北工大热处理工艺及设备复习题2018.pdf

材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 1 - 热处理工艺及设备复习题（2018） 名词解释名词解释 *等温淬火等温淬火：钢材奥氏体化后以大于临界冷却速度快冷至 Ms 点以上等温获得下贝氏体热处理工艺。 *热应力：热应力：表层与心部温差引起膨胀不均匀产生，产生金属内部的作用力称为热应力。 *深冷处理：深冷处理：钢件淬火到室温后，继续在 0C 以下介质中冷却处理的工艺，降低残余奥氏体。 *碳势碳势： 表征含碳气氛在一定温度下改变工件表面含碳量能力的参数，用低碳钢箔在含碳气氛中的平 衡含碳量来表示。 * *脱碳：脱碳：热处理加热过程中，由于加热介质中含有氧化性气氛，造成钢铁零件表面碳元素氧化烧损， 表面含碳量下降。 * *淬透性：淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。其大小用规定条件下获得的淬硬层深度表示。 * *组织应力：组织应力：快速冷却表层与心部相变不同时进行产生的应力。 * *调质：调质：淬火加高温回火，以获得回火索氏体组织。其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的 综合机械性能。 * *二类回火脆性二类回火脆性：（ 450650之间）钢在较高温度回火后缓冷通过 450650 温度区间将产生。再 次加热后快速冷却可以消除，并可再次出现（可逆）。 * *双液淬火双液淬火：淬火过程中，奥氏体工件首先放入冷却能力强的冷却介质中冷却至 Ms 温度，后转入冷却 能力相对较弱冷却介质中冷却完成马氏体相变。采用双液淬火可以显著降低组织应力。 均匀化退火：均匀化退火：将钢加热到固相线温度（AC3 或 Accm 以上 150-300C），长时间保温（10-15h），然 后随炉冷却，以使钢的化学成分和组织均匀化。 再结晶退火再结晶退火：将进行过冷变形加工的工件加热至再结晶温度以上，保温一定时间后冷却，使工件发生 再结晶，从而消除加工硬化的工艺。 等温退火：等温退火：以较快的速度冷却到 A1 以下某一温度，保温一定时间使奥氏体转变为珠光体组织，然后 空冷。 去应力退火去应力退火：将工件加热至较低温度，保温一定时间后冷却，使工件发生回复，从而消除残内应力的 工艺称为去应力退火。 球化退火球化退火： 使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。 将工件加热到 Ac1 以上 2030C， 保温一段时间， 然后缓慢冷却，得到铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物组织。 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 2 - 正火：正火：将工件加热至 Ac3 或 Accm 以上 30-50C，保温一段时间后，从炉中取出，在空气中或喷水、 喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，稳定工件 的尺寸，防止变形与开裂。 临界淬火冷却速度：临界淬火冷却速度：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度 临界直径临界直径：临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体或 50%马氏体组织时的最大 直径。 淬硬性：淬硬性：淬硬性是指钢在淬火后所能达到的最高硬度，即钢在淬火时的硬化能力。 直接淬火直接淬火：将过冷奥氏体以大于临界冷却速度的冷速快冷到 Ms 以下（或 Ms 附近等温）进行马氏体转 变的热处理工艺。 预冷淬火预冷淬火： 为了减少工件与淬火介质之间的温差， 减小内应力， 把欲淬火工件在淬入淬火机介质之前， 先空冷一段时间的方法。 马氏体分级淬火马氏体分级淬火： 把工件由奥氏体化温度淬入高于该种钢马氏体开始转变温度的淬火介质中， 在其中 冷却直至工件各部分温度达到淬火介质的温度，然后缓慢冷却至室温，发生马氏体转变的方法。 