2013热处理工艺复习思考题
钢的热处理复习与思考及答案
.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。
.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。
热处理各章思考题
思考题第一章1．什么叫奥氏体？奥氏体的晶体结构，组织形态和性能有何特点？2．奥氏体的形成大致分几个阶段？为何奥氏体核心总是优先在铁素体和渗碳体相界面上形成？奥氏体长大有何特点？3．什么叫奥氏体本质晶粒度？奥氏体晶粒大小怎样表示？影响晶粒大小的主要因素有哪些？第二章1、以共析成分的碳钢为例，说明过冷奥氏体冷却到不同温度时的等温转变产物，简单描述它们的显微形态和硬度变化。
2 C曲线为何出现转变速度的极大值（鼻点）？3．影响C曲线的因素有哪些？4．什么叫淬火临界速度？影响淬火临界速度的因素有哪些？第三章1．珠光体有哪两种形态？影响片状珠光体片层间距的主要因素有哪些？2．何谓相间沉淀？对钢的性能有何影响？3．先共析铁素体的形态有哪些？哪些形态是我们不希望出现的？针状（魏氏组织）铁素体形成的主要条件有哪些？4 珠光体类型组织有哪几种?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同?5生产热轧低碳钢板，有时因W(C)偏低强度不够而不合标准，为了提高强度，可在热轧后采用吹风甚至喷雾冷却。
试解释其原因。
6试述片间距大小对片状珠光体机械性能的影响。
影响片层间距的主要因素是什么？索氏体、屈氏体在显微组织及性能上的主要差别是什么？实际生产中如何控制珠光体类型？在什么条件下过冷奥氏体易转变为粒状珠光体，什么条件下易转变为片状珠光体？第四章1．什么叫马氏体？2．钢中马氏体的晶体结构特点是什么？3．钢中马氏体的基本形态有哪两种？它们的显微形态特点和亚结构特点是什么？影响马氏体形态的因素有哪些？4．Ms点的物理意义是什么？影响因素有哪些？5．马氏体转变的特点有哪些？6．为什么马氏体转变不能进行到底？影响残余奥氏体量的主要因素是什么？7．什么叫形变诱发马氏体？为什么会出现这种现象？8．什么叫奥氏体的热稳定化？产生热稳定化的原因是什么？9．马氏体的性能特点有哪些？为什么会有这些特点？第五章1．贝氏体转变和珠光体转变及马氏体转变相比，有哪些特点？为什么B下的性能比B上好？2．什么叫粒状贝氏体？什么样成分的钢会出现粒贝？3．魏氏组织形成的特点有哪些？对钢的性能有何影响？第六章4．淬火钢在回火过程中发生哪些转变？5．什么叫回火脆性？防止的方法有哪些？6．为什么淬火后的钢总有残余奥氏体存在？残余奥氏体的量和什么因素有关？7．什么叫二次硬化？什么叫二次淬火？产生的条件和产生的原因是什么？8．什么叫淬火时效？什么叫形变时效？产生的原因是否相同？9．什么叫过时效？第七章1．退火的目的有哪些？2．退火的方法有哪些？各种不同退火方法的工艺特点，工艺曲线，达到何种目的？适用什么范围？3．球化退火的原理。
金属热处理工艺学课后习题答案及资料精品文档5页
1.热处理工艺：通过加热，保温和冷却的方法使金属和合金内部组织结构发生变化，以获得工件使用性能所要求的组织结构，这种技术称为热处理工艺。
2.热处理工艺的分类：（1）普通热处理（退火、正火、回火、淬火）(2)化学热处理（3）表面热处理（3）复合热处理3.由炉内热源把热量传给工件表面的过程，可以借辐射，对流，传导等方式实现，工件表面获得热量以后向内部的传递过程，则靠热传导方式。
4.影响热处理工件加热的因素：（1）加热方式的影响，加热速度按随炉加热、预热加热、到温入炉加热、高温入炉加热的方向依次增大；（2）加热介质及工件放置方式的影响：①加热介质的影响；②工件在炉内排布方式的影响直接影响热量传递的通道；③工件本身的影响：工件的几何形状、表面积与体积之比以及工件材料的物理性质等直接影响工件内部的热量传递及温度场。
5.金属和合金在不同介质中加热时常见的化学反应有氧化，脱碳；物理作用有脱气，合金元素的蒸发等。
6.脱碳：钢在加热时不仅表面发生氧化，形成氧化铁，而且钢中的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低，这种现象称为脱碳钢脱碳的过程和脱碳层的组织特点：①钢件表面的碳与炉气发生化学反应（脱碳反应），形成含碳气体逸出表面，使表面碳浓度降低②由于表面碳浓度的降低，工件表面与内部发生浓度差，从而发生内部的碳向表面扩散的过程。
半脱碳层组织特点;自表面到中心组织依次为珠光体加铁素体逐渐过渡到珠光体，再至相当于该钢件未脱碳时的退火组织。
(F+P—P+C—退火组织)全脱碳层组织特点：表面为单一的铁素体区，向里为铁素体加珠光体逐渐过渡到相当于钢原始含碳量缓冷组织在强氧化性气体中加热时，表面脱碳与表面氧化往往同时发生。
在一般情况下，表面脱碳现象比氧化现象更易发生，特别是含碳量高的钢。
7.碳势：即纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。
8.退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。
热处理习题与思考题
第一章习题与思考题1．常见的金属晶格类型有哪些?试绘图说明其特征。
2．实际金属中有哪些晶体缺陷?晶体缺陷对金属的性能有何影响?3．什么叫过冷现象、过冷度?过冷度与冷却速度有何关系?4．金属的晶粒大小对力学性能有何影响?控制金属晶粒大小的方法有哪些?5．如果其它条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：（1）金属型浇注与砂型浇注；（2）浇注温度高与浇注温度低；（3）铸成薄壁件与铸成厚壁件；（4）厚大铸件的表面部分与中心部分；（5）浇注时采用振动与不采用振动。
6．金属铸锭通常由哪几个晶区组成？它们的组织和性能有何特点？7．为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性？8．试计算面心立方晶格的致密度。
9．什么是位错？位错密度的大小对金属强度有何影响？10、晶体在结晶时，晶核形成种类有几种？什么是变质处理？11、解释下列名词：结晶、晶格、晶胞、晶体、晶面、晶向、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒、点缺陷、面缺陷、线缺陷第二章习题与思考题1．置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？2．间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上区别何在？举例说明之。
3．现有A、B两元素组成如图2.1所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确？为什么？（1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。
（2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是高于原液相中含B量。
（3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分都不相同，故在平衡状态下固溶体的成分是不均匀的。
图2.1 题3 图4．共晶部分的Mg-Cu相图如图2.2所示：（1）填入各区域的组织组成物和相组成物。
在各区域中是否会有纯Mg相存在？为什么？（2）求出20%Cu合金冷却到500℃、400℃时各相的成分和重量百分比。
（3）画出20%Cu 合金自液相冷到室温的却曲线，并注明各阶段的相与相变过程。
热处理思考题
热处理思考题：一．试述罐头食品加工的工艺过程，其关键的工序有哪些？答：其关键工序是排气，密封和杀菌。
