材料热处理知识点 习题总结

1、工艺部分1、常用的淬火方法有哪些,说明选用不同淬火方法的原则？淬火方法1、单液淬火在一种淬火介质中冷却到底的工艺，单液淬火组织应力热应力都比较大，淬火变形大。2、双液淬火目的：在650Ms之间快冷，使V>Vc，在Ms以下缓慢冷却，以降低组织应力。碳钢：先水后油。合金钢：先油后空气。3、淬火将工件取出后在某一温度停留使工件内外温度一致，然后空冷的工艺，分级淬火是在空冷时发生M相变得，内应力小。4、等温淬火指在贝氏体温度区等温，发生贝氏体转变，内应力减小，变形小。淬火方法选择的原则既要考虑满足性能的要求，同时要尽量降低淬火应力，以免淬火变形与开裂。2、化学气相沉积与物理气象沉积技术的区别是什

2、么，它们的主要应用场合？化学气象沉积主要是CVD法，含有涂层材料元素的反应介质在较低温度下气化，然后送入高温的反应室与工件表面接触产生高温化学反应，析出合金或金属及其化合物沉积于工件表面形成涂层。Cvd法的主要特点：1可以沉积各种晶态或非晶态的无机薄膜材料.2纯度高，集体的结合力强。3沉积层致密，气孔极少，4均度性好，设备及工艺简单。5反应温度较高。应用：在钢铁、硬质合金、有色金属、无机非金属等材料表面制备各种用途的薄膜，主要是绝缘体薄膜，半导体薄膜，导体及超导体薄膜以及耐蚀性薄膜。物理气象沉积：气态物质在工件表面直接沉积成固体薄膜的过程。称PVD法。有三种基本方法，真空蒸镀，溅射镀膜和离子镀

3、。应用：耐磨涂层，耐热涂层，耐蚀涂层，润滑涂层，功能涂层装饰涂层。、3说明疲劳断口的微观形貌和宏观形貌。微观：是在微观电子显微镜下观察到的条形花样，称为疲劳条带或疲劳辉纹。疲劳条带有延性和脆性两种，疲劳条带具有一定的间距，在某种特定的条件下，每条条纹与一次应力循环相对应。宏观：多说情况下具有脆性断裂特征，不发生肉眼可见得宏观变形，典型的疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区、和最终瞬断区组成。疲劳源面积较少平坦有时呈光亮镜面，裂纹扩展区呈河滩或贝壳花样，有一些间距不等的疲劳源为圆心的平行弧线。瞬断区的微观形貌取材料的特性载荷方式与大小等，可能为韧窝或准解离，解离沿晶断口或混合形。指出感应加热淬火常出现

4、的三种质量问题，试分析其原因。1）、开裂：加热温度过高、温度不均；淬火介质及温度温度选择不当；回火不及时且回火不足；材料淬透性偏高，成分偏析、有缺陷，含过量夹杂物；零件设计不合理。2）、表面硬度不均：感应结构不合理；加热不均；冷却不均；材料组织不良（有带状组织，局部脱碳）3,）、表面熔化：感应器结构不合理；零件存在尖角、孔、糟等；加热时间过长等，工件表面有裂纹。高速钢底高温回火新工艺特点是什么？（以w18Cr4v为例）为什么它比普通回火后的力学性能好？W18Cr4v钢1275加热淬火+320*1h+540到560*1h*2次回火。1）底高温回火高速钢比普通回火高速钢的m2c型碳化物析出充分，M

5、2c、V4c及Fe3c型碳化物弥散度大、均匀性好，而且有约5%到7%贝氏体存在，这是底高温回火高速钢性能优于普通回火的重要组织因素。常用可控气氛有那些种类？简述每种气氛的特点和应用。有吸热式气氛、滴注式气氛、直身式气氛、其他可控气氛（氮机气氛、氨分解气氛、放热式气氛）等。1).吸热式气氛是将原料气按一定比例同空气混合，在高温下经过触媒，反应生成主要含co、H2、N2和微量co2、o2和H2O的气氛，由于该反应要吸收热量，故叫吸热式气氛或RX气。用于渗碳、碳氮共渗2）滴注式气氛是将甲醇直接点入炉内裂解，生成含co、h2的载体，再添加富化剂进行渗碳；较低温度下的碳氮共渗、保护加热光亮淬火等。3）将

6、渗剂如天然气和空气一定比例混合后直接通入炉内，在高温下900反应直接生成渗碳气氛。氨分解气用于渗氮载气、钢铁或有色金属低温加热保护气氛。氮基气氛用于高碳钢或轴承钢的保护效果好。放热式气氛用于低碳钢、铜材光亮热处理或可锻铸铁的脱碳退火。球墨铸铁等温淬火目的是什么？等温温度及等温淬火后的组织是什么？答：目的：球墨铸铁奥氏体化后在贝氏体转变区进行等温淬火可获得良好的力学性能和小的畸变。 等温温度： 260300 获得下贝氏体组织； 350400 获得上贝氏体组织。简述常用的化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗和氮碳共渗）的工艺主要特点、热处理后的组织和性能特点，主要适用于哪些材料或零件？答：渗碳：主要是

7、向工件表面渗入碳原子的过程，表层回火马氏体，残A及碳化物，心部目的是提高表层碳含量，具有高硬度高耐磨性，心部具有一定的强度和高韧性，使其承受大的冲击和摩擦，低碳钢如20CrMnTi，齿轮和活塞销常用。 渗氮：向表面渗入氮原子，是表面硬度耐磨性疲劳强度和耐腐蚀性以及热硬性提高，表层是氮化物，心部回火索氏体，有气体渗氮，液体渗氮等，常用38CrMoAlA，18CrNiW。 碳氮共渗：碳氮共渗温度低，速度快，零件变形小。表层组织为细针回火马氏体+颗粒状碳氮化合物Fe3（C、N）+少量残余奥氏体。 具有较高的耐磨性和疲劳强度及抗压强度，并兼有一定的耐蚀性。常应用于低中碳合金钢制造的重、中负荷齿轮。氮碳

