Z9热处理工艺.doc

第九章 热处理工艺(一)填空题1. 淬火钢低温回火后的组织是 回火马氏体；中温回火后的组织是 回火托氏体 ，一般用于高 强度、弹性极限、屈强比 的结构件；高温回火后的组织是 回火索氏体 ，用于要求足够高的 塑性、韧性 及高的 强度 的零件。2时效的方式有 人工时效 或称 加热时效 及 自然时效 两种方式。3球化退火后，球化等级是否符合要求，主要决定于 渗碳体颗粒的尺寸大小 及 形状 。4 一般来讲，热处理不会改变被热处理工件的 形状 ，但却能改变它的 形状精确度 。5 根据铁碳相图，碳钢进行完全退火的正常加热温度范围是 A3+2030C ，它仅用于 亚共析钢。6 钢球化退火的主要目的是 大幅度降低钢的硬度 ，它主要适于 高碳 钢。7 钢的正常淬火加热温度范围，对亚共析钢为 A3+2030C ；对共析和过共析钢则为 A1+1020C 。8 把两个45钢的退火态小试样分别加热到AclAc3之间和Ac3以上温度快速水冷，所得组织前者为 马氏体 +铁素体；后者为 马氏体 。9 把加热到Accm以上温度后缓冷下来的T10钢小试样重新加热到Acl以下温度，然后快速水冷，所得到的组织为 珠光体 加 二次渗碳体 。10 淬火钢进行回火的目的是 消除淬火残余应力、改变钢的力学性能；回火温度越高，钢的强度与硬度越 低 。11 T8钢低温回火温度一般不超过 200C ，回火组织为 回火马氏体 ，其硬度大致不低于 60HRC 。12碳钢高温回火的温度一般为 600C ，回火组织为 回火索氏体 ，高温回火主要适于 类零件中碳钢制造的要求强度塑性韧度都高的齿轮。13淬火钢在(250400)回火后产生的脆性通常称为 低温回火脆性 或第一类回火脆性 或 不可逆回火脆性 。14 作为淬火介质，食盐水溶液（NaCl）浓度为 ，苛性钠(NaOH)水溶液浓度为 。15淬火内应力主要包括 和 两种。16淬火时，钢件中的内应力超过钢的 屈服 强度时，便会引起 钢件的变形；超过钢的 抗拉强度时，钢件便会发生裂纹。17热应力的大小主要与冷却速度造成零件截面上的 温差 有关，冷却速度 越快 ，截面温差 越大 ，产生的热应力愈大。18热处理变形主要是指工件在热处理时所产生的几何形状的 变化 和体积的 变化 。19具有最佳切削加工性能的硬度范围一般为 170230HBS ，为便利切削加工，不同钢材宜采用不同的热处理方法。w(C)D0油。（）(三)选择题1钢经调质处理后所获得的组织是 B 。 A淬火马氏体 B回火索氏体 C 回火屈氏体 D 索氏体2淬火钢产生时效硬化的原因是 A 。 A在室温或小于100的温度下，碳原子向晶格中的缺陷偏聚从而使该处碳浓度升高，使马氏体的晶格畸变加大的结果。 B时效时析出高硬度碳化物的结果 C 时效时由于残余奥氏体向珠光体转变的结果 D时效时由于残余奥氏体向贝氏体转变的结果 3扩散退火的目的是 C 。A消除冷塑性变形后产生的加工硬化 B降低硬度以利切削加工 C 消除或改善偏析 D消除或降低内应力4测量淬火钢、调质钢深层表面硬化层的硬度，应选用 标尺。 A布氏硬度计HB B 洛氏硬度计HRA C 洛氏硬度计HRC D洛氏硬度计HRB5测量氮化层的硬度，应选用 标尺。 A洛氏硬度计HRC B洛氏硬度计HRA C 维氏硬度计HV或表面洛氏硬度计HRN D布氏硬度计HB6经过热处理的零件，如表层存在残余压应力，则钢的表面硬度和疲劳强度 A A均增加 B均降低 C均不变 D硬度降低、疲劳强度增加7为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度 A 是 AAccm + (3050) BAccm (3050) CAc1 (3050) DAc1(3050) 8钢锭中的疏松可以通过 B 得到改善。 