《热处理工艺》复习题.doc

热处理工艺一、名词解释1、 快速加热2、 过烧：烧结温度过高或烧结时间过长使产品最终性能变坏的烧结3、 过热：金属或合金在热处理加热时，由于温度过高，晶粒长得很大，以致性能显著降低的现象，称之为过热。4、 欠热：5、 对流传热：流体在流动时，流体质点发生位移和相互混合而发生的热量传递，叫对流传热。6、 辐射传热：任何物体在高于热力学零度时，都会不停的向外发射粒子（光子），这种现象称为辐射传热。7、 碳势：纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到即不增碳也不脱碳，并与炉气保持平衡时表面的碳含量。8、 传导传热：温度不同的接触物体间或一物体中各部分之间热能的传递过程，称为传导传热。（仅靠传热物质质点的相互碰撞）9、 允许的加热速度10、技术上可能的加热速度11、间接加热：从邻近的发热体以一定的方式进行热交换而获得。12、正常加热13、直接加热：以工件自身为发热体，把其他形式的能量转变为热能而加工工件14、热处理工艺：通过加热，保温盒冷却的方法使金属盒合金内部组织结构发生变化，以获得工件使用性能所要求的组织结构，这种技术成为热处理工艺。研究热处理工艺规律和工艺原理的学科成为热处理工艺学。15、正火：加热温度A3+（3050），工件透烧，然后空冷。16、退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到近乎平衡状态组织的热处理工艺称为退火。17、等温退火：等温退火是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18、扩散退火：将金属铸锭、铸剑或锻坯，在低于固相线的温度下长期加热，消除或减少化学成分偏析及显微组织（枝晶）的不均匀性，以达到均匀化目的的热处理工艺称为扩散退火，又称均匀化退火。19、完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3点以上，使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺称为完全退火。20、热应力：工件在加热或冷却时，由于不同部位的温度差异，导致热膨胀（或冷却）的不一致所引起的应力称为热应力。21、热处理应力22、组织应力：组织应力又称相变应力，是由于工件快速冷却时表层与心部相变不同时而产生的应力。23、瞬时应力：在冷却过程中某一时刻所发生的内应力。24、淬火：把钢件加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随之以大于临界冷却速度冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火。25、残余应力：冷却终了，残存于工件内部的应力。26、单液淬火：把已加热到淬火温度的工件放入一种淬火介质，使其完全冷却。27、双重冷却淬火28、等温淬火：工件淬火加热后，若长期保持在下贝氏体转变区的温度，使之完成奥氏体的等温转变，获得下贝氏体组织，这种淬火称为等温淬火。29、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，然后缓冷至室温，发生马氏体转变。纠错名词解释：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，然后缓冷至室温，发生马氏体转变。 