热处理试题.docx

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热处理试题

1．何谓钢的球化退火，其目的是什么?

主要适用于哪些钢材?

是使钢中碳化物球状化而进行的退火

目的：

降低硬度、改善切削加工性，为以后淬火做准备，减小工件淬火畸变和开裂；主要用于共析钢、过共析钢的锻轧件及结构钢的冷挤压件等。

2．简述淬火冷却方法（至少说出五种）。

1）水冷：

用于形状简单的碳钢工件，主要是调质件；2）油冷：

合金钢、合金工具钢工件。

3）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；4）双介质淬火：

工件一般先浸入水中冷却，待冷到马氏体开始转变点附近，然后立即转入油中缓冷；5）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。

用于合金工具钢及小截面碳素工具钢，可减少变形与开裂；6）热浴淬火：

工件只浸入150-180℃的硝烟或碱浴中冷却，停留时间等于总加热时间的1/3-1/2，最后取出在空气中冷却；7）贝氏体等温淬火：

钢材或工件加热奥氏体化，随之快冷到贝氏体转变温度区域（260-400℃）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。

用于要求变形小、韧性高的合金钢工件

3．简述淬透性概念及其影响因素。

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。

其影响因素有：

1.亚共析钢含碳量↑，C曲线右移，过共析钢含碳量↑，C曲线左移；2.合金元素（除外）使C曲线右移；3.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，使C曲线右移；4.原始组织越细，使C曲线右移，点下降；5.拉应力加速奥氏体的转变，塑性变形也加速奥氏体的转变。

4．钢的回火分哪几类?

说出低温回火的适用性（目的）。

（1）低温：

150-250℃，用于工模具、轴承、齿轮等。

（2）中温：

250-500℃，用于中等硬度的零件、弹簧等。

（3）高温：

500-700℃，用于各种轴累、连杆、螺栓等。

低温回火的适用性（目的）：

消除淬火应力、稳定尺寸、减少变形和开裂，一定程度上减少残余奥氏体量。

5．什么是碳氮共渗中的黑色组织?

它的危害性是什么?

防止措施是什么

黑色组织是指碳氮共渗表层中出现的黑点、黑带和黑网。

它会使工件弯曲疲劳强度、接触疲劳强度降低，耐磨性下降。

为防止黑色组织的出现，渗层中氮含量不宜过高，也不宜过低。

通过提高淬火温度或增强冷却能力抑制屈氏体网的出现。

6．简述零件感应加热淬火的基本原理。

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。

7．什么叫喷丸强化?

对材料表面形貌与性能有什么影响?

利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使受层材料在再结晶温度下产生弹、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的表面工程技术。

8．为什么亚共析钢经正火后，可获得比退火高的强度与硬度?

由于正火的冷却速度比退火的冷却速度快，因而可以抑制铁素体的析出，增加珠光体量，且得到的珠光体组织更细小，所以可获得比退火高的强度与硬度。

9．高速钢刀具深冷处理为什么能提高刀具使用寿命?

高速钢刀具深冷处理后获得4%左右（体积分数）稳定残留奥氏体，稳定残留奥氏体中存在大量内部位错缠结而使其自身强化；深冷处理过程中转变的片状不完全孪晶马氏体，含碳及合金元素量较高，于是强化了α固溶体；深冷处理并回火后能析出比常规热处理尺寸小而多的片状型碳化物，使高速钢抗回火性、塑韧性和耐磨性提高。

10．简述激光热处理的原理，与感应加热淬火相比优点是什么?

