机械工程材料第五章钢的热处理

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工程材料及热加工—钢的热处理原理

钢的热处理原理
一、概述二、钢的热处理原理
一、概述
1、定义：将钢在固态下通过不同的加热、保温、冷却来改变金属整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的一种热加工工艺。工艺曲线：
2、目的： • 充分发挥材料的性能潜力。 • 调整材料的工艺性能和使用性能。
3、分类： • 普通热处理：整体穿透加热 • 表面热处理：表层的成分、组织、性能 • 特殊热处理：形变热处理、真空热处理
⑶ 马氏体型转变 • 定义：是指钢从奥氏体状态快速冷却(即淬火)而发生的无扩散型相变，转变产物称为马氏体，马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和间隙式固溶体，记为M。 • 转变特点：⑴无扩散性： ⑵降温转变: 过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度用Ms 表示。而马氏体转变的终了温度用Mf表示。马氏体转变量是在Ms~Mf 温度范围内，通过不断降温来增加的。由于多数钢的Mf在室温以下，因此钢快冷到室温时仍有部分未转变的奥氏体存在，称之为残余奥氏体，记为Ar。 • 组织形态：钢中马氏体的形态很多，其中板条马氏体和片状马氏体最为常见。 ⑴板条马氏体: 低碳钢＜0.2﹪中的马氏体组织是由许多成群的、相互平行排列的板条所组成，故称为板条马氏体。板条马氏体的亚结构主要为高密度的位错，故又称为位错马氏体。
二、钢的热处理原理
1、钢的临界温度铁碳合金相图中组织转变的临界温度A1、A3、Acm 是在极其缓慢的加热和冷却条件下测定的。而在热处理中，加热和冷却并不是极其缓慢的，和相图的临界温度相比发生一定的滞后现象，也就是通常所说的需要有一定的过热和过冷，组织转变才能充分进行。与相图上A1、A3、Acm 相对应，通常把实际加热时的临界温度用Ac1、Ac3、 Accm 表示，把实际冷却时的临界温度用Ar1、Ar3、Arcm 表示。

gc05-1钢的热处理

奥氏体形核奥氏体核长大残余渗碳体溶解奥氏体成分均匀化
1. 奥氏体是同时消耗两相来长大； 2. 实际上总是铁素体先消失，随后残余渗碳体的溶解； 3. 奥氏体的均匀化，各处的碳浓度都达到平均成分，随后所含其它合金元素经扩散达到成分均匀； 4. 在铁素体和渗碳体的交界处形成奥氏体的核心； 5. 亚(过)共析钢中过剩相的溶解(温度达到AC3或 Accm以上)。
奥氏体碳质量分数与MS、Mf的位臵关系
碳质量分数与残余A量的关系
②马氏体的形态马氏体的形态有两类，主要取决于含碳量
●碳质量分数大于1.0%时，为片状马氏体（高碳马氏体）。在光学显微镜中呈凸透镜状， ●碳质量分数在0.25%以下时，为板条马氏体马氏体针之间形成一定角度(60°)。透射电镜分（低碳马氏体）。 ●碳质量分数在0.25～1.0%之间时，为板条析，片状马氏体内有大量孪晶，也称孪晶马氏体在显微镜下为一束束平行排列的细板条。在马氏体和针状马氏体的混和组织。或针状马氏体。高倍透射电镜下可看到板条马氏体内有大量位错缠结的亚结构，所以也称位错马氏体。
加热、冷却时材料内部的微观结构如何变化（热处理原理）？
问题2：热处理工艺有哪些？工程实际中有何应用？
根据加热和冷却及应用特点的不同，常用的热处理方法的大致分类有：
第一节钢在加热时的转变
一、奥氏体的形成
1.钢在加热时的临界温度大多数热处理工艺将钢加热到临界温度以上，获得全部或部分奥氏体组织，进行奥氏体化。
本质细晶粒钢：晶粒细小。本质粗晶粒钢：晶粒粗大。
2. 影响奥氏体晶粒度的因素（1）加热温度、加热速度和保温时间加热温度越高或保温时间越长，奥氏体晶粒长大越明显；而高温、快速、短时加热可获得细小晶粒。（2）钢的成分 ●奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增大。未溶碳化物则阻碍晶粒长大。 ●钛、钒、铌、锆、铝有利于得到本质细晶粒钢。碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上，能阻碍晶粒长大。 ●锰、磷促进晶粒长大。