排气的目的是降低杀菌时罐内压力，防止变形，裂罐，胀袋；防止好氧的微生物繁殖；减轻罐内壁腐蚀；防止和减轻营养素的破坏及色香味成分的不良变化。
方法有热灌装法，加热排气法，蒸汽喷射排气法和真空排气法等。
密封分为金属罐密封，玻璃瓶密封和复合薄膜袋密封。
金属罐密封是指在封口机械的作用下，罐盖和罐身的边沿分别形成罐盖沟和罐身沟相钩合贴紧。
杀菌主要指杀灭致病菌和腐败菌。
杀菌方法主要有热力杀菌，电加热杀菌和冷杀菌。
常用的热力杀菌包括常压杀菌，高温高压杀菌和超高温瞬时杀菌等。
二．试分析造成罐头腐败变质的原因，生产中应如何防止变质现象的发生？1.胀罐（1）化学性胀罐：酸性或高酸性食品罐壁腐蚀产生H2(2) 物理性胀罐：纯粹由于真空度太小造成(3) 微生物胀罐：产气微生物所致，一般在贮运和销售阶段出现产气，一般为厌氧菌或兼性菌所致。
胀罐原因：杀菌不足（温度或时间不够）2.平盖酸败已腐败的罐头外观正常，但内部已变质，pH值可降至0.1-0.3。
主要由平酸菌产酸（乳酸，甲酸，醋酸等）所致。
原因：（1）杀菌后冷却不及时（2）贮藏温度较高，诱发残留的芽孢生长。
3.致黑或硫臭致黑梭状芽孢杆菌分解含硫蛋白产生H2S，并与Fe2+ →FeS(黑色)原因：杀菌不足(D121℃=20-30min)4.发霉青霉、曲霉、柠檬霉、黄丝衣霉等，会形成明显菌落。
原因：杀菌严重不足或包装物泄漏(D90℃=1-2min)5.产毒和中毒主要是内毒杆菌A、B型产毒素，可引起食物中毒，直至死亡。
原因：杀菌温度不足（D121℃=6-12s），或裂漏，或杀菌前污染严重三．罐头加工过程中排气操作的方法和目的见一四．什么叫罐内真空度，影响罐内真空度的因素有那些？罐内空气压力与大气压之比。
影响真空度的因素主要是以下几项：1.密封时的温度。
密封时温度越高，真空度越高。
热处理工艺复习题及答案
热处理工艺复习题一、填空题1.钢的热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所组成。
2.热处理工艺基本参数：强度、硬度、淬火温度、冷却介质、有效面积、淬火后硬度、回火温度、回火后硬度。
3.钢完全退火的正常温度范围是Ac3+20-30℃，它只适应于亚共析钢。
4.球化退火的主要目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬度，改善切削加工性能以及获得均匀组织，改善热处理工艺性能，为以后的淬火做组织准备，它主要适用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。
5.钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是Ac3+30-50℃，对过共析钢是 Ac1+30-50℃。
6.当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则MS点越低，转变后的残余奥氏体量就越多。
7.改变钢整体组织的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火四种。
8.淬火钢进行回火的目的是消除淬火产生的内应力，使不稳定的马氏体和残余奥氏体转变成稳定组织，获得要求的综合机械性能，回火温度越高，钢的强度与硬度越低。
9.化学热处理的基本过程包括介质分解、表面吸收、原子扩散等三个阶段。
10.欲消除过共析钢中大量的网状渗碳体应采用正火，欲消除铸件中枝晶偏析应采用扩散退火。
11.低碳钢为了便于切削，常预先进行正火处理；高碳钢为了便于切削，常预先进行退火处理；12.感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为高频电子管式加热装置、中频发电机或可控硅中频发生器和工频发电机三种。
而且感应加热电流频率越高，淬硬层越薄。
13.钢的淬透性主要取决于钢的淬火临界冷速大小，马氏体的硬度主要取决于马氏体含碳质量分数，钢的表层淬火，只能改变表层的硬度，而化学热处理既能改变表层的硬度，又能改变表层的化学成分。
14.钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。
淬透层通常以零件表面至内部半马氏体区的深度来表示。
15.中温回火主要用于处理弹簧锻模零件，回火后得到回火屈氏体组织。
16.45钢正火后渗碳体呈片状，调质处理后渗碳体呈球状。
热处理课后思考题答案
1、判断下列说法正误，并说明原因。
（1）马氏体是硬而脆的相。
（2）过冷奥氏体的冷却速度大于Vk时,则冷速越大,所得马氏体的硬度越高。
（3）钢中的合金元素含量越高,其淬火后的硬度也越高。
（4）本质细晶粒钢的晶粒总是比本质粗晶粒钢的晶粒细。
（5）同种钢材在同样的加热条件下,总是水冷的比油冷的淬透性好,小件的比大件的淬透性好。
2、马氏体组织有哪几种基本类型他们的形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？3、说明共析碳钢C曲线各个区、各条线的物理意义并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。
4、淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别影响钢淬透性的因素有哪些影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些？5、用20钢进行表面淬火和用45钢进行渗碳处理是否合适？为什么？6、一批45钢零件进行热处理时，不慎将淬火件和调质件弄混，如何区分开？为什么？7、将两个T12钢小试样分别加热到780℃和860℃,保温后以大于临界冷却速度的速度冷却至室温,试回答问题,并说明原因。
（1）哪个温度淬火后马氏体晶粒粗大？（2）哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多？（3）哪个淬火后残余奥氏体量多？（4）哪个淬火后末溶碳化物量多？（5）哪个淬火适合？为什么？8、分别用45钢和15钢制造机床齿轮,要求齿表面具有高的硬度和耐磨性,心部具有良好的韧性.安排工艺路线,热处理工序目的及使用状态下的组织。
5-3、判断下列说法正误，并说明原因。
解：1.马氏体是硬而脆的相。
错，马氏体是硬的相,渗碳体才是脆的相；2.过冷奥氏体的冷却速度大于Vk时,则冷速越大,所得马氏体的硬度越高。
错，马氏体硬度取决于含碳量,与冷却速度无关。
3.钢中的合金元素含碳量越高,其淬火后的硬度也越高。
错,合金元素对淬透性的影响大,但对硬度影响小4.本质细晶粒钢的晶粒总是比本质粗晶粒钢的晶粒细。
错,晶粒的大小与加热温度和保温时间有关.本质细晶粒钢只是加热时长大的趋向比本质粗晶粒钢小,但不代表本身比本质粗晶粒钢的晶粒细。
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复习思考题解释名词本质晶粒度、临界冷却速度、马氏体、淬透性、淬硬性、调质处理、固溶处理、时效填空丿1.____________________ 钢的热处理工艺由__ 、、三个阶段所组成。
2.钢加热时奥氏体形成是由________________________________________________________________________ 等四个基本过程所组成o3.在过冷奥氏体等温转变产物屮，珠光体与屈氏体的主要相同点是_____________________ ,不同点是 ___________________________________ - 4•用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈_______ 状，而下贝氏体则呈__________ 状。
