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热处理题及答案
SANY标准化小组#QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
热处理题及答案
1、判断下列说法是否正确:
(1)钢在奥氏体化后,冷却时形成的组织主要取决于钢的加热温度。
错误,钢在奥氏体化后,冷却时形成的组织主要取决于钢的冷却速度。
(2)低碳钢与高碳钢工件为了便于切削加工,可预先进行球化退火。
错误,低碳钢工件为了便于切削加工,预先进行热处理应进行正火(提高硬度)或完全退火。
而高碳钢工件则应进行球化退火(若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次正火),其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。
(3)钢的实际晶粒度主要取决于钢在加热后的冷却速度。
错误,钢的实际晶粒度主要取决于钢的加热温度。
(4)过冷奥氏体冷却速度快,钢冷却后的硬度越高
错误,钢的硬度主要取决于含碳量。
(5)钢中合金元素越多,钢淬火后的硬度越高
错误,钢的硬度主要取决于含碳量。
(6)同一钢种在相同加热条件下,水淬比油淬的淬透性好,小件比大件的淬透性好。
正确。
同一钢种,其C曲线是一定的,因此,冷速快或工件小容易淬成马氏体。
(7)钢经过淬火后是处于硬脆状态。
基本正确,低碳马氏体韧性要好些,而高碳马氏体硬而脆。
(8)冷却速度越快,马氏体的转变点Ms和Mf越低。
正确。
(9)淬火钢回火后的性能主要取决于回火后的冷却速度。
错误,淬火钢回火后的性能主要取决于回火温度。
(10)钢中的含碳量就等于马氏体的含碳量
错误,钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量,要看加热温度。
完全奥氏体化时,钢的含碳量等于奥氏体含碳量,淬火后即为马氏体含碳量。
如果是部分奥氏体化,钢的含碳量一部分溶入奥氏体,一部分是未溶碳化物,从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性,也能细化晶粒,此时马氏体含碳量要低于钢的含糖碳量。
2、将含碳量为%的两个试件,分别加热到760℃和900℃,保温时间相同,达到平衡状态后以大于临界冷速的速度快速冷却至室温。
问:
(1)哪个温度的试件淬火后晶粒粗大。
900℃粗大,处于完全奥氏体化区,对于过共析钢易造成晶粒粗大。
(2)哪个温度的试件淬火后未溶碳化物较少。
900℃,处于完全奥氏体化区。
(3)哪个温度的试件淬火后马氏体的含碳量较多。
900℃,处于完全奥氏体化区,奥氏体的含碳量即为马氏体含碳量。
(4)哪个温度的试件淬火后残余奥氏体量多。
900℃,奥氏体的含碳量越高,Ms和Mf就越低,残余奥氏体量就越多。
(5)哪个试件的淬火温度较为合理,为什么760℃,处于部分奥氏体化区,加热组织为奥氏体+未溶碳化物(阻碍晶粒长大),晶粒细小。
同时控制了奥氏体含碳量,也就控制了马氏体含碳量,降低了马氏体脆性。
淬火组织:
马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体,保证了强度、硬度。
3、将20钢和60钢同时加热到860℃,并保温相同的时间,问那种钢奥氏体晶粒粗大些
20钢和60钢都属于亚共析钢,一般加热时要求完全奥氏体化,加热温度应在A3以上。
依据铁碳相图,20钢含碳量低,A3点高,60钢,含碳量高,A3点低,因此,同样加热到860℃,并保温相同的时间,60钢过热度大,晶粒容易粗大。
4、指出Ф10mm的45钢经下列温度加热并水冷后获得的组织
700℃760℃860℃
700℃加热,在A1以下,没有相变,水冷仍为F+P
760℃加热,在A1—A3之间,加热组织:
F+A,水冷,F+M
860℃加热,在A3以上,加热组织A,水冷,M
5、指出下列钢件正火的主要目的:
20钢齿轮,45钢小轴,T12钢锉刀
20钢齿轮:
20钢,含碳量低,硬度低,通过正火(空冷)使得珠光体片间距减小即形成索氏体或屈氏体,以提高硬度(HB200左右),满足切削加工的要求。
45钢小轴:
45钢,含碳量适中,综合机械性能好,因此利用正火,即可作为最终热处理,满足小轴的使用要求。
T12钢锉刀:
含碳量%,若采用退火会产生网状渗碳体,一般采用正火,利用快冷(空冷),使得渗碳体网析出不完整,再配合球化退火,以彻底消除网状渗碳体。
6、指出下列工件淬火及回火温度,并说明回火组织和硬度:
(1)45钢小轴(要求综合机械性能)
淬火A3以上(860℃),回火600℃(高温回火)。
回火组织:
s回,HRC25
(2)65钢弹簧
淬火A3以上(840℃),回火400℃(中温回火)。
回火组织:
T回,HRC40
(3)T8钢锉刀
淬火A1以上(780℃),回火200℃(低温回火)。
回火组织:
M回+未溶碳化物+少量残余奥氏体,HRC60。
7、解释索氏体和回火索氏体,马氏体和回火马氏体的主要区别。
正火组织:
索氏体S:
属于细珠光体,其中渗碳体呈片状。
回火组织,淬火后高温回火,碳化物从过饱和F中析出,称为回火索氏体S回,呈粒状渗碳体,塑、韧性更好
淬火组织:
马氏体:
过饱和F
回火组织:
淬火后低温回火,碳化物开始从M中析出,成为M回。
保持高硬度,消除内应力,改善脆性。
8、45钢调质后的硬度为240HBS,若再进行200℃回火,硬度能否提高为什么
