第六章钢热处理分析
第六章 热处理简答题
第六章钢的热处理1、什么是钢的热处理？钢的热处理的特点和目的是什么？答：钢的热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却,以获得所需的组织结构和性能的工艺。
钢的热处理的特点是在固态下，通过加热、保温和冷却，来改变零件或毛坯的内部组织,而不改变其形状和尺寸的热加工工艺.钢的热处理的目的是改善零件或毛坯的使用性能及工艺性能.2、从相图上看，怎样的合金才能通过热处理强化?答：通过热处理能强化的材料必须是加热和冷却过程中组织结构能够发生变化的材料，通常是指:（1)有固态相变的材料;(2）经受冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态的材料；(3）表面能被活性介质的原子渗入.从而改变表面化学成分的材料.3、什么是退火？其目的是什么？答：退火是将金属或合金加热到适当温度,保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
其目的可概括为“四化”,即软化(降低硬度适应切削加工和冷冲压要求）；均匀化(消除偏析使成分和组织均匀化)；稳定化（消除内应力、稳定组织保证零件的形状和尺寸）；细化（细化晶粒、提高力学性能）。
4、亚共析钢热处理时,快速加热可显著提高屈服强度和冲击韧性，为什么？答:快速加热可获得较大的过热度，使奥氏体形核率增加,得到细小的奥氏体晶粒，冷却后的组织晶粒也细小。
细晶粒组织可显著提高钢的屈服强度和韧性。
5、热轧空冷的45钢在正常加热超过临界点A c3后再冷却下来,组织为什么能细化？答:热轧空冷的45钢室温组织为F+P，碳化物弥散度较大,重新加热超过临界点A c3后,奥氏体形核率大,起始晶粒细小，冷却后的组织可获得细化。
7、确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的组织。
（1）经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度；(2）ZG35的铸造齿轮；（3)改善T12钢的切削加工性能; (4）锻造过热的60钢坯.答:（1)再结晶退火,消除加工硬化及内应力，退火组织为P+F.（2)去应力退火，消除铸造内应力，组织为P+F。
第6章 钢的热处理
保温
普通热处理
退火、正火、淬火、回火。
表面淬火
表面热处理
时间
化学热处理
预备热处理、最终热处理 毛坯成型 → 预备热处理 → 机械加工（粗加工）→ 最终热处理 → 精加工
5 状态图中三条重要线及加热和冷却速度对线的位置的影响
A3 A1 0 0.77 2.11 4.3 6.69
硬度650HB，塑性和韧性差
原因：碳过饱和程度大，晶格畸变大，
淬火内应力大，存在显微裂纹，
容易导致脆性断裂的出现，微 细孪晶存在破坏了滑移系使脆 性增大，塑性和韧性差。
孪晶M
M的硬度主要取决于含碳量
M 转变是在 Ms ～ Mf 进行。
残余A量随含碳量的增多而增多，即C↑ → A残↑
（三）影响C曲线的因素
1 碳的影响
亚共析钢和过共析钢C曲线上部
多出一条先共析相析出线。
A过转变前，亚共析钢析出F，过共析钢析出Fe3C 剩下的Ａ过达到共析成分，再发生Ｐ类型转变。
共析钢C曲线最靠右，所以：共析钢A过最稳定。
亚共析钢随含碳量↑， C曲线向右移， A过稳定性↑。
过共析钢随含碳量↑， C曲线向左移， A过稳定性↓。
A+F F+P
A + Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ
2 冷却介质的选择
保证有足够的冷却速度V冷＞Vk；
V冷↑→ 热应力和组织应力↑ 650 ℃～ 400℃： V冷要快
650℃ 550℃ 400℃
vk
常用淬火介质：水、盐水、矿物油
水：在650℃～400℃冷速很大，对A稳定性较小的碳钢非常有利。 但300 ℃～200 ℃冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 盐水：由于NaCl晶体在工件表面析出和爆破，破坏包围在工件表面的 蒸 汽膜，使冷速加快，而且可以破坏加热产生的氧化皮，使其 剥落。盐水淬火容易得到高硬度和光洁表面。但300 ℃～200 ℃ 冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 适用于形状简单、硬度要求高、表面要求光洁、变形要求不严格 的碳钢零件，如：螺钉、销钉、垫圈等。 矿物油：冷却能力弱：650℃～550℃，18℃水的冷却强度为1， 则50℃
]金属学与热处理-第六章-热处理原理
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—下临界冷却速度
冷却速度对转变产物类型的影响：
可用VC、VC′判断。
当 V > VC 时， A过冷→M ；
当V<VC′时，
A过冷→P ；
当 VC′< V <VC 时， A过冷→P +M
**
实际中由于CCT曲线测量难，可 用TTT曲线代替CCT曲线作定性分析， 判断获得M的难易程度。
**
连续冷却的VC值是等温冷却C曲 线中与鼻点相切的VC的1.5倍，故可用 等温冷却C曲线中VC代替或估算.
