金屬熱處理試題答案

1、1/工件淬火時(shí)常出現(xiàn)的缺陷有表面缺陷、性能缺陷、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(xì)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(xì)片狀珠光體組織，對(duì)低碳鋼來說講，正火組織易進(jìn)行機(jī)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體，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)力是由于工件加熱或冷卻時(shí)，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

2、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(jì)、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(shí)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?。?答：（1）水冷：淬火 M（2）油冷：淬火 M+T（3）爐冷：退火 P+F（4）空冷：正火 S+F硬度（1）>（2）>（4）>（3）2.兩個(gè)碳質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)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）

3、哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？（2）哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體碳含量較多？（3）哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？（4）哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶滲碳體較多？（5）你認(rèn)為哪個(gè)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(xì)小的M+顆粒狀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(jiǎn)單的車刀，其工藝路線為：鍛造熱處理機(jī)加工熱處理磨加工。（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

4、，并指出車刀在使用狀態(tài)下的顯微組織和大致硬度。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(xì)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(jí)淬火 M+Fe3CC：油中淬火 M+T+Fe3CD：等溫淬火 B下+Fe3CE：正火 S+Fe3CF：完全退火 P+Fe3CG：等

5、溫退火 P+Fe3C5為改善可加工性，確定下列鋼件的預(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(jī)械性能）；（2）60鋼彈簧；（3）T12鋼銼刀。答：（1）45鋼小軸（要求綜合機(jī)械性能），工件的淬火溫度為850左右，回火溫度為500650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，

6、工件的淬火溫度為850左右，回火溫度為350500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鋼銼刀，工件的淬火溫度為780左右，回火溫度為150250，其回火后獲得的組織為回火馬氏體 ，大致的硬度60HRC。7指出下列零件的鍛造毛坯進(jìn)行正火的主要目的及正火后的顯微組織：（1）20鋼齒輪 （2）45鋼小軸 （3）T12鋼銼刀答：（1）目的：細(xì)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(xì)小的大量鐵素體和少量索氏體。 （2）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力。組織：晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和索氏體。 （3）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除

7、網(wǎng)狀Fe3C，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(xì)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。因此退火目的：細(xì)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(xì)小的鐵素體和珠光體。3）鍛造過熱后的60鋼鍛坯；答：完

8、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(xì)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(xì)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(jī)械制造中的地位和作用。 答：（1）為了改變鋼材內(nèi)部的組

9、織結(jié)構(gòu)，以滿足對(duì)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(jī)器零件加工工藝過程中的重要工序。一個(gè)毛坯件經(jīng)過預(yù)備熱處理，然后進(jìn)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(jī)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(jī)械性能，延長(zhǎng)機(jī)器零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強(qiáng)化金屬材料、充分挖掘材料潛力、降低結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省

10、材料和能源，而且能夠提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量、大幅度延長(zhǎng)機(jī)器零件的使用壽命，做到一個(gè)頂幾個(gè)、頂十幾個(gè)。此外，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(duì)鋼件進(jìn)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(jī)械性能，延長(zhǎng)機(jī)器零件的使用壽命。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，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。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)用范圍。 答：（1）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

11、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(shí)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(jī)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Ac1以上3050，保溫一定時(shí)間后隨爐緩慢冷卻至600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(shí)，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

12、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(duì)于過共析鋼退火加熱溫度在Ac1以上3050而正火加熱溫度在Accm以上3050。冷速快，組織細(xì)，強(qiáng)度和硬度有所提高。當(dāng)鋼件尺寸較小時(shí)，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(duì)刀具的磨損等。一般金屬的硬度在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

13、面粗糙度很大。對(duì)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般都采用退火以改善切削性。（2）從使用性能上考慮如工件性能要求不太高，隨后不再進(jìn)行淬火和回火，那么往往用正火來提高其機(jī)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(xiǎn)，應(yīng)采用退火。（3）從經(jīng)濟(jì)上考慮正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡(jiǎn)便，故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。14一批45鋼試樣（尺寸15*10mm），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

14、溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；（2）緩慢加熱至840，保溫足夠時(shí)間，隨爐冷卻至室溫；（3）緩慢加熱至1100，保溫足夠時(shí)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(xì)小晶粒，選何種工藝最合適？答：（1）因其未達(dá)到退火溫度，加熱時(shí)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(shí)全部轉(zhuǎn)化為晶粒細(xì)小的奧氏體，故冷卻后得到組織、晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體。（3）因其加熱溫度過高，加熱時(shí)奧氏體晶粒劇烈長(zhǎng)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(xì)小晶粒，選第二種工藝最合適。15淬火的目的是什么？亞共析