8、共渗：氮碳共渗工艺共渗速度较快，表面硬度略低于渗氮，但抗疲劳性能好。主要用于受冲击负荷小，要求耐磨、疲劳极限较高及变形小的零件和工模具。一般钢零件 碳素结构钢，合金结构钢，合金工具钢，灰铸铁，球墨铸铁和粉末冶金等均可氮碳共渗。简述热处理工艺设计的原则：1、工艺的先进性 2、工艺可靠、合理、可行 3、工艺的经济性 4、工艺的安全性 5、尽量采用机械化、自动化程序高的工艺装备热处理工艺流程的优化设计应考虑哪些问题：1、充分考虑冷热加工工艺之间的衔接，热处理工序的安排要合理；2、尽可能采用新技术，简述热处理工艺，缩短生产周期。在保证零件所要求的组织和性能的条件下，尽量使不同工序或工艺过程互相结合；3

9、、有时为了提高产品质量，延长工件使用寿命，需要增加热处理工序。简述感应器设计所应遵循的原则：1、感应器与工件的耦合距离应尽可能的近 2、对于依靠线圈外壁加热的工件必须加驱流导磁体 3、对有尖角的工件感应器的设计避免尖角效应 4、要避免磁力线的抵销现象 5、感应器设计要尽量满足工件在加热时能回转。设计人员在选材时应考虑哪些基本原则：1、根据零件的工作条件，包括载荷类型及大小，环境条件及主要失效模式等选用材料；2、考虑零件的结构、形状和尺寸大小等因素，对易产生淬火畸变和开裂的要选用淬透性较好，可采用油淬或水溶性淬火介质处理的材料；3、了解材料热处理后的组织和性能，有些针对各种热处理工艺方法开发的钢

10、种，其处理后的组织和性能会更好；4、在保证零件使用性能和寿命的前提下，应尽量选用可简化热处理工序，特别是能够节省的材料。选择金属材料制造零件时应考虑哪些工艺性能：1、铸造性能2、压力加工性能3、机械加工性能4、焊接性能5、热处理工艺性能。磨损失效类型有几种？如何防止零件的各类磨损失效？磨损类型：粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、接触疲劳。防止方法：对粘着磨损，合理选择摩擦副配对材料；采用表面处理减小摩擦系数或提高表面硬度；减小接触压应力；减小表面粗糙度。对磨粒磨损，除在设计时减小接触压力和滑动摩擦距离一级改进润滑油过滤装置以清除磨粒外，还要合理选用高硬度材料；采用表面热处理和表面加工硬化等方法提高

11、摩擦副材料表面硬度。对于腐蚀磨损，选择抗氧化材料；表面涂层；选用耐蚀材料；电化学保护；加缓蚀剂设计时减小拉应力的应力集中；进行去应力退火；选择对应力腐蚀不敏感的材料；改变介质条件。对接触疲劳，提高材料硬度；提高材料的纯净度，减少夹杂物；提高零件心部强度和硬度；减小零件表面粗糙度；提高润滑油的粘度以降低油楔作用。10.1钢的化学热处理的基本过程是什么？P127试述加速化学热处理的主要途径有哪些？P127-128“渗碳分段控制工艺法”的优越性是什么？P127通常情况下低碳钢渗碳淬火后表层和心部的组织是怎样的？分解，吸附，扩散三部；分段控制法的应用，复合渗处理，高温扩散，采用加速扩散过程的新材料，化

12、学催渗，物理催渗；防止工件表面氧化，利于扩散，使三个过程充分协调，减少工件表面形成炭黑的过程，加快渗碳的过程，保证得到过渡层较宽较平缓的优质渗层；由表面向心部依次为过共析，共析，过度亚共析，原始亚共析，。什么是粒状贝氏体？是由块状（等轴状）的铁素体和高碳的A区组成。说明球退的类型、目的及用途？普通球退：增加硬度，改善切削加工性，减少淬火畸变开裂。等温球退：用于高碳工具钢、合金工具钢。循环球退：用于碳素工具钢、合金工具钢。亚共析钢的淬火温度常选在Ac3以上，而过共析钢淬火加热温度为何选在Ac1-Acm之间，试从理论上加以分析？（1）亚共析钢由于含量较低，原始组织P+F，若淬火温度低于Ac3，则会

13、有未溶F，淬火后将会出现软点。对于过共析钢，若温度过高，过多的k溶解，使片状M的量增加，易造成变形和开裂，增加A量，过多的k溶解，又使钢的耐磨性降低。（2）对于过共析钢温度过高，氧化脱碳倾向增大，使钢的表面成分不均匀，MS高低不同，导致淬火开裂。（3）选择淬火温度Ac1+（30-50度）可以保留未溶k以提高耐磨性，使基体的含碳量降低，是钢的强度塑性和韧性增加。高速钢的低温、高温回火新工艺，会使高速钢淬火回火件的寿命提高，是从理论加以分析？均匀析出和M3C使M2C，MC在二次硬化温度范围内更加均匀析出，促进部分残余奥氏体转变为贝氏体，提高强韧性。指出下列合金类型ZL104铸铝，MB2 形变镁合金

14、，ZM3铸镁，TA4 型钛合金，H68 黄铜 QSn4-3锡黄铜 QBe2铍黄铜 TB2 型钛合金何谓断裂韧性？如何根据材料的断裂韧性K1c、零件的工作应力和零件中的裂纹半径长度来判断零件是否发生低应力脆断？表明材料抵抗断裂的能力的性能指标即为断裂韧性。根据公式：=s/k K1= K1C= 如果 K1>K1c 则材料发生低应力脆断1.与刚相比灰铸铁的相变特点：（1）铸铁是Fe-C-Si三元合金，共析转变在一个很宽的温度范围，在此温度内存在铁素体+奥氏体+石墨；2）铸铁的石墨化过程易于进行，控制该过程得到铁素体基体、珠光体基体及铁素体+珠光体基体的铸铁；（3）通过控制奥氏体化温度加热、保温