A完全退火 B足够变形量的锻轧 C 扩散退火 D正火9过共析钢加热到Ac1一Accm之间时，则 A A奥氏体的w(C)小于钢的w(C) B 奥氏体的w (C)大于钢的w(C) C 奥氏体的w(C)等于钢的w(C) D无法判断两者w (C)的关系10钢丝在冷拉过程中必须经 C 退火。 A 扩散退火 B 去应力退火 C 再结晶退火 D重结晶退火11工件焊接后应进行 A 。 A重结晶退火 B去应力退火 C 再结晶退火 D扩散退火12为消除钢锭的偏析应进行 D 退火。 A 去应力退火 B再结晶退火 C 重结晶退火 D扩散退火13若将奥氏体化的工件，淬入温度在Ms点附近的冷却介质中，稍加保温后取出空冷，以完成马氏体转变，这种冷却方法称为分级淬火；将工件淬入高于Ms点的热浴中，经一定时间保温，使奥氏体进行下贝氏体转变后取出空冷，这种淬火冷却方法称为 等温淬火 A等温淬火，分级淬火 B 双液淬火，等温淬火 C 单液淬火，分级淬火 D分级淬火，等温淬火14退火碳钢随w(C)增加，其室温相组成的变化是 A AFe3C量不断增加 BFe3C量不断减少 C Fe3C量不变化 DFe3C量先减少后增加15 要求某钢件淬硬层深度为06mm时，应选用的感应加热设备是 A工频设备 B 超音频设备 C中频设备 D高频设备16通常出砂后的铸铁件需要经过 B 热处理。 A 完全退火 B去应力退火 C球化退火 D 正火17铸钢件因成分不均匀，影响其性能，这时可进行 A A扩散退火 B完全退火 C不完全退火 D 去应力退火18正火T8钢与完全退火T8钢相比 B A前者珠光体更细密，故b要低些 B前者珠光体更细密，故b要高些 C 前者珠光体更粗大，故b要低些 D前者珠光体更粗大，故b要高些19退火态亚共析钢，随W(C)增加 D AHB、b减小，、k增加 BHB、b减小，、k减小 CHB、b增加，、k增加 DHB、b增加，、k减小20某钢的淬透性为J45/15，其含义是 。 A 15钢的硬度为40HRC B40钢的硬度为15HRC C 该钢离试样末端15mm处硬度为40HRC ,D 该钢离试样末端40mm处硬度为15HRC21把W(C)相同的两个过共析碳钢试样分别加热到A区和A+Fe3C区后快速淬火，则前者的淬火组织与后者相比 B 。 A残余奥氏体多；硬度高 B 残余奥氏体多，硬度低C残余奥氏体少；硬度高 D 残余奥氏体少，硬度低22 如果因淬火加热温度不当，产生了过热或过烧，那么 C 。 A 两种都可返修 B 两种都不可返修 C 过热可以返修，过烧只能报废 D 过热只有报废，过烧可以返修(四) 改错题1为了消除加工硬化，以便进一步进行加工，常对冷加工后的金属进行完全退火。 为了消除加工硬化，以便进一步进行加工，常对冷加工后的金属进行再结晶退火。 2 淬火态钢件韧性差的主要原因在于存在残余奥氏体。 淬火态钢件韧性差的主要原因在于存在淬火获得的马氏体组织塑性、韧性差。 3 低碳钢淬火后，只有经高温回火才可获得较为优良的力学性能。低碳钢淬火后，经低温回火可获得较为优良的力学性能。(五)问答题 1 试比较索氏体、屈氏体、马氏体与回火索氏体、回火屈氏体、回火马氏体它们之间在形成条件、组织形态与性能上的差别。 