时效时效：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温保持，其性能， 形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 3 - 简答简答 *盐浴炉加热具有什么特点？适于何种热处理？常用的盐主要分为哪几类？盐浴炉加热具有什么特点？适于何种热处理？常用的盐主要分为哪几类？ 特点：特点： 1) 工件在浴炉中加热具有加热速度快加热速度快、温度均匀温度均匀、不易氧化脱碳不易氧化脱碳。 2) 结构简单、在 13001300仍具有较长的使用寿命较长的使用寿命。 3) 与电阻炉相比热损失大热损失大、启动困难启动困难、消耗盐碱材料消耗盐碱材料、劳动条件差劳动条件差。 热处理热处理：（60-1350）可用于淬火淬火、回火回火、分级淬火分级淬火、等温淬火等温淬火、局部热处理局部热处理以及化学热处理化学热处理。 常用盐分类：常用盐分类： a. 硝酸盐、亚硝酸盐(600以下)； b. 氢氧化钠、氢氧化钾(600以下)； c. 氯化钠、氯化钙(1000以下)； d. 氯化钡(1100-1350)。 *4545 钢经过何种热处理能获得下述组织（钢经过何种热处理能获得下述组织（1 1）细片状珠光体（）细片状珠光体（2 2）细小粒状珠光体（）细小粒状珠光体（3 3）下贝氏体）下贝氏体 （1）细片状珠光体：正火处理 （2）细小粒状珠光体：调质处理 （3）粗粒状珠光体：等温淬火 *氮化工艺有何用途？离子氮化炉有哪些部分组成氮化工艺有何用途？离子氮化炉有哪些部分组成，各部分的主要作用是什么？为何采用离子氮化各部分的主要作用是什么？为何采用离子氮化 可以提高氮化速度？可以提高氮化速度？ 用途用途：各种高速传动精密齿轮，高精密机床主轴，在变向负荷工作条件下要求疲劳强度很高的零 件，以及要求变形很小和具有一定抗热，耐腐蚀能力的耐磨零件。 组成及作用：组成及作用： 低真空系统低真空系统：获得 20-200Pa 炉内压力，有利于辉光放电； 供电系统供电系统；提供产生异常辉光区放电直流电压； 氮化气体供给系统氮化气体供给系统：提供一定气体配比及流量的氮化气体。 原因：原因： （1）阴极溅射效应加快等离子区氮的电力，供给高浓度的氮，加大了固气界面浓度梯度； （2）离子轰击造成工件表面存在第二、第三类残余应力，产生点阵畸变，表面形错密度增加，并在 成位阴极溅射坑洼； （3）阴极溅射使表面吸附碳、氧、氮元素解吸，氧化物、碳化物被清除，表面得到净化。这也是采 用离子氮化工艺可用于不锈钢氮化的原因。 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 4 - 制订下列工件的热处理工艺：制订下列工件的热处理工艺： *（1 1）某机床齿轮，要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，选用）某机床齿轮，要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，选用 2020 钢制造钢制造 *（2 2）某机床主轴，要求有良好综合机械性能，轴颈部分要求耐磨（）某机床主轴，要求有良好综合机械性能，轴颈部分要求耐磨（HRc5560HRc5560），选用），选用 4545 钢制造钢制造 *（3 3） 镗床镗杆镗床镗杆， 表面要求耐磨和极高的硬度表面要求耐磨和极高的硬度， 心部要求有较高的综合机械性能心部要求有较高的综合机械性能， 材料选用材料选用 38CrMoAl38CrMoAl。 （1 1）预先热处理：正火）预先热处理：正火。因为心部强度和韧性要求不高，正火处理之后即可达到要求。且正火比调 质处理的工艺简单，热处理的变形小，采用正火处理是合理的。正火后的组织是细珠光体+少量铁素 体。 最终热处理：渗碳最终热处理：渗碳+ +表面淬火表面淬火+ +低温回火。低温回火。因为渗碳提高工件表面材料的含碳量，以便在后续淬 火工序中得到高的表面硬度，同时保持芯部韧性，表面淬火+低温回火后使表面组织发生改变，成为 回火马氏体，硬度高，耐磨性好，可达到齿面耐磨的目的。 （2 2）预先热处理：）预先热处理：完全退火。