2 奥氏体组织： 愈细，成分及组织愈不均匀， 未溶第二相愈多——左移。 T↑、t↑，晶粒粗大，成分、组 织均匀，A 稳定性↑ ——右移。
其它： 应力和塑性变形 1） 拉应力 压应力 奥氏体体积变化 2） 塑性变形
三 过冷奥氏体连续冷却转变曲线 ( Continous Cooling Transformation ---CCT )
第八章 钢的热处理原理
本章目的： 1 阐明钢的热处理的基本原理； 2 揭示钢在热处理过程中工艺－组织－ 性能的变化规律；
本章重点：
（1）C曲线的实质、分析和应用； （2）过冷奥氏体冷却转变及回火转变的 各种组织的本质、形态和性能特点； (3) 马氏体高强度高硬度的本质
§ 8-1 热处理概述
一 热处理的定义及作用
2 中温转变产物
——Fe不扩散，C部分扩散
α(C过饱和的）+Fe3C的机械混合物
┗ 贝氏体类型( B)
化学成分的变化靠扩散实现
晶格类型的转变非扩散性
——半扩散性
3 低温转变产物 Fe、C均不扩散——非扩散型
得 C 在α-Fe 中的过饱和固溶体
┗ 马氏体
第六章 钢的热处理
第一节 概述
热处理的概念
热处理是将固态金属 或合金在一定介质中加 或合金在一定介质中加 保温和冷却， 热、保温和冷却，以改 变材料整体或表面组织， 变材料整体或表面组织， 从而获得所需性能的工 艺。 热处理工序 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削） 预备热处理 为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步 为随后的加工 热处理作准备的热处理。 热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理 最终热处理 赋予工件所要求的使用性能的热处理. 赋予工件所要求的使用性能的热处理
残余Fe3C溶解
4. 奥氏体成分均匀化
延长保温时间， 延长保温时间，让碳原子 充分扩散， 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
第二节 钢在加热时的转变 共析钢奥氏体化过程
第二节 钢在加热时的转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 转变，然后再进行先共析相的溶解 这个P→A 先共析相的溶解。 P→A的转变 转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到A 亚共析钢 F+P 度时，P→A， 的升温过程中，先共析的F 度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐 渐溶入A 渐溶入A， 对于过共析钢，平衡组织是Fe +P，当加热到A 对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1 共析钢 以上时，P→A， 的升温过程中， 以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体 逐步溶入奥氏体中。 逐步溶入奥氏体中。
热处理钢的材料性能分析
热处理钢的材料性能分析随着现代工业的迅猛发展，各种机械设备和工具的需求量越来越大。
作为金属材料的重要组成部分，钢材的性能对于机械设备和工具的质量和使用寿命有着至关重要的作用。
热处理是一种常见的加工方法，可以改善钢材的性能，尤其是硬度和耐磨性。
本文将对热处理钢的材料性能进行分析和探讨。
1. 热处理的基本原理和方法热处理是一种通过对金属材料进行升温和冷却的方法，可以改变其组织结构和化学特性，从而改善钢材的性能。
热处理的基本原理是利用钢材在不同温度下的变形规律，控制其晶粒的大小和分布，从而达到改善强度、硬度和韧性等性能的效果。
热处理一般分为三个主要阶段，即加热、保温和冷却。
在热处理过程中，钢材的加热温度、保温时间和冷却速度等都是影响热处理效果的重要因素。
加热温度一般根据钢材的类型、形状和硬度等特性进行选择。
保温时间取决于钢材的厚度和耐热性能，通常从几分钟到几小时不等。
冷却速度则决定着钢材的结构和化学成分，快速冷却可以产生细小、均匀、稳定的结构，但也容易产生裂纹和变形等问题。
2. 热处理对钢材性能的影响热处理可以改善钢材的性能，尤其是硬度、强度和耐磨性等方面。
其基本原理是通过改变钢材的组织结构和化学成分，使其具有更加理想的力学性能和化学性质。
2.1 硬度硬度是钢材的重要性能之一，也是热处理的主要目的之一。
在热处理过程中，钢材的晶粒会发生细化，晶界的数量也会增加，从而导致钢材的硬度和强度增加。
此外，钢材在快速冷却过程中，也会产生残留应力和塑性变形等效应，这些效应可以增强钢材的硬度和韧性。
2.2 强度强度是钢材的另一个重要性能，也是直接受到热处理影响的性能之一。
热处理可以通过细化钢材的晶粒和增加晶界数量，使其具有更高的强度和抗拉性能。
此外，热处理还可以产生残留应力的效应，这些应力可以增强钢材的抗拉强度和韧性。
2.3 耐磨性耐磨性是钢材的重要应用性能之一，也是热处理的重要目的之一。
热处理可以通过增强钢材的硬度和强度等性能，改善其耐磨性能。
材料学习题第6章-钢的热处理