30、淬火介质：常用的淬火介质有水及其溶液、油、水油混合液（乳化液）以及低熔点熔盐。31、冷处理：钢件淬火冷却到室温后，继续在0以下的介质中冷却的热处理工艺。冷却到液氮温度(-196)的冷处理称为深冷处理。32、淬透性：钢的淬透性是指钢材被淬透的能力，或者说钢的淬透性是指表征钢材淬火时获得马氏体能力的特性。33、回火：将淬火后的钢，在AC1以下加热、保温后冷却下来的热处理工艺。34、纯扩散：渗入元素原子在母相金属中形成固溶体，在扩散过程中不发生相变或化合物的形成和分解，这种扩散过程称为纯扩散。35、感应加热表面淬火：以电磁感应原理在工件表面产生电流密度很高的涡流来加热工件表面的淬火方法。36、钢的渗碳：钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量和一定的碳浓度梯度的工艺。37、反应扩散：与渗剂平衡的浓度高于该温度固溶体的饱和极限时的另一种情况是，由溶解度较低的固溶体转变成浓度更高的化合物。38、碳氮共渗：将碳氮原子同时渗入工件表面的化学热处理工艺。39、液体渗碳：液体渗碳是在能析出活性炭原子的盐浴中进行的渗碳方法。40、固体渗碳：是把渗碳工件装入有固体渗剂的密封箱内（一般采用黄泥或耐火粘土密封），在渗碳温度加热渗碳。41、闪点：燃油在规定结构的容器中加热挥发出可燃气体与液面附近的空气混合，达到一定浓度时可被火星点燃时的燃油温度。42、淬硬性：以钢在理想条件下淬火所能达到的最高硬度来表征的材料特性。43、淬火烈度：二、气体渗碳时的渗碳时间如何确定950度渗碳时 900度渗碳时 t 小时 870度渗碳时 渗层深度mm 渗碳时间主要根据渗层深度的要求来确定。实际生产中常采用对随炉试样渗层深度的检查来最后确定加热时间。三、钢在进行气体渗碳时的渗碳温度如何选取温度升高，碳在奥氏体中的扩散系数呈指数增加，渗碳速度加快，温度过高，导致奥氏体晶粒显著长大，影响工件的机械性能，变形量增大。一般采用900950度，在材料、设备允许情况下，也可采用9501000度。四、气体渗碳剂供应量如何确定 渗剂的供应量必须保证工艺提出的碳势要求，使分解、吸收、扩散过程相协调。 有人推荐：强渗阶段每平方米吸碳表面积每分钟的煤油供应量为 1 毫升；扩散阶段的煤油量为强渗阶段的1/5。五、气体渗碳时工艺过程的组成分四个阶段 加热、渗碳、扩散、冷却 每个阶段都需相应地控制温度、时间、炉气的碳势。六、钢经渗碳后如何热处理1、直接淬火法 渗碳预冷直接淬火（适用本质细晶粒钢）。将工件预冷到略高于Ar3温度，然后淬火的方法称预冷直接淬火法。2、一次淬火法 工件渗碳后随炉冷却到室温，然后再重新加热到淬火温度，经保温后淬火。 淬火加热温度的选择： 对心部组织和性能要求较高的合金渗碳钢，淬火温度应稍高于心部的Ac3，以细化心部的组织，淬火后得到低碳马氏体。对只要求表面耐磨性而心部组织和性能无严格要求的渗碳件，淬火温度据表层含碳量选择，略高于Ac1(760-780度 )即可淬火。 对一般渗碳件淬火温度Ac1-Ac3之间，兼顾表面和心部的组织与性能。3、两次淬火法 将渗碳缓冷到室温的工件进行两次加热淬火。 第一次淬火的目的：细化心部组织和消除表面网状碳化物。加热温度在心部温度Ac3以上，冷却油冷。 第二次淬火加热温度Ac1-Ac3之间（760780度）以使渗碳层获得细针状马氏体和细粒状碳化物组织。第二次淬火加热温度下的保温时间应短一点，仅使表面层形成细晶粒的奥氏体即进行淬火，这样可以增加条状马氏体改善渗碳层的韧性。 两次淬火加热次数多，工艺较复杂，生产成本高，易造成氧化脱碳变形，仅适用开承受高载荷的工件。