激光热处理是利用聚焦后的激光束照射得钢铁材料表面，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，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。

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0.1-1.0范围内的组织结构和性能发生明显变化。

11.指出下列钢的类别：

Q23508F515602013

答：

Q235普通碳素结构钢08优质碳素结构钢5—热作模具钢15—滚动轴承钢602—合金弹簧钢013—马氏体不锈钢W184V—

高速钢600—灰铸铁5中碳合金工具钢1189低温钢T10—碳素工具钢

12试简述影响过冷奥氏体等温转变的因素？

1.含碳量↑，C曲线右移；2.合金元素（除外）使C曲线右移；其中、、、只改变位置，不改变形状；、、W、V、等不仅改变C曲线位置，而且使C曲线分裂成上、下两条C曲线。

上部为珠光体C曲线，下部为贝氏体C曲线；3.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，使C曲线右移；4.原始组织越细，使C曲线右移，点下降；5.拉应力加速奥氏体的转变，塑性变形也加速奥氏体的转变。

13试简述钢加热时影响奥氏体晶粒长大的因素。

答：

影响加热时奥氏体晶粒长大的因素主要是加热温度、保温时间、加热速度、钢的成分、原始组织等。

（1）加热温度和保温时间温度越高、保温时间越长，奥氏体晶粒长的越快、晶粒越粗大。

（2）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，可以获得细小的初始晶粒。

（3）钢的化学成分随着钢中的碳含量的增加，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。

（4）原始组织通常原始组织越细或原始组织为非平衡组织时，碳化物分散度越大，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。

14.钢在回火时会出现回火脆性，试说明回火脆性的类型及解决办法。

类型：

第一类回火脆性及第二类回火脆性

消除办法如果零件回火后产生第一类回火脆性则需要重新加热淬火方可消除，抑制第二类回火脆性的主要措施有：

钢中加入等合金元素；在回火脆性温度以上温度回火后快冷；在淬火回火处理中增加一次在两相区（α+β）温度的加热淬火处理。

这样获得的极细奥氏体晶粒可使杂质原子在晶界偏聚分散减少。

对于已经产生第二类回火脆性的零件则应重新回火并在回火后快速冷却可以抑制回火脆性。

15.试说明球化退火的类型、目的及用途。

（1）普通球化退火用于共析、过共析碳钢，球化较充分，但周期较长。

（2）等温球化退火用于高碳工具钢，合金工具钢。

该工艺球化充分，易控制，周期较短，适合大件。

（3）循环球化退火主要用于碳素工具钢，合金工具钢。

该工艺周期较短，球化较充分，但控制困难，不适合用于大件。

16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o和零件中的裂纹半径长度a来判断零件是否发生低应力脆断？

答：

在弹塑性条件下，当应力场强度因子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断裂韧度。

根据公式：

δ=δK1=δ√πaK1δ√πa如果K1＞K1c则材料发生低应力脆断。

（其中δs：

屈服强度；k：

安全系数；K1：

应力场强度因子；K1c：

断裂韧度；）

17制定铸造铝合金的淬火工艺，应遵循哪些原则？

①加热方式：

为防止铸件过热和变形，低温入炉，空气循环，缓慢加热。

②淬火温度：

由于铸造铝合金中所含杂质较多，易出现低熔点的共晶组织，铸 造时，铸件各处的冷却速度不同，其组织差别较大，铸件的强度塑性较低，因此，淬火加热温度一般比最大溶解温度略低一些，以免过烧。

炉温均匀性要求较高，一般在±3～±5℃以内。

③保温时间：

因过剩相溶解困难，需要较长保温时间一般3~20小时。

④冷却方式：

为防止变形和引起裂纹，一般应在热水中冷却（50~100℃），固溶后冷却的转移时间在30秒钟以内。

造时，铸件各处的冷却速度不同，其组织差别较大，铸件的强度塑性较低，因此，淬火加热温度一般比最大溶解温度略低一些，以免过烧。

炉温均匀性要求较高，一般在±3～±5℃以内。

③保温时间：

因过剩相溶解困难，需要较长保温时间一般3~20小时。

④冷却方式：

为防止变形和引起裂纹，一般应在热水中冷却（50~100℃），固溶后冷却的转移时间在30秒钟以内。

于哪些材料或零件?

