钢的热处理复习与思考及答案

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第四章钢的热处理
复习与思考
一、名词解释
1.热处理
热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。

2.等温转变
等温转变是指工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保
持时，过冷奥氏体发生的相变。

3.连续冷却转变
连续冷却转变是指工件奥氏体化后以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生
的相变。

4.马氏体
马氏体是碳或合金元素在α-Fe 中的过饱和固溶体。

5.退火
钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理
工艺。

6.正火
正火是指工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。

7.淬火
钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或 ( 和) 贝氏体
组织的热处理工艺。

8.回火
回火是指工件淬硬后，加热到 Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷
却到室温的热处理工艺。

9.表面热处理
表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工
艺。

10.渗碳
为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。

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在一定温度下于一定介质中， 使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为渗氮，又称氮化。

二、填空题
1. 整体热处理分为
退火 、 正火 、 淬火 和 回火 等。

2. 根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有：
感应加热 表面淬火、
火焰加热 表面淬火、
电接触加热
表面淬火、
电解液加热
表面淬火
等。

3. 化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如 渗碳、渗氮、碳氮
共渗 和渗硼等。

4. 热处理工艺过程由
加热 、 保温 和
冷却
三个阶段组成。

5. 共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有：
P
、 S
和
T 。

6.
贝氏体分 上贝氏体
和
下贝氏体
两种。

7. 淬火方法有： 单介质 淬火、 双介质 淬火、 马氏体分级 淬火和贝氏体等温 淬火等。

8.
常用的退火方法有： 完全退火 、 球化退火 和 去应力退火 等。

9.
常用的冷却介质有
水 、 油
、
空气
等。

10. 常见的淬火缺陷有
过热 与 过烧 、 氧化 与 脱碳 、 硬度
不足 与 软点 、
变形 与 开裂 等。

11. 感应加热表面淬火法，按电流频率的不同，可分为
高频感应加热表面
淬火 、 中频感应加热表面淬火 和 工频感应加热表面淬火 三种。

而且感
应加热电流频率越高， 淬硬层越
浅。

12 ．按回火温度范围可将回火分
为 低温 回火、 中温 回火和 高温
回火三种。

13 ．化学热处理是由 分解 、 吸附 和 扩散
三个基本过程所组成。

14．根据渗碳时介质的物理状态不同， 渗碳方法可分为 气体 渗碳、 液体 渗碳和 固体 渗碳三种。

三、选择题
1 ．过冷奥氏体是C
温度下存在，尚未转变的奥氏体。

A ．M ； B. M ； C.A
1。

s f
2. 过共析钢的淬火加热温度应选择在A ，亚共析钢则应选择在
C。

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A. Ac1+30℃～50℃；
B.Ac cm以上；
C.Ac3+3 0 ℃～ 50℃。