5•钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越—，说明临界冷却速度越—o6•钢完全退火的正常温度范围是_____________ ,它只适应于 ______ 钢。
7.___________________________________________________ 球化退火的主要冃的是 __________________________________________________ ,它主要适用于 ______________ 钢。
8•钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是____________________ ,对过共析钢是 ________________________ o9•马氏体的显微组织形态主要有_____________ 、 _____________ 两种。
其中 __________ 的韧性较好。
10.在正常淬火温度下，碳索钢屮共析钢的临界冷却速度比亚共析钢和过共析钢的临界冷却速度都 ________ o11.________________________________________________________ 高碳淬火马氏体和回火马氏体在形成条件上的区别是 ________________________ ,在金相显微镜下观察二者的区别是 _______________________________ O 12•当钢屮发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体屮碳含量越高，则恥点越 ___ ，转变后的残余奥氏体量就越_________ O13•改变钢整体组织的热处理工艺有_____ 、______、_____ 、____ 四利*14._____________________________________________________ 淬火钢进行回火的H的是________________________________________________ ,回火温度越高，钢的强度与硬度越。
热处理原理与工艺习题及答案
1试对珠光体片层间距随温度的降低而减小作出定性的解释。
答：S与ΔT成反比，且，这一关系可定性解释如下：珠光体型相变为扩散型相变，是受碳、铁原子的扩散控制的。
当珠光体的形成温度下下降时，ΔT增加，扩散变得较为困难，从而层片间距必然减小（以缩短原子的扩散距离），所以S与ΔT成反比关系。
在一定的过冷度下，若S过大，为了达到相变对成分的要求，原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；若S过小，则由于相界面面积增大，而使表面能增大，这时ΔGV不变，σS增加，必然使相变驱动力过小，而使相变不易进行。
可见，S与ΔT必然存在一定的定量关系，但S与原奥氏体晶粒尺寸无关。
分析珠光体相变的领先相及珠光体的形成机理。
答：从热力学上讲，在奥氏体中优先形成α相或Fe3C相都是可能的，所以分析谁是领先相，必须从相变对成分、结构的要求着手，从成分上讲，由于钢的含碳量较低，产生低碳区更为有利，即有利于铁素体为领先相；但从结构上讲，在较高温度，特别在高碳钢中，往往出现先共析Fe3C相，或存在未溶Fe3C微粒，故一般认为过共析钢的领先相为Fe3C，而共析钢的领先相并不排除铁素体的可能性。
珠光体形成时，在奥氏体中的形核，符合一般的相变规律。
即母相奥氏体成分均匀时，往往优先在原奥氏体相界面上形核，而当母相成分不均匀时，则可能在晶粒内的亚晶界或缺陷处形核。
珠光体依靠碳原子的扩散，满足相变对成分的要求，而铁原子的自扩散，则完成点阵的改组。
而其生长的过程则是一个“互相促发，依次形核，逐渐伸展”的过程，若在奥氏体晶界上形成了一片渗碳体（领先相为片状，主要是由于片状的应变能较低，片状在形核过程中的相变阻力小），然后同时向纵横方向生长，由于横向生长，使周围碳原子在向渗碳体聚集的同时，产生贫碳区，当其C%下降到该温度下xα/k浓度时，铁素体即在Fe3C—γ相界面上形核并长成片状；随着F的横向生长，又促使渗碳体片的形核并生长；如此不断形核生长，从而形成铁素体、渗碳体相相同的片层。
热处理复习题
热处理复习题热处理复习思考题名词解释：奥⽒体转变, 钢件加热到临界点以上，是指转变成奥⽒体的变化。
晶粒度，是表⽰晶粒⼤⼩的⼀种尺度。
晶粒度级别的评定标准晶粒度的级别N与晶粒⼤⼩之间的关系为：n=2N-1珠光体转变，过冷奥⽒体在临界温度A1以下⽐较⾼的温度范围内进⾏的转变，共析碳钢约在A1~500℃温度之间发⽣，⼜称⾼温转变。
贝⽒体转变，在珠光体转变区与马⽒体转变区之间的较宽温度区间内，过冷奥体的转变。
（中温转变）马⽒体转变，晶体通过切变（原⼦沿相界⾯作协作运动）进⾏的⾮扩散性相变。
热稳定化，淬⽕冷却时，因缓慢冷却或在冷却过程中等温停留⽽引起Ａ稳定性提⾼，⽽使Ｍ转变迟滞的现象称为奥⽒体的热稳定化退⽕，将组织偏离平衡状态的⾦属或合⾦加热—保温—缓慢冷却（炉冷或砂埋），达到接近平衡状态组织热处理⼯艺。
完全退⽕，【亚共析钢】将铁基合⾦完全A化，缓冷，获得接近平衡态组织（F+P）。
球化退⽕，【⾼碳钢，共析及过共析钢】使钢中的碳化物球状化的退⽕⼯艺球P：弥散分布于F基本上的球状碳化物组织。
正⽕，将钢材或钢件加热到Ac3（Accm）＋30~50℃，保温适当时间，空冷，获得含有P的均匀组织。
淬⽕，将钢加热A化后，以⼤于临界冷速冷却获得M的热处理⼯艺回⽕，将淬⽕后的钢在A1以下温度加热，使其转变成为稳定的回⽕组织，并以适当⽅式冷却的⼯艺过程。
淬透性，指钢在淬⽕时能够获得M的能⼒，它是钢材本⾝的⼀种属性。
它主要与钢的过冷A的稳定性与临界淬⽕冷却速度有关。
淬⽕应⼒，⼯件在淬⽕过程中会产⽣内应⼒，根据内应⼒产⽣原因的不同，淬⽕应⼒分为热应⼒和组织应⼒（或相变应⼒）两种。
热应⼒，由于淬⽕是⼯件冷却不均匀导致的内应⼒组织应⼒，淬⽕时导致的相变的差异或相变的不同时性所造成的内应⼒。
调质处理，结构钢淬⽕+⾼温回⽕，以获得综合机械性能为⽬的，称为调质处理回⽕脆性，随回⽕温度的升⾼，冲击韧性反⽽下降的现象。
第⼀类回⽕脆性200~350℃之间，也称为低温回⽕脆性第⼆类回⽕脆性450~650℃之间，也称为⾼温回⽕脆性。
热处理思考题
1、答：（1）工艺路线为：锻造—退火—机加工—淬火后低温回火—磨加工。
退火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力。
（2）终热处理后的显微组织为回火马氏体，大致的硬度60HRC。
（3）T10车刀的淬火温度为780℃左右，冷却介质为水；回火温度为150℃～250℃。
2、答：马氏体相变的特点为：(1)无扩散性。
钢在马氏体转变前后,组织中固溶的碳浓度没有变化,马氏体和奥氏体中固溶的碳量一致,仅发生晶格改变,因而马氏体的转变速度极快。
(2)有共格位向关系。
马氏体形成时,马氏体和奥氏体相界面上的原子是共有的,既属于马氏体,又属于奥氏体,称这种关系为共格关系。
(3)在通常情况下,过冷奥氏体向马氏体转变开始后,必须在不断降温条件下转变才能继续进行,冷却过程中断,转变立即停止。
5、答：淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层的能力。
不同的钢在同样的条件下淬硬层深不同，说明不同的钢淬透性不同，淬硬层较深的钢淬透性较好。
淬硬性：是指钢以大于临界冷却速度冷却时，获得的马氏体组织所能达到的最高硬度。
钢的淬硬性主要决定于马氏体的含碳量，即取决于淬火前奥氏体的含碳量。
影响淬透性的因素：①、钢的化学成分②、奥氏体晶粒度③、奥氏体温度4、第二相的存在和分布①化学成分：C曲线距纵坐标愈远，淬火的临界冷却速度愈小，则钢的淬透性愈好。
