钢的热处理作业题答案

⑴ 700 ℃ ⑵ 760 ℃ 原始 F+P F+A ⑶ 840 ℃ A
热处理后 F+P 硬度 一般
F+M+A残 较硬
M+A残 最硬
第五章 作业题答案-10
5：根据下列零件的性能要求及技术条件，试选 择热处理工艺方法。 ⑴：用45钢制作某机床主轴，轴颈部分和轴承接触 要求表面耐磨HRC52～56，硬化层深1mm。 ⑵ ：用45钢制作直径为18mm的某传动轴，要求有 良好的综合机械性能，HRC22～25，回火索氏体组 织。 ⑶：用20CrMnTi钢制作某汽车传动齿轮，要求表面 高硬度。 ⑷ ：用38CrMoTiAl钢制作某高精度镗床镗杆，要 求表面高硬度大于800HV。 ⑸：用65Mn钢制作直径为5mm的某弹簧，要求高 弹性（HRC38～40），回火屈氏体组织。
白色）与铁素体长轴约成55°角， F条内部位错密
度大，过饱和固溶碳。
第五章 作业题答案-3
解： 性能： B上的硬度较大（与T 接近）但强度、韧性塑性 远低于T（碳化物比T 粗大），没有实用价值。B下 硬度、强度接近于马氏体，且有良好的韧性与塑性， 机械性能匹配良好。
⑵：上贝氏体B上与下贝氏体B下。
奥氏体转变为B上的过程 还原
短杆状Fe 3C 奥氏体转变为B上的过程
奥氏体转变为B下的过程
还原
ε
-Fe 3C 奥氏体转变为B下的过程
碳素钢的相临界转变温度 作业题答案-5
A3 Ac3 Ar3 F Accm Acm Arcm Ac1 A1 Ar1
P+F
P P+ Fe3C
Fe
退火分类wenku.baidu.com-1 作业题答案-5
第五章 作业题答案-3
解：
组织： ⑵：上贝氏体B上与下贝氏体B下。
如奥氏体转变为B上的过程 图 与奥氏体转变为B下的过程
B上显微组织呈羽毛状， Fe 3C（白色）以不连
续短杆状分布于近似平行的密集F条间， F条内部
位错密度大，过饱和固溶碳； B下显微组织呈针状
(黑色)，针状铁素体内分布着细小ε碳化物(ε -Fe 3C
第五章 作业题答案-1
1：共析钢C曲线和冷却曲线如图。 ⑴：指出图中各点的组织。
⑵：奥氏体化后各冷却方式的热处理工艺名称。
⑶：比较各冷却速度下产物硬度的高低。
解：
⑴：指出图中各点的组织。 如作业题1图
第五章 作业题答案-2
⑵：奥氏体化后各冷却方式的热处理工艺名称。 3：退火。 6：等温退火。 如1题答案图 9：正火。 12：不完全淬火。 14：淬火。 20：等温淬火
解
或选用40Cr：热处理工艺方法如下
下料 机加工 （精）
锻造
正火
机加工 （粗）
高频表面淬火+低温回火 拉花键孔
磨齿
解
第五章 作业题答案-11
⑷ ：用38CrMoTiAl钢制作某高精度镗床镗杆，要 求表面高硬度大于800HV。 机加工（粗） 退火 下料 锻造 调质
机加工（半精）
低温退火 磁力 探伤 油煮 定性 半精 磨 超精磨 磨削
解：
第五章 作业题答案-3
⑶：比较各冷却速度下产物硬度的高低。
解：
如作业题3图
3：（P）＜ 6：（P）＜ 9：（P） ＜ 12：（ P +M + A残） ＜ 20：（ B下） ＜ 18：（ B下+ M + A残 ） ＜ 16：（ M + A残 ）、 14：（ M + A残 ）
第五章 作业题答案-3
加热：
表面T＞850℃，心部T接近室温
原因
冷却介质
喷水。
加热温度保证表面充分奥氏体化（晶粒又不致粗 化），心部保持原始组织；喷水冷却速度大能获得隐 晶马氏体组织。
第五章 作业题答案-13
⑶： T10钢某冲头球化。（注： T10钢的Ac1=730℃） 解： 加热温度： ： T=760℃ 冷却介质
随炉冷却， 500℃ 出炉冷却。
作业题1图 答案-1
4 温度 1 稳定A
5 7 10 2 13 Ms Mf 14 16 100 1000 12 18 9 20 6 3 15
A1
727℃
15：（A）
16：（ M + A ） A+ B下） 17 残：（ 18：（ B下+ M
11 17 8
19
1
10
时间(s)
+ A残 ）
11：（ A+P ）
去应力退火（ 200～300℃ ）