15、、冷却条件可在相当大的范围内调整和控制A及转变产物的碳含量；（4）与钢相比，碳原子扩散距离较长；（5）铸铁的热处理不能改变石墨的形状和分布，只能改变集体的组织和性能。钢加热时A形成基本过程？影响A晶粒大小的因素？形成过程：A晶核的形成，A晶粒的长大，残余渗碳体的溶解，A的均匀化；因素：加热温度、保温时间、加热速度、钢的成分、原始组织。加速化学热处理的主要途径有哪些？比较一段渗碳，二段渗碳及动态碳势控制特点？ 途径：分段控制法，复合渗处理，高温扩散，采用加速扩散过程的新材料，化学催渗，物理催渗基本传热方式有哪三种？分别举例在热处理炉节能中的应用？ 传热方式：传导传热，对流换热，辐射换热；没找见（

16、700度以上真空炉为辐射换热）什么是碳氮共渗中出现的黑色组织？如何防止其产生？ 黑色组织是指黑点、黑带、黑网。为了防止黑色组织出现，渗层中氮含量不宜够高，一般大于0.5%就易出现点状黑色组织；渗层中氮含量也不宜过低，否则易形成托氏体网。为抑制托氏体网，因此氨的加入量要适中，氨气量过高，炉气露点降低，均会促使黑色组织的出现。为了抑制托氏体网的出现，也可适当提高淬火加热温度或采用冷却能力较强的冷却介质。黑色组织深度小于0.02mm时采用喷完强化补救。简述感应加热淬火工艺参数选择原则：加热方法：感应加热淬火有同时加热一次淬火和移动加热连续淬火两种方法可视设备条件和零件种类选择。同时加热的比功率一般采

17、用0.54.0kw/平方厘米，移动加热的比功率一般采用大于1.5kw/平方厘米。较长的轴类零件、管状的内孔淬火零件、齿宽大的中模数齿轮、板条状零件采用连续淬火；特大齿轮采用单齿连续淬火。加热参数：1.加热温度，由于感应加热速度快，为使组织转变充分，淬火温度比一般热处理高30-50度；2.加热时间：根据零件的技术要求、材料、形状、尺寸电流频率、比功率等多种因素而定。淬火冷却方法及淬火介质：淬火加热的淬火冷却方式通常采用喷射冷却和侵入冷却。回火：回火必须及时，淬火后零件在4h内进行回火。常用回火方法有自行回火、炉中回火和感应回火。感应加热电参数的调整：目的是使高、中频电源的工作处于谐振状态，使设备

18、发挥较高的效率。1.高频加热电参数的调整，（在7-8kv的低电压负载条件下，调整耦合，反馈手轮位置使栅极电流与阳极电流之比1:5-1:10，然后再将阳极电压升到使用电压，进一步调整电参数，使槽路电压调整到所需值，匹配最佳。）2.中频加热电参数调整，根据零件大小、形状硬化区长短及感应器结构选择合适的淬火变压器匝数比和适当电容量，使其处于谐振状态下工作。1常用冷却介质：水、盐水、碱水、机械油、硝盐、聚乙烯醇、三硝水溶液、水溶性淬火剂等。一、试分析影响钢淬透性的因素？含碳量的影响：亚共析钢随含碳量的增加A的稳定性增加C曲线右移；过共析钢随含碳量的增加，未熔碳化物的增加，A的稳定性降低，C曲线右移合金

19、元素的影响：除Co外固溶态的金属元素均是曲线右移化温度和保温时间；化温度越高，保温时间越长碳化物溶解越完全晶粒越粗大，C曲线右移原始组织的影响；原始组织越细，越容易得到均匀，使曲线右移，并使Ms下移应力应变的影响;使C曲线左移二量具为什么要进行稳定化处理？常规的量具稳定化处理工艺是怎样的？通过处理可以减少M的正方度，成为较稳定的M，使为转变的A陈化；降低淬火和深冷处理后的残余应力，对尺寸稳定有良好的作用。三，轴承超细化处理有哪二种方法，目的是什么？锻热淬火预处理目的:可使A11.912.1残留K为7.11，A晶粒度910级轴承双细化处理 目的：处理后可比原始晶粒细化1.52.0级碳化物颗粒尺寸

20、小于0.6m有利于提高淬火后获得细小针状的M组织，并可以提高韧度、耐磨性和疲劳强度四在制定热处理加热工艺时应考虑哪些问题?工艺的先进性 充分采用新的工艺方法及热处理新技术及新型工艺材料工艺的可靠、合理可行 采用工艺要十分可靠、稳定工艺的经济性 工艺应合理利用能源，采用节能工艺设备要充分利用现有设备采用辅助工装的方法，满足不同零件的工艺要求工艺的安全性 工艺要安全可靠采取必要的安全防范措施尽量采用机械化，自动化程度高的工艺装备，不仅可以提高劳动生产率，也有利于工艺过程的控制，保证热处理的质量可靠。何谓球化退火？其工艺特点是什么？答；所谓钢的球化退火是使钢中的碳化物球化而进行的退火工艺。1普通球化

21、退火钢中碳化物球状化加热温度AC1+20-30保温时间取决于工件透烧时间，但不宜长。冷却速度一般在炉内以10-20度/H冷却，冷到550度以下出炉空冷。2等温球化退火主要用于高碳工具钢合金工具钢。该工艺球化充分易控制，周期较短，事宜大件。加热温度为AC1+20-30度，保温时间取决于工件透烧时间。保温温度为AC1+2030度，等温时间取决于TTT曲线为什么亚共析钢经正火后可获得比退火高的强度和硬度？答退火和正火所得到的都是珠光型组织。但是正火和退火比较时，正火的珠光体是在较大的过冷度下得到的，因而对亚共析钢来说，析出的先共析铁素体较少，珠光体数量较多，珠光体片间距较小。此外，由于转变温度较低，