对于碳钢，钢中含碳量愈接近共析成分，其C曲线愈靠右，临界冷却速度愈小，则淬透性愈好，即亚共析钢的淬透性随含碳量增加而增大，过共析钢的淬透性随含碳量增加而减小。
除Co和Al（＞2.5%）以外的大多数合金元素都使C曲线右移，使钢的淬透性增加，因此合金钢的淬透性比碳钢好。
②奥氏体化温度：温度愈高，晶粒愈粗，未溶第二相愈少，淬透性愈好。
③奥氏体晶粒度：奥氏体晶粒尺寸增大，淬透性提高，奥氏体尺寸对珠光体转变的延迟作用比对贝氏体的大。
4、第二相的存在和分布奥氏体中未溶的非金属夹杂物和碳化物的存在以及其大小和分布，影响过冷奥氏体的稳定性，从而影响淬透性。
作业2热处理参考答案
作业2热处理参考答案作业2（热处理）一、思考题1. 退火的工艺特点是什么？缓慢冷却。
能达到什么目的？（细化晶粒、降低硬度、消除应力、均匀成分。
）试举例说明其用途。
（工具钢球化退火后硬度下降，方便切削。
）2. 正火的工艺特点是什么？（空冷）。
能达到什么目的？（细化晶粒、消除网状二次渗碳体。
）试举例说明其用途。
（工具钢球化退火前如果存在网状二次渗碳体，应先进行正火。
）3. 淬火的工艺特点是什么？（快速冷却。
）能达到什么目的？（获得高硬度的马氏体）为什么淬火钢必须再进行回火处理?试举例说明不同回火温度的应用和达到的目的。
4. 表面热处理能达到什么目的?指出常用的表面热处理方法。
表面热处理能达到什么目的？（通过改变零件表面层的组织或同时改变表面层的化学成分而改善零件的耐磨性、耐蚀性等）指出常用的表面热处理方法。
（表面淬火、化学热处理（渗碳、氮化））5. 轴、锯条、弹簧各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理?试述其理由：轴（中碳钢，调质、表面淬火等，要求综合机械性能好，耐磨）、锯条（工具钢，淬火加低温回火，要求高硬度高耐磨性）、弹簧（c0.5-0.9，淬火加中温回火，要求高弹性）各应选用何种钢材?各应进行哪种热处理？试述其理由：6. 某齿轮要求具有良好的综合机械性能，表面硬度HRC50~60，用45钢制造，加工路线为：锻造→热处理→粗加工→热处理→精加工→热处理→磨。
试说明工艺路线中各个热处理的名称、目的。
正火，去应力、细化晶粒、提高切削加工性能；调质，提高综合机械性能；表面淬火，提高表面硬度，耐磨性。
7. 某厂要生产一批锉刀，选T13A钢。
经金相检验发现材料有较多网状Fe3C，试问应采用哪种热处理消除？（正火）应进行何种中间（调质）及最终热处理？（淬火加低温回火）1二、填写下表钢材组织变化含碳量原始组织加热温度加热后组织 F+A A P A 0.2％℃ F+P 760℃ 920℃ 680℃ 碳钢 0.77％℃ P 760℃ 1.2％℃ P+Fe3C 700℃ P+Fe3C 780℃ A+Fe3C 三、填写下表组织变化，并定性比较硬度大小(材料加热前为平衡组织)硬度大小材料名称及热处理加热、保温后的组织水中冷却后组织 (热处理前后的硬度的定性比较) 45钢加热到710℃水中速冷 45钢加热到750℃水中速冷 45钢加热到840℃水中速冷 T10钢加热到710℃水中速冷 T10钢加热到750℃水中速冷四、判断题(正确的打√，错误的打×)1. 奥氏体是碳溶解在γ―Fe中所形成的固溶体，而铁素体和马氏体都是碳溶解在α―Fe中所形成的固溶体。
金属学与热处理(II热处理部分)复习思考题-2013
金属学与热处理复习思考题（II：热处理及常用钢铁材料部分）一．热处理原理1、说明下列符号的物理意义以及加热速度或冷却速度对它们的影响：Ac1、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm 【P231】2、何谓奥氏体的起始晶粒度，实际晶粒度，本质晶粒度？本质细晶粒钢的奥氏体实际晶粒是否一定细小？晶粒度大小对强韧性有何影响? 【P238】3、比较亚共析钢、共析钢及过共析钢的TTT曲线。
【P242】4．比较亚共析钢、共析钢及过共析钢的CCT曲线。
并亚共析钢的CCT转变曲线上画出为获得以下组织应采取的连续冷却曲线：（1）F＋P；（2）F+P+B+M+Ar；（3）P+B+ M+Ar；（4）M+Ar 【P265-266】5．片状P和粒状P的组织特征有何不同？性能（硬度、强度、塑性）在有何差异？片状P又有几种类型？其主要差异在哪？【P245】6．贝氏体组织主要有哪两种？组织特征有何不同？性能（硬度、强度、塑性）在有何差异？【P245-247】7、钢中马氏体高强度高硬度的本质是什么？钢中马氏体的硬度主要与什么因素有关？钢中板条马氏体具有较好的强韧性，而片状马氏体塑韧性较差？【P252-253】8. 马氏体转变的特点? 【P253-255】9、何谓上临界冷速？何谓下临界冷速？它在生产中有何实际意义？【P265-267】10、讨论题：从转变温度、相构成、显微组织、产物性能等方面讨论珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变之间的差异。
【综合】11．第一类回火脆性与第二类回火脆性产生的原因是什么？如何通过合金化来解决回火脆性问题？【P275】二．热处理工艺1、何为钢的退火？退火的种类及用途如何？【P279】2、何为钢的正火？正火的目的是什么？有何应用？【P281】3、淬火的目的是什么？淬火方法有哪几种？各有何优缺点？【P283】【P287】4、何为钢的回火？回火的种类及相应的组织如何？性能又有何差异？【P293】5．何为淬透性？何为淬硬性？两者的主要影响因素是什么？如何测定？【P289-】6．回火索氏体、回火屈氏体与索氏体、屈氏体的组织特征有何不同？性能呢？【综合】7．确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的与退火后的组织：【知识应用与拓展】（1）经冷轧后的钢板，要求降低硬度；（2）严重偏析的锻坯；（3）具有片状渗碳体的T12钢坯。
热处理思考题
四、容器消应力热处理，进炉前做哪些工作？
答：1.检查前面工序是否全部做完。2.检查焊接工作包括焊件是否全部完成。3.考虑容器在热处理过程中产生的变形，要采用哪些措施。4.检查热处理设备是否完好。5.判定合理的热处理工艺
五、容器φ3200×12000材料为16MnR制定合理的消应力热处理工艺
答：如图所示
一、压力容器去应力退火的目的
答：主要是消除焊接过程中产生的内应力及冷作硬化，改善焊缝及热影响区的组织，使焊缝的氢完全扩散，提高焊缝的抗裂性和韧性，稳定结构形状。
二、压力容器焊后消应力热处理有哪四种方法
答：炉内整体热处理、炉内分段热处理、局部热处理、使用现场整体ห้องสมุดไป่ตู้处理
三、炉内分段消应力热处理加热重叠部分长度至少多少？环焊缝局部热处理时，焊缝每侧加热宽度至少多少？
金属工艺学第二章(钢的热处理)思考题答案
金属工艺学第二章（钢的热处理）思考题答案《金属工艺学》第二章钢的热处理复习思考题参考答案 1. 简述热处理定义及作用。
答：热处理：是将钢在固态下进行加热，保温和冷却，改变其内部组织从而获得所需要性能的金属加工工艺。
作用：热处理能有效地改善钢的组织，提高其力学性能，延长使用寿命。
2. 热处理中的相变温度A1、AC1、Ar1各表示什么意义？答：A1表示共析钢缓慢加热时奥氏体转变温度。
AC1表示共析钢实际加热时奥氏体转变温度。
Ar1表示共析钢实际冷却时奥氏体转变温度。
3.什么是过冷奥氏体？过冷奥氏体等温转变曲线为什么又称C曲线？C曲线的“鼻尖”有什么意义？答：奥氏体连续冷却至A1以下尚不及转变的奥氏体，处于不稳定的过冷状态，通常称这种不稳定的过冷状态奥氏体为“过冷奥氏体”过冷奥氏体转变开始和终结曲线，通常称为“等温转变曲线”因其形状像英文字母“C”故又称C曲线。
C曲线的“鼻尖”部位（约550?C），过冷奥氏体等温转变的润育期最短，转变速度最快，既在此温度时，过冷奥氏体最不稳定。