⑸：用65Mn钢制作直径为5mm的某弹簧，要求高 弹性（HRC38～40），回火屈氏体组织。 解： 或选用 右边工 艺方法 或选用 右边工 艺方法 下料 退火 淬火+中温回火 下料 冷拔至尺寸（多次） 淬火（油） +中温回火 去应力回火 冷拔至尺寸（多次） 冷卷成型 冷卷成型
第五章 作业题答案-11
第五章 作业题答案-13
6：画出共析钢C曲线与CCT曲线，为获得下列组织 (试用图示并说明应采用什么冷却方式？) ⑴：S+P。 ⑵：T+M。 ⑶：全部B下。 ⑷：M+AR。 ⑸： B下+ M+AR。 解：
如作业题15图
第五章作业题-4
7：试确定下列材料制造的工件，热处理加热温度、 冷却方式或介质，并说明确定的原因，
缓冷 较快冷（空 冷却 （随炉 气中冷却） 特点 冷却）
第五章 作业题答案-9
4：某45钢小工件，原始组织为珠光体与铁素体
（Ac1724℃Ac3780℃）若采用不同的加热温度：
⑴：700 ℃ ； ⑵： 760 ℃ ；⑶： 840 ℃ 。加热后
投入水中激冷，试比较冷却后的组织与硬度。
解：
组织
如作业题10图
11 17 8
19
1
10
时间(s)
14：淬火。
20：等温淬火
4 温度
1
作业题1图 1题
稳定A
5
A1
727℃
7 10 2 13 Ms Mf 14 16 100 1000 12 18 9 20 6 3 15
或
11 17 8
19
1
10
时间(s)
：（ ）与 ：（ ）＜ ：（ ） ＜ 33 ：（ PP ）与 66 ：（ PP ）＜ 99 ：（ PP ） ＜ 12 ：（ PB +M +A ）：（ ＜ 20 ：（ B下 ＜ ＜ 20 ：（ ＜ P +M + A） ＜ 16： 残12 下） 残） ＜ 16 M +14 A残 ）、 M + A残 ） （ M +：（ A残 ）与 ：（ M14 + ：（ A残 ）
第五章 作业题答案-4
解： 组织 ⑶：板条状马氏体M板与片状马氏体M片。 板条状马氏体马氏体呈板条状，板条内 存在高密度位错，片状马氏体马氏体呈片状， 片内存大量孪晶。 性能 板条状马氏体具有高强度、硬度与一定 韧性，片状马氏体具有更高的强度、硬度， 耐磨性好，韧性较差。
第五章 作业题答案-4
解： 组织 ⑷：索氏体S与回火索氏体S回。 索氏体S渗碳体呈片状，回火索氏体S回
加热温度：
冷却介质
T=850℃
空气
原因：
加热温度保证充分奥氏体化（晶粒又不致粗化）； 空气中冷却速度适中能获得较细珠光体组织。 （注： 45钢的Ac1=724℃，Ac3=780℃； ）
第五章 作业题答案-13
⑵： 45钢某齿轮淬火。 （注： 45钢的Ac1=724℃， Ac3=780℃ ） 解：
高频表面
热处理 名称
淬火
回火
解： 完全 退火
Ac3以 加热 上20温度 50℃
第五章 作业题答案-5
正火
Ac3（亚共析 钢）或Ac1 （共析、过 共析钢）以 上30-50℃，
淬火
回火
范围
Ac3（亚共析 低温150～250℃ 钢）或Ac1 中温350～500℃ （共析、过 高温500～650℃ 共析钢）以 上30-50℃， 激冷（水、 较快冷（空气中冷 盐水中冷却） 却）
第五章 作业题答案-10
⑴：用45钢制作某机床主轴，轴颈部分和轴承接触 要求表面耐磨HRC52～56，硬化层深1mm。 解： 锻造 正火 粗加工 调质 机加工 （半精）
高频表面淬火
低温回火
磨削
第五章 作业题答案-10
⑵ ：用45钢制作直径为18mm的某传动轴，要求有 良好的综合机械性能，HRC22～25，回火索氏体组 织。
解：
下料 正火 机加工 （粗） 调质 机加工 （精）
第五章 作业题答案-11
⑶：用20CrMnTi钢制作某汽车传动齿轮，要求表面
高硬度高耐磨性，表面HRC58～63 ，硬化层深
0.8mm。
解 下料 锻造 正火 机加工 （粗） 磨齿 或 淬火+低温回火 铣齿
渗碳
去碳机械加工
淬火+低温回火
第五章 作业题答案-11
原因：
在此加热温度使珠光体奥氏体化时片状渗碳体发 生不完全溶解而断开，成为细小渗碳体分布于奥氏体 基体上，此细小渗碳体便是球状渗碳体晶核；随炉冷 却，便于消除应力与珠光体的形成。
第五章 作业题答案-13
