金属材料及热处理Word文档格式.docx

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锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等；

扩大A区元素有：

镍、

锰、碳、氮等；

小A区元素有：

铬、铝、硅、钨等。

3．用W18Cr4V钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热

加工工序的目的，使用状态下的显微组织是什么为什么淬火温度高达

1280℃淬火后为什么要经过三次560℃回火能否用一次长时间回火代

替

工艺路线:

锻造十球化退火→切削加工→淬火+多次560℃回火→喷砂→磨

削加工→成品

热处理工艺：

球化退火:

高速钢在锻后进行球化退火，以降低硬度，消除锻造应力，

便于切削加工，并为淬火做好组织准备。

球化退火后的组织为球状珠光体。

淬火和回火:

高速钢的优越性能需要经正确的淬火回火处理后才能获

得。

淬火温度高（1220-1280℃）的原因是：

合金元素只有溶入钢中才能有

效提高红硬性，高速钢中大量的W、MO、Cr、V的是难熔碳化物，它们只有

在1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中，使奥氏体中固溶碳和合金元素含

量高，淬透性才会非常好；

淬火后的马氏体才会强度高，且较稳定，所以

淬火加热温度一般为1220-1280℃。

由于高速钢合金元素多，使其导热性差，传热速率低，淬火温度要高

（1220-1280℃），所以淬火加热时，必须进行一次预热（800-850℃）或两冷

预热（500-600℃、800-850℃），而冷却多用分级淬火，高温淬火或油淬。

正常淬火组织为马氏体+粒状碳化物+（20-30%）残余奥氏体。

为了减少残

余奥氏体，稳定组织，消除应力，提高红硬性，高速钢要进行多次回火。

第一次回火后约剩15%~18%残余奥氏体，第二次回火降到3%-5%残余奥

氏体，经过第三次回火后残余奥氏体才基本转变完成。

高速钢回火后组织

为:

极细的回火马氏体+较多粒状碳化物及少量残余奥氏体（<

1%-2%）。

4．试比较20CrMnTi与T12钢的淬透性与淬硬性。

20CrMnTi是一种中淬透性合金渗碳钢，其中有提高淬透性的元素

Mn、Cr、Ni等，因此淬透性较好。

又因这种材料的含碳量较低，淬火后获

得的马氏体少，所以，淬硬性差一些。

而T12钢是一种工具钢，含碳量高

淬硬性好，淬透性差一些。

5．如何提高钢的耐腐蚀性不锈钢的成分有何特点Crl2MoV是否为

不锈钢要想提高不锈钢的强度，应采取什么措施

提高钢的耐腐蚀性的方法有：

①金属镀层、②阴极保护、③磷化、

④发蓝、⑤阳极化、⑥涂漆层等。

⑦涂防蚀油膏。

金属材料在高温下的腐蚀是化学腐蚀，在常温下的腐蚀是电化学腐蚀。

因此在常温下要金属材料的耐腐蚀性，一方面要尽量使合金呈单一均匀组

织；

另一方面更重要的是提高合金本身的电极电位。

所以不锈钢的成分特

点是：

组织中加入了较多的Cr、Ni、钼、钛、铌等合金元素。

Crl2MoV不是不锈钢。

提高不锈钢的强度常用除应力处理，即加热至250-425℃进行回火，

在300-350℃保温1-2小时，然后空冷。

6．常用的耐热钢有哪些类型它们在使用状态下的显微组织是什么

耐热钢类型有：

抗氧化钢和热强钢。

抗氧化钢在使用状态下的显微组织有：

铁素体、奥氏体。

热强钢在使用状态下的显微组织有：

珠光体、马氏体、奥氏体。

7．判断下列钢号的钢种、成分、常用的热处理方法及使用状态下的显

微组织：

T8：

碳素工具钢。

常用的热处理方法有：

预备热处理：

①球化退火、

②正火、③除应力处理。

最后热处理：

①淬火、②回火。

使用状态下的金

相组织是：

20Cr：

合金渗碳钢（低淬透性钢）。

为了改善切削

加工性，渗碳钢的预先热处理一般采用正火工艺，渗碳后热处理一般是淬

火加低温回火，或是渗碳后直接淬火。

热处理后表面渗碳层的组织是针状

回火马氏体十合金碳化物十残余奥氏体，满足耐磨的要求：

全部淬透时心

部组织为低碳回火马氏体，末淬透时为索氏体十铁素体十低碳回火马氏体。

16Mn（新标准是Q345）：

低合金结构钢。

低合金结构

钢一般在热轧或正火状态下使用，一般不需要进行专门的热处理。

其使用

状态下的显微组织一般为铁素体+索氏体。

有特殊需要时，如果为了改善焊

接区性能，可进行一次正火处理。

Mnl3（新标准是ZGMn13）：

耐磨钢。

水韧处理（加

热到1000~11000C，保温一定时间，在水中快速冷却。

使用状态下的金相

组织是：

单相的奥氏体

40Cr：

调质钢（低淬透性钢）。

常用的热处理方法有：

调质钢零件的热处

理主要是毛坯料的预备热处理（退火或正火）以及粗加工件的调质处理。

调

质后组织为回火索氏体。

20CrMnTi：

合金渗碳钢（中淬透性渗碳钢）。

为了

改善切削加工性，渗碳钢的预先热处理一般采用正火工艺，渗碳后热处理

一般是淬火加低温回火，或是渗碳后直接淬火。

热处理后表面渗碳层的组

织是针状回火马氏体十合金碳化物十残余奥氏体，满足耐磨的要求：

全部

淬透时心部组织为低碳回火马氏体，末淬透时为索氏体十铁素体十低碳回

火马氏体。

4Crl3：

马氏体型不锈钢。

①淬火+低温回火。

使用

状态下的金相组织是：

回火马氏体。

GCrl5：

常用着轴承钢和量具钢。

①

正火+球化退火。

①淬火、②低温回火。

使用状态下的金相组

织是：

回火马氏体+粒状碳化物+少量的残余奥氏体。

60Si2Mn：

弹簧钢。

淬火+中温回火。

使用状态下

的金相组织是：

回火托氏体。

3Cr2W8V：

常用着压铸模钢，属于过共析钢。

淬

火和回火。

38CrMoAl：

：

调质钢（中淬透性钢）。

调质钢零件

的热处理主要是毛坯料的预备热处理（退火或正火）以及粗加工件的调质处

理。

调质后组织为回火索氏体。

9CrSi：

合金刃具钢。

低合金工具钢的预备热处理

通常是锻造后进行球化退火，目的是改善锻造组织和切削加工性能。

最终

热处理为淬火+低温回火，其组织为回火马氏体+末溶碳化物+少量残余奥

5CrNiMo：

热模具钢。

对热作热模钢，要反复锻造，

其目的是使碳化物均匀分布。

锻造后的预备热处理一般是完全退火，其目

的是消除锻造应力、降低硬度（HRS197~HRS241），以便于切削加工。

其最终

热处理为淬火+高温（中温）回火，以获得回火索氏体或回火托氏体组织。

Wl8Cr4V：

高速钢。

在锻后进行球化退火，以降低

硬度，消除锻造应力，便于切削加工，并为淬火做好组织准备。

球化退火

后的组织为球状珠光体。

经过三次回火后基本转变完成。

高速钢回火后组

织为:

极细的回火马氏体+较多粒状碳化物及少量残余奥氏体。

Crl2MoV、CrWMn：

合金刃具纲。

常用的热处理方法有预备热处理是球化退

火。

退火组织为球状珠光体+均匀分布的碳化物。

最终热处理一般是淬火+

低温回火，经淬火、低温回火后的组织为回火马氏体+弥散粒状碳化物+少

量残余奥氏体。

1Crl8Ni9Ti：

奥氏体型不锈钢。

①除应力处理、②

敏化处理、③稳定化处理、④消除σ相处理。

Crl2、冷模具钢。

属于莱氏体钢。

预备热处理是

球化退火。

最终热处理一般是

淬火+低温回火，经淬火、低温回火后的组织为回火马氏体+弥散粒状碳化

物+少量残余奥氏体。

8．说明下列钢号中Cr、Mn的作用：

15MnTi、20CrMnTi、GCrl5、、5CrMo、ZGMnl3．0Crl3、40MnB、9Mn2V、

CrWMn。

15MnTi：

是低合金高强度钢。

Mn的作用是提高淬透性。

Cr能促进

Mn对第二类回火脆性的敏感性；

Mn还有促使晶粒长大倾向。

Cr是强碳化物形成元素，它能强化铁素体和增大淬透性。

MnMn提高淬透性。

Cr能提高淬透性和减少热敏感性，与它碳形成的合金渗碳体

（Fe·

Cr）3C在退火时集聚的倾向不无Cr的渗碳体小，所以Cr能使渗碳

体细化。

Mn提高淬透性。

ZGMnl3:

Mn的作用是：

保证热处理后得到单相的奥氏体。

0Crl3：

铬是使不锈钢获得耐腐蚀性的最基本元素。

在氧化性介质中，

铬能使钢表面很快生成-层氧化膜，防止金属基体继续破坏。

含铬钢在氧化

性介质中的耐腐蚀性能随铬量的增加而提高，当含铬最达13%左右时（1/8

原子比），大大提高了钢的电极电位，使耐腐蚀性发生一个跳跃式突变，所

以不锈钢中含铬量一般均在13%以上

40MnB：

Cr是强碳化物形成元素，它能强化铁素体和增大淬透性。

Mn

9Mn2V：

高碳低合金冷变形模具钢。

Mn溶入铁素体后起强化作用；

溶

入渗碳体中形成（Fe·

Mn）3C渗碳体类型的碳化物.

CrWMn：

Cr、Mn能提高淬透性。

Cr是碳化物形成元素，能使钢中有较

多的碳化物，因此Cr提高了此钢的硬度和耐磨性。

9．材料库中存有：

42CrMo、GCr15、T13、60S12Mn。

现要制作锉

刀、齿轮、连杆螺栓，试选用材料，并说明应采用何种热处理方法及使用

状态下的显微组织。

锉刀：

T13。

热处理方法有：

①球化退火、②正火、

③除应力处理。

齿轮：

42CrMo。

热处理方法：

淬火+低温回火。

10．40钢及T12钢小试样经950℃水冷、950℃空冷、760℃水冷，720

℃水冷处理后的组织各是怎样的组织

解：

钢号950℃水冷950℃空冷760℃水冷720℃水冷

40钢M+A’S+TM+A’+FM+A’+F

T12M+A’S+TM+A’+Fe3CⅡM+A’+Fe3CⅡ

11．对一批45钢零件进行热处理，不慎将退火件与正火件弄混，如何

用最简便的方法将它们区分开为什么

退火的目的：

降低硬度、细化晶粒、提高素塑性、消除偏析、消

除内应力。

获得的组织是珠光体。

正火的冷却速度快，过冷度大，获得的组织是索氏体（组织细、强

度、硬度好）。

所以，45钢退火后硬度降低；

而正火后硬度提高，因此简

便的区分方法是测硬度。

12．材料库中存有：

40Cr、GCr15、T12、60Si2Mn、W6Mo5Cr4V2。

现要制作挫刀、齿轮、弹簧，试选用材料，并说明应采用何种热处理方法

及使用状态下的显微组织。

40Cr。

调质钢零件的热处理主要是

毛坯料的预备热处理