4. 简述共析钢过冷奥氏体在A1～Ms温度之间，不同温度等温转变的产物和性能？答：1、高温转变区（A1～550?C），转变产物为珠光体，强度、硬度较铁素体高。
2、中温转变区（550?C～Ms），转变产物为贝氏体，强度硬度高，并有良好的塑性和韧性，综合力学性能较好。
3、低温转变区（Ms线以下），转变产物为马氏体，强度硬度很高，耐磨性也很高，塑性和韧性差。
5.什么是马氏体？是否所有马氏体的性能（特别是硬度）都相同？为什么？答：马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，具有很高的强度、硬度、耐磨性。
马氏体的组织形态和性能因碳的过饱和度不同而有很大的差异，碳的过饱和度＞1%，马氏体呈片状；碳的过饱和度＜0.2%，马氏体呈板条状；片状马氏体的硬度比板条状马氏体高。
6.正火与退火有什么区别？什么情况下正火可以代替退火？答：冷却条件不同，正火是直接出炉空冷，退火是随炉冷却，或者冷却到一定温度后才出炉空冷。
钢的热处理原理及工艺复习重点及课后习题
钢的热处理原理及工艺复习重点及课后习题钢的热处理原理及工艺复习重点及课后习题一、复习重点1、什么是加工硬化？产生加工硬化的根本原因是什么？2、什么是再结晶？再结晶的实际应用是什么？金属再结晶是通过什么方式发生的？再结晶退火的主要作用是什么？3、冷加工和热加工的区别是什么？4、热处理的定义及三个基本过程。
为什么钢能够进行热处理？奥氏体化的目的是什么？5、珠光体、贝氏体、马氏体分别都有哪几种组织形态？每种组织力学性能如何？6、退火、正火、淬火、回火的定义是什么？7、什么是钢的淬透性？二、课后复习题（一）、填空题1、加工硬化现象是指随变形度的增大，金属强度和硬度显著提高而塑性和韧性显著下降的现象。
加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是位错密度提高，变形抗力增大。
消除加工硬化的方法是再结晶退火。
2、再结晶是指冷变形金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重新产生无畸变的新等轴晶粒，而性能也发生明显的变化，并恢复到冷变形之前状态的过程。
3、在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工。
在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工。
4、金属在塑性变形时所消耗的机械能，绝大部分（占90%）转变成热而散发掉。
但有一小部分能量（约10%）是以增加金属晶体缺陷（空位和位错）和因变形不均匀而产生弹性应变的形式（残余应力）储存起来，这种能量我们称之为形变储存能。
5、马氏体是碳在a Fe中的过饱和间隙固溶体，具有很大的晶格畸变，强度很高。
贝氏体是渗碳体分布在含碳过饱和的铁素体基体上或的两相混合物。
根据形貌不同又可分为上贝氏体和下贝氏体。
用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈羽毛状，而下贝氏体则呈针状。
相比较而言，上贝氏体的机械性能比下贝氏体要差。
6、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是都是渗碳体的机械混合物，不同点是层间距不同,珠光体较粗，屈氏体较细。
7、马氏体的显微组织形态主要有板条状、针状马氏体两种。
钢的热处理习题与思考题参考答案
钢的热处理习题与思考题参考答案一填空题1．板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与韧性 ;2．淬火钢低温回火后的组织是 M回+碳化物+Ar ,其目的是使钢具有高的强度和硬度；中温回火后的组织是 T回 ,一般用于高σe 的结构件；高温回火后的组织是S回,用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件;3．马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体两种;4．珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体 ;5．钢的淬透性越高,则临界冷却却速度越低；其C曲线的位置越右移 ;6．钢球化退火的主要目的是降低硬度,改善切削性能和为淬火做组织准备；它主要适用于过共析高碳钢钢;7．淬火钢进行回火的目的是消除内应力,稳定尺寸；改善塑性与韧性；使强度、硬度与塑性和韧性合理配合 ;8．T8钢低温回火温度一般不超过 250℃ ,回火组织为 M回+碳化物+Ar ,其硬度大致不低于 58HRC ;二判断题1．随奥氏体中碳含量的增高,马氏体转变后,其中片状马氏体减小,板条状马氏增多; ×2．马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体;当发生奥氏体向马氏体的转变时,体积发生收缩; ×3．高合金钢既具有良好的淬透性,又具有良好的淬硬性; ×4．低碳钢为了改善切削加工性,常用正火代替退火工艺; √5．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性,它常应用于处理各类弹簧; ×6．经加工硬化了的金属材料,为了基本恢复材料的原有性能,常进行再结晶退火处理;√三选择题1．钢经调质处理后所获得的组织的是 B ;A．淬火马氏体 B．回火索氏体 C．回火屈氏体 D．索氏体2．若钢中加入合金元素能使C曲线右移,则将使淬透性 A ;A．提高 B．降低 C．不改变 D．对小试样提高,对大试样则降代3．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火,其加热温度是 A ;A．Accm+30~50℃ B．Accm-30~50℃ C．Ac1+30~50℃ D．Ac1-30~50℃4．钢丝在冷拉过程中必须经 B 退火;A．扩散退火 B．去应力退火 C．再结晶退火 D．重结晶退火5．工件焊接后应进行 B ;A．重结晶退火 B．去应力退火 C．再结晶退火 D．扩散退火6．某钢的淬透性为J,其含义是 C ;A．15钢的硬度为40HRC B．40钢的硬度为15HRCC．该钢离试样末端15mm处硬度为40HRC D．该钢离试样末端40mm处硬度为15HRC四指出下列钢件的热处理工艺,说明获得的组织和大致的硬度：① 45钢的小轴要求综合机械性能好；答：调质处理淬火+高温回火；回火索氏体；25~35HRC;② 60钢簧；答：淬火+中温回火；回火托氏体；35~45HRC;③ T12钢锉刀;答：淬火+低温回火；回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体；58~62HRC;五车床主轴要求轴颈部位的硬度为50~52HRC,其余地方为25~30HRC,其加工路线为：锻造→正火→机械加工→调质→轴颈表面淬火→低温回火→磨加工;请指出：①从20、45、60、T10钢中,选择制造主轴的钢材：②正火、调质、表面淬火、低温回火的目的；③轴颈表面处的组织和其余地方的组织;答： 45钢；②正火改善切削性能；调质获得较好的综合机械性能；表面淬火使表面获得马氏体,提高表面的耐磨性能；低温回火消除残余应力,稳定尺寸,改善塑性与韧性;③轴颈表面处的组织为回火马氏体；其余地方的组织为回火索氏体;六现需制造一汽车传动齿轮,要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度,心部具有良好韧性,应采用如下哪种材料及工艺,为什么① T10钢经淬火+低温回火； 45钢经调质地处理；③用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火;答：T10钢经淬火+低温回火的组织为回火马氏体+渗碳体+残余奥氏体,硬度为58~62HRC,表面具有高的硬度、耐磨性,但心部韧性差,因此,①不合适;45钢经调质处理后的组织为回火索氏体,硬度为25~35HRC,综合机械性能较好,但表面不耐磨,因此,②不合适;用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火后,表面组织为回火马氏体+合金碳化+少量残余奥氏体,硬度为60~67HRC,表面具有高的硬度、耐磨性,且心部组织为回火马氏体+少量铁素体,硬度为50~55HRC,具有较高的强度和一定的韧性,因此,③合适;第一次测练试题参考答案材料的性能一、填空题1．