渗碳是向低碳钢或低合金钢工件表层渗入碳原子的过程，目的是提高工件表层的碳含量，使工件经热处理后表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有一定的强度和较高的韧性。

经淬火+低温回火后，工件表面组织为高碳回火马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体，其硬度为58-64，心部组织为回火低碳马氏体+铁素体或珠光体+铁素体，心部有较高的塑性和韧性，工件既能承受大的冲击，又能承受大的摩擦，适用于齿轮、活塞销等。

渗氮是向钢件表层渗入氮原子的过程，目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性以及热硬性，渗氮用钢通常是含有、、、V、等的合金钢，典型的是38，还有35、18等。

渗氮后表层组织为氮化物2N（ε）4N（γ′），硬度为1000-1100，耐磨性和耐蚀性好；过渡期组织

为4N（γ′）+含氮铁素体（α）；心部组织为回火索氏体，具有良好的综合力

学性能。

主要应用于在交变载荷下工作的、要求耐磨和尺寸精度高的重要零件，如高速传动精密齿轮，高速柴油机曲轴，高精密机床主轴，镗床镗杆，压缩机活塞杆等，也可用于在较高温度下工作的耐磨、耐热零件，如阀门、排气阀等。

碳氮共渗是同时向钢的表层渗入碳、氮原子的过程，与渗碳相比，碳氮共渗温度低，速度快，零件变形小。

经淬火+低温回火后，工件表层组织为细针回火马氏体+颗粒状碳氮化合物

3（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，常应低中碳合金钢制造的重、中负荷齿轮。

钢件在铁氮相图共析点（591℃）以下，于含氮、碳的介质中加热，保温1-4h，使其表面形成铁的碳氮化合物层和α固溶体的扩散层的热处理工艺，称为氮碳共渗。

该工艺共渗速度较快，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。

一般钢铁零件均可进行氮碳共渗。

3.已知5钢精密轴承的加工工艺路线为：

下料一锻造一超细化处理一机加工一淬火一冷处理一稳定化处理

其中热处理工艺包括：

①超细化处理工艺为：

1050℃×20～30高温加热，250～350℃×2h盐槽等温，690～720℃×3h随炉冷至500℃出炉空冷。

②淬火：

835～850℃×45～60在保护气氛下加热，150～170℃的油中冷却5～10，再在30—60℃油中冷却。

③冷处理：

清洗后在-40～-70℃×1～1．5h深冷处理。

④稳定化处理：

粗磨后进行140～180℃×4～12h；精磨后120～160℃×6～24h。

试分析5钢精密轴承在加工过程中所采用的上述热处理工艺的目的。

①超细化处理工艺：

细化晶粒，碳化物颗粒尺寸＜0.6μm，有利于提高淬火后获得细小针状的马氏体组织，可提高冲击韧度、耐磨性和疲劳强度。

②淬火：

相当于分级淬火，减小变形；③冷处理：

减少残余奥氏体，提高硬度，稳定尺寸；④稳定化处理：

进一步稳定尺寸。

4.亚共析钢的淬火温度常选在3以上，而过共析钢淬火加

热温度为何选在1～之间，试从理论上加以分析。

亚共析钢淬火时，应将工件加热到完全奥氏体，使铁素体全部溶解，以保证淬火后马氏体的含碳量，从而保证淬火后硬度。

而过共析钢淬火加热温度应选择在1，以使得加热时碳化物不完全溶解，在随后的淬火时，这些碳化物成为硬的质点，提高耐磨性，同时，降低淬火温度，可以降低马氏体的含碳量，降低马氏体的脆性，同时，降低淬火温度，还可以减少残余奥氏体量，提高工件硬度。

5.试述热处理在制造业发展中的作用。

①机械行业、汽车行业、航空航天、铁路交通、船舶制造等行业均离不开热处理；②热处理质量直接影响工件乃至整机的性能及寿