第四章钢的热处理一、名词概念解释1、再结晶、重结晶2、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度3、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体4、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体5、临界冷却速度6、退火、正火、淬火、回火7、调质处理8、淬透性、淬硬性二、思考题1、何谓热处理? 热处理有哪些基本类型? 举例说明热处理与你所学专业有何联系?2、加热时, 共析钢奥氏体的形成经历哪几个基本过程? 而亚共析钢和过共析钢奥氏体形成有什么主要特点?3、奥氏体形成速度受哪些因素影响?4、如何控制奥氏体晶粒大小?5、珠光体、贝氏体、马氏体组织各有哪几种基本类型? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?6、何谓淬火临界冷却速度VK ? VK的大小受什么因素影响? 它与钢的淬透性有何关系?7、试述退火、正火、淬火、回火的目的, 熟悉它们在零件加工工艺路线中的位置。
8、正火与退火的主要区别是什么?生产中应如何选择正火及退火?9、常用的淬火方法有哪几种? 说明它们的主要特点及应用范围。
10、常用的淬火冷却介质有哪些? 说明其冷却特性、优缺点及应用范围。
11、为什么工件经淬火后往往会产生变形, 有的甚至开裂? 减少变形及防止开裂有哪些途径?12、常用的回火操作有哪几种? 指出各种回火操作得到的组织、性能及其应用范围。
三、填空题1、钢的热处理是通过钢在固态下＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿的操作来改变其＿＿＿＿＿＿＿, 从而获得所需性能的一种工艺。
2、钢在加热时P A的转变过程伴随着铁原子的＿＿＿＿＿＿, 因而是属于＿＿＿＿＿型相变。
3、加热时, 奥氏体的形成速度主要受到＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿的影响。
4、在钢的奥氏体化过程中, 钢的含碳量越高, 奥氏体化的速度越＿＿＿＿＿, 钢中含有合金元素时, 奥氏体化的温度要＿＿＿＿＿一些, 时间要＿＿＿＿＿一些。
5、珠光体、索氏体、屈氏体均属层片状的＿＿＿＿＿和＿＿＿＿的机械混合物, 其差别仅在于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
第六章钢的回火转变
一、合金元素对马氏体分解的影响
• 在马氏体分解阶段要发生马氏体中过饱和 碳的脱溶和碳化物粒子的析出与聚集长大， 同时基体α相中的碳含量下降。
• 合金元素的作用主要在于通过影响碳的扩 散而影响马氏体的分解过程以及碳化物粒 子的聚集长大速度，从而影响α相中碳浓度 的下降速度。这种作用的大小因合金元素 与碳的结合力的大小不同而异。
一、马氏体中C 原子偏聚(＜100℃)
• 当碳含量超过0.2%时，偏聚于位错等晶体缺陷处 的碳原子已经达到饱和状态，多余的碳原子只能 处于无缺陷晶格的扁八面体间隙位置，即处于非 偏聚状态，从而导致对电阻率有较大贡献。
• 用碳原子在晶体缺陷处偏聚的观点能够较圆满地 解释碳含量小于0.2%时，马氏体不呈现正方度， 为立方点阵结构，而当碳含量高于0.2%时，才可 能测出正方度的现象。
• （1）马氏体的双相分解
125-150℃以下，随碳化物的析出，出现两 种正方度不同的α相，即具有高正方度的保持原 始碳含量的未分解的马氏体以及具有低正方度的 碳已部分析出的α相。
随着回火时间的延长，即随着碳化物析出， 两种α相的碳含量均不发生改变，只是高碳区愈 来愈少，低碳区愈来愈多。
（1）马氏体的单相分解
(2)再结晶： 回火温度高于600℃发生再结晶，板条马氏体形成
位错密度很低的等轴α相取代板条α晶粒——再结晶；
片状马氏体回火温度高于400℃孪晶全部消失，出 现胞块组织，温度高于600℃发生再结晶。这一过程也 是形核(亚晶界为核心)、长大过程。
(3)碳化物长大： 温度高于400℃，碳化物已与α相脱离共格关系而
• 板条状马氏体
• 低碳(＜0.2%C)板条马氏体在100-200℃回 火，C原子仍偏聚在位错线附近处于稳定状 态，不析出ε-FexC。
第六章钢的热处理钢在冷却时的组织转变
第六章钢的热处理第二节钢在冷却时的组织转变等温冷却是奥氏体至高温快速冷至临界点________以下某一温度，保温后再冷至室温。
A．A3B．A mC．A1D．A cm临界温度以上的奥氏体是稳定相，临界温度以下的则为不稳定相，所以把暂存于临界点以下的奥氏体称为________。
A．奥氏体B．实际奥氏体C．残余奥氏体D．过冷奥氏体共析钢加热到奥氏体化后，以不同的冷却方式冷却，可以获得________。
A．三种组织B．四种组织C．五种组织D．六种组织过冷奥氏体的等温冷却转变过程中，转变起始线与转变终了线之间的产物均含有________。
A．过冷奥氏体B．PC．SD．M在过冷奥氏体向马氏体的转变过程中，下列说法正确的是________。
A．铁、碳原子均不发生扩散B．是典型的扩散型相变C．铁原子发生一定短距离的扩散，而碳原子则完全不能扩散D．碳原子发生一定短距离的扩散，而铁原子则完全不能扩散在过冷奥氏体向贝氏体的转变过程中，下列说法正确的是________。
A．铁、碳原子均不发生扩散B．是典型的扩散型相变C．铁原子发生一定短距离的扩散，而碳原子则不能扩散D．碳原子发生一定短距离的扩散，而铁原子则不能扩散在过冷奥氏体向珠光体的转变过程中，下列说法正确的是________。
A．铁、碳原子均不发生扩散B．是典型的扩散型相变C．铁原子发生一定短距离的扩散，而碳原子则完全不能扩散D．碳原子发生一定短距离的扩散，而铁原子则完全不能扩散在共析钢的珠光体等温转变区，________，则形成的________。