机械设计时常用和两种强度指标;2．设计刚度好的零件,应根据弹性模量指标来选择材料;3．屈强比是与之比;4．材料主要的工艺性能有铸造性能、可锻性、焊接性和热处理性能或切削性能 ;二、判断题1．材料硬度越低,其切削加工性能就越好; ×2．材料的E值越大,其塑性越差; ×3．材料的抗拉强度与布氏硬度之间,近似地成一直线关系; √4．各种硬值之间可以互换; ×三、选择题1．低碳钢拉伸应力一应变图中,曲线上对应的最大应用值称为 C ;A、弹性极限B、屈服强度C、抗拉强度D、断裂强度2．材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的 B ;A、弹性极限B、屈服强度C、抗拉强度D、条件屈服强度3．测量淬火钢及某些表面硬化件的硬度时,一般应用 C ;A、HRAB、HRBC、HRCD、HB4．有利于切削加工性能的材料硬度范围为 C ;A、<160HBB、>230HBC、150~250HBD、60~70HRC四、问答题2．常用的测量硬度方法有几种其应用范围如何答：1布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度；2布氏硬度主要用于软材料的测量,如退火钢、调质钢和有色金属等；洛氏硬度主要用于中、硬材料的测量,如淬火钢、调质钢和表面硬层等；维氏硬度主要用于显微组织中第二相的测量;材料的结构一、填空题1．晶体与非晶体的最根本区别是原子在三维空间的排列规律性不同,前者有序,后者无序 ;2．金属晶体中常见的点缺陷是空位、间隙原子和置换原子 ,线缺陷是位错 ,面缺陷是晶界 ;3．在常见金属晶格中,原子排列最密的晶向,体心立方晶格是〈111〉 ,而面心立方晶格是〈110〉;4．晶体在不同晶向上的性能是不同 ,这就是单晶体的各向异性现象;一般结构用金属为多晶体,在各个方向上性能近似相同 ,这就是实际金属的伪各相同性现象;5．同素异构转变是指当外部的温度和压强改变时,金属由一种晶体结构向另一种晶体结构转变的现象 ;二、判断题1．因单晶体具有各向异性,所以实际金属的晶体在各个方向上的性能是不相同的; ×2．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多; √3．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高; √4．在室温下,金属的晶粒越细,则其强度愈高和塑性愈低; ×5．实际金属中存在着点、线和面缺陷,从而使得金属的强度和硬度均下降; ×三、选择题1．晶体中的位错属于 D ;A、体缺陷B、点缺陷C、面缺陷D、线缺陷1．多晶体具有 A C ;A、各向同性B、各向异性C、伪各向同性D、伪各向异性3．金属原子的结合方式是 C ;A、离子键B、共价键C、金属键D、分子键4．固态金属的结构特征是 B ;A、短程有序排列B、长程有序排列C、完全无序排列D、部分有序排列5．室温下,金属的晶粒越细小,则 D ;A、强度高、塑性低B、强度低、塑性低C、强度低、塑性高D、强度高、塑性高四、问答题实际金属晶体中存在哪几种晶体缺陷它们对金属的机械性能的影响有什么答：1点缺陷、线缺陷位错、面缺陷晶界；2随着点缺陷密度的增加,材料的强度和硬度提高固溶强化,而塑性与韧性下降；随着位错密度的增加,材料的强度和硬度提高位错强化或加工强化,而塑性与韧性下降；晶粒越细小,晶界面积越多,材料的强度和硬度越高细晶强化,同时塑性与韧性越好;纯金属的凝固一、填空题1．在金属学中,通常把金属从液态向固态的转变称为结晶 ,而把金属从一种结构的固态向另一种结构的固态的转变称为同素异构转变或多晶型转变 ;2．当对金属液体进行变质处理时,变质剂的作用是增加非自发形核或非均匀形核 ;3．液态金属结晶时,获得细晶粒组织的主要方法是增加过冷度和变质处理或孕育处理 ;4．过冷度是理论结晶温度与实际结晶温度之差 ;一般金属结晶时,过冷度越大,则晶粒越细 ;二、判断题1．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程; ×2．金属结晶时,冷却速度愈大,则其结晶后的晶粒愈细; √ 3．在其它条件相同时,金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细; √ 4．在其它条件相同时,铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细; √ 5．在实际生产条件下,金属凝固时的过冷度都很小<30℃,其主要原因是由于非均匀形核的结果; √三、选择题1．液态金属结晶时, C 越大,结晶后金属的晶粒越细小;A、形核率NB、长大率GC、比值N/GD、比值G/N2．纯金属结晶时,冷却速度越快,则实际结晶温度将 B ;A、越高B、越低C、越接近理论结晶温度D、没有变化四、问答题晶粒大小对金属性能有何影响金属在结晶过程中如何细化晶粒答：1晶粒越细小,材料的强度和硬度越高细晶强化,同时塑性与韧性越好;2增加过冷度,提高均匀形核率；变质处理增加非自发形核率；增加振动与搅拌,破碎晶粒;合金的相结构一、填空题1．Cr、V在γ-Fe中将形成置换固溶体,C、N在γ-Fe中则形成间隙固溶体;2．合金的相结构有固溶体和金属间化合物两种,前者有较高的塑性和韧性性能,适合于做合金基体相；后者有较高的硬度性能,适合做强化相;3．组织的定义是在显微镜下,合金中各相的形状、大小和分布所构成的综合体;二、判断题1．置换固溶体可能形成无限固溶体,间隙固溶体只可能是有限固溶体; √ 2．合金中的固溶体一般说塑性较好,而金属化合物的硬度较高; √3．合金中凡成分相同、晶体结构相同,并有界面与其他部分分开的均匀组成部分叫做相; ×三、选择题1．渗碳体属于 B ;A、间隙固溶体B、间隙化合物C、间隙相D、正常化合物2．固溶体的晶体结构是 A ; A、溶剂的晶型 B、溶质的晶型 C、复杂晶型 D、其他晶型3．金属化合物的特点是 C ;A、高塑性B、高韧性C、高硬度D、高强度四、问答题1．试述固溶强化、位错强化、细晶强化和弥散强化的强化原理,并说明它们的主要区别;答：1固溶强化是随着溶质浓度的增加,晶格畸变增大,阻碍位错运动的能力增加,因此,材料的强度和硬度提高；位错强化是随着位错密度的增加,由于位错之间的交互作用增强,导致位错缠结和钉轧,对滑移的阻力增加,使塑性变形抗力显着升高,因此,材料的强度和硬度提高；细晶强化是晶粒越细小,晶界面积越多,阻碍位错运动的能力超强,因此,材料的强度和硬度越高；弥散强化属于第二相强化,原理是位错经过绕过或切过第二相时,受到较大的阻力作用,因此,材料的强度和硬度提高;2主要区别是固溶强化和位错强化时,材料的强度和硬度提高,但塑性与韧性下降；而细晶强化和弥散强化时,材料的强度和硬度提高同时,塑性与韧性也提高;工程材料第2次测练试题参考答案相图和碳钢一、填空题1．共晶反应的特征是具有一定成分的液体Le在一定温度共晶温度下同时结晶两种成分的固溶体ɑm +βn,其反应式为Le →ɑm +βn;2．共析反应的特征是具有一定成分的固溶体γe在一定温度共析温度下同时析出两种成分的固溶体ɑm +βn,其反应式为γe →ɑm +βn;3．