机械工程材料钢的热处理实验报告

实验报告院系：课程名称: 日期:班级: 组号：学号：实验室：专业：姓名：教师签名：实验名称：钢的热处理实验成绩评定：实验仪器材料:箱式电炉若干，洛氏硬度计一台，45钢、T12钢试样若干(直径1.5CM)、淬火水槽-个. 实验目的要求：1.初步掌握普通热处理的基本工艺方法2、掌握成分(含碳量)、工艺（加温温度)对钢组织和性能的影响。

实验原理：热处理是将钢加热到一定温度、经过一定时间的保温，然后以一定速度冷却下来的操作，通过这样的工艺过程钢的组织和性能将发生改变。

普通热处理分为退火、正火，淬火和回火。

钢加热到一定温度保温后缓慢冷却(通常随炉冷却)至500℃以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。

奥氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到共析铁素体（或渗碳体）加珠光体。

过冷奥氏体快冷(大于临界冷速)叫淬火，得到马氏体组织。

淬火钢再加热到A1以下会发生回火转变，随回火温度的升高分别得到回火马氏体，回火屈氏体和回火索氏体。

随冷却速度赠加，钢的硬度升高。

通常加热、保温的目的是为了得到成分均匀的细小的奥氏体晶粒，亚共析碳钢的完全退火、正火、淬火的加热温度范围是A c3+30~50℃，过失析钢的球化退火及淬火加热温度是A c1 +30~50℃，过共析钢的正火温度是A cⅢ+30~50℃，保温时间根据钢种，工件尺寸大小，炉子加热类型等由经验公式决定。

表格 1 碳钢普通热处理的加热温度、冷却方式、组织性能及应用范围表格 2 实验参数设计实验步骤：根据实验对45钢进行正淬火和回火热处理，并测定硬度，分析工艺对钢性能的影响。

结果分析:1.热处理条件加热温度、冷却速度、回温度等)对实验和性能的影响。

答：不同的条件下的材料组织和性能也会有所不同。

《钢的热处理》PPT课件

231形成当a过冷到a1线以下时a产生了变化在晶界处产生了fe3c晶核长大使侧a的含量下降当fe3c长大时使到原有的a的c含量达到f时fe3c两侧形成的晶核当f长大时cmax0006向周围的a排出多原子增加了两侧a的c含量促进了fe3c片的形成如此反复24形成f与fe3c层片相间的混合组织与此同时在晶界其他部位又可能产生新的晶核fe3c小片并不断交替生核长大直到各种不同取向的p晶团群彼此相遇a全部转变为p
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 5～25HRC; 片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
600～550℃:极细片状P---屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
屈氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
形成，F 与 Fe3C 层片相间的混合组织，与此同时，在晶界其他部位又可能产生新的晶核（ Fe3C 小片），并不断交替生核长大，直到各种不同取向的P晶团（群）彼此相遇，A全部转变为P。由此可见，P的形成，包含两个不同的过程：通过C的扩散而使成分产生改变，即由含C量0.8％（0.77％）的A 含 C量极高的Fe3C和含C量极低的F转变；
( % ) 50 40 30 20 10 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Wc 100