22、珠光体成核率较大，因而珠光体团的尺寸较小。由于组织上的差异，故性能不同。正火与退火相比，正火的强度与硬度较高，塑性相仿。什么是马氏体分级淬火？什么是贝氏体等温淬火？答分级淬火是将工件从淬火温度直接冷却至Ms点以上某一温度，经适当时间的保温，取出空冷以获得马氏体组织。一般温度在200度左右（高于该材料的Ms点）适用于有效尺寸较小，形状尺寸比较复杂的碳钢和合金钢工件。有时还采用Ms点以下的分级淬火，分级温度为130-160，适用于低淬透性而尺寸较大的工件。钢材或钢件加热奥氏体化，随之快冷至贝氏体转变温度区间（260-400度）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。是常见的淬火工艺的一种。什么是

23、喷丸强化？对材料表面形貌与性能有什么影响？答利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再结晶温度下产生弹性塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度，疲劳强度和抗应力腐蚀能力。 使工件表面产生塑性流变和加工硬化，大幅度提高材料表面的硬度。降低材料表面粗糙度同时使工件表面保留残余压应力，因而可大幅度提高材料的疲劳强度，疲劳寿命和抗应力腐蚀能力。常用的淬火都有哪些.?说说选用淬火方法的原则。答1单介质淬火：形状简单的碳钢工件用水冷，合金钢和合金工具钢用油冷2双介质；形状复杂易变性的工件3预冷淬火用于工具磨具刚，可减少其变形和开裂4分级淬火用于工具钢，以减少变形和开裂

24、。5等温淬火；用于要求变形小，强韧性高的合金钢工件。1.何谓钢的本质晶粒度?钢加热时为获得细小奥氏体晶粒应采取哪些措施?本质晶粒度是指按标准试验方法在930左右保温足够时间（3-8h后）测定的晶粒大小。2.低合金钢中的魏氏组织是怎样形成的?它的组织特征是什么?魏氏组织对钢的性能有什么影响?怎样在热处理中避免产生魏氏组织?对于含碳量Wc低于0.6%的碳钢或低碳合金钢在奥氏体晶粒较粗和一定冷却速度下，先共析铁素体呈片状或粗大羽毛状析出，即所谓魏氏体组织。3.分析轴类零件、长板状零件、截面零件相差较大零件、套筒和薄壁圆环状零件、有凹面的工件的淬火操作方法。轴类零件应垂直淬入冷却剂。长板状工件应横向侧

25、面淬入冷却剂。截面零件相差较大零件应将截面大的部分先淬入冷却剂。套筒和薄壁圆环状零件应沿轴向淬入冷却剂。有凹面的工件应将凹面向上淬入冷却剂。4.感应加热的基本原理是什么？怎样根据零件要求的淬硬层深度选择最佳电流频率？  感应加热表面淬火它是利用通入交流电的加热感应器在工件中产生一定频率的感应电流，感应电流的集肤效应使工件表面层被快速加热到奥氏体区后，立即喷水冷却，工件表层获得一定深度的淬硬层。电流频率愈高，淬硬层愈浅。 一般情况，硬化层深度在052mm时，宜选用10kHz以上的高频电源：硬化层深度在1.04.0nm时，宜选用83kHz电源；硬化层深度在40mm以上

26、，可选用125kHz电源。 当零件面积或直径较大时，可选用较低的频率：反之，加热面积或直径较小的零件可选用较高的频率。5.球墨铸铁等温淬火目的是什么? 等温温度及等温淬火后的组织是什么?目的:球墨铸铁奥氏体化后在贝氏体转变区进行等温进淬火的求获得良好的力学性能和小的畸变. 等温温度:下贝氏体等温淬火的等温温度为260300：上贝氏体等温淬火的等温温度为350-400。 6.简述透射电子显微镜成像的原理和特点透射电镜的结构及成像原理与光学显微镜基本相同，只是用电子束代替可见光，用电磁透镜代替光学透镜。由电子枪发射的电子束经加速后，通过聚光镜会聚成一束很细的高能量电子束斑，电子束穿过试样

27、，将其上的细节通过由物镜、中间镜及投影镜组成的成像系统成像，成像最终投射在荧光屏上形成可见的图像供观察或照像。电镜的辅助系统比较复杂，包括真空、稳压、气动循环、控制及计算机等系统。 7.与钢相比,铸铁的相变有哪些特点?与钢不同，铸铁在相变过程中，碳常需作远距离的扩散，其扩散速度受温度和化学成分等因素的影响，并对相变过程及相变产物的碳含量产生相当大的影响。 8.减少零件热处理畸变的主要措施和工艺方法有哪些?减小应力集中；减缓加热、冷却速度；零件合理码放；选择合适工装；9.试论述钢材在热处理过程中出现脆化现象的主要原因及解决方法。过共析钢奥氏体化后冷却速度较慢出现网状二次渗碳体时，使钢的脆性增加，

28、脆性的网状二次渗碳体在空间上把塑性相分割开，使其变形能力无从发挥。解决方法，重新加热正火，增加冷却速度，抑制脆性相的析出。淬火马氏体在低温回火时会出现第一类回火脆性，高温回火时有第二类回火脆性，第一类回火脆性不可避免，第二类回火脆性，可重新加热到原来的回火温度，然后快冷恢复韧性。 工件等温淬火时出现上贝氏体时韧性降低，重新奥氏体化后降低等温温度得到下贝氏体可以解解。奥氏体化温度过高，晶粒粗大韧性降低。如：过共析钢淬火温度偏高，晶粒粗大，获得粗大的片状马氏体时，韧性降低；奥氏体晶粒粗大，出现魏氏组织时脆性增加。通过细化晶粒可以解决。 1.试指出渗碳件热处理后常出现的三种缺陷，并分析其原