15、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+（3050），淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體。因?yàn)槿绻麃喒参鎏间摷訜釡囟仍贏c1Ac3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(qiáng)度、硬度降低。但溫度不能超過Ac3點(diǎn)過高，以防奧氏體晶粒粗化，淬火后獲得粗大馬氏體。 過共析碳鋼淬火加熱溫度Ac1+（3050），淬火后的組織為均勻而細(xì)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Accm，滲碳體溶解過多，奧氏體晶粒粗大，

16、會(huì)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(diǎn)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(jí)淬火法。單液淬火法：這種方法操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化，如碳鋼在水中淬火，合金鋼在油中淬火。但其缺點(diǎn)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(jiǎn)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(diǎn)，既可

17、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Ms的硝鹽浴或堿浴中，保溫足夠長(zhǎng)的時(shí)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(qiáng)韌性的工具，模具等。分級(jí)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(shí)的冷卻速度，從而

18、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：700，760，840，1100。答：溫度加熱后組織水冷后組織700°CP+FP+F760°CA+FM+F840°CAM1100°CAM700：因?yàn)樗鼪]有達(dá)到相變溫度，因此沒有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。760：它的加熱溫度在Ac1Ac3之間，因此組織為鐵素體、馬氏體和少量殘余奧氏體。840：它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W

19、氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。1100：因它的加熱溫度過高，加熱時(shí)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(gè)含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780和860并保溫相同時(shí)間，使之達(dá)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(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？答;因?yàn)?60加熱溫度高，加熱時(shí)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(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？答；因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了Accm，此時(shí)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(kuò)散型轉(zhuǎn)變，所以冷卻后馬氏體含碳量較多。（3）

20、哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？答：因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了Accm，此時(shí)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Ms和Mf點(diǎn)，淬火后殘余奧氏體增多。（4）哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？答：因?yàn)榧訜釡囟?60已經(jīng)超過了Accm，此時(shí)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(rèn)為哪個(gè)溫度加熱淬火后合適？為什么？答：780加熱淬火后合適。因?yàn)楹剂繛?.2%的碳鋼屬于過共析鋼，過共析碳鋼淬火加熱溫度Ac1+（3050），而780在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，這時(shí)淬火后的組織為均勻而細(xì)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(qiáng)度、硬度和耐磨性，而且也

21、具有較好的韌性。19為什么工件經(jīng)淬火后往往會(huì)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(shí)形成內(nèi)應(yīng)為。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(shí)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(diǎn)時(shí)：使平面邊為凸面，直角邊鈍角，長(zhǎng)的方向變短，短的方向增長(zhǎng)，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(shí)比體積都會(huì)增大,使鋼的體積膨脹;工件淬火時(shí)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

22、轉(zhuǎn)變的不同時(shí)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(diǎn)卻與此相反：使平面變?yōu)榘济妫苯亲優(yōu)殁g角，長(zhǎng)的方向變長(zhǎng)；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(qiáng)度時(shí)，工件就發(fā)生變形，殘余應(yīng)力超過鋼的抗拉強(qiáng)度時(shí)，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(jì)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(jìn)行預(yù)備熱處理(如球化退火與

23、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(shí)間,可避免奧氏體晶粒粗化。對(duì)形狀復(fù)雜或?qū)嵝圆畹母吆辖痄?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(shí),要盡量保證受熱均勻,防止加熱時(shí)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(jí)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(shí)回火淬火內(nèi)應(yīng)力如不及時(shí)通過回火來消除,對(duì)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(huì)發(fā)生變形與開裂。4.對(duì)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

24、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(shí)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：是指鋼以大于臨界冷卻速度冷卻時(shí)，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(duì)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C

25、o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。 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(dòng)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

26、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，其硬度HRC 25-35，具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和足夠的塑性和韌性。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(dòng)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？常用的表面淬火方法有哪幾種？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)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(qiáng)化，使它具有較高的強(qiáng)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。

27、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(chǎng)，在工件內(nèi)形成“渦流”，表層迅速被加熱到淬火溫度時(shí)而心部仍接近室溫，在立即噴水冷卻后，就達(dá)到表面淬火的目的。火焰加熱表面淬火是以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(diǎn):1)感應(yīng)加熱速度極快,只要幾秒到幾十秒的時(shí)間就可以把工件加熱至淬火溫度,:而且淬火加熱溫度高(AC3以上80150)。2)因加熱時(shí)間短,奧氏體晶粒細(xì)小

28、而均勻,淬火后可在表面層獲得極細(xì)馬氏體,使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(qiáng),且變形小,不易氧化與脫碳。4)生產(chǎn)率高,便于機(jī)械化、自動(dòng)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(fèi)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(gè)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(jī)械性能?；瘜W(xué)熱處理的過