加热至 Ac3+30-50，按工件大小及形状确定保温时间，后随炉缓慢 冷却。显微组织：铁素体+珠光体。 最终热处理：最终热处理：淬火+高温回火（调质）。淬火加热温度 Ac3+30-50，盐水冷却，在 450-650 高温回火。显微组织：回火索氏体。 表面强化：表面强化：轴颈部位采用高频感应加热淬火。显微组织：回火马氏体+少量碳化物+少量残余奥 氏体。 （3 3）预先热处理预先热处理：正火正火。38CrMoAl 的含碳量为 0.35%0.42%属于亚共析钢可以采用正火为宜可以 改善碳钢的可加工性。 最终热处理：调质处理最终热处理：调质处理+ +渗氮处理。渗氮处理。调质热处理得到的组织为回火索氏体其中渗碳体为颗粒状， 作用使其力学性能优良且保持良好的塑性和韧性和获得均匀的索氏体为渗氮做准备。渗氮处理，作用 提高工件表层硬度、耐磨性耐蚀性和疲劳强度，心部有较高的机械性能。最终得到的组织为渗氮层、 回火索氏体、颗粒状渗碳体。 *试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。为什么过共析钢淬火加热温度不能超过试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。为什么过共析钢淬火加热温度不能超过 AccAccm m 线？线？ 淬火加热温度选择原则淬火加热温度选择原则： 亚共析钢： 加热至 AC3 以上 30-50， 过共析钢： 加热至 AC1 以上 30-50。 原因：原因： 1、温度过高，奥氏体晶粒长大粗化，残余奥氏体数量增多。 2、奥氏体含碳量增加，淬火后易得到有显微裂纹的粗针状马氏体，降低钢的塑韧性。 3、残余碳化物的数量减少，硬度耐磨性下降。 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 5 - * *某高碳钢制作零件，淬火后表面产生沿轴向裂纹，试分析其产生原因。某高碳钢制作零件，淬火后表面产生沿轴向裂纹，试分析其产生原因。 裂纹产生于零件表层最大拉应力处并向心部扩展一定深度。裂纹走向一般平行轴向，组织缺陷， 应力集中可以使裂纹走向发生变化，常出现于完全淬透零件中。 产生原因：产生原因： 1.热处理加热温度过高，加热过程表面存在氧化脱碳； 2.冷却方式冷却介质选择不正确； 3.热处理零件设计不合理，零件复杂，冷却中存在较大应力且没有采取必要工艺措施； 4.材料本身及加工过程存在缺陷。 * *说明不同材料正火目的及正火后组织。说明不同材料正火目的及正火后组织。 亚共析钢亚共析钢：正火处理可以降低成分偏析、细化组织晶粒、调整机械性能，正火组织为屈氏体或索 氏体，由铁素体和层片间距细小珠光体组成； 过共析钢过共析钢：正火处理主要目的是抑制二次渗碳体析出，为球化退火做准备。正火组织为少量二次 渗碳体和层片间距细小珠光体组成。 * *某手动丝锥采用某手动丝锥采用 T12T12 钢（含碳量钢（含碳量 1.2%1.2%）制造。说明（）制造。说明（1 1）预先热处理，最终热处理种类及作用（）预先热处理，最终热处理种类及作用（2 2） 最终热处理后组织形态。最终热处理后组织形态。 预先热处理：预先热处理：正火+球化退火。正火抑制渗碳体网状析出，球化退火降低应力，硬度，为最终热 处理做组织准备 最终热处理最终热处理淬火+低温回火，获得回火马氏体。 最终热处理组织：最终热处理组织：球状碳化物+回火马氏体+少量残余奥氏体。 指出指出 A1A1、A3A3、AcmAcm；Ac1Ac1、Ac3Ac3、AccmAccm；Ar1Ar1、Ar3Ar3、ArcmArcm 各临界点的意义。说明加热速度、冷却速各临界点的意义。说明加热速度、冷却速 度对他们的影响。度对他们的影响。 A1A1：平衡状态下共析转变温度； A3A3：平衡状态下奥氏体中开始析出铁素体（降温时） 或铁素体全部 溶入奥氏体（升温时）温度； AcmAcm：平衡状态下奥氏体中开始析出渗碳体（降温时）或渗碳体全部 溶入奥氏体（升温时）温度； Ac1Ac1、Ac3Ac3、AccmAccm：实际加热条件下的临界温度； Ar1Ar1、Ar3Ar3、ArcmArcm：实际冷却条件下的临界温度。 