29、因及防止措施。答：A淬火后硬度偏低：主要是深层表层碳浓度较低或表面脱碳而致；淬火工艺不合理，没淬上火或有过多的残余奥氏体，B渗层深度不够：主要是炉温低，时间短，或炉内气氛循环不良，零件表面不清洁，碳势过高工件表面积碳；提高渗碳的温度和时间，装炉前清洁工件表面，合理控制碳势。C渗层出现大块状王庄碳化物；主要是渗碳时表面碳浓度过高，降低渗剂活性，严格控制碳势。汽车、拖拉机齿轮选用20CrMnTi材料，其加工工艺路线为：下料锻造正火机加工渗碳、淬火+低温回火喷丸磨削成品，试分析各热处理工序的作用。A正火消除锻造应力，使组织均匀，调整硬度改善切削加工性。渗碳提高齿面碳的浓度，（0.81.05%C）淬火

30、提高齿面硬度并获得一定淬硬层深度，使表面得到M回火+合金碳化物+具有高硬度（5862HRC）、高耐磨、较高强度和一定的韧性。提高齿面耐磨性和接触疲劳强度，齿的心部得到M回火+F，具有较高的强韧性。低温回火消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力。1、何谓钢的淬火？P115以碳钢为例，分别指出钢在淬火过程中可能获得的组织及他们的形成温度范围，组织形态，亚结构和性能。亚共析钢：加热温度Ac3+(3050)度，组织为A+未溶K，快冷至550度以下，350度以上获得正常组织为位错，性能：强度、硬度高，塑性韧性好。过共析钢：加热温度Ac1+(3050)度，组织为A+未溶K，快冷至200度以下，获得正常组

31、织为：片状M+残余A+未溶K，其亚结构为孪晶，性能：硬度高，脆性大。2、常用冷却介质有哪些？水冷：用于形状简单的碳钢工件，主要是调质件。油冷：合金钢，合金工具钢工件大都采用油冷。延时淬火：工件在浸入冷却剂之前先在空气中降温以减少热应力。双介质淬火:工件一般选浸入水中冷却，待冷却到马氏体开始转变点附近，然后立即取出浸入油中缓冷，在水中冷却的时间一般按工件的有效厚度35mm每秒计算。马氏体分级淬火：钢材或工件加热奥氏体化，随之浸入稍高或稍低于钢的上马氏体点的液态介质（盐浴或碱浴）中，保持适当时间，待钢件的内外层都达到介质温度后取出空冷，以获得马氏体组织的淬火工艺，也称为分级淬火。用于合金工具钢及小

32、截面碳素工具钢，可减少变形和开裂。热浴淬火：工件只浸入150180度的硝盐火碱中冷却，停留时间等于总加热时间的三分之一到二分之一，最后取出在空气中冷却。贝氏体等温淬火：钢材或钢件加热奥氏体化，随之快冷到贝氏体转变温度区域（260400度）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。有时也称等温淬火。该工艺可用于要求变形小，韧性高的合金钢工件。3、已知GCr15钢精密轴承的加工工艺路线为：下料锻造超细化处理机加工淬火冷处理回火稳定化处理。简述其中超细化处理，淬火，冷处理，回火和稳定化处理等主要热处理工艺参数（加热温度和冷却方法）和采用该工艺的目的。预备热处理：1050度乘2030min，高温固溶后

33、再320340度乘2h等温再升温至735740度乘3h炉冷至600度出炉空冷，有利于提高淬火后获得细小针状的马氏体组织，并可提高冲击韧度，耐磨性和疲劳强度。淬火：835850乘4560min在保护气氛下加热，在150170度的10号机油中冷却510min后，再在3060度油中冷却。冷处理：清洗后在4070度乘11.5h深冷处理，回火：160200度乘34h回火，稳定化处理：粗磨后进行140180度乘412h，精磨后120160乘624h。4、何谓实际晶粒度？从热处理生产实际出发，宜选用什么晶粒钢？实际晶粒度：指在某一实际热处理加热条件下，所得到的晶粒大小。从热处理生产角度看，为了获得细小的奥氏

34、体晶粒，宜选用本质细晶粒钢。这样，其晶粒长大倾向小，淬火温度范围宽，生产上容易掌握。5、碳氮共渗时出现的黑色组织是什么？如何避免？黑色组织是指碳氮共渗表层中出现的黑点，黑带和黑网。为了防止黑色住址的出现，渗层中氮含量不宜过高，一般超过Wn0.5%就易出现点状黑色组织，渗层中氮含量也不宜过低，否则易形成拖氏体网。因此氨的加入量要适中，氨气量过高，炉气露点降低，均会促使黑色组织的出现。为了一只拖氏体网的出现，也可以适当提高淬火加热温度火采用冷却能力较强的冷却介质。黑色组织深度小雨0.02mm时也可采用喷丸强化补救。6、珠光体有哪几类？他们的形态和性能特点是什么？珠光体的组织形态可以分为两类：片状珠

35、光体和粒状珠光体。A片状珠光体，是由相互交替排列的渗碳体和铁素体所组成（1）片状珠光体的形成 首先在奥氏体的晶界上析出渗碳体的晶核，并呈片状向境内长大，在其两侧出现了贫碳的奥氏体，促使铁素体在奥氏体上于渗碳体的界面上形核长大，生成层片状铁素体，并使其附近的奥氏体富碳，又促使渗碳体沿奥氏体铁素体界面形核长大。如此反复交替，最终形成片状珠光体，当珠光体的上述方式向横向发展的同时，片状铁素体前沿的奥氏体中的碳向渗碳体的前沿扩散，促使转广体也沿着纵向长大，其结果形成珠光体领域。在一个奥氏体晶粒内，可形成若干个珠光体领域。（2）珠光体的片间距 珠光体的片间距是指珠光体中相邻两片渗碳体间的平均距离，其大小