电子课件-《机械加工基础》-A02-25849 第五章工程材料及金属热处理

第五章工程材料及金属热处理
２. 铸铁铸铁的含碳量一般在 2.5％ ~ 4.0％之间。 (１) 铸铁的分类１) 白口铸铁。２) 灰铸铁。３) 可锻铸铁。４) 球墨铸铁。５) 合金铸铁。
第五章工程材料及金属热处理
(２) 灰铸铁１) 灰铸铁的优点。 ①优良的铸造性。 ②良好的切削加工性。 ③优良的减摩性。 ④良好的消振性。 ⑤较低的缺口敏感性。２) 灰铸铁的牌号。灰铸铁的牌号由 “ HT” + 数字表示。
(２) 合金钢的分类１) 按用途不同，合金钢可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。２) 按合金元素总含量不同，合金钢可分为低合金钢、中合金钢和高合金钢。 (３) 合金钢的牌号１) 合金结构钢。其采用两位数字 ( 含碳量) + 元素 ( 或汉字) + 数字表示。２) 合金工具钢。其采用一位数字 + 元素符号 + 数字表示。３) 特殊性能钢。其特殊性能钢的牌号与合金工具钢的表示方法相同。
第五章工程材料及金属热处理
３. 碳素钢的牌号及用途 (１) 碳素结构钢的表示方法碳素结构钢的牌号由字母 “ Q” 、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法符号四部分组成。 (２) 优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用该钢平均含碳量的万分数来表示，如果钢中的含锰量较高(wMn ＝ 0.7％ ~ 1.2％ ) ，要在牌号后面标出元素符号 “ Mn” 。 (３) 碳素工具钢碳素工具钢的牌号以汉字 “ 碳” 的汉语拼音字母 “ T” 及后面含碳量的千分数表示。
第五章工程材料及金属热处理
３. 常用硬质合金 (１) 钨钴类硬质合金主要成分为碳化钨及钴。其代号用 “ YG” + 钴含量的百分数表示。 (２) 钨钴钛类硬质合金它的主要成分为碳化钨、碳化钛及钴。其代号用 “ YT” + 碳化钛的百分数表示。 (３) 通用硬质合金以碳化钽或碳化铌取代 YT 类硬质合金中的一部分碳化钛制成。万能硬质合金代号用 “YW” + 顺序号表示。

机械工程材料及钢的热处理

磷化是在金属表面生成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，可以保护金属。
常用金属材料
铸铁碳素钢合金钢有色金属材料
常用金属材料
1、铸铁：铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。
性能：具有良好的铸造性、耐磨性、吸振性及切削加工性能，而且价格低廉，生产设备简单。因此，它是应用最多的一种金属材料。
高速铣削给落地式铣镗床带来了结构上的变化，主轴箱居中的结构较为普遍，其刚性高，适合高速运行。滑枕驱动结构采用线性导轨，直线电机驱动，这种结构是高速切削所必需的，国外厂家在落地式铣镗床上都已采用，国内同类产品还不
多见，仅在中小规格机床上采用线性导轨。高速加工还对环境、安全提出了更高的要求，这又产生了宜人化生产的概念，各厂家都非常重视机床高速运行状态下，对人的安全保护与可操作性，将操作台、立柱实行全封闭式结构，既安全又美观。
回火：将淬火后的工件加热到临界温度以下，保温一定时间后在空气或水或油中冷却。
目的：硬度、强度略有降低，但消除了内应力和脆性。
调质：淬火＋高温回火，可以使钢材获得良好的综合机械性能。
表面化学热处理
化学热处理是将钢件放在某种化学介质中，通过加热、保温、冷却的方法使介质中的某些元素渗入钢件表面，改变了表面层的化学成分，从而使其表面具有与内部不同的特殊性能。一般都是使表面获得高硬度、高疲劳极限，以及耐磨、防腐蚀性能。
钢的热处理可以改善钢的加工工艺性能、提高钢的机械性能、增加寿命、耐磨性等。
热处理方法：
1、退火：将钢件加热到临界温度以上20－30
度，经保温一段时间后随热处理炉（或埋入石灰石、沙中冷却）缓慢冷却至500度以下，然后在空气中冷却。

机械工程材料与热处理-精品

第一章金属材料的力学性能•工程上将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。

•强度是指金属材料在静力作用下，抵抗永久变形和断裂的性能。

•抗拉强度。

b是材料在破断前所承受的最大应力值。

•塑性是指金属材料在静力作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。

•塑性指标：伸长率和断面收缩率。

•硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。

•硬度包括：布氏硬度（HBW）、维氏硬度（HV）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）第二章金属与合金的晶体结构•在晶体中，原子（或分子）按一定的几何规律作周期性地排列。

•这种抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架，简称晶格。

•能够完全反应晶格特征的、最小的几何单元称为晶胞。

•原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距地一半。

•配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。

•致密度：K二箸（n为原子个数）V照•晶面指数确定方法：（工）设坐标（2）求截距（3）取倒数（4）化整数（5）列括□•晶向指数确定方法：（1）设坐标（2）求坐标值（3）化整数（5）列括号•晶体缺陷包括：点缺陷（空位、间隙、置换）、线缺陷（刃型位错、螺型位错）、面缺陷（晶界、亚晶界）第三章金属与合金的结晶•金属的实际结晶温度Tn低于理论结晶温度T。