加热速度越快 Ac1、Ac3、Accm 越高；冷却速度越快 Ar1、Ar3、Arcm 越低。 温度/C ， A3 Ar3 Acm Accm Arcm A1 Ac1 Ar1 AC3 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 6 - 加热规范的主要工艺参量是什么？它们对热处理过程有何影响？加热规范的主要工艺参量是什么？它们对热处理过程有何影响？ 加热温度加热温度：加热温度高高，能耗高，设备要求高，晶粒容易粗大，热处理后的力学性能差，加热温 度低，加热不足不足，不能够达到最终的热处理效果。 加热速度：加热速度：加热速度快快，工件内外温差大，零件容易变形甚至开裂，加热速度慢慢，生产周期长， 生产效率低，耗电量较大，成本高。 保温时间保温时间：时间长长，能耗高，晶粒容易粗大，热处理后的力学性能差，时间短短，加热不足，零件 不能够透热，最终达不到技术要求。 钢在加热时会出现哪些缺陷？如何防止？钢在加热时会出现哪些缺陷？如何防止？ （1 1）过热现象）过热现象 防止：防止：为避免过热，应对加热温度和加热时间严格控制，可通过退火、正火或多次高温 回火后，在正常情况下重新奥氏体化使晶粒细化。 （2 2）工件表面腐蚀（氧化脱碳现象）：工件表面腐蚀（氧化脱碳现象）：氧化，内氧化，生铁肿胀，脱碳。 防止：防止：在可控气氛中无氧加热；在熔融浴炉中无氧加热；真空加热；防氧化图层。 什么是过冷奥氏体连续冷却转变曲线什么是过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCTCCT 图图）？试比较共析钢？试比较共析钢 TTTTTT 图和图和 CCTCCT 图有何相同与不同？图有何相同与不同？ 过冷奥氏体连续冷却转变曲线可综合反应过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程不同过冷度下的等温转变过程：转变开始 和转变终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系等。 相同点：相同点： a. 横纵坐标一样，都可以表示在同一坐标系中，均位于 A1 线和 Mf 线之间； b. 都是制定合理热处理工艺的重要依据，都可以反映不同热处理后金相组织与性能。 不同点：不同点： a. 在连续冷却过程中，珠光体转变所需的孕育时间比相应的过冷度下的等温转变略长，而且是 在一定温度范围中发生的，有转变终止点； b. 共析钢在连续冷却时一般不会得到贝氏体组织； c. 连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方。 共析钢加热奥氏体化后共析钢加热奥氏体化后，以不同冷却速度冷却均得不到贝氏体以不同冷却速度冷却均得不到贝氏体，说明其原因及获得贝氏体的方法说明其原因及获得贝氏体的方法。 原因：原因：1）得到贝氏体需要 C 原子扩散，但温度较低，需要的孕育时间过长，连续冷却得不到。 2）从 CCT 曲线中可以看到，工艺上很难由连续冷却得到贝氏体。 方法：方法：由共析钢的连续转变图（CCT 图）可知，要得到贝氏体组织就要在开始阶段快速冷却，避 开珠光体形成区域（CCT 曲线最上部），然后当温度降到贝氏体形成区域后，减慢冷却速度即可得到 贝氏体，但冷却速度不能太快，太快的话直接就会生成 CCT 曲线最下面的马氏体。 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 7 - 比较说明箱式电阻炉与井式电阻炉的相同与不同，各适合何种热处理？比较说明箱式电阻炉与井式电阻炉的相同与不同，各适合何种热处理？ 相同相同：完成热处理加热工序所用的设备；不同不同：箱式电阻炉炉门在前面，井式电阻炉炉门在上端 箱式电阻炉：箱式电阻炉： 1) 中温箱式电阻炉中温箱式电阻炉：可用于碳钢、合金钢的退火、淬火、正火和固体渗碳。最高使 用温度为 950 2) 高温箱式电阻炉高温箱式电阻炉：用于高速钢刃具、高铬钢模具和高合金钢的淬火加热、零件快 速加热、高温固 体渗碳。最高使用温度为 1300 3) 低温箱式电阻炉：低温箱式电阻炉：用于回火加热，也可用于有色金属热处理。