⑷： T10钢某冲头淬火（注： T10钢的Ac1=730℃） 解： 加热温度 T=760℃ 水。 如淬火钢含碳量、 残余奥氏体量、 硬度的关系图
低温退火 磁力探伤
精车 氮化
油煮定性（140～ 160℃、18 ～20h） 油煮 定性 研配
精磨
第五章 作业题答案-11
⑸：用65Mn钢制作直径为5mm的某弹簧，要求高 弹性（HRC38～40），回火屈氏体组织。
解：
根据性能需要特点，有如下三种工艺可选择： 冷拔（三次、变形量达50%）
下料
加热（Ac3以上）+铅浴等温（ 450～550℃ ） 冷拔至尺寸（多次） 冷卷成型
热处理 名称
完全退 火
正火
解：
第五章 作业题答案-5
含义
将钢加热到Ac3 （亚共析钢）或A c1 （过共析钢） 以上一定温度，保温后快速冷却，以获得马氏 体或下贝氏体的一种热处理工艺方法。 如共析钢过冷奥氏体连续转变曲线-3 图：曲线1 将淬火钢加热A c1 以下一定温度，保温后以适 当方式冷却的一种热处理工艺方法。
渗碳体呈球粒状 性能
S强度、硬度优于珠光体（退火）， S回
强度、硬度与退火珠光体相当，但韧、塑性
较好，综合机械性能良好。
第五章 作业题答案-5
3：列表说明完全退火、正火、淬火、回火： ⑴：含义； ⑵：目的； ⑶：加热温度范围； ⑷：冷却特点。
解：
第五章 作业题答案-5
含义
将亚共析钢加热到Ac3以上20-50℃，经过一定时 间保温后，缓慢冷却至500 ℃ 后出炉空冷，以获得 接近平衡组织的一种热处理工艺。如碳素钢 与退 火分类图-1 ：1线 将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢） 以上30-50℃，经过一定时间保温后，然后在空气 中冷却，以获得珠光体组织的一种热处理工艺。如 正火图。
冷却介质
原因：
在此加热温度使珠光体奥氏体化时片状渗碳体未 完全溶解于奥氏体，奥氏体含碳量低，避免Ms、Mf 下降，减少A残 ，提高淬火组织（M+ A残 ）性能。水 作为冷却介质是为了快冷获得马氏体组织。
第五章 作业题答案-13
⑸： 40Cr某轴淬火。（注： 40Cr钢的Ac1=743℃，Ac3=782℃）
2：比较下列组织与性能：
⑴：粒状珠光体与片状珠光体。 ⑵：上贝氏体B上与下贝氏体B下。 ⑶：板条状马氏体M板与片状马氏体M片。 ⑷：索氏体S与回火索氏体S回。
解：
⑴：粒状珠光体与片状珠光体。
粒状珠光体渗碳体呈球粒状，片状珠光体渗 碳体呈片状；粒状珠光体强度、硬度低于片状珠 光体，但塑性优于片状珠光体。
作业题1图答案-1
4 温度 1 稳定A
5 7 10 2 13 Ms Mf 14 16 100 1000 12 18 9 20 6 3 15
A1
727℃
5：（P）
6：（P） 7：（ A+P ） 8：（P）
11 17 8
19
1
10
时间(s)
9：（P）
10：（ A+P ）
1：（A+P） 2：（P）
3：（P） 4：（A）
解：
加热温度 冷却介质
T=890℃ 油。
如40Cr与45钢淬 火比较示意图
原因 加热温度较碳钢高是因为合金钢中合金元素化 合 物与合金碳化物十分稳定，不易溶解于奥氏体，即 奥氏体化需要较高温度。 油作为冷却介质是因为 合金钢C曲线靠右，即奥氏体更稳定，一般不易产生 高温转变（扩散型、半扩散型转变），在较慢冷却速 度冷却也能获得马氏体组织。
退火。 ⑴： 45钢正火。
⑵： 45钢某齿轮淬火。 ⑷： T10钢某冲头淬火。
⑸： 40Cr某轴淬火。
⑶： T10钢某冲头球化 （注： 45钢的Ac1=724℃，Ac3=780℃； T10钢的
Ac1=730℃； 40Cr钢的Ac1=743℃，Ac3=782℃）。
第五章 作业题答案-13
⑴： 45钢正火。 解：
12：（ P +M + A残）
13：（A）
14：（ M + A残 ）
1 9：（ B下）
20：（ B下）
作业题1图 1题答案
3：退火。
4 温度 1 稳定A
5 7 10 2 13 Ms Mf 14 16 100 1000 12 18 9 20 6 3 15
A1
727℃
6：等温退火。 9：正火。 12：不完全淬火。