的现象，称为过冷现象。

理论结晶温度与实际结晶温度的差4T称为过冷度，过冷度△!'二To・Tn•实践证明，金属总是在一定的过冷度下结晶的，过冷是结晶的必要条件。

同一金属，结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低。

•纯金属的结晶过程是在冷却曲线上平台所经历的这段时间内发生的。

它是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。

•细化晶粒的方法：在增加过冷度②变质处理③附加振动•共晶反应和a+B相互转化（恒温下由一个液相同时结晶出两个成分结构不同的固相）⑦渗碳体+奥氏体一莱氏体•共析反应：、和a+B相互转化（恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同的固相）/铁素体+渗碳体一珠光体•包晶反应：L+a和B相互转化（恒温下由一个液相包着一个固相生成另一个新的固相）•过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：过冷度和冷却速度是两个不同的概念。

机械工程材料第五、六章工业用钢和铸铁

相当于是在Q235的基础上多添加了0.6～0.8%的 Mn。 3应用桥梁钢构、船用钢板、车用钢板等。
5-3
南京长江大桥中的钢结构
上海卢浦大桥
5-3
5-3
“利丰南海”—2005年温州地区造船企业在本土建造的第一艘万吨级（11000T）国际航线集装箱船
温州船舶建造企业制造—2.3万吨散货船瑞盛10号，2007年12月25日上午在乐清市七里港顺利下水
5-1
合金工具钢
用“数字＋元素符号＋数字”表示
例：
9 Mn 2
表示该钢含有钒元素，平均wV小于 1.5% 表示该钢含有锰元素，平均wMn为2%
V
表示wC的千分之几
滚动轴承钢
用“G＋数字”表示
例： G
Cr 1 5
表示该钢含有铬元素，平均wCr为1.5%
“滚动轴承钢”的汉语拼音字头
5-1
不锈钢
第五章工业用钢
钢的分类、编号、杂质元素结构钢、工具钢、特殊性能钢
5-1
钢：以铁为主要元素，碳一般在2.11%以下并含有其他元素的材料
工业用钢中的元素：主要元素：碳；常存元素：锰、硅、硫、磷；偶存元素：铜、钛、钒、稀土元素；隐存元素：氧、氢；合金元素：铬、镍、钨、钼、钒、钛、锰、硅、铜、磷等。（Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Al、Cu、Co、 N、B、RE；）
wMn对区的影响
wCr对区的影响
5-2
3、合金元素对钢的热处理的影响
①对奥氏体化的影响除Ni、Co外，大多数合金元素都延缓钢的奥氏体化过程。它们阻碍C、Fe的扩散，因此合金钢的A化温度较高、时间较长。 ②对奥氏体晶粒度的影响除Mn外，几乎所有合金元素都细化晶粒。以碳化物的细化晶粒效果最显著，阻碍晶界的迁移，从而阻止晶粒长大。 ③对钢的淬透性的影响除Co外，大多数合金元素，都提高淬透性。 ④对钢的回火稳定性的影响

机械工程材料试题习题及答案

机械工程材料试题习题及答案第1章材料的性能一、选择题1.表示金属材料屈服强度的符号是（ B） A.σ B.σs C.σbD.σ-12.表示金属材料弹性极限的符号是（ A） A.σe B.σs C.σbD.σ-13.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（ B）A.HBB.HRCC.HVD.HS4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A ） A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性二、填空1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）或（破坏）的能力。

2.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。

3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。

4.常用测定硬度的方法有（布氏硬度测试法）、（洛氏硬度测试法）和维氏硬度测试法。

5.疲劳强度是表示材料经（无数次应力循环）作用而（不发生断裂时）的最大应力值。

三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。

是2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。

是3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力。

四、改正题1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。

将冲击载荷改成交变载荷2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。

将HB改成HR3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。

将疲劳强度改成冲击韧性4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。

将冲击韧性改成断面收缩率5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。

将载荷改成冲击载荷五、简答题1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σs、σ0.2、HRC、σ-1、σb、δ5、HBS。