最高使用温度一般 为 650 井式电阻炉：井式电阻炉： 1) 中温井式电阻炉中温井式电阻炉：主要用于轴类等长形零件的退火、正火、淬火加热高速钢拉刀 的淬火预热及回 火等。最高使用温度为 950 2) 低温井式电阻炉：低温井式电阻炉：主要用于各类零件的回火，最高使用温度为 650 可控气氛炉结构具有哪些特点？气氛种类有哪些？使用可控气氛炉可以进行何种热处理？可控气氛炉结构具有哪些特点？气氛种类有哪些？使用可控气氛炉可以进行何种热处理？ 结构特点：结构特点： 可控气氛炉为防止炉外空气入侵和炉内空气的溢出，一般要求炉内维持 10-30mm 水柱正压。炉子 要有良好的密封性。 气氛种类：气氛种类：放热式气氛、吸热式气氛、氨分解气氛、滴注式气氛、氮基气氛等。 热处理：热处理：可以实现光亮热处理、渗碳、氮化等多种热处理工艺。 真空热处理具有哪些特点？常用的真空系统如何获得真空热处理具有哪些特点？常用的真空系统如何获得? ?常用的测量方法有哪些？常用的测量方法有哪些？ 特点：特点：工件不氧化、脱碳、增碳。辐射传热加热不均匀，处理周期较长。 真空的获得：真空的获得：用来获得人工真空的器械都称为真空泵。由于真空技术所涉及的压强范围是从 10 5 到 10 -16Pa，在这样宽广的压强范围不只用一种真空泵能达到。利用各种原理、采用各种结构型式发明 了适应不同压强范围使用的多种类型真空泵，以满足获得人工真空的需求。 常用的测量方法：常用的测量方法： 1) 利用大气压与容器内气压的压强差压强差显示。例如，各种 U 形管真空计。 2) 利用在一定的压强范围内气体的热导率 k kP P。例 如，电阻式真空计、热偶真空计。 3) 利用在一定的压强范围内气体的电离率电离率 P P。例如，各种电离真空计。 对于大型铸锻件为什么需要均匀化退火？通过热处理能否完全改善钢中的偏析？为什么？对于大型铸锻件为什么需要均匀化退火？通过热处理能否完全改善钢中的偏析？为什么？ 大型铸件在结晶过程中会发生偏析现象，造成大型铸件成分差异大，组织与性能不均匀，导致压 力加工或热处理时形成废品以及机械性能恶化。 通过过均匀化退火可以有效改善钢中偏析，防止带来危害。对于未开坯或铸造的大型原件铸态组 织未被破坏，无法完全改善钢中的偏析。无法完全改善钢中的偏析。 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 8 - 分析产生下列热处理缺陷的原因及消除办法：分析产生下列热处理缺陷的原因及消除办法： （1 1）一批一批 3535 钢冷镦螺钉，经再结晶退火后发现晶粒异常长大。钢冷镦螺钉，经再结晶退火后发现晶粒异常长大。 （2 2）一批一批 4545 钢锻件完全退火后硬度偏高。钢锻件完全退火后硬度偏高。 （3 3）一批一批 T12T12 钢手丝锥坯料，经球化退火后存在网状渗碳体，硬度偏高。钢手丝锥坯料，经球化退火后存在网状渗碳体，硬度偏高。 （1 1）原因：原因：退火时的加热温度过高；冷却速度太慢。 消除办法：消除办法：再进行一次正火处理即可。 （2 2）原因：原因：变形温度偏低、变形速度过快、锻后冷却，退火后冷却速度过快。 消除办法：消除办法：通过二次退火消除 （3 3）原因：原因：退火时的加热温度过高，冷却速度太慢；球化不完全。 消除办法：消除办法：正火后再次球化退火。 分析以下不同退火工艺适于对象、工艺及最终组织性能。分析以下不同退火工艺适于对象、工艺及最终组织性能。 （1 1）完全退火与球化退火（）完全退火与球化退火（2 2）完全退火与正火（）完全退火与正火（3 3）去应力退火与再结晶退火（）去应力退火与再结晶退火（4 4）等温退火与完）等温退火与完 全退火。全退火。 退火工艺退火工艺适于对象适于对象工艺工艺最终组织性能最终组织性能 等温退火等温退火 特别适于高合金钢、大型零件退 火。 加热Ac3以上保温快冷至珠光体转变 温度 （低于临界点 30-100） 等温停留 转变为珠光体出炉空冷。 细化晶粒， 均匀组织， 提高塑韧性，消除内 应力。 球化退火球化退火 含碳大于 0.6%的各种高碳钢、 模 具钢、轴承钢等预备热处理，有 时也可用于中、低碳钢。 