A．等温转变温度越低/珠光体组织片层越粗B．等温转变温度越低/珠光体组织片层越细C．等温转变温度越高/珠光体组织片层越薄D．等温转变温度越高/珠光体组织片层越细共析钢等温转变曲线上，当过冷度较小时，奥氏体将转变成________。
A．珠光体组织B．索氏体组织C．屈氏体组织D．贝氏体组织在等温冷却转变曲线上，过冷奥氏体在高温区的转变产物是________。
热处理工艺分析报告
对于碳含量 > 0.4%的马氏体，还会形成碳化物（大
致成分Fe3C）
到350℃，马氏体含碳量
降到铁素体平衡成分，
内应力大量消除，M回转 变为在保持马氏体形态
的铁素体基体上分布着
细粒状Fe3C组织，称回 回火托氏体
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26
二、淬透性与淬硬层深度的关系
同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关 ——工件尺寸小、介质冷却能力强，淬硬层深。 淬透性与工件尺寸、冷却介质无关 ——它只用于不同材料之间的比较，是通过尺寸、冷却
介质相同时的淬硬层深度来确定的。
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27
三、影响淬透性的因素
钢的淬透性取决于临界冷却速 度Vk，Vk越小，淬透性越高
D0与介质有关，如45钢D0水 = 16mm，D0油 = 8mm 只有冷却条件相同时，才能进行不同材料淬透性比
较，如45钢D0油 = 8mm，40Cr钢D0油 = 20mm
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32
五、淬透性的应用
1. 利用淬透性曲线及圆棒冷速与端淬距离的关系曲 线可以预测零件淬火后的硬度分布
——下图为预测50mm直径40MnB钢轴淬火后断面的 硬度分布。
预备热处理组织为退火或 正火组织
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12
亚共析钢淬火组织： ➢ 0.5%C时为M ➢ 0.5%C时为M + A’
45钢（含0.45%C）正常淬火组织
65MnV钢（0.65%C）淬火组织
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13
在Ac1 ~ Ac3之间的加热淬火
称亚温淬火
•
亚温淬火组织为F + M，强硬度低，但塑 韧性好
机械制造基础第六章合金钢及其热处理习题解答
第六章合金钢及其热处理习题解答6-1 什么是合金元素?按其与碳的作用如何分类?答：1、为了改善钢的组织和性能，在碳钢的基础上，有目的地加入一些元素而制成的钢，加入的元素称为合金元素。
常用的合金元素有锰、铬、镍、硅、钼、钨、钒、钛、锆、钴、铌、铜、铝、硼、稀土(RE) 等。
2、合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。
常见的非碳化物形成元素有：镍、钴、铜、硅、铝、氮、硼等。
它们不与碳形成碳化物而固溶于铁的晶格中，或形成其它化合物，如氮可在钢中与铁或其它元素形成氮化物。
常见的碳化物形成元素有：铁、锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等(按照与碳亲和力由弱到强排列) 。
通常钒、铌、锆、钛为强碳化物形成元素；锰为弱碳化物形成元素；铬、钼、钨为中强碳化物形成元素。
钢中形成的合金碳化物主要有合金渗碳体和特殊碳化物两类。
6-2 合金元素在钢中的基本作用有哪些?答：合金元素在钢中的基本作用有：强化铁素体、形成合金碳化物、阻碍奥氏体晶粒长大、提高钢的淬透性和提高淬火钢的回火稳定性。
6-3 低合金结构钢的性能有哪些特点?主要用途有哪些?答：低合金结构钢的性能特点是：①具有高的屈服强度与良好的塑性和韧性；②良好的焊接性；③较好的耐蚀性。
低合金结构钢—般在热轧空冷状态下使用，被广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管道等。
6-4 合金结构钢按其用途和热处理特点可分为哪几种?试说明它们的碳含量范围及主要用途。
答：合金结构钢是指用于制造各种机械零件和工程结构的钢。
主要包括低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢等。
1、低合金结构钢的成分特点是低碳(w C < 0.20％)，—般在热轧空冷或正火状态下使用，用于制造桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管道等。
2、合金渗碳钢的平均w C一般在0.1％～0.25％之间，以保证渗碳件心部有足够高的塑性与韧性。
第六章 低合金钢与合金钢-《金属材料与热处理》中职通用第七版
二、合金模具钢
1. 冷作模具钢 冷作模具钢用于制造使金属在冷状态下变形的模具，
如冲裁模、拉丝模、弯曲模、拉深模等。
冲裁模
2. 热作模具钢 热作模具钢用于制造使金属在高温下成形的模具，如
热锻模、压铸模、热挤压模)等。
热锻模、压铸模和热挤压模
3.塑料模具钢 从儿童玩具到我们每天使用的生活用品，塑料制品在生
的低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、低合金钢筋钢、 铁道用低合金钢、矿用低合金钢和其他低合金钢。
三、合金钢的分类(GB/T13304.2—2008)