σs: 屈服强度σ0.2：条件屈服强度HRC：洛氏硬度（压头为金刚石圆锥）σ-1: 疲劳极限σb: 抗拉强度σ5：l0=5d0时的伸长率（l0=5.65s01/2）HBS:布氏硬度（压头为钢球）第2章材料的结构一、选择题1. 每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子 A.1 B.2 C.3 D.42. 每个面心立方晶胞中包含有（C）个原子 A.1 B.2 C.3 D.43. 属于面心立方晶格的金属有（C） A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒 C.γ-Fe,铜 D.γ-Fe,钒4. 属于体心立方晶格的金属有（B） A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬 C.γ-Fe,铝 D.γ-Fe,铬5. 在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A） A. 间隙原子 B.位错 C.晶界 D.缩孔6. 在立方晶系中,指数相同的晶面和晶向(B)A.相互平行B.相互垂直C.相互重叠D.毫无关联7. 在面心立方晶格中,原子密度最大的晶面是(C)A.(100)B.(110)C.(111)D.(122)二、是非题1. 金属或合金中,凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。

钢的热处理

钢的热处理一、名词解释1热处理2退火3正火4淬火5马氏体6回火7时效8表面热处理9渗碳10渗氮二、填空题1热处理工艺过程由, 和三个阶段组成.2常用的热处理加工设备有电阻炉, 炉, 炉, 炉等.3常用的冷却设备有: 槽, 槽,盐浴,缓冷抗,吹风机等。

4整体热处理分为，，和等。

5根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有：表面淬火，表面淬火，表面淬火，表面淬火等。

6常用的退火方法有：，，，和等。

7淬火方法有：淬火，淬火，淬火和淬火等。

8常用的冷却介质有，，等。

9按回火温度范围可将回火分为回火，回火和回火。

10机械制造过程中常用的实效方法主要有：时效，时效，时效，震动时效和沉淀硬化时效等。

11感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为，，和三种。

而且感应加热电流频率越高，淬硬层越。

12化学热处理是由，，和三个基本过程组成。

13化学热处理方法较多，通常以渗入元素命名，如，，和等。

14根据渗碳介质的物理状态不同，渗碳方法可分为渗碳，渗碳和渗碳三种。

15钢件淬火加回火的复合热处理工艺称为调质，钢件调质后的组织是。

16退火和正火通常作为预备热处理工序，一般安排在之后，之前。

三、单项选择1过共析钢的淬火加热温度应选择在，亚共析钢的淬火加热温度应选择在（）A、A C1+30℃—50℃B、Accm以上C、Ac3+30℃—50℃2调质处理就是的热处理。

A、淬火+低温回火B淬火+中温回火C淬火+高温回火3化学热处理与其他热处理方法的基本区别是A加热温度B组织变化C改变表面化学成分4、T12钢的淬火加热温度应选择在，45钢的淬火加热温度应选择在。

AA C1+(30~50)℃BAC CM以上CA C3+(30~50)℃5、对钢件内部存在的严重网状碳化物组织，可选择消除网状碳化物组织。

A完全退火B球化退火C正火D去应力退火6、对于小模数齿轮的表面淬火，一般选择。

A高频感应加热表面淬火B中频感应加热表面淬火C工频感应加热表面淬火7、对于切削刀具、冷作模具、滚动轴承等，最终热处理一般选择。

机械工程材料第五章钢的热处理.答案

30s
650 550
2s
40s
2s 5s
10s

2、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵
坐标之间的距离为
孕育期。

孕育期越小，过冷
奥氏体稳定性越小.

孕育期最小处称C
曲线的“鼻尖”。
碳钢鼻尖处的温度
为550℃。

在鼻尖以上, 温度较高，相变驱动力小.

在鼻尖以下，温度
较低，扩散困难。
从而使奥氏体稳定
为板条与针状的混合
组织。
0.2%C 0.45%C 1..2%C

3、马氏体的性能高硬度是马氏体性能的主要特点。马氏体的硬度主要取决于其含碳量。含碳量增加，其硬

C%
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
度增加。

当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。

合金元素对马氏体硬度的影响不大。

℃
温度，
共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
体成分趋于均匀。
共析钢奥氏体化过程

亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本
相同。但由于先共析或
二次Fe3C的存在，要获得
全部奥氏体组织，必须相
应加热到Ac3或Accm以上.
二、奥氏体晶粒长大及其影响因素

1、奥氏体晶粒长大奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度, 此时晶粒细小均匀。
(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少） (e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）

简述钢的普通热处理

钢的普通热处理方法：
1.正火：将钢加热到适当温度，保温一段时间后取出在空气中
冷却。

正火的主要应用范围有：用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理；用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理；用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织；用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能；用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向；用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。