3. 调质处理就是C的热处理。

A.淬火 +低温回火；
B. 淬火 +中温回火；
C. 淬火 +高温回头。

4. 化学热处理与其它热处理方法的基本区别是C。

A.加热温度；
B. 组织变化；
C. 改变表面化学成分。

5.零件渗碳后，需经处理，才能达到表面高硬度和耐磨的目
的。

A.淬火 +低温回火；
B. 正火；
C. 调质。

四、判断
题
1.淬火后的钢，随回火温度的增高，其强度和硬度也增高。

( 错)
2.钢的最高淬火硬度，主要取决于钢中奥氏体的碳的质量分数。

( 对 )
3.钢中碳的质量分数越高，其淬火加热温度越高。

( 错 )
4.高碳钢可用正火代替退火，以改善其切削加工性。

( 错)
5.钢的晶粒因过热而粗化时，就有变脆的倾向。

( 对)
五、简答题
1.指出 Ac1、Ac3、Ac cm； Ar1、 Ar3、 Ar cm及 A1、A3、A cm之间的关系。

答:它们之间的关系是：Ar1< A1< Ac1；Ar3< A3< Ac3；Ar cm<A cm< Ac cm。

2.简述共析钢过冷奥氏体在 A1～M f温度之间，不同温度等温时的转变产物及
性能。

答：共析钢过冷奥氏体在 A 1～M f温度之间，不同温度等温时的转变产物及
性能见下表
转变产物硬度转变温度范围过冷程度转变产物代表符号组织形态层片间距
（HRC）
1
小珠光体P粗片状约 0.3 μ
m<25
A～650℃
650℃～ 600℃S 0.1 ～
中索氏体细片状
0.3 μm
25~35 600℃～ 550℃较大托氏体T极细片状约 0.1 μm35~40 550℃～ 350℃大上贝氏体 B 上羽毛状-40~45
350 ℃～ M更大下贝氏体B
下针叶状-45~50
S
M S～ M f最大马氏体M板条状-40 左右M S～ M f最大马氏体M双凸透镜状->55
3. 奥氏体、过冷奥氏体与残余奥氏体三者之间有何区别 ?
答：奥氏体存在 A1温度之上，过冷奥氏体存在A1温度之下，残余奥氏体存
S
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4.完全退火、球化退火与去应力退火在加热温度、室温组织和应用上有何不同？
答：完全退火、球化退火与去应力退火在加热温度、室温组织和应用的区
别见下表
退火工艺名称加热规范室温组织工艺应用范围
完全退火在 A C3之上珠光体 +铁素体亚共析钢
球化退火在 A C1之上球状珠光体共析钢和过共析
钢
去应力退火在A 之下无组织变化所有钢材
C1
5.正火和退火有何异同？试说明二者的应用有何不同？
答：正火主要适用于低碳钢，冷却方式为空气冷却；退火主要适用中高碳
钢，冷却方式为炉内冷却。

6.今有经退火后的 45 钢，组织为 F＋P，在 700℃、 760℃、 840℃加热，保
温一段时间后水冷，所得到的室温组织各是什么？
答：在700℃加热，保温一段时间后水冷，所得到的组织各是F＋P；在760℃加热，保温一段时间后水冷，所得到的组织各是 F＋M；在 840℃加热，保温一段时
间后水冷，所得到的组织各是 M。

7.淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢的淬火加热温度应如何选择？
淬火的目的主要是使钢件得到马氏体 ( 和贝氏体 ) 组织，提高钢的硬度和强
度，与适当的回火工艺相配合，更好地发挥钢材的性能潜力。

亚共析钢淬火加热温度为 Ac3以上 30℃～ 50℃，因为在此温度范围内，可获
得全部细小的奥氏体晶粒，淬火后得到均匀细小的马氏体。

若加热温度过高，
则引起奥氏体晶粒粗大，使钢淬火后的性能变坏；若加热温度过低，则淬火组
织中尚有未溶铁素体，使钢淬火后的硬度不足。

共析钢和过共析钢淬火加热温度为 Ac1以上 30℃～ 50℃，此时的组织为奥氏
体加渗碳体颗粒，淬火后获得细小马氏体和球状渗碳体，能保证钢淬火后得到
高的硬度和耐磨性。

如果加热温度超过 Ac cm，将导致渗碳体消失，奥氏体晶粒粗
化，淬火后得到粗大针状马氏体，残余奥氏体量增多，硬度和耐磨性降低，脆
性增大；如果淬火温度过低，可能得到非马氏体组织，则钢的硬度达不到要求。

8.回火的目的是什么？工件淬火后为什么要及时回火？
回火的目的是消除和减小内应力，稳定组织，调整性能，以获得较好的强
度和韧性配合。

淬火钢的组织主要由马氏体和少量残余奥氏体组成( 有时还有未
.
溶碳化物) ，其内部存在很大的内应力，脆性大，韧性低，一般不能直接使用，
如不及时消除，将会引起工件的变形，甚至开裂。

9.叙述常见的三种回火方法所获得的室温组织、性能及其应用。

答：常见的三种回火方法所获得的室温组织、性能及其应用见下表
回火工艺室温组织性能应用
低温回火回火马氏体高硬度和耐磨性，塑性和韧性刃具、量具、滚动轴承
低等
中温回火回火托氏体硬度适中，弹性高弹性零件等
高温回火回火索氏体硬度适中，塑性和韧性好轴、连杆、齿轮、螺栓
等
10.渗碳的目的是什么？为什么渗碳后要进行淬火和低温回火？
答：渗碳的目的是提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量
梯度。

渗碳后的工件，都要进行淬火和低温回火，为了使工件表面获得高的硬
度 (56 ～64HRC)、耐磨性和疲劳强度，而心部仍保持一定的强度和良好的韧性。

11.用低碳钢和中碳钢制造齿轮，为了使齿轮获得表面具有高硬度和高耐磨
性，其心部具有一定的强度和韧性，各需采取怎样的热处理工艺？热处理后组织
有何差别？
答：对于低碳钢制造的齿轮，为了使齿轮获得表面具有高硬度和高耐磨性，
其心部具有一定的强度和韧性，需采取渗碳→淬火→低温回火热处理工艺。

处理
后的组织：表层是回火马氏体（高碳），心部是回火马氏体（低碳）。

对于中碳钢制造的齿轮，为了使齿轮获得表面具有高硬度和高耐磨性，其
心部具有一定的强度和韧性，需采取表面淬火→低温回火热处理工艺。

处理后
的组织：表层是回火马氏体，心部是铁素体 +珠光体。