1.按质量等级分类 (1)优质合金钢 (2)特殊质量合金钢 2.按主要性能及使用特性分类 (1)工程结构用合金钢 (2)机械结构用合金钢 (3)不锈、耐腐蚀和耐热钢 (4)工具钢 (5)轴承钢 (6)特殊物理性能钢 (7)其他 如焊接用合金钢等。
三、细化晶粒
几乎所有的合金元素都有抑制钢在加热时奥氏体晶
粒长大的作用，达到细化晶粒的目的。强碳化物形成元 素铌、钒、钛等形成的碳化物，以及铝(Al)在钢中形成 的AlN 和Al2O3，均能强烈地阻碍奥氏体晶粒的长大，使 合金钢在热处理后获得比碳素钢更细的晶粒。
四、提高钢的淬透性
除钴外，所有的合金元素溶解于奥氏体后，均可增加 过冷奥氏体的稳定性，推迟其向珠光体的转变，使C形曲 线右移，从而减小钢的淬火临界冷却速度，提高钢的淬透 性。
四、低合金钢与合金钢的牌号
五、钢铁及合金牌号统一数字代号体系
(GB/T17616—2013)
钢铁及合金牌号统一数字代号体系，简称“ISC”，它 规定了钢铁及合金产品统一数字代号的编制原则、结构、分 类、管理及体系表等内容。
§6-3 低合金钢
低合金钢是在碳素结构钢的基础上加入了少量(一般总合 金元素的质量分数不超过3%)的合金元素而得到的。由于合金 元素的强化作用，低合金钢比碳素结构钢(含碳量相同)的强度 要高得多，并且具有良好的塑性、韧性、耐腐蚀性和焊接性 能。 低合金钢广泛用于制造工程构件。
第六章 钢的热处理
第六章钢的热处理一、解释下列名词1、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体2、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体3、临界冷却速度4、退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效5、调质处理6、淬透性、淬硬性7、回火马氏体、回火索氏体、回火屈氏体8、第一类回火脆性、第二类回火脆性10、表面淬火、化学热处理二、填空题1、钢的热处理是通过钢在固态下、和的操作来改变其，从而获得所需性能的一种工艺。
2、钢在加热时P→A 的转变过程伴随着铁原子的，因而是属于型相变。
3、钢加热时的各临界温度分别用、和表示；冷却时的各临界温度分别用、和表示。
4、加热时，奥氏体的形成速度主要受到、、和的影响。
5、在钢的奥氏体化过程中，钢的含碳量越高，奥氏体化的速度越，钢中含有合金元素时，奥氏体化的温度要一些，时间要一些。
6、一般结构钢的A晶粒度分为级, 级最粗，级最细。
按930℃加热保温 3～8h 后，晶粒度在级的钢称为本质粗晶粒钢，级的钢称为本质细晶粒钢。
7、珠光体、索氏体、屈氏体均属层片状的和的机械混合物，其差别仅在于。
8、对于成分相同的钢，粒状珠光体的硬度、强度比片状珠光体，但塑性、韧性较。
9、影响C曲线的因素主要是和。
10、根据共析钢相变过程中原子的扩散情况，珠光体转变属转变，贝氏体转变属转变，马氏体转变属转变。
11、马氏体的组织形态主要有两种基本类型，一种为马氏体，是由含碳量的母相奥氏体形成，其亚结构是；另一种为马氏体，是由含碳量的母相奥氏体形成，其亚结构是。
12、上贝氏体的渗碳体分布在，而下贝氏体的渗碳体较细小，且分布在，所以就强韧性而言，B下比B上。
13、钢的 C 曲线图实际上是图，也称图，而CCT曲线则为。
14、过冷奥氏体转变成马氏体，仅仅是的改变，而没有改变，所以马氏体是碳在α-Fe 中的。
15、其他条件相同时，A中的C% 愈高，A→M的Ms温度愈，A 量也愈。
16、马氏体晶格的正方度( c/a )表示了，c/a的值随而增大。
热处理工程基础第六章钢的过冷奥氏体转变图
A: 奥氏体
钢的过冷奥氏体转变图
P: 珠光体 B: 贝氏体
扩散型相变 （C曲线）
2300C
M: 马氏体
非扩散型相变
（直线型）
第一节 过冷奥氏体等温转变图
一、过冷奥氏体等温转变图的建立 过冷 A 等温转变：将 A 迅速冷到临界温度以下某
一温度，等温所发生的相变。 过冷 A 等温转变图：综合反映过冷 A 在不同过冷 度下的等温转变过程：开始和终了时间、产物类型 及转变量与温度和时间的关系等。常呈“C”形，又
不同温度下等温转变开始、转变一定量的时间、 终了时间，绘制在温度 — 时间半对数坐标系中 → 不同 温度下相同意义的点分别连接成曲线，最终形成过冷 奥 氏 体 等 温 转 变 图 （ Temperature-TimeTransformation Diagram) ABCD ：不同温度下转变开始（通常取转变量为 2%左右）时间， EFGH：转变50%的时间 JK、LM：转变100%（常为98%左右）的时间。
图6-12 只有碳化物析出的C曲线
影响奥氏体等温图的因素
1. 合金元素的影响 一种是使曲线右移；另一种是使珠光体与贝 氏体的曲线分开。其规律是： • 除 Co 之外溶入奥氏体的合金元素均使 C 曲 线右移； • 溶入奥氏体中的碳化物形成元素往往使C曲 线形状变化，出现两条曲线； • Mo与W的影响，它们使珠光体的转变曲线 大大右移，但是对贝氏体的曲线右移的不多。 • 微量B足以使F和P转变显著推迟。
2. C 曲线形状除与钢的化学成分有关外， 还与热处理规程有关： (1). 细化A晶粒，加速过冷A→P转变。 (2). 原始组织越细，奥氏体易均匀，A稳定 性高，C曲线右移。 (3). 原始组织相同时，提高A化温度、延长 时间，促使碳化物溶解、成分均匀和 A 晶粒长 大，C曲线右移。 3. A在高温或低温变形会显著影响P转变动 力学。形变量越大，P转变孕育期越短，使C曲 线左移。
钢的热处理