2.淬火：将钢加热至高温后快速冷却，使其硬化。

淬火的主要
目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性。

3.回火：将淬火后的钢加热到一定温度并保温一段时间，然后
冷却。

回火的主要目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。

4.退火：将钢加热至适当温度并保温一段时间后缓慢冷却。

退
火的主要目的是调整硬度以方便切削加工，消除内应力，稳定尺寸，防止加工中变形。

退火还能细化晶粒，改善组织。

5.表面热处理：包括表面淬火和火焰加热表面淬火等。

表面热
处理的主要目的是提高材料表面的硬度和耐磨性。

6.化学热处理：包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等。

化学热处理的
主要目的是改变材料表面的化学成分，以提高其耐腐蚀性和耐磨性。

机械工程材料试题及答案

机械工程材料A卷标准答案一、名词解释：（１０分）１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。

２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。

２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。

５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。

二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。

去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回四、选择填空（20分）１．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d）（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响（d）上述说法都不全面２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。

（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4．制造手用锯条应当选用（a ）（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火5．高速钢的红硬性取决于（b ）（a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）（a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（d）（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b）（a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性（b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ）（a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火五、填空题(20分)1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。

大学_机械工程材料第3版(王运炎朱莉著)课后答案下载

机械工程材料第3版(王运炎朱莉著)课后答案下载机械工程材料第3版(王运炎朱莉著)内容简介第3版前言第2版前言第1版前言绪论一、材料的分类及其在工程技术中的应用二、材料的发展及材料科学的形成三、本课程的目的、任务和学习方法第一章金属材料的.力学性能第一节强度、刚度、弹性及塑性一、拉伸曲线与应力.应变曲线二、刚度和弹性三、强度四、塑性第二节硬度一、布氏硬度二、洛氏硬度三、维氏硬度第三节冲击韧性一、冲击试验方法与原理二、冲击试验的应用第四节断裂韧度一、裂纹扩展的基本形式二、应力场强度因子K1三、断裂韧度K1C及其应用第五节疲劳一、疲劳现象二、疲劳曲线与疲劳极限三、提高疲劳极限的途径四、其他疲劳习题与思考题第二章金属与合金的晶体结构第一节晶体的基本知识一、晶体与非晶体二、晶格、晶胞和晶格常数第二节金属的晶体结构一、金属的特性和金属键二、金属中常见的晶格三、晶体结构的致密度四、晶面与晶向第三节合金的晶体结构一、合金的基本概念二、合金的相结构第四节实际金属的晶体结构一、多晶体与亚组织二、晶体的缺陷习题与思考题第三章金属与合金的结晶第一节纯金属的结晶一、纯金属的冷却曲线和过冷现象二、纯金属的结晶过程三、金属结晶后的晶粒大小四、金属的同素异构转变第二节合金的结晶一、二元合金相图的基本知识二、二元匀晶相图三、二元共晶相图四、合金性能与相图间的关系习题与思考题第四章铁碳合金相图第一节铁碳合金的基本相一、铁素体二、奥氏体三、渗碳体第二节铁-渗碳体相图分析一、上半部分图形——由液态变为固态的一、次结晶(912℃以上部分)二、下半部分图形——固态下的相变三、铁一渗碳体相图中各点、线含义的小结四、铁一渗碳体相图中铁碳合金的分类第三节典型铁碳合金的结晶过程及其组织……第五章钢的热处理第六章金属的塑性变形及再结晶第七章钢第八章铸铁第九章有色金属及粉末冶金材料第十章高分子材料、陶瓷材料及复合材料第十一章机械制造中零件材料的选择附录参考文献机械工程材料第3版(王运炎朱莉著)目录本书为普通高等教育“十一五”__规划教材，曾荣获第三届高等学校机电类专业优秀教材二等奖。

工程材料与热处理第5章作业题参考答案

1.奥氏体晶粒大小与哪些因素有关？为什么说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能？奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有以下因素影响奥氏体晶粒大小。

〔1〕加热温度和保温时间。

加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。

〔2〕加热速度。

加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，那么奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否那么晶粒反而更加粗大。

〔3〕钢的化学成分。

在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。

〔4〕钢的原始组织。

钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，一样的加热条件下奥氏体晶粒越细小。

传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。

显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。

然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。

所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。

奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。

2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物？试列表比较它们的组织和性能。

3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短，转变速度最快？因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。

等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，那么加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。

高温时，自由能差ΔG起主导作用；低温时，原子扩散系数起主导作用。