36、主要取决于转变温度（过冷度）。转变温度越低，片层间距就越小，珠光体组织越细，渗碳体的弥散度也就越大。B粒状珠光体，粒状珠光体的形成也是一个渗碳体和铁素体交替析出的过程，其中，渗碳体的析出是以奥氏体晶粒内的未溶碳化物火富碳区的非自发晶核，由于各项成长近似一致，最终成为在铁素体基体上均匀分布着粒状（球状）渗碳体的粒状珠光体，一般认为奥氏体化温度较低有利于形成粒状珠光体。C珠光体的力学性能，片状珠光体的强度和硬度，随片层间距的减小而提高；粒状珠光体其强度硬度较低，塑性，韧性较好。7、为了使钢在加热过程中获得细小的奥氏体晶粒度可采取哪些措施？A加热温度和保温时间：温度越高、保温时间越长，奥氏体晶粒长得

37、越快、晶粒越粗大。奥氏体晶粒长大速度是随着温度的升高而呈指数关系增加；而在高温下，保温时间对晶粒长大的影响教低温要大。B加热速度：加热速度越大、过热度越大，奥氏体实际形成温度就越高，由于形核率与长大速度的比值增大。因而，可以获得小的初始晶粒。这也说明，快速加热能获得细小的奥氏体晶粒。C钢的化学成分：随着钢种碳含量的增加，但又不足以形成未溶碳化物时，奥氏体晶粒容易长大而粗化。由此，共析碳钢较过共析碳钢对过热更为敏感。D钢的原始组织：通常原始组织越细或原始组织为非平衡组织时，碳化物分解度越大，所得的奥氏体起始晶粒就越细小，但钢的晶粒长大倾向增加，过热敏感度增大。为此，原始组织极细的钢，不宜用过高的

38、加热温度和过长的保温时间。8、第一、二类回火脆性是怎样产生的？产生回火脆性后怎样消除？A第一类回火脆性（回火马氏体脆性）：碳钢在200400°C温度范围内回火，会出现室温冲击韧度下降现象，造成脆性此即第一类回火脆性或称回火马氏体脆性。对于合金钢这类脆性发生的温度范围稍高，约在250450度之间。如果零件回火后产生第一类回火脆性则需重新加热淬火方可消除。B第二类回火脆性（马氏体高温回火脆性或可逆回火脆性）：某些合金钢在450650度温度范围内回火后缓慢冷却通过上述温度范围时，会出现冲击韧度降低的现象。这类已造成的脆性钢如果再次重新加热到预订的回火温度（稍高于造成脆化的温度范围）然后快速

39、冷至室温，脆性就会消失。为此，又称可逆回火脆性。9、何谓钢的淬透性？影响淬透性的因素有哪些？A钢在淬火时能够获得马氏体的能力即钢被淬透的深度大小称为淬透性。钢的淬透性大小取决于钢的临界冷却速度。C曲线位置越右，则临界冷却速度越小，淬透性就越大。B1含碳量的影响：随着奥氏体含碳量增加，稳定性增加，使C曲线右移。 2合金元素的影响：合金元素（除Co以外）都能提高钢的淬透性。 3奥氏体化温度和保温时间的影响：奥氏体化温度越高、保温时间越长、碳化物溶解越完全、奥氏体晶粒越粗大，境界总面积减少、形核减少，因而使C曲线右移推迟珠光体转变。总之，加热速度越快，保温时间越短，奥氏体晶粒越小，成分越不均匀，未溶

40、第二相越多，则等温转变速度越快，使C曲线左移。10、在热处理时要控制奥氏体晶粒长大，试分析影响奥氏体晶粒长大因素及控制奥氏体晶粒长大的措施。加热温度和保温时间：加热温度越高保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大，加热温度是主要的。加热速度：加热速度越快，过热度越大，使形核率和长大速度的比值增大可细化晶粒，奥氏体实际晶粒度越高。钢的化学成分：1、碳素钢共析钢较过共析钢易于过热；2、合金钢钢中加入如Ti、V、Vr、Nb、W、Mo、Cr等碳、氮化物形成元素，强烈阻碍奥氏体晶界的迁移，使晶粒细化。用Al脱氧的钢晶粒细小，用Si脱氧的钢晶粒较粗；原始组织原始组织越细或为非平衡组织时，钢的晶粒度长大倾向增大，晶粒

41、易于粗化。11、铸铁通常分为几大类？分别指出这些铸铁中碳的存在形式以及它们对铸铁性能的影响？灰铸铁：具有高的抗压强度、优良的耐磨性和消振性，低的缺口敏感。球墨铸铁：既有灰铸铁有点，又具有中碳钢的抗拉强度、弯曲疲劳强度及良好的塑形与韧性。可锻铸铁石墨呈团絮状，对基体的切割作用小，故强度、塑性及韧性均比灰铸铁高，尤其是珠光体可锻铸铁可与铸钢媲美，但不能锻造。蠕墨铸铁：蠕墨铸铁其抗拉强度、塑性、疲劳强度等均优于灰铸铁，而接近铁素体基体的球铁合金铸铁。此外，它的热导性、铸造性、可切削加工性均优于球铁，与灰铸铁相近。12、举例并简要说明提高模具寿命可采用哪些有效的热处理工艺方法，请举例说明五种以上。已知

42、GCr15钢精密轴承的加工工艺路线为：P282 下料锻造超细化处理机加工淬火冷处理稳定化处理其中热处理工艺包括：超细化热处理工艺为1050×2030min高温加热，250350×2h盐槽等温，690720×3h随炉冷至500出炉空冷。淬火：835850×4560min在保护气氛下加热，150170的油中冷却510min，再在3060油中冷却。冷处理：清洗后在-40-70×11.5h深冷处理稳定化热处理：粗磨后进行140180×412h；精磨后120160×624h。13、为什么加工机床齿轮的材料通常选用45钢等，而汽车齿轮的

43、材料为20CrMnTi等。请分别制定其加工工艺路线及采用热处理工艺的目的。P90（1）机床齿轮工作平稳无强烈冲击，负荷不大，转速中等，对齿轮心部强度和韧性的要求不高，一般选用40或45钢制造。汽车、拖拉机齿轮的工作条件比机床齿轮恶劣，受力较大，超载与启动、制动和变速时受冲击频繁，对耐磨性、弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、心部强度和韧性等性能的要求均比较高，用中碳钢或中碳低合金经高频感应加热表面淬火已不能保证使用性能。（2）机床齿轮加工工艺路线：下料锻造正火调质半精加工高频感应加热表面淬火+低温回火精磨成品。正火可使组织均匀化，消除锻造应力，调整硬度改善切削加工性。调质处理可使齿轮具有较高的综合力学