七、钢坐在渗碳时对非渗碳表面如何保护1）预留加工余量法：渗层加工余量1.522）镀铜法： 3）涂层法：防渗涂料4）堵孔法：耐火泥、石棉粉、水玻璃混合物堵塞，防渗涂料塞堵。八、渗碳件常见缺陷有哪些1、黑色组织2、反常组织3、粗大网状碳化物组织4、渗碳层深度不均匀5、表层贫碳或脱碳6、表面腐蚀和氧化九、钢的碳氮共渗都包括哪些内容，分几类碳氮共渗：将C、N同时渗入工件表面的化学热处理工艺。C、N共渗分类：（按共渗温度分）1、高温C、N共渗：880950 以渗C为主2、中温C、N共渗：7808803、低温C、N共渗：500580 以渗N为主习惯上说C、N共渗主要指中温气体C、N共渗十、碳氮共渗有何特点1、氮的渗入降低了钢的临界点2、氮的渗入增加了共渗过冷奥氏体的稳定性，降低了临界淬火速度3、碳氮共渗后的机械性能优于渗碳或渗氮十一、钢经碳氮共渗后如何热处理除共渗后需切削加工的工件外，一般采用直接淬火，不减少工件变形也可采用分级淬火。淬火后低温回火180200 不进一步减小残奥也可在淬火后低回前加一次冷处理十二、钢经碳氮共渗后共渗层常出现哪些组织缺陷1、一般缺陷：残奥过多形成大量的碳氮化合物危害？以致出现壳状组织，产生原因：共渗温度偏低、氨气供应量过大。2、黑色组织：形状与分布有黑点、黑网、黑带可以在抛光面未经腐蚀的试样上清晰地显示出来。黑色组织对工件的使用性能影响很大且形成原因不详一种认为：由于高氮化合物相产生分解析出分子氮，这些分子氮聚愈合于表层的显微孔洞中一种认为：由于炉内存在少量的氯或氯化物气体与钢中合金元素发生内氯化作用而引起。十三、渗碳件常见缺陷及预防措施十四、感应加热淬火常用的介质有哪些水、油乳化液、10食盐水溶液、0.10.3的聚乙烯醇水溶液。十五、感应加热表面淬火后的回火方式有哪些全部进行低温回火，减小残余应力，降低脆性a、炉内回火 b、自行回火 c、感应回火a、炉内回火：淬火后工件放入炉中180200度回火，保温12小时。实验表明在相同回火温度下，高频淬火后的表面硬度比普通淬火高。b、自行回火：利用工件心部尚未散失的剩余热量来加热淬硬层的回火方法。自行回火简化工艺，提高生产率，降低成本，工件开裂倾向小。缺点：工艺不易掌握，消除淬火炉 应力不如炉内回火。c、感应回火：通常采用中频或工频加热回火，为了降低过渡层的拉应力, 感应回火加热层应比淬火层较深些, 加热速度一般不超过 2030度/s，感应回火比炉内回火加热时间短，显微组织中碳化物的弥散度大，因此，耐磨性高，并有良好韧性。十六、评定碳氮质量的主要指标十七、化学热处理有何特点1、最有效地改善钢件表面的化学成分，组织和性能，而且这种改善是由表面向心部逐渐过渡，渗层与基体的结合是牢固的。2、不受工件外形的限制，表面都可以获得分布均匀的渗层和淬硬层。3、经化学热处理后的工件大部分具有变形小，精度高，尺寸稳定性好等特点。4、大部分化学热处理，在提高表面机械性能的同时还可以提高表面的耐腐蚀性，抗氧化，减磨，抗咬合，耐热等。十八、感应加热表面淬火的技术条件包括哪些十九、感应加热后的性能如何1）表面硬度比普通淬火高23HRc 原因：a细晶组织 b残奥少 c表层压应力2) 耐磨性比普通淬火高 原因：淬硬层中马氏体晶粒极为细小，碳化物弥散度很高，硬度、强度也较高，表面氧化脱碳少。3）疲劳强度显著提高-1疲劳强度的提高与淬硬层深度有一定关系。层浅，强化效果不显著。淬硬层深度增加-1随层深的增加而增大，但淬硬层过厚时，表面残余压应力下降，-1反而降低。