形成条件 组织形态 性能马氏体 奥氏体快速冷却 碳过饱和间隙固溶体 相对于平衡组织马氏体 冷速临界冷速 片状或板条状 的硬度大幅度提高、塑性 例如:水冷 和韧性大幅度降低发生晶格切变 回火马氏体 马氏体加热到 碳过饱和间隙固溶体 保持了马氏体的高硬度 A1以下较低温度 (含碳偏聚区及极细小 相对于马氏体变化很小例如:温度 200C 的过渡形态碳化物) 硬度最高，而塑性、韧性发生脱溶分解 保持马氏体原来的 较差 前形成碳偏聚区 片状或板条状但颜色或初步脱溶产生 变黑极端细小的过渡形态碳化物托氏体 奥氏体较缓慢冷却 F + Fe3C 混合物 与索氏体性能接近强度、硬度 冷速临界冷速 极细片层状 稍高、塑性韧性稍低 例如:风冷 与回火屈氏体性能差别较大 发生过冷奥氏体 塑性、韧性稍高，而强度、脱溶分解 弹性极限低很多 回火托氏体 马氏体加热到 F + Fe3C 极细颗粒混合物 屈服强度、弹性极限 A1以下中等温度 马氏体原来的片状或板条状 屈强比很高，有一定韧性 例如:250400C 变模糊 相对于马氏体硬度大幅 发生马氏体不 度降低，而屈服强度、 完全脱溶分解 弹性极限上升达到峰值 索氏体 奥氏体缓慢冷却 F + Fe3C混合物 与珠光体性能接近强度、硬度 冷速临界冷速 细小片层状 稍高、塑性韧性稍低 奥氏体脱溶分解 与回火索氏体性能差别较大 塑性、韧性接近，而强度 低很多回火索氏体 马氏体加热到 F + Fe3C 细小颗粒混合物 强度、塑性、韧度均优良 A1以下较高温度 完全失去马氏体原来的 强度低于回火托氏体的、例如:600700C 片状或板条状 而塑性韧度高于回火托氏体 发生马氏体 相对于马氏体性能变化很大 完全脱溶分解 硬度大幅度下降，塑性、韧性大幅度上升 2淬火临界冷却速度VK的大小受哪些因素影响?它与钢的淬透性有何关系? 淬火临界冷却速度VK的大小取决于过冷奥氏体的稳定性，凡影响过冷奥氏体稳定性的因素都会影响淬火临界冷却速度VK的大小，主要有：奥氏体合金元素种类及含量以及奥氏体的均匀化程度。钢奥氏体化后过冷奥氏体的淬火临界冷却速度VK 越慢 则的淬透性越好 3试确定下列钢的淬火温度： 45 A3 + 1030 = 912 ( 912 727)0.770.45 +1030 = 804 +1030 65 A3 + 1030 = 912 ( 912 727)0.770.65 +1030 = 756+1030 T8 A1 + 1020 = 727 +1030T10 A1 + 1020 = 727 +1030T12 A1 + 1020 = 727 +10304指出10mm的退火状态45钢经下列温度加热并水冷后所获得的组织：退火状态组织 P + F加热温度 原始组织 加热阶段完成 水冷阶段完成 分析以后的组织 以后的组织 700 P + F P + F P + F 加热温度(700)低于奥氏体化温度(A1 = 727),加热阶段和冷却阶段均不发生组织转变 A1 727A1=727 760 A3 = 804 760 P + F A + F M + F 加热到临界点A1(727)A3(804)之间的温度760,进行部分重结晶,原始组织中的珠光体全部转变成奥氏体而其余的F部分保留下来,冷却时奥氏体转变成马氏体,而F保留下来. A3 804A3 + 1030 = 804 + 1030 = 814834 840 840 P + F A 细小均匀 M 细小 加热到临界点A3以上的正常淬火温度: 834附近的840进行完全重结晶, 得到细小均匀的完全奥氏体化组织 ,冷却时得到细小的马氏体组织. A3 +10 36 = 804 +1030 = 814844 1100 加热到临界点A3以上远高于正常淬1100 P + F A 粗大 M 粗大 火温度: 844的1100进行完全重 结晶, 会使奥氏体晶粒粗大得到粗大的完全奥氏体化组织 ,冷却时得到粗大的马氏体组织.545钢在760和860加热淬火，哪个温度淬火硬度高?为什么?