Ac1 温度和 Ac1 炉中慢冷或在略低于 Ar1 温度等温 降低硬度，提高塑韧 性 完全退火完全退火中碳钢（0.30.6%C）的锻件 将钢加热到临界温度 Ac3 以上 2030， 完全奥氏体化后， 采用缓慢冷却获得接近 平衡状态组织。 使钢的组织变细，提 高塑韧性 正火正火 低碳钢采用正火为切削加工作 准备，高碳工具钢和轴承钢正火 消除组织中的网状碳化物，为球 化退火作组织准备。 将钢加热到 Ac3 （或 Accm） 以上 30-50C， 保温适当时间后， 在静止或轻微搅动的空 气中冷却， 得到含有珠光体均匀组织的热 处理工艺。 改善钢的机械性能， 细化晶粒，均匀成分 和组织 去应力退火去应力退火经过塑性加工、锻造、焊接、铸 造等过程的工件 一般在稍低于再结晶温度下进行。 碳钢一 般在 550650之间。合金钢、高速钢可 适当提高到 650750之间。 消除由于塑性加工、 锻造、焊接、铸造等 过程中残留在构件中 的应力。 再结晶退火再结晶退火 经过冷塑性变形的金属 加热至再结晶温度以上 （通常为 Ac1 温度 以下），保温适当的时间后，空冷。 一 般碳钢再结晶温度在 600700，保温时 间 13h 空冷。 恢复韧性消除加工硬 化 不完全退火不完全退火 主要用于终锻温度不高且原始 组织比较细小均匀的亚共析钢 锻件。 将钢加热到临界温度 Ac1 与 Ac3 之间， 使 其完全奥氏体化后， 采用缓慢冷却的热处 理工艺。 降低硬度，改善切削 加工性能 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 9 - 分析采用预冷淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火对淬火应力带来的影响。分析采用预冷淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火对淬火应力带来的影响。 1 1）预冷淬火：）预冷淬火：通过减少工件与淬火介质之间的温度差来最大限度的降低工件变形、开裂等淬火 畸变的可能，降低热应力降低热应力。 2 2）双介质淬火：）双介质淬火：可使工件组织应力大为减小组织应力大为减小，从而降低变形及开裂的倾向。 3 3）马氏体分级淬火马氏体分级淬火：分级冷却的目的，是为了使工件内外温度较为均匀，同时进行马氏体转变， 可以大大减小淬火应力，防止变形开裂。（热应力和组织应力均减小热应力和组织应力均减小） 4 4）贝氏体等温淬火：）贝氏体等温淬火：获得较高的表面残余应力，热应力和组织应力均减小。热应力和组织应力均减小。 淬火裂纹有哪些类型？产生原因是什么？如何防止？淬火裂纹有哪些类型？产生原因是什么？如何防止？ 淬火裂纹类型：纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹。淬火裂纹类型：纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹。 产生原因产生原因：钢中淬火裂纹主要来源于奥氏体向马氏体转变时体积增大产生的组织应力，且冷速过 快、 工件截面变化过大或形状过于复杂等也会导致组织应力过大。钢中冷却因表层与心部相变时间不 一致，当心部材料发生马氏体相变时，他的膨胀受到早已形成的外层马氏体制约，而导致表层产生张 应力。当大于马氏体的拉伸极限时，出现开裂。其中径向拉伸产生纵裂纹，轴向拉伸产生横向裂纹， 而网状裂纹由脱碳造成。 防止方法防止方法：工件设计避免应力集中；注意热处理冷却介质和工艺的选择；依据工件具体形状进行 工艺处理。 20mm20mm 材料为材料为 T10AT10A 钢制冲头，淬火前原始组织为网状渗碳体钢制冲头，淬火前原始组织为网状渗碳体+ +珠光体。试制订该冲头正确预先热珠光体。试制订该冲头正确预先热 处理处理、 淬火回火工艺规程淬火回火工艺规程 （T10AT10A 钢钢 Ac1=730Ac1=730 Acm=820Acm=820Ar1=700Ar1=700 Ms=200Ms=200） 要求硬度要求硬度 HRc=5860HRc=5860。 预先热处理预先热处理：正火正火+ +球化退火球化退火。加热到 860C 左右（Accm 以上 30-50），保温适当时间后，在 静止或轻微搅动的空气中冷却，得到含有珠光体的均匀组织。