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（四） 渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶
细粒状渗碳体
>450℃ 聚集长大
粒状渗碳体
500~600℃ 再结晶
回火索氏体 多边形铁素体
板条状或片状铁素体
性能：具有良好的综合机械性能。
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三、回火种类及应用 低温回火
中温回火
高温回火
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频率范围 高频感应加热 200~300kHz 中频感应加热 工频感应加热 1~10kHz 50Hz 淬硬层深度
应 用
举 例
0.5~2mm 2~8mm
在摩擦条件下工作的零件， 如小齿轮、小轴 承受扭矩、压力载荷的零件 ， 如曲轴、大齿轮、等
10~15mm 承受扭矩、压力载荷的大 型零件 ，如冷轧辊等
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（三）高温回火（500~650 ℃）
组织： 回火索氏体。 性能：具有强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力 学性能。回火后硬度一般为200～330HBS。 应用：用于汽车、拖拉机、机床等承受较大载荷的结构 零件，如连杆、齿轮、轴类、高强度螺栓等。
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650℃回火2小时 组织：回火索氏体 硬度：187HBS
特点：钢内外温度基本一致，过冷奥氏体在缓冷
条件下转变成马氏体，从而减小变形。 应用：形状中等复杂的高碳钢和尺寸较大的合金 钢工件。
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4. 贝氏体等温淬火 性能：贝氏体的硬度略低于马氏体，但综合力学 性能较好。
应用：一般弹簧、螺栓、小齿轮、轴、丝锥等的
热处理。
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钢的热处理本质分析
度就越低 ，液态金属原子的状态就越 不稳定 。同时温度越低 ， 原子 的扩散能力降低 ，有更多的金属液体原子来不及扩散到周 围的晶核就在其 自身位置上形成新的晶核 ，所 以提高了结晶时
１２纯 金属 的结晶过程 ．
纯金属的结 晶是在一定过冷度条件下，由晶核的形成和长 大两个基本阶段组成 。过冷度越 大，结晶速度越快 ，晶粒越细 小 。最后晶粒的大小取决于金属 结晶时的形核率和 晶核长大速 度 。这个过程在再结晶、同素异 构转变等场合下也 同样适用 。 １ ３同素异构转 变 ．
同素异构转 变是金属在 固态 下品格类型随 温度的改变而
改变 的现象 ，同素异构转变 的过程和 结晶 的过程相 似 ，也是
氏体转变为 珠光体 ，从而 消除 网状 的渗碳体组织 ，珠 光体 晶
粒不再被割裂，所以能获得较高的力学性能 。
通过 晶核的形成 和长大两个 基本过程 来完成 的。但 同素异构
２ 用原子扩散理论解释 金属材 料的相变温度与组织的
关 系 ２ １为什么冷却速度越快 ，晶粒越细 小 ．
冷 却 时 冷 却 速 度 越 快 ， Nhomakorabea 冷 度 越 大 ，金 属 的实 际 结 晶 温
能力 ， 所以形成的是片层结构的珠光体类组织。温度越低，
片层越细 ，分 别称 为珠光体、索 氏体和托 氏体。 在 ５ ０℃～ Ｍ 温度 之间，奥 氏体 的过冷度较大 ，转变温 ５
／ 教学园地 ／
１ ． ９ ９ ｊ Ｓ ． ６ ＇ ４ ９ ． ０ ２ ２ ． ２ ０ ３ ６ ／ ．ｉ Ｒ １ ７１ ８ Ｘ ２ １ ． ８ １ ３ Ｓ —
第六章 钢的奥氏体转变图
●亚共析钢和过共析钢的 C曲线（图 4）
图4 亚共析钢、共析钢及过共析钢的C曲线比较
四. IT图的应用 1.是制定钢材热处理工艺规范的基本依据之一：
①大致估计出工件在某种冷却介质中冷却得到的组织； ②制定等温淬火和分散淬火的工艺； ③估计钢接受淬火的能力。 2 实际热处理中采用连续冷却，其转变规律与等温冷却有 相当大的差异。 因此，IT图只能对连续冷却的热处理工艺提供定性数据， 它的直接应用受到很大的限制。
Fe、C原子扩散速度的制约。
2）过冷A在不同温度范围内的转变产物各不相同 从图6-1可见有三个相变区域: P相变区、B相变区和M
相变区。以T8钢为例，同温度的转变产物如图 2所示：
图2 T8钢 过冷 奥氏 体等 温转 变图
①P转变区域（高温转变） 从A1～550℃范围内，A等温分解为片状F＋片状
五.过冷奥氏体连续转变图
IT图的主要反映了过冷A等温转变的规律，主要用于
研究相变机理、
组织形态等。在一般热处理生产中，多为连续冷却，
所以难以直接应用，CCT图（连续转变图，Continuous、
Cooling、Fransformation）能比较接近实际热处理冷却
条件，应用更方便有效。
（一）共析碳钢的连续冷却转变图 (图6)
图1 共析碳钢IT 曲线测试示意图
图1 共析碳钢IT 图
二、过冷A等温转变图的基本形式
1. 结构: 1）A1是临界点； 2）转变开始线左方是过冷 A区； 3）转变结束线右方是转变结束区（ P或B）； 4）两线之间是转变过渡区：
A→P转变的 A＋P区； A→B转变的 A＋B区。
5）水平线 Ms为马氏体转变开始温度， 其下方为马氏体转变区。这是一幅比 较简单的过冷 A等温转变图。