退火状态组织 P + F加热温度 原始组织 加热阶段完成 水冷阶段完成 分析: 以后的组织 以后的组织 A1 727A1=727 760 A3 = 804 760 P + F A + F M + F 加热到临界点A1(727)A3(804)之间的温度760,进行部分重结晶,原始组织中的珠光体全部转变成奥氏体而其余的F部分保留下来,冷却时奥氏体转变成马氏体,而F保留下来. A3 804A3 + 1030 = 804 + 1030 = 814834 840 860 P + F A 细小均匀 M 细小 加热到临界点A3以上的正常淬火温度: 834附近的840进行完全重结晶, 得到细小均匀的完全奥氏体化组织 ,冷却时得到细小的马氏体组织. 结论: 因: 45钢760加热淬火后的组织为M (很高硬度)+ F (很低硬度,大约可占29%)45钢860加热淬火后的组织为M (很高硬度) 所以后者的硬度远高于前者 6T12钢在760和860加热淬火，哪个温度淬火硬度高?为什么?退火状态组织 P + Fe3CII加热温度 原始组织 加热阶段完成 水冷阶段完成 分析以后的组织 以后的组织 A1 727A1=727 760 A3 = 860 760 P + Fe3CII P + Fe3CII M + Fe3CII 加热到临界点A1(727)A3(860)之间的温度760,进行部分重结晶,原始组织中的珠光体全部转变成奥氏体而其余的Fe3CII部分保留下来,冷却时奥氏体转变成马氏体,而Fe3CII保留下来. Acm 860A3 + 1030 = 804 + 1030 = 814834 840 860 P+Fe3CII A M + A残余 加热到临界点Acm温度（Acm 860）淬火加热温度进行完全重结晶, 得到完全奥氏体化组织 ,奥氏体含碳量等于钢的含碳量,即：1.2% 。淬火冷却时由于奥氏体的含碳量过高，马氏体转变后在常温下会残留大量的残余奥氏体。结论: 因: T12钢760加热淬火的组织为M (很高硬度)+ Fe3CII (很高硬度,大约可占5.6%)45钢860加热淬火的组织为M (很高硬度)+ A残余 (很低硬度,大约可占30%)所以前者的硬度远高于后者 T12钢 Acm = 1148 (1148 727 )(2.110.77) （1.20.77）= 862.17确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：1、经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度 2、ZG35的铸造齿轮3、锻造过热的60钢锻坯 4、具有片状渗碳体的T12钢坯 退火目的 退火工艺 退火后组织1、 经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度恢复到冷轧前金属具有的 再结晶退火 均匀细小的等轴铁素体晶粒优良塑性和低硬度 加上碎片渗碳体 F (等轴细小) +P (渗碳体破碎)2、ZG35的铸造齿轮 消除成分、组织、性能 扩散退火 F （等轴、细小、均匀）+ 的不均及铸造残余应力 P ( 细小、均匀) 3、锻造过热的60钢锻坯 完全退火或正火 F （等轴、细小、均匀）+ 消除锻造过热组织 P ( 细小、均匀)4、具有网状渗碳体的T12钢坯 正火 p （细小、均匀） + 消除网状渗碳体提高 Fe3CII （颗粒状、尺寸及分布均匀） 其塑性、韧性使其在轧制 前具备优良的压力加工性能 8淬火的目的是什么?为什么亚共析钢的正常淬火温度范围选择为A c3+(3050)；而过共析钢选择Ac1 +(3050)? 