实验表明：在弯曲疲劳强度最高时的最佳淬硬层深度-11020D（工件直径）。二十、感应加热时钢的相变特点1、以电磁感应原理与表面效应为基础，提供高能量密度的热源，加热速度极快。Ac1、Ac3、Accm均随速度的增大而升高，当加热速度在大于200/s时，Ac3、Accm线趋向水平上升，加热速度达10的五次方到10的六次方/s 时，表现出无扩散相变的特征，含碳量0.20.8的碳钢的临界点均为Ac3。2、奥氏体晶粒显著细化，加热速度越大，奥氏体晶粒越细。因为加热速度的提高，则形成奥氏体的临界晶核尺寸减小，形核部位增多，不仅晶界处形核，而且在铁素体结构的边界上也大量形核，形核率增大，使奥氏体起始晶粒极细，并且来不及长大，从而显著细化了晶粒。二十一、感应加热后的冷却方式主要有哪些a、喷射冷却通过感应器或冷却圈上的许多小孔，将淬火剂以定压力喷射到工件表面，而进行冷却，小孔中心与冷却圈的轴线呈一定角度（3045 ）常用于连续加热淬火。b、浸液冷却工件表面同时一次加热后，立即将工件整件浸入淬火槽中冷却。c、埋油淬火 对细薄工件或合金钢齿轮，为减少变形开裂和防止喷油着火，可将感应器和工件同时放入油槽中加热，断电后即同时冷却。d、预冷淬火工件淬火前先断电，在空气中停留几秒，再喷水或浸液冷却以防止变形开裂。二十二、感应加热表面淬火与普通淬火相比有何优劣加热速度快，热量集中在工件表面，加热时间短，工件表面不易氧化脱碳，淬火变形小，易于实现机械化，自动化生产，质量稳定，生产效率高。另外，用于工件穿透加热与化学热处理。如锻坯中频穿透加热，高频渗碳，渗硼，渗氮等。二十七、一般钢的加热温度选择原则对亚共析钢，一般选用淬火加热温度为Ac3+（3050），过共析钢则为Ac1+（3050）。之所以这样确定，因为对亚共析钢来说，若加热温度低于Ac3，则加热状态为奥氏体与铁素体二相组成，淬火冷却后铁素体保存下来，使得零件淬火后硬度不均匀，强度硬度降低。比Ac3点高3050是为了使工件心部在规定加热时间内保证达到Ac3点以上的温度，铁素体能完全溶解于奥氏体中，奥氏体成分比较均匀，而奥氏体晶粒又不至于粗大。对过共析钢来说，淬火加热温度在Ac1Ac3之间时，加热状态为细小奥氏体晶粒和未溶解碳化物，淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布的球状碳化物。二十八、确定淬火加热温度的主要依据淬火加热温度主要根据相变点来确定二十九、球化退火的主要目的是什么1、 降低硬度，改善切削性能2、 2、获得均匀组织，改善热处理工艺性能3、 经淬火回火后获得良好的综合机械性能三十、正火的特点是什么，低高碳钢正火的目的是什么特点：(1)加热温度为Ac3或Acm以上3050，采用热炉装料，加热过程中工件内温差较大，为缩短工件在高温时停留时间，而心部又能达到要求的加热温度，采用稍高于完全退火的温度(2)保温后在空气中冷却(3)得到珠光体类的组织的热处理工艺低碳钢正火的目的是为了提高切削性能高碳钢正火的目的消除网状碳化物加热时必须保证碳化物全部渗入奥氏体当中，为抑制自由碳化物的析出使其获得伪共析组织，采用较大冷却速度。三十一、常用的加热方式包括哪些随炉加热 预热加热 到温入炉加热 高温入炉加热三十二、工件加热时间包括哪些加热时间，保温时间，冷却时间三十三、常用加热介质包括哪些空气、惰性气体（氮气、氩气），氨热分解气体，CO-N2-H2O-CO2混合气体，N2-CO-H2混合气体，熔融盐类液体，熔融金属液体等。