该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC,若再进行高温回火,其硬度可否降低,为什么
45钢调质后的硬度为240HBS,若再进行200℃回火,不能提高硬度。
因为,回火温度越高,硬度下降越多,而调质工艺就是淬火+高温回火,碳化物已经析出,铁素体回复,硬度已经下降了,不能再升高。
该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC,若再进行高温回火,硬度可以。
因为,回火温度越高,硬度下降越多。
该钢经低温回火,组织是回火马氏体,碳化物还未析出,存在过饱和,因此,可继续提高回火温度,使得硬度降低。
这也是为何经低温回火处理的碳素工具钢,不能使用很高的切削速度的原因。
高速切削,摩擦生热,切削温度高于低于回火温度后,就相当于继续回火。
9、T12钢经760℃加热后,按照图3-26所示的冷却方式进行冷却。
问它们各获得何种组织并比较它们的硬度。
(图3-26:
庞国星教材P70)
冷速1:
相当于水冷,组织:
马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体,硬度:
HRC60
冷速2:
相当于油冷,组织:
索氏体+未溶碳化物+马氏体+残余奥氏体,硬度:
不均匀。
冷速3:
相当于炉冷,组织:
索氏体+未溶碳化物(二次渗碳体)硬度:
HRC20-30
冷速4:
同冷速3。
已经通过转变完成线,保温时间的延长,不影响组织,但可能晶粒粗大。
10、一根直径为6mm的45钢棒,先经860℃淬火,160℃低温回火后的硬度55HRC,然后从一端加热,使钢棒各点达到如图3-27,所示温度,问:
(图3-27:
庞国星教材P70)
45钢棒,先经860℃淬火,160℃低温回火后的硬度55HRC,组织:
回火马氏体
(1)各点的组织是什么
150℃点:
低于160℃,组织不变,回火马氏体
550℃点:
高于160℃,低于A1线,相当于高温回火,组织:
回火索氏体。
750℃点:
高于A1线,相当于重新加热,部分奥氏体化,组织:
奥氏体+铁素体。
840℃点:
高于A3线,完全奥氏体化,组织:
奥氏体。
950℃点:
高于A3线,完全奥氏体化,组织:
粗大奥氏体。
(2)从各点的图示温度缓冷到室温后的组织是什么
150℃点:
低于160℃,缓冷到室温后,组织不变,回火马氏体
550℃点:
高于160℃,低于A1线,相当于高温回火,缓冷到室温后,组织:
回火索氏体。
750℃点:
高于A1线,相当于重新加热,部分奥氏体化,缓冷到室温后,组织:
珠光体+铁素体。
840℃点:
高于A3线,完全奥氏体化,组织:
奥氏体。
缓冷到室温后,组织:
珠光体+铁素体。
950℃点:
高于A3线,完全奥氏体化,组织:
粗大奥氏体。
缓冷到室温后,组织:
珠光体+铁素体。
(3)从各点的图示温度水冷到室温后的组织是什么
150℃点:
低于160℃,水冷到室温后,组织不变,回火马氏体。
550℃点:
高于160℃,低于A1线,相当于高温回火,水冷到室温后,组织:
回火索氏体。
750℃点:
高于A1线,相当于重新加热,部分奥氏体化,水冷到室温后,组织:
马氏体+铁素体。
840℃点:
高于A3线,完全奥氏体化,组织:
奥氏体。
水冷到室温后,组织:
马氏体
950℃点:
高于A3线,完全奥氏体化,组织:
粗大奥氏体。
水冷到室温后,组织:
粗大马氏体
11、解释T12和20CrMnTi钢的淬硬性和淬透性之区别。
钢的淬硬性取决于钢的含碳量(马氏体含碳量),T12:
含碳量%,20CrMnTi钢含碳量%,所以,T12钢的淬硬性高,即淬火后获得马氏体的最高硬度高。
钢的淬透性取决于C曲线的位置(过冷奥氏体区的大小,C越靠右侧越好),20CrMnTi是合金钢,合金元素使得C曲线显着右移,因此易于淬成马氏体,淬透性好。
12、选择下列零件的热处理方法,并编写简明的工艺路线(各零件均选用锻造毛坯,且钢材具有足够淬透性)
(1)某汽车变速齿轮,要求齿面耐磨,心部强韧,材料选用20钢。
锻造→正火→机加工→渗碳,淬火,低温回火→精加工
(2)某机床变速齿轮,要求齿面耐磨,心部强韧要求不高,选用45钢
锻造→完全退火→机加工→整体调质(淬火+高温回火)→齿面高频表面淬火,低温回火→精加工(磨齿)
(3)某车床主轴,要求良好的综合机械性能,轴颈部分要求耐磨其硬度HRC50—55,其余部分硬度为HRC20—25,请选材,并选择热处理方法,简明的工艺路线。
选择45钢,
锻造→完全退火→机加工→轴整体调质→轴颈局部高频表面淬火,低温回火→精加工(磨削)
13、用T12钢制造锉刀和用45钢制造较重要的螺栓,工艺路线均为:
锻造——热处理——机加工——热处理——精加工。
对两工件:
(1)说明预备的工艺方法和作用
(2)制订最终热处理的工艺规范(加热温度、冷却介质),并指出最终热处理的显微组织和大致硬度。
T12钢制造锉刀:
锻造——球化退火——机加工——淬火+低温回火——精加工。
球化退火:
消除网状渗碳体,细化晶粒,便于切削加工。
淬火(760℃)+低温回火(200℃),水冷,回火马氏体,HRC60。
45钢制造较重要的螺栓:
锻造——完全退火——机加工——淬火+高温回火——精加工。
完全退火:
细化晶粒、均匀组织,便于切削加工。
淬火(860℃)+低温回火(600℃),水冷,回火索氏体,HRC20-25。
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