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第六章钢的热处理、名词解释1热处理： _______________________________________________________________ 2等温转变： _____________________________________________________________ 3连续冷却转变： _________________________________________________________ 4马氏体： _______________________________________________________________ 5退火： _________________________________________________________________ 6正火： _________________________________________________________________ 7淬火： _________________________________________________________________ 8回火： _________________________________________________________________ 9表面热处理： ___________________________________________________________ 10渗碳：________________________________________________________________二、填空题1、整体热处理分为________ 、____________ 、 _________ 、和___________ 等。
2、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。
3、化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如___ 、—、—、和________ 等。
4、热处理工艺过程由_______ 、_________ 和 _______ 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______ 、_______ 和_________ o6、贝氏体分_______ 和 ________ 两种。
7、淬火方法有_____________ 、_____________ 、_____________ 和___________ 淬火等。
8、常用的退火方法有______ 、_________ 和 _______ 等。
9、常用的冷却介质有______ 、_________ 和 _______ 等。
10、常见的淬火缺陷有____ 与 ______ ，____ 与_______ ，____ 与 _______ ，_________ 与 _________ 等o11、按电流频率的不同，感应加热表面淬火法可分为____________ 、__________ 和___________ 、三种，而且感应加热电流频率越高，淬硬层越_________ o12、按回火温度范围可将回火分为_______ 、 _______ 和_________ 三种。
13、化学热处理由______ 、________ 和_______ 三个基本过程组成。
14、根据渗碳时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、过共析钢经奥氏体化后，在650-600 C范围内等温时，其转变产物是_____ , 用符号表示是________ ;在600-550 C范围内等温时，其转变产物是_________ , 用符号表示是_________ o16、钢件淬火+ _________ 回火的符合热处理工艺称为调质，钢件调质后的组织是________ o17、退火和正火通常称为预备热处理工序，一般安排在_______ 之后，________ 之刖。
18、当合金冷却到此线时(727C)将发生_____________ ，从奥氏体中同时析出_和_________ 的___________ ，即___________ o19、亚共析钢的正常淬火温度范围是____________________ o20、过共析钢的正常淬火温度范围是____________________ o21、钢经_______________ 淬火可获得下贝氏体组织，使钢具有良好的—_性能o22、淬火钢的回火温度越高，钢的抗拉强度和硬度越____________ o23、淬火+高温回火称 _____________ 处理。
24、________________________________________________________________ 为改善钢的耐磨性能，常采用的热处理方法为：淬火+ ___________________________ 回火。
25、为使钢获得高的硬度，应进行淬火加_____________ 回火。
26、为使钢获得理想的综合机械性能，应进行淬火 + ______________ 回火。
27、____________________________________________________ 为使钢获得理想的弹性，应进行淬火 + _______________________________________ 回火。