三十四、加热介质如何选择1、 真空加热2、 保护气氛3、 氨热分解气三十五、退火的目的均匀化学成分，改善机械性能及工艺性能，消除或减少内应力，并为零件最终热处理准备合适的内部组织。三十六、钢经中高低回火后的组织是什么低温回火组织为回火马氏体中温回火组织为回火屈氏体高温回火组织为回火索氏体（退火组织为珠光体）三十七、热处理加热的目的提高加热速度的具体措施三十八、加热时间如何计算，经验公式主要有哪些淬火加热时间经验公式：=KD加热时间加热系数K装炉量修正系数D工件有效厚度三十九、热处理应力如何分类一种分类方式：组织应力和热应力一种分类方式：瞬时应力和残余应力四十、热应力所造成的残余应力的特点是什么表面为压应力，而心部为拉应力四十一、组织应力是如何产生的，所造成的残余应力的特点是什么表面为拉应力，心部为压应力由于工件不同临位组织转变的不同时性产生的四十二、影响热应力的因素有哪些工件加热温度越高，尺寸越大，钢材热导系数越小，工件内温差越大，热应力越大。四十三、引起工件热处理后产生变形的原因是什么四十四、钢的成份及原始组织对变形有何影响四十五、比较碳钢在室温时各种组织的比容大小，说明含碳量对比容的影响四十六、加热温度加热速度对变形有何影响四十七、淬火介质冷却方式对变形有何影响如果在高于Ms点以上的温度区域冷却速度快，而在温度低于Ms点区域冷却慢，则为热应力型，反之则为组织应力型因此选用淬火介质时，不仅考虑其淬火烈度，还考虑不同温度区的冷却能力。四十八、工件尺寸及形状对变形有何影响四十九、以T形工件为例，说明截面对称工件的淬火变形特点书上54页五十、淬火裂纹分几类横向裂纹、纵向裂纹、弧形裂纹、表面裂纹五十一、何谓纵向裂纹，主要特征，形成原因沿着工件轴向方向由表面裂向心部的深度较大的裂缝，往往发生在钢材完全淬透情况下。从纵向裂纹方向看，恰好应力是在切向拉应力方向，而又常见于完全淬透情况下，纵向裂纹系因淬火时组织应力过大使最大切向拉应力大于该时材料断裂抗力而发生。纵向裂纹也可能是由于钢材沿轧制方向有严重带状夹杂物所致。该带状夹杂物所在处，犹如既存裂缝，在淬火切向拉应力作用下，促进裂缝发展，而成为宏观的的纵向裂缝。此时，如果把钢材沿纵向截取试样，分析其夹杂物，常可发现有带状夹杂物存在。纵向裂缝也可能由于淬火前既存裂缝（如锻造折叠重皮或其它锻造裂缝），在淬火时切向拉应力作用下，扩展而成，这时，如果垂直轴线方向截取金相试样观察附近情况，可以发现裂缝表面有氧化皮，裂缝两侧有脱碳现象。五十二、何谓横向裂纹，主要特征，形成原因横向裂缝常发生于大型轴类零件上，如轧辊、汽轮机转子或其它轴类零件。特征是垂直于轴线方向，由内向外断裂，往往在未淬透情况下形成，属于热应力所引起。锻件往往存在气孔、夹杂物、锻造裂缝和白点等冶金缺陷，这些缺陷作为断裂的起点，在轴向拉应力作用下断裂。1、 引起工件热处理后产生变形的原因是什么(1)影响体积变形和形状变形的因素影响淬火前后体积比的因素均影响体积变形；影响淬火应力的因素都是影响形状变形的因素（2）其他影响淬火变形的因素夹杂物和带状组织对淬火变形的影响；工件截面形状不同或不对称对淬火变形的影响；淬火前残存应力及加热冷却不均匀对淬火变形的影响2、 工件热处理变形如何分类（1）由于淬火前后组织变化而引起的变形（2）热应力引起的变形（3）组织应力引起的变形3、 什么是淬火变形由于淬火过程中所产生的内应力过大，将导致工件的变形甚至开裂4、 比较碳钢在室温时各种组织的比容大小及含碳量对比容的影响5、 热应力引起变形的特点瞬时组织应力是表面张应力，心部压应力，变形表现为心部在多向压应力作用下的变形，工件中尺寸较大的一方缩小，而尺寸较小的一方胀大。