第六章 钢的热处理作业题答案

精磨
油煮 定性
超精磨
油煮 定性
研配
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：
下料
冷拔（三次、变形量达50%）
加热（Ac3以上）+铅浴等温（ 450～550℃ ）
冷拔至尺寸（多次） 冷卷成型
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+A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， 退火。
解： 原因
高频表面 加热： 冷却介质
表面T＞850℃，心部T接近室温 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℃
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。
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 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： 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。
解 下料
锻造
正火
机加工 （粗）
铣齿
渗碳
淬火+低温回火
去碳机械加工
磨齿 或
淬火+低温回火
第五章 作业题答案-11
解
下料 或选用锻4造0Cr：热正处火理工艺方机法加如工下 （粗）
机加工 （精）
高频表面淬火+低温回火
磨齿
拉花键孔
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。
下料
锻造
退火
机加工（粗） 调质
机加工（半精）
低温退火
精车
低温退火
磨削
磁力探伤
氮化
磁力 探伤
半精 磨
油煮定性（140～ 160℃、18 ～20h）
第五章 作业题答案-4
解： ⑶：板条状马氏体M板与片状马氏体M片。
组织
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
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
Accm
A3
Acm
Ac3 Ar3
Arcm
Ac1
A1 F
Ar1
P+F P P+ Fe3C
Fe
退火分类图-1 作业题答案-5
800℃ 700℃
第五章 作业题答案-5
解：
热处理 名称
含义
完全退 火
正火
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。
⑸： 40Cr某轴淬火。（注： 40Cr钢的Ac1=743℃，Ac3=782℃）
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。
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。
解：
如1题答案图
3：退火。 6：等温退火。 9：正火。 12：不完全淬火。 14：淬火。 20：等温淬火
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。
如作业题10图
⑴ 700 ℃ ⑵ 760 ℃
组织 原始 F+P
热处理后 F+P
硬度
一般
F+A F+M+A残 较硬
⑶ 840 ℃
A 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。
冷却介质 随炉冷却， 500℃ 出炉冷却。
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℃）
⑴： 45钢正火。 ⑵： 45钢某齿轮淬火。 ⑶： T10钢某冲头球化
⑷： T10钢某冲头淬火。 ⑸： 40Cr某轴淬火。
（注： 45钢的Ac1=724℃，Ac3=780℃； T10钢的 Ac1=730℃； 40Cr钢的Ac1=743℃，Ac3=782℃）。
⑴： 45钢正火。
第五章 作业题答案-13
温度
4
1
稳定A A1
727℃
5 7
10 2
13
15
11 17
19
Ms
8
Mf
14
16
1 10 100 1000
12 18
9
6 20
3 时间(s)
15：（A） 16：（ M + A 17残：）（A+ B下） 18：（ B下+ M + A残 ）
11：（ A+P ）
13：（A）
12：（ P +M + A残） 14：（ M + A残 ）
作业题1图答案-1
温度
4
1
稳定A A1
727℃
5 7
10 2
13
15
11 17
19
Ms
8
Mf
14
16
1 10 100 1000
12 18
9
6 20
3 时间(s)
5：（P） 6：（P） 7：（ A+P ） 8：（P） 9：（P）
1：（A+P） 3：（P）
10：（ A+P ）
2：（P）
4：（A）
作业题1图 答案-1
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
1 9：（ B下） 20：（ B下）
作业题1图 1题答案
3：退火。
温度
4
1
稳定A A1
727℃
5 7
10 2
13
15
11 17
19
Ms
8
Mf
14
16
1 10 100 1000
12 18
9
6 20
3 时间(s)
6：等温退火。 9：正火。 12：不完全淬火。 14：淬火。
20：等温淬火
作业题1图 1题
稳定A A
D
600℃ C
500℃
B
400℃
300℃ 200℃ 100℃ 0℃
1
Ms
VK
VK＇
2
Mf
10 100 1000
时间(s)
727℃ A1 1
正火 作业题答案-5
亚共析钢 Ac3+(30-50℃) Ac1+(30-50℃) 过共析钢
稳定A
727℃ A1
Ms
正火
解： 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℃ ）
温度
4
1
稳定A A1
727℃
5 7
10 2
13
15
11 17
19
Ms
8
Mf
14
16
1 10 100 1000
12 18
9
6 20
3 时间(s)
或
33：：（（PP））与与66：：（（PP））＜＜99：：（（PP））＜＜ ＜122：0：（（P B+下M）+ ＜A残1）2：＜（20P：+（M +B下A）残）＜＜ 16： （＜M16+：A（残 ）M与+1A4残：）（、M1+4：A残（）M + A残 ）
解：
加热温度 冷却介质
T=760℃ 水。
如淬火钢含碳量、 残余奥氏体量、 硬度的关系图
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
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： ⑵：上贝氏体B上与下贝氏体B下。 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。
去应力退火（ 200～300℃ ）
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： 或选用 右边工 艺方法
下料
冷拔至尺寸（多次）
淬火（油） +中温回火
冷卷成型
去应力回火
或选用 右边工 艺方法
下料
冷拔至尺寸（多次）
退火
冷卷成型
淬火+中温回火
第五章 作业题答案-3
解：
⑵：上贝氏体B上与下贝氏体B下。
组织：
如与奥奥氏氏体体转转变变为为BB上 下的的过 过程 程 图
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-5
解：
热处理 名称
含义
淬火
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
回火
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。
解： 第五章 作业题答案-5
完全 退火
正火
加热
Ac3以 上20-
温度 50℃
范围
Ac3（亚共析 钢）或Ac1 （共析、过
共析钢）以 上30-50℃，
缓冷 较快冷（空
冷却 （随炉 气中冷却） 特点 冷却）
淬火
回火
Ac3（亚共析 钢）或Ac1 （共析、过
共析钢）以
低温150～250℃ 中温350～500℃ 高温500～650℃
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-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：