再将工件加热到 760C 左右（Ac1 以 上 20-40），保温后缓冷，使珠光体片层状渗碳体变为球体。 最终热处理最终热处理：淬火淬火+ +回火工艺回火工艺。加热到 770（Ac1 以上）左右，保温一段时间，使之全部或部分 奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到 Ms 以下进行马氏体转变，然后低温回火（低于马 氏体转变温度 Ms 点）并保温一段时间后冷却到室温。回火后得到回火马氏体+粒状渗碳体+残余奥氏 体，硬度 6065HRC 。回火后得到回火马氏体+粒状渗碳体+残余奥氏体，硬度 6065HRC 。 比较说明比较说明 4545 钢经调质处理与正火处理后组织与性能的差异？钢经调质处理与正火处理后组织与性能的差异？ 在硬度相同的条件下，经调质处理的工件比正火后的工件具有较好的综合力学性能。 正火正火得到的索氏体中的渗碳体是片状的片状的，有未被强化的铁素体，均匀性差； 调质调质处理得到的索氏体中的渗碳体是粒状的粒状的，均匀性好均匀性好，且粒状渗碳体阻止断裂过程阻止断裂过程的发展比片 状渗碳体有利，塑性韧性好。 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 10 - T10T10 钢经何种热处理能获得下述组织钢经何种热处理能获得下述组织（1 1）细片状珠光体细片状珠光体（2 2）细小粒状珠光体细小粒状珠光体（3 3）粗粒状珠光体粗粒状珠光体。 （1）细片状珠光体：正火处理 （2）细小粒状珠光体：球化退火 （3）粗粒状珠光体：球化退火，提高球化退火温度、延长保温时间 表面快速加热对相变及以后热处理有什么影响？表面淬火后在组织、性能上有何特点？表面快速加热对相变及以后热处理有什么影响？表面淬火后在组织、性能上有何特点？ 影响：影响： （1）相变临界点：Ac3、Accm 升高，Ac1 影响小。 （2）奥氏体晶粒度：细化奥氏体起始晶粒度。 （3）奥氏体均匀化：成分不均匀 （4）过冷奥氏体转变：降低了过冷奥氏体稳定性，改变了马氏体点（Ms，Mf）及马氏体组织形态。 （5）回火转变：回火温度比普通回火略低 组织特点：组织特点：一般情况下由淬硬层（全部为马氏体）、过渡层（马氏体+自由铁素体）、及毗邻的 心部原始组织。 性能特点：性能特点：（1）表面硬度比普通淬火高 HRc25（2）耐磨性比普通淬火高（3）疲劳强度提高。 化学热处理包括哪些主要过程？各过程主要作用是什么？以渗碳为例加以说明。化学热处理包括哪些主要过程？各过程主要作用是什么？以渗碳为例加以说明。 （1 1）渗剂中的反应：）渗剂中的反应：在一定温度下从渗剂中分解出含有被渗元素的“活性原子”的过程。 （2 2）渗剂中的扩散：）渗剂中的扩散：也称外扩散。包括渗剂反应生成的渗入元素向工件表面扩散及相界面反应产物 从界面逸散。 （3 3）相界面反应：）相界面反应：渗入元素活性原子在工件表面的吸附与解吸。 （4 4）金属工件中的扩散：）金属工件中的扩散：渗入元素从工件表面相内部扩散。 （5 5）金属中的反应：）金属中的反应：渗入元素达到一定浓度后，在金属公件中形成新相。 以渗碳为例：以渗碳为例： 【1】产生活性碳原子，这些活性碳原子就是钢件表面进行渗碳碳原子的来源。 【2】扩散是相界面反应产生的原子渗入金属表面后向钢件内部的迁移过程。 实际生产中用滴注式进行渗碳时，在不同阶段采用不同渗剂滴注量的原因。实际生产中用滴注式进行渗碳时，在不同阶段采用不同渗剂滴注量的原因。 （1 1）排气阶段：）排气阶段：加大渗剂滴量，是为了排除炉内空气（氧气）。 （2 2）强渗阶段：）强渗阶段：渗剂滴入量较多，是为了保持炉内有较高的碳势，提高渗碳速度，加快渗碳时表面 的化学反应。 （3 3）扩散阶段：）扩散阶段：减少渗剂滴量，因为在工件表面生成碳的能力和接受碳的能力均是渗碳初期大于后 期，所以扩散器减少渗剂量，对提高渗碳有利。 材热处理工艺及设备复习题编辑：Young - 11 - 何谓何谓 C-NC-N 共渗及共渗及 N-CN-C 共渗？各有何特点？并说明这两种工艺的主要应用。共渗？各有何特点？并说明这两种工艺的主要应用。 什么叫离子氮化？并说明离子氮化的基本原理。什么叫离子氮化？并说明离子氮化的基