的擴散，因而提高了馬氏體分 解溫度。與碳鋼相比，合金鋼中的殘余奧氏 體要在更高的回火溫度才能轉(zhuǎn)變。 在高合金 鋼中殘余奧氏體十分穩(wěn)定，甚至加熱到 500600c并保溫一段時間仍不分解。合金 元素的擴散慢并阻礙碳的擴散，阻礙了碳化 物的聚集和長大，使回火的硬度降低過程變 緩，從而提高鋼的回火穩(wěn)定性。由于合金鋼 的回火穩(wěn)定性比碳鋼高，若要得到相同的回 火硬度時，則合金鋼的回火溫度就比同樣含 碳量的碳鋼要高，回火時間也長。而當(dāng)回火 溫度相同時，合金鋼的強度、硬度都比碳鋼 局。33W18Cr4ViW的Ai約為820C,若以一般工 具鋼Ai+30-50 C常規(guī)方法來確定淬火加熱 溫度，在最終熱處理后能否達到高速切削刃 具所要求的性能？為什么？W18Cr4V鋼刀具在正常淬火后都要進行 560 C三次回火， 又是為什么？答：若以一月工具鋼 Ai+30-50 C常規(guī)方法 來確定W18Cr4Vs淬火加熱溫度，在最終熱 處理后不能達到高速切削刃具所要求的性 能。因為若按常規(guī)方法來確定淬火加熱溫 度，則合金碳化物不易溶解，不能滿足在高 速切削時刀具應(yīng)保持紅硬性、高耐磨性的要求。