28、钢的淬硬性随着C%勺增加而___________ o29、弹簧钢淬火后采用中温回火，可以得到回火__ ―组织。
30、为了改善碳素工具钢的切削加工性能，通常采用的预备热处理是_________ o31、T10钢锉刀，通常采用的最终热处理为淬火+ ___________ 回火。
三、选择题1、过冷A是 _____ 温度下存在，尚未转变的奥氏体。
A、Ms B 、Mf C 、A2、过共析钢的淬火加热温度应选择在_______ ，亚共析钢则应选择在________ oA、AC1+ (30-50 )°C B 、As以上 C 、Ao+ (30-50 )°C3、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4、化学热处理与其它热处理的基本区别是________ 。
A、加热温度 B 、组织变化 C 、改变表面化学成分5、零件渗碳后，一般需经_____ 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6共析钢经奥氏体化后在A-650 C范围内等温时，其转变产物是 ___________ 。
A MB 、SC 、BD 、P7、将一钢件奥氏体化后，先浸入一种冷却能力强的介质中冷却，在钢件未发生马氏体转变时，马上取出，放入另一种冷却能力较弱的介质中冷却的淬火操作，称为__________ 。
A、单液淬火 B 、双液淬火C、马氏体分级淬火D、贝氏体等温淬火8、T12钢的淬火加热温度应该选择在___________ 。
A Ac i+ （30-50 ）°CB 、Ac cm以上C 、Aa+ （30-50 ）°C9、对钢件内部存在的严重网状碳化物组织，可选择_________ 。
A、完全退火 B 、球化退火C、正火D 、去应力退火10、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11、对于切削刀具、冷作磨具、滚动轴承等，最终热处理一般选择__________ 。
A、淬火+高温回火 B 、淬火+中温回火 C 、淬火+低温回火12、对于用20CrMnTi钢制造的齿轮、凸轮轴、活塞销等，最终热处理一般选择________ 。
A、淬火+低温回火 B 、渗碳+淬火+低温回火 C 、渗氮13、对于用T10钢制造的手锯锯条、丝锥、冲头等，最终热处理一般选择。
A、淬火+低温回火B 、渗碳+淬火+低温回火C 、渗氮D 、调质14、为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理（）A、等温退火B、完全退火C 、球化退火 C 、正火15、高碳钢淬火后回火时，随回火温度升高其（）A、强度硬度下降，塑性韧性提高B、强度硬度提高，塑性韧性下降C、强度韧性提高，塑性韧性下降D、强度韧性下降，塑性硬度提高16、过共析钢的正常淬火加热温度应该选择在（）A Ai+30—50 CB 、A C3+30—50C C 、人屛30—50 C17、常见的齿轮材料20CrMnTi 的最终热处理工艺应该是（）A、调质B、淬火+低温回火 C 、渗碳D、渗碳后淬火+氐温回火18、常见的调质钢大都属于（）A、低碳低合金钢B、中碳低合金钢C、高碳低合金钢D、低碳中合金钢19、某一中载齿轮决定用45钢制造，其最终热处理采用下列哪种方案为宜（）A、淬火+低温回火B、渗碳后淬火+低温回火C、调质后表面淬火D、正火20、下列钢经完全退火后，哪种钢可能会析出网状渗碳体（）A、Q235 B 、45 C 、60Si2Mn D 、T1221、过共析钢的退火组织是（）A、F+Fe3CIII B 、F+P C 、P+Fe3CII D 、P+Fe3CIII22、滚动轴承钢GCr15的最终热处理应该是（）A、淬火+低温回火B、渗碳+淬火+低温回火C、淬火+中温回火D、氮化+淬火+低温回火23、某中等载荷齿轮拟选用45 钢制造，其可能的最终热处理工艺应该是（）A、淬火+低温回火B、调质+表面淬火C、渗碳+淬火+低温回火D、淬火+中温回火24、为了提高45 钢的综合机械性能，应进行（）A、正火B 、调质C、退火 D 、淬火+中温回火25、等温退火相对于一般退火工艺而言，更能（）A、减少工件变形B、消除应力 C 、细化晶粒D 、缩短退火周期26、钢中的二次渗碳体是指从（）中析出的渗碳体A、从钢液中析出的 B 、从奥氏体中析出的C、从铁素中析出的 D 、从马氏体中析出的27、碳钢的下列各组织中，哪个是复相组织（）A、珠光体B、铁素体 C 、渗碳体D、马氏体28、亚共晶白口铸铁的退火组织中，不可能有下列中的哪种组织（）A、二次渗碳体B、共析渗碳体C、一次渗碳体D、共晶渗碳体29、过共析钢进行下列哪种热处理可能会造成网状渗碳体析出（）A、完全退火 B 、再结晶退火 C 、正火D 、去应力退火30、分级淬火的目的是为了（）A、得到B下 B 、增加马氏体的量C、减少残余奥氏体 D 、减少工件变形开裂31、过共析钢因过热而析出网状渗碳体组织时，可用下列哪种工艺消除（）A、完全退火B、等温退火 C 、球化退火D 、正火对过共析钢不能进行下列哪种退火处理（）A. 完全退火B. 再结晶退火C. 等温退火D. 去应力退火32 . 对亚共析钢进行完全退火, 其退火温度应为（）A.低于Ac1温度B. 高于Ac1温度而低于Ac3温度C.等于Ac3 温度D.AC3+30-5033、零件渗碳后，一般需经过（）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。