亚共析钢淬火的目的是：得到马氏体组织，为进一步通过回火改善组织、提高性能做准备亚共析钢一般淬火前的组织为：F+P，淬火加热奥氏体化时一般应该将其完全重结晶，因此加热温度应该取: A c3+(3050) ,否则会不完全重结晶，淬火后组织为：M+F，组织不均匀，调质后的组织为: S回火+ F、强度、硬度、韧性不够高。过共析钢淬火的目的是：得到马氏体组织，为进一步通过回火改善组织、提高性能做准备过共析钢一般淬火前的组织为：P+ Fe3CII ，淬火加热奥氏体化时一般不宜将其完全重结晶，因此加热温度应该取: A c3+(3050) 。若将其完全重结晶，奥氏体化时Fe3CII会完全分解溶入奥氏体，使其奥氏体的含碳量过高，则淬火后的组织中残余奥氏体比例较大，使回火工艺复杂化。 9常用的淬火冷却介质有哪几种?分别说明它们的冷却特性、优缺点及应用范围。 10常用的淬火方法有哪几种?说明它们的主要特点及其应用范围。11T8钢如图62所示，按、工艺冷却后的转变组织为何物? 工艺工艺冷却后的转变组织为：铁素体+索氏体 工艺工艺冷却后的转变组织为：珠光体工艺工艺冷却后的转变组织为：马氏体+贝氏体 +残余奥氏体 12某钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图63所示，试指出该钢在800经足够时间等温后，按(a)、(b)、(c)线冷却后得到的组织。从该钢的TTT曲线图可判断:其含碳量低于0.77为亚共析成分，亚共析成分的钢有A1(727)和A3两个临界点，其A3临界点温度有两种可能：第1种可能：A3800 则800加热足够时间等温后：原始组织F+P 发生部分重结晶，奥氏体化组织：为A+铁素体。 若该钢的加热属第1种情况：则冷却转变后的组织如下：按 (a) 线冷却后得到的组织： M(b) 线冷却后得到的组织: B + M(c) 线冷却后得到的组织: B 若该钢的加热属第2种情况：则冷却转变后的组织如下：按 (a) 线冷却后得到的组织： F + M(b) 线冷却后得到的组织: F +B + M(c) 线冷却后得到的组织: F +B 13某钢的连续冷却曲线如图64所示，试指出该钢按图中(a)、(b)、(c)、(d)速度冷却后得到的室温组织。从该钢的CCT曲线图可判断:其含碳量低于0.77为亚共析成分，亚共析成分的钢有A1(727)和A3两个临界点，从CCT图上可见，其奥氏体化加热温度:800A3临界点,所以其原始组织F+P 发生完全重结晶，奥氏体化组织：为A， 则800加热足够时间等温后,冷却转变后的组织如下： (a) 线冷却后得到的组织： M(b) 线冷却后得到的组织: B + M(c) 线冷却后得到的组织: F + B + M (d) 线冷却后得到的组织: F + P 14指出下列钢件经淬火及回火后获得的组织和大致的硬度；并写出热处理加热温度。 45钢的小轴(要求综合机械性能)； 60钢弹簧； T12钢锉刀。 45钢的小轴(要求综合机械性能)； 热处理工艺:调质(淬火+高温回火) 淬火:加热温度:815850 水冷 回火:加热温度:550600 60钢弹簧 热处理工艺:淬火+中温回火 淬火:加热温度:780820 水冷 回火:加热温度:300400 T12钢锉刀。 热处理工艺:淬火+低温回火 淬火:加热温度:760780 水冷 回火:加热温度:15020015化学热处理和表面淬火各是用什么方法来提高钢的性能的?16车床主轴要求轴颈部位的硬度为(5658)HRC，其余地方为(2024)HRC，其加工路线为：锻造一正火一机械加工一轴颈表面淬火一低温回火一磨加工。请指出： 主轴应选用何种钢材； 正火、表面淬火、低温回火的目的和大致工艺；