接近共晶成分的合金,其铸造性能较好；但要进行压力加工的合金常选用固溶体的合金;4．在生产中,若要将钢进行轨制或锻压时,必须加热至奥氏体相区;5．在退火状态的碳素工具钢中,T8钢比T12钢的硬度低 ,强度高 ;6．奥氏体是碳在γ-Fe 的间隙固溶体,它的晶体结构是面心立方晶格 ;7．铁素体是碳在α-Fe 的间隙固溶体,它的晶体结构是体心立方晶格 ;8．珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物;9．碳钢按相图分为共析钢、亚共析钢、过共析钢;10．铁碳合金的室温显微组织由固溶体和金属间化合物两种基本相组成;二、判断题1．共晶反应和共析反应的反应相和产物都是相同的; ×2．铸造合金常选用共晶或接近共晶成分的合金; √3．合金中凡成分相同、晶体结构相同,并有界面与其他部分分开的均匀组成部分叫做相; ×4．在铁碳合金中,只有共析成分点的合金在结晶时才能发生共析反应; ×5．退火碳钢的硬度与强度随ωC的增高而不断增高; ×6．钢材的切削加工性随ωC增加而变差; ×7．碳钢进行热压力加工时都要加热到奥氏体区; √8．钢铆钉一般用低碳钢制成; √9．钳工锯T10、T12钢料时比锯10、20钢费力,且锯条容易磨钝; √10．钢适宜于通过压力加工成形,而铸铁适宜于通过铸造成形; √三、选择题1．二元合金中,共晶成分的合金 A ;A、铸造性能好B、锻造性能好C、焊接性能好D、热处理性能好2．铁素体的机械性能特点是具有良好的 C ;A、硬度与强度B、综合机械性能C、塑性和韧性D、切削性和铸造性4．装配工使用的锉刀宜选用 C ;A、低碳钢B、中碳钢C、高碳钢D、过共晶白口铁5．在下述钢铁中,切削性能较好的是 B ;A、工业纯铁B、45C、白口铸铁D、T12A四、问答题1．根据铁碳相图,说明产生下列现象的原因：1在1100℃,ωC=0.4%,的钢能进行锻造,而ωω=4.0%的生铁则不能锻造；答：在1100℃,ωC=0.4%钢的组织为单相奥氏体,塑性较好,适合锻造,而ωω=4.0%生铁的组织为奥氏体加莱氏体,塑性较差,不适宜锻造;2绑扎物件一般采低碳钢丝,而起重机吊重物时则采用ωC=0.60~0.75%的钢丝绳；答：绑扎物件铁丝要求塑性好,因此应选择含铁素体多的低碳钢制造；而起重机吊重物用的钢丝绳要求承受较大的载荷的同时,又应具有一定的韧性,防止冲击断裂,因此采用ωC=0.60~0.75%的钢；3用做汽车挡板的材料与用做锉刀的材料为什么不同;答：用做汽车挡板的材料要求塑性好,便于压力加工成型,因此,应选择含铁素体多的低碳钢制造；而用做锉刀的材料要求硬度高,保证耐磨性能,因此,采用ωC=1.2%的高碳钢制造；2．根据Fe-Fe3C相图,从相和组织上解释以下现象：1T8钢比40钢的强度、硬度高,塑性、韧性差;答：由于T8的含碳量0.8%C比40钢0.4%C含碳量高,其铁素体含量低,渗碳体含量高,因此,T8钢比40钢的硬度高,而塑性、韧性差；又由于T8钢中含珠光体量高,因此,其强度比40钢的强度高;2T12钢比T8钢的硬度高,但强度反而低;答：这是由于T12钢中的Fe3CⅡ连成网状,导致晶界强度下降,而T8钢中的Fe3CⅡ呈短杆状,起第二相强化作用;30.化学热处理包括哪几个基本过程常用的化学热处理方法有哪几种答：化学热处理是把钢制工件放置于某种介质中,通过加热和保温,使化学介质中某些元素渗入到工件表层,从而改变表层的化学成分,使心部与表层具有不同的组织与机械性能;化学热处理的过程：1 分解：化学介质要首先分解出具有活性的原子；2 吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶体或化合物；3 扩散：被工件吸收的活性原子,从表面想内扩散形成一定厚度的扩散层;常用的化学热处理方法有：渗碳、氮化、碳氮共渗、氮碳共渗;31.试述一般渗碳件的工艺路线,并说明其技术条件的标注方法;答：一般渗碳件的工艺路线为：下料→锻造→正火→切削加工→渡铜不渗碳部位→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→精磨→成品32.氮化的主要目的是什么说明氮化的主要特点及应用范围;答：在一定温度一般在A C1以下使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺称为渗氮;其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度;氮化的主要特点为：1工件经渗氮后表面形成一层极硬的合金氮化物如CrN、MoN、AIN等,渗氮层的硬度一般可达950~1200HV相当于68-72HRC,且渗氮层具有高的红硬性即在600~650℃仍有较高硬度;2工件经渗氮后渗氮层体积增大,造成表面压应力,使疲劳强度显着提高;3渗氮层的致密性和化学稳定性均很高,因此渗氮工件具有高的耐蚀性;4渗温度低,渗氮后又不再进行热处理,所以工件变形小,一般只需精磨或研磨、抛光即可;渗氮主要用于要求耐磨性和精密度很高的各种高速传动的精密齿轮、高精度机床主轴如锺轴、磨床主轴、分配式液压泵转子,交变载荷作用下要求疲劳强度高的零件高速柴油机曲轴,以及要求变形小和具有一定耐热、抗蚀能力的耐磨零件阀门等;33.试说明表面淬火、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差别;答：表面淬火一般适用于中碳钢0.4~0.5%C和中碳低合金钢40Cr、40MnB等,也可用于高碳工具钢,低合金工具钢如T8、9Mn2V、GCr15等;以及球墨铸铁等;它是利用快速加热使钢件表面奥氏体化,而中心尚处于较低温度即迅速予以冷却,表层被淬硬为马氏体,而中心仍保持原来的退火、正火或调质状态的组织;应用范围：1高频感应加热表面淬火应用于中小模数齿轮、小型轴的表面淬火;2中频感应加热表面淬火主要用于承受较大载荷和磨损的零件,例如大模数齿轮、尺寸较大的曲轴和凸轮轴等;3工频感应加热表面淬火工频感应加热主要用于大直径钢材穿透加热和要求淬硬深度深的大直径零件,例如火车车轮、轧辘等的表面淬火;渗碳钢都是含0.15~0.25%的低碳钢和低碳合金钢,如20、20Cr、20CrMnTi、20SiMnVB等;渗碳层深度一般都在0.5~2.5mm;钢渗碳后表面层的碳量可达到0.8～1.1%C范围;渗碳件渗碳后缓冷到室温的组织接近于铁碳相图所反映的平衡组织,从表层到心部依次是过共析组织,共析组织,亚共析过渡层,心部原始组织;渗碳主要用于表面受严重磨损,并在较大的冲载荷下工作的零件受较大接触应力如齿轮、轴类、套角等;氮化用钢通常是含Al、Cr、Mo等合金元素的钢,如38CrMoAlA是一种比较典型的氮化钢,此外还有35CrMo、18CrNiW 等也经常作为氮化钢;与渗碳相比、氮化工件具有以下特点：1氮化前需经调质处理,以便使心部组织具有较高的强度和韧性;2表面硬度可达HRC65～72,具有较高的耐磨性;3氮化表面形成致密氮化物组成的连续薄膜,具有一定的耐腐蚀性;4氮化处理温度低,渗氮后不需再进行其它热处理;氮化处理适用于耐磨性和精度都要求较高的零件或要求抗热、抗蚀的耐磨件;如：发动机的汽缸、排气阀、高精度传动齿轮等;34.拟用T10制造形状简单的车刀,工艺路线为：锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工1 试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；2 指出最终热处理后的显微组织及大致硬度；3 制定最终热处理工艺规定温度、冷却介质答：1工艺路线为：锻造—退火—机加工—淬火后低温回火—磨加工;退火处理可细化组织,调整硬度,改善切削加工性；淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力;2终热处理后的显微组织为回火马氏体 ,大致的硬度60HRC;3T10车刀的淬火温度为780℃左右,冷却介质为水；回火温度为150℃～250℃;35.