6、 组织应力引起变形的特点瞬时组织应力为表面压应力，心部拉应力，变形表现为心部在多向拉应力作用下的拉长，工件中尺寸大的一方伸长，而尺寸较短的一方缩短。7、 钢的成份及原始组织对变形有何影响组织变化体积变化（V-Vo）/Vo%长度变化（L-Lo）/Lo%球化退火组织奥氏体马氏体1.68(wc)0.56(wc)球化退火组织奥氏体下贝氏体0.78(wc)0.26球化退火组织奥氏体上贝氏体（或珠光体）00马氏体wc=0.25%马氏体+碳化物0.220.88(wc)0.070.29(wc)8、 加热温度加热速度对变形有何影响加热温度越高，加热速度越快，工件内温差越大，淬火应力越大。15、剥离裂纹如何形成的16、显微裂纹如何产生的17、影响淬火裂纹的因素淬火过程中所产生的淬火应力过大，若工件内存在着非金属夹杂物，碳化物偏析，其它割离金属的粗大第二相，以及由于各种原因存在于工件中的微小裂缝，在这些地方，钢材强度减弱，当淬火应力过大时，将由此而引起淬火裂缝。18、减少工件变形和防止淬火开裂的途径（1）尽量做到均匀加热及正确加热工件（2）正确选择冷却方法和冷却介质19、圆柱体在组织应力作用下如何变形的圆柱长度方向伸长，直径缩小20、圆柱体在热应力作用下变形倾向圆柱体的长度方向缩短，直径方向胀大53、渗氮对工件装炉前如何准备工件在渗氮前进行调制处理，调制处理回火温度一般高于渗碳温度。54、渗氮前预处理的目的是什么，怎样预处理工件在渗氮前进行调制处理以获得回火索氏体，具有良好的综合机械性能。55、强化碳氮工艺参数如何确定介质：吸热式气氛与氨气体积比为1:1，此时含碳量适宜，因而有好的性能温度：碳氮共渗的温度570，共渗后快冷可显著提高疲劳强度时间：共渗保温时间根据渗层深度要求而定，一般为16小时56、什么是二段氮化法，工艺上有何特点57、渗氮层的质量如何检查1、外观检查：表面颜色有银灰色、无光泽、正常。局部出现亮点或亮块说明该处渗层不明显。出现浅兰或黄色说明工件在氮化或冷却过程中被氧化，影响美观，但不影响性能。2、表面硬度检查：用维氏或表面洛氏硬度计测定,载荷选用要适当，过大压穿渗 N层，过小测量不准确。3、脆性检查：使用维氏硬度压痕形状来判定，规定载荷为10kg缓慢加载，停留510秒钟后去载荷，将压痕放大100倍，与评级标准相对照检查，通常13级合格，45级不合格。58、钢经正常工艺渗碳后缓冷的组织分几个，各是什么？钢经正常工艺渗碳后淬火的组织分几个，各是什么？由表面到心部：马氏体+残余奥氏体+碳化物马氏体+残余奥氏体马氏体心部组织59、退化时球状珠光体的形成过程渗碳体片的熔断首先在渗碳体中位错、缺陷及亚晶界处，因为这些地方出现棱角，表面曲率半径小，故与之平衡的-Fe中的碳浓度较高，而在渗碳体平面Fe碳浓度较低，在-Fe中产生浓度差，而发生碳的扩散，由于碳的扩散使渗碳体曲率半径小处的-Fe中的碳浓度降低，为了维持平衡，渗碳体继续溶解，而在平面处的-Fe中碳浓度升高，为了维持平衡自-Fe中析出渗碳体，这就是片状渗碳体断裂球化的过程。60、低中高碳钢正火的目的，正火时如何选择冷却速度（1）低碳钢，正火为提高切削性能，增大冷却速度以获得较细的粒状珠光体和分散度较大的铁素体（适当提高硬度）（2）中碳钢的正火根据钢成分和工件尺寸来确定冷却方式：含碳量高，含有合金元素，采用缓慢冷却速度反之则用较快冷却速度61、退火正火的缺陷及原因是什么（1）过烧：因加热温度过高，出现晶界氧化，甚至晶界局部熔化工件报废（2）黑脆：主要用于退火温度过高，保温时间过长，冷却缓慢