44、性能，提高齿心强度和韧性使齿轮能承受较大弯曲应力和冲击载荷，并减小淬火变形；高频感应加热表面淬火可提高齿轮表面硬度和耐磨性，提高齿面接触疲劳；低温回火是在不降低表面硬度的情况下消除淬火应力。防止产生磨削裂纹和提高齿轮抗冲击能力。 汽车齿轮的加工工艺路线：下料锻造正火机加工渗碳、淬火+低温回火喷丸磨加工成品。正火处理可使组织均匀，调整硬度改善切削加工性；渗碳是提高齿面碳的质量分数（0.81.05%）；淬火可提高齿面硬度并获得一定淬硬层深度（2.81.3mm），提高齿面耐磨性和接触疲劳强度；低温回火的作用是消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力；喷丸处理可以提高齿面硬度约13HRC，增加表面残余

45、压应力，从而提高接触疲劳强度。14、回火脆性的类型及解决办法回火脆性：淬火钢在回火时，随着回火温度的升高，在某一回火温度范围内使钢的冲击韧性明显下降，脆性明显增大的现象。分第一类和第二类。第一类：淬火钢在250400回火出现的不可逆回火脆；第二类：450650可逆办法：第一类产生不可消除，可以加入si，使脆性转变温度升高到300以上，然后在250回火；第二类：在脆性温度短时间回火，快冷不产生，慢冷产生。重新加热在脆性温度短时间回火，快冷可消除。15、冷作模具钢的微细化热处理目的？Cr12MoV钢的循环超细化处理工艺？目的：微细化热处理包括钢种基体组织的细化和碳化物的细化。组织细化可提高钢的强韧

46、性，碳化物细化有利于增强强韧性和耐磨性。工艺：1150加热淬火+650回火+1000加热油淬+650回火+1030加热油淬170等温30min空冷+170回火。16、淬火态钢中常见马氏体有几种？亚结构？性能特点？形成条件？板条和片状。板条亚结构为位错，性能：强度、硬度高，塑性、韧性好；形成条件低碳钢、200以上温度.片状中高碳200以下，亚结构为孪晶，性能：硬度高，脆性大；17、铸锭中的主要缺陷有哪些？微观偏析。宏观偏析1）正常偏析2）反3）比重。夹杂和气孔。缩孔与疏松18、制造铸造铝合金的固溶处理工艺应遵循哪些原则？1.淬火温度：一般比最大溶解度温度略低一些。2.淬火加热：为防止铸件过热与变

47、形，最好采用350以下的低温入炉，然后随炉缓慢加热到淬火温度。3,保温时间：保温时间较长，一般为320h。4.冷却方式：一般在热水中冷却。19、试说明不同铝合金强化的手段？对ZL104汽油机采用哪种热处理提高强度？形变铝合金强化：冷变形强化（加工硬化）、热处理强化（固溶+时效强化）铸造铝合金强化：变质处理（细化组织），固溶+时效，ZL104铝合金采用（535±5）*3h固溶处理，（175±5）*9h。该工艺是建立在砂型浇铸的基础上，时效时间较长。采用钠变质和金属型低压浇铸，ZL104铝合金175*5h时效时，在基体中形成GP区，强化作业显著。20、为控制金属结晶时的晶粒大小

48、，工业生产中通常采用什么方法来细化晶粒？1、增加环境冷却能力。2、化学变质法。3、增加液体流动。21、为改善切削加工性能，15Cr,20Cr2Ni4,40Cr,5CrMnMo,GCr15,W18Cr4V钢应进行何种热处理？15Cr：正火；20Cr2Ni4：正火+回火；40Cr：调质；5CrMnMo：退火；GCr15：球化退火；W18Cr4V：球化退火22、试分析比较在正常淬火条件下、等钢的淬透性和淬硬性高低。淬透性由高到低：、；淬硬性由高到低：、。23、能否用钢制造冷冲模，为什么？可以用来做模具，但一般用在要求高强度高耐磨性少冲击的模具中，但由于它的韧性较差，材质特性脆，价格贵，所以不建议用作

49、冷冲模。24、45钢经调质处理后要求硬度为217HB255 HB，但热处理后发现硬度偏高，问能否依靠减慢回火时的冷却速度使其硬度降低？若热处理后硬度偏低，能否靠降低回火时的温度，使其硬度提高？说明其原因。不可以，需要调整回火温度；不可以，需要重新淬火后降低回火温度25、中型拖拉机发动机曲轴要求具有较高的强度及较好的韧性，曲轴轴颈要求耐磨性好（50HRC55 HRC）。（1）选择材料并写出钢号；（2）制定加工制造的简明工艺路线；（3）说明使用状态下曲轴的组织和曲轴轴颈表面的组织。合金渗碳钢：20CrMnMo 20CrMnTi 20MnVB工艺路线：下料-锻造-正火-机械加工-渗碳、淬火+低温回火

50、-喷丸-磨加工-成品心部组织：细片状珠光体；表面组织：回火马氏体26、使用硝盐浴炉时，需要注意哪些安全措施？必须注意防爆等安全措施。在硝盐浴炉中，任何局部温度超过595时，都可能着火或爆炸，使用温度应严格控制在550以下。硝盐混合物是氧化型的，不应与容易被氧化的材料混合。不应使用微细的碳化材料作硝盐的覆盖物，也必须避免渗碳炉出料端所聚集的贪黑对硝盐浴炉的污染。在处理镁合金轻金属时，盐浴最高温度有一定规定。27、某工厂仓库积压了许多不知道化学成分的碳钢(退火状态)，现找出其中一根，经金相分析发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80%，问此钢材的含碳量是多少？0.77/100=x/80,x=6