29、程：1 分解：化學(xué)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(kuò)散：被工件吸收的活性原子，從表面想內(nèi)擴(kuò)散形成一定厚度的擴(kuò)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成品25氮化的主要目的是什么？說明氮化的主要特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。答：在一定溫度(一般在AC1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(qiáng)度。氮化的主要特點(diǎn)為：1)工件經(jīng)滲

30、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(dá)9501200HV(相當(dāng)于68-72HRC),且滲氮層具有高的紅硬性(即在600650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(qiáng)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(jìn)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(dòng)的精密齒輪、高精度機(jī)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(qiáng)度高的零件(高速柴油機(jī)曲軸),以及要求變形小和具有一定耐熱

31、、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）和中碳低合金鋼（40Cr、40MnB等），也可用于高碳工具鋼，低合金工具鋼（如T8、9Mn2V、GCr15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損的零件,例如大模數(shù)齒輪、尺寸較大的曲軸和凸輪軸等。(

32、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(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38CrM

33、oAlA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(diǎn)：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(qiáng)度和韌性。2）表面硬度可達(dá)HRC6572，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(jìn)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(dòng)機(jī)的汽缸、排氣閥、高精度傳動(dòng)齒輪等。27擬用T10制造形狀簡(jiǎn)單的車刀，工藝路線為：鍛造熱處理機(jī)加工熱處理磨加工（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

34、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：鍛造退火機(jī)加工淬火后低溫回火磨加工。退火處理可細(xì)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780左右，冷卻介質(zhì)為水；回火溫度為150250。28選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡(jiǎn)明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，并且鋼材具有足夠的淬透性）：（1）某機(jī)床變速箱齒輪（模數(shù)m=4），要求齒面耐磨，心部強(qiáng)度和韌性要求不高，材料選用45鋼；（2）某機(jī)床主軸，要求有良好的

35、綜合機(jī)械性能，軸徑部分要求耐磨（HRC 50-55），材料選用45鋼；（3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機(jī)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)精加工局部表面淬火+低溫回火精磨成品（3）下料鍛造退火粗加工調(diào)質(zhì)精加工氮化研磨成品29某型號(hào)柴油機(jī)的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有良好的韌性（Ak>40J），原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進(jìn)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1

36、5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(jìn)行能否滿足性能要求？為什么？（3）改用15鋼后，為達(dá)到所要求的性能，在心部強(qiáng)度足夠的前提下采用何種熱處理工藝？答：（1）正火處理可細(xì)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(jī)械性能和疲勞強(qiáng)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鋼后按原熱處理工序會(huì)造成心部較軟，表面硬，會(huì)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：在相同含碳量情況下，除了含Ni和Mn

37、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(kuò)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(kuò)散激活能,增加奧氏體形成速度。相反,強(qiáng)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(kuò)散激活能,強(qiáng)烈地減緩碳在鋼中的擴(kuò)散,大大減慢了奧氏體化的過程。奧氏體形成后,尚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(jìn)一步提高加熱溫度,這類合金元素將使奧氏體化的時(shí)間增長(zhǎng)。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(kuò)散,而且合金元素也必需要擴(kuò)散。但合

38、金元素的擴(kuò)散速度很慢,即使在1000的高溫下,也僅是碳擴(kuò)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以后,強(qiáng)碳化物形成元素可阻礙碳的擴(kuò)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500600并保溫一段時(shí)間仍不分解。合金元素的擴(kuò)散慢并阻礙碳的擴(kuò)散,阻礙了碳化物的聚集和長(zhǎng)大，使回火的硬度降低過程變緩,從而提高鋼的回火穩(wěn)定

39、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(shí),則合金鋼的回火溫度就比同樣含碳量的碳鋼要高,回火時(shí)間也長(zhǎng)。而當(dāng)回火溫度相同時(shí),合金鋼的強(qiáng)度、硬度都比碳鋼高。33W18Cr4V鋼的Ac1約為820，若以一般工具鋼Ac1+30-50常規(guī)方法來確定淬火加熱溫度，在最終熱處理后能否達(dá)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(jìn)行560三次回火，又是為什么？答：若以一般工具鋼Ac1+30-50常規(guī)方法來確定W18Cr4V鋼淬火加熱溫度，在最終熱處理后不能達(dá)到高速切削刃具所要求的性能。因?yàn)槿舭闯Ｒ?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(shí)刀具應(yīng)保持紅硬性、高耐磨性的要求。為使奧氏體得到足夠的合金化，必須加熱到遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Ac1的溫度，既1280左