51、1。60钢28、在制定热处理工业时以下几种形状的工件，如何计算加热的有效厚度。圆棒形状：以直径计算；2扁平工件：以厚度计算；3实心圆锥体：按大端的1/3高度处的直径计算；4阶梯轴或截面突变的工件：按较大直径或较大截面计算。29、变形铝合金的回归处理与时效工艺区别是什么？目的分别是什么？回归处理仅用于经淬火和自然时效处理过的零件，既将零件在硝盐浴中迅速加热到200250，保温23分钟后在水中冷却。目的是恢复得到过饱和固溶体淬火相，使合金重新软化，便于加工、校形等。时效处理：在一定的温度下，保持一定的时间，过饱和固溶体发生分解(称为脱溶)，引起铝合金强度和硬度大幅度提高，这种热处理过程称之为时效。

52、30、零件选材的基本原则是什么（举例说明）？使用性能、工艺性能、经济性31、试简述影响过冷奥氏体等温转变的因素。1、含C量2、Me的影响3、A化温度和保温时间4、原始组织5、应力和塑性变形对机床主轴有何性能要求？通常选用何种材料制作？要求：承受中等扭转-弯曲复合载荷，转速中等并承受一定冲击载荷。材料：大多选用45钢，载荷大时采用40Cr32、马氏体有哪两种基本形态？其微观形态、亚结构及性能有何不同？板条马氏体和片状马氏体，板条马氏体：微观形态，椭圆截面的柱状晶粒；亚结构：高密度的位错组成；性能：较高的强度和硬度，而且塑性韧性也较好。片状马氏体：呈片状、竹叶状主体形态为双凸透镜状；亚结构：细小的

53、孪晶组成；性能：硬度高脆性大33、亚共析钢的淬火温度常选Ac3以上，而过共析钢的淬火加热温度为何选在Ac1-Acm,试从理论上加以分析。温度过高，过多的碳化物溶解，使片状马氏体含量增加，易于变形开裂，残余A增加；过多的碳化物溶解，使钢的耐磨性降低；温度过高，氧化脱碳倾向增大，使钢的表面成分不均匀，Ms高低不同导致淬火开裂；选择TA=Ac1+(30-50），保留部分未溶碳化物以提高耐磨性，使基体的降低，M条升高，使钢的b升高，Ak。34、制定铸造铝合金的固溶处理工艺应遵循哪些原则？答：（1）淬火温度的选择：淬火温度一般比最大溶解度温度略低一些，以免过烧或产生裂纹。 淬火加热方式：为了防止铸件过热

54、与变形，通常在空气循环炉内进行，为防止变形，最好采用350度以下低温入炉，然后随炉缓慢加热到淬火温度。保温时间：铸铝合金晶粒粗大，过剩相的溶解困难，保温时间要长。一般为3-20h，保温时间与工件的厚度关系不大。冷却方式：因铸件形状复杂，内部缺陷较多，强度与塑性降低，冷速过快将会使铸件产生严重变形，因此淬火后应在热水中冷却。35、什么是马氏体相变塑性现象？何谓“TRIR”钢及它的性能特点是什么？答：金属及合金在相变过程中，塑性增加，往往低于母相屈服极限的条件下，即发生了塑性变形，称之为相变塑性。利用马氏体相变塑性设计出几种Ma高于室温而Ms低于室温的钢，他们在常温下形变时，会诱发形成M，M转变反

55、过来又诱发塑性提高，这种钢兼有很高的强度和塑形，故称为相变诱发塑性（TRIR）钢。36、简述激光热处理的原理和优点是什么答：激光淬火技术，又称激光相变硬化，是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料快速导热作用，是表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。优点：与感应加热淬火相比，使用的能量密度更高，加热速度更快，不需要淬火介质，工件变形更小，加热层深度和加热轨迹易于控制，易于实现自动化，激光淬火可使工件表层0.1-1.0mm范围内的组织结构和性能发生明显变化。37、淬火态钢中常见的马氏体有哪几种类型?形成条件是什么?分别指出

56、其亚结构和性能特点。答：主要形态板条马氏体，片状马氏体。 奥氏体转变后，所产生的M的形态取决于A中的含碳量，含碳量<0.6%的为板条马氏体，含碳量在0.6-1.0%之间为板条和针状混合的M，>1%的为针状马氏体。板条马氏体的亚结构主要由高密度的位错组成，并存在条间A。板条马氏体具有较高的强度和硬度，而且塑性任性也好。片状马氏体的亚结构主要由互相平行的细小孪晶组成，并集中在M片的中央部分，具有高硬度，脆性大。38、淬火态钢中常见的马氏体形态有哪几种？分别说出它们的亚结构。板条、片（针）状；位错、孪晶39、晶体中的位错有两种基本类型？位错在晶体中主要运动方式有哪两种？刃、螺；滑移、攀移

57、40、零件失效的主要形式分为哪四大类？答：材料的变形，断裂，磨损和腐蚀。对高碳钢实施球化退火工艺的目的是什么? 试画出等温球化退火的工艺曲线。（1）目的：使钢中碳化物球状化，从而达到降低硬度、改善切削加工性，并为以后淬火做准备， （2）等温球化退火的工艺曲线为：在正常条件下，对、40Cr、GCr15、W6MO5Cr4V2钢进行常规淬火， 试选择这些钢的淬火介质及常规的淬火方法：45钢: 采用单液淬火法，自来水为淬火介质；40Cr ：小件采用单液淬火法，油为淬火介质；大件采用双淬火法，先水后油。GCr15 ：采用单液淬火法，油为淬火介质;W6MO5Cr4V2: 采用分级淬火，淬火介质为空气。41、试指出下列工件整体淬火后进行回火的温度范围。 （1）工模具、轴承、齿轮 （2）弹簧 （3）调质处理的轴类、连杆、螺栓（1）模具、轴承、齿轮：低温：150-250，（2）弹簧：中温：350-500