选择下列零件的热处理方法,并编写简明的工艺路线各零件均选用锻造毛坯,并且钢材具有足够的淬透性：1某机床变速箱齿轮模数m=4,要求齿面耐磨,心部强度和韧性要求不高,材料选用45钢；2某机床主轴,要求有良好的综合机械性能,轴径部分要求耐磨HRC 50-55,材料选用45钢；3镗床镗杆,在重载荷下工作,精度要求极高,并在滑动轴承中运转,要求镗杆表面有极高的硬度,心部有较高的综合机械性能,材料选用38CrMoALA;答：1下料→锻造→正火→粗加工→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品2下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品3下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→氮化→研磨→成品36.某型号柴油机的凸轮轴,要求凸轮表面有高的硬度HRC>50,而心部具有良好的韧性Ak>40J,原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火,最后低温回火,现因工厂库存的45钢已用完,只剩15钢,拟用15钢代替;试说明：1原45钢各热处理工序的作用；2改用15钢后,应按原热处理工序进行能否满足性能要求为什么3改用15钢后,为达到所要求的性能,在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺答：1正火处理可细化组织,调整硬度,改善切削加工性；调质处理可获得高的综合机械性能和疲劳强度；局部表面淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性;2不能;改用15钢后按原热处理工序会造成心部较软,表面硬,会造成表面脱落;3渗碳;37.有甲、乙两种钢,同时加热至 1150 ℃,保温两小时,经金相显微组织检查,甲钢奥氏体晶粒度为 3 级,乙钢为 6 级;由此能否得出结论：甲钢是本质粗晶粒钢,而乙钢是本质细晶粒钢答：不能;本质晶粒度是在930±19℃,保温3~8小时后测定的奥氏体晶粒大小;本质细晶粒钢在加热到临界点A cl以上直到930℃晶粒并未显着长大;超过此温度后,由于阻止晶粒长大的难溶质点消失,晶粒随即迅速长大;1150 ℃超过930℃,有可能晶粒随即迅速长大,所以不能的出结论甲钢是本质粗晶粒钢,而乙钢是本质细晶粒钢;38.为什么用铝脱氧的钢及加入少量 Ti , Zr , V , Nb, W 等合金元素的钢都是本质细晶粒钢奥氏体晶粒大小对转变产物的机械性能有何影响答：铝脱氧及加入少量 Ti , Zr , V , Nb, W 等合金元素会形成高温难溶的合金化合物,在930±19℃左右抑制了晶粒的长大;所以加入以上合金元素的钢都是本质细晶粒钢;39.钢获得马氏体组织的条件是什么与钢的珠光体相变及贝氏体相变比较,马氏体相变有何特点答：钢获得马氏体组织的条件是：钢从奥氏体状态快速冷却,来不及发生扩散分解而发生无扩散型的相变;马氏体相变的特点为：1无扩散性;钢在马氏体转变前后,组织中固溶的碳浓度没有变化,马氏体和奥氏体中固溶的碳量一致,仅发生晶格改变,因而马氏体的转变速度极快;2有共格位向关系;马氏体形成时,马氏体和奥氏体相界面上的原子是共有的,既属于马氏体,又属于奥氏体,称这种关系为共格关系;3在通常情况下,过冷奥氏体向马氏体转变开始后,必须在不断降温条件下转变才能继续进行,冷却过程中断,转变立即停止;。
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2013热处理工艺复习思考题
一、填空题
1.钢的热处理工艺由、、三个阶段所组成。
2.钢完全退火的正常温度范围是，它只适应于钢。
3.球化退火的主要目的是，它主要适用于钢。
4.钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是，对过共析钢是。
点
5.当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则M
S 越，转变后的残余奥氏体量就越。
6.改变钢整体组织的热处理工艺有、、、四种。
7.淬火钢进行回火的目的是，回火温度越高，钢的强度与硬度越。
8.化学热处理的基本过程包括、、
等三个阶段。
二、择正确答案
1.钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于：a.奥氏体的本质晶粒度；
b.奥氏体的实际晶粒度；
c.奥氏体的起始晶粒度。
2.钢经调质处理后获得的组织是：a.回火马氏体；b.回火屈氏体；c.回火索氏
体。
+30—50℃；b.Accm+30—50℃；
3.过共析钢的正常淬火加热温度是：a.Ac
1
+30—50℃.
c.Ac
3
4.影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是：a.钢材本身的碳含量；b.钢中
奥氏体的碳含量；c.钢中碳化物的含量。
5.若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将：a.降低；b.提高；c.不改变。
6.马氏体的硬度取决于：a.冷却速度；b.转变温度；c.碳含量。
7.对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用：a.高淬透性钢；b.中
淬透性钢；c.低淬透性钢。
8.对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应采用：a.水中淬火；b.油中
淬火c.盐水中淬火。
9.若要提高淬火时淬硬层深度，应采取：a.选择高淬透性钢；b.增大零件的截
面尺寸；c.选用比较缓和的冷却介质。
10.45钢为得到回火索氏体组织，应进行a.淬火+低温回火；b.等温淬火；c.淬
火+高温回火。
11.完全退火主要适用于：a.亚共析钢；b.共析钢；c.过共析钢。
12.扩散退火的目的是：a.消除和改善晶内偏析；b.消除冷塑变形后产生的加工
硬化；C.降低硬度以便于加工。
13.钢的回火处理是在：a.退火后进行；b.正火后进行；c.淬火后进行。
14.钢的渗碳温度范围是：a.600—650℃；b.800—850℃；c.900—950℃。
三、综合分析题
1.共析钢加热到相变点以上，用图1所示的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？
各属于何种热处理方法？
图1
2.有四个碳素钢试样进行淬火：（1）Wc=0.3%，加热至Ac1与Ac3之间；（2）
Wc=0.45%，加热至Ac
3以上（30—50℃）；（3）Wc=1.2%，加热至Ac
1
以上（20
—30℃）；（4）Wc=1.2%，加热至Ac
cm
以上（30—50℃）。
适当保温后水中淬火，哪个试样硬度最高？哪个试样硬度最低？说明其原因。
3.下列零件应选用何种热处理工艺：
（1） Wc=0.2%，要求适当提高硬度，改善切削加工性能。
（2） Wc=1.2%，要求降低硬度，改善切削加工性能。
（3） Wc=1.2%，要求提高硬度和耐磨性。
（4） Wc=0.45%，要求具有好的综合力学性能。
（5） Wc=0.6%，要求具有好的弹性。
（6）钢丝冷拉后硬度高，要求降低硬度，消除内应力。
4.用45钢制造一根Φ10的轴和一根Φ100的轴，用相同淬火工艺淬火，试问两根轴的表面硬度是否相同？淬透层深度是否相同？
5．亚共析钢热处理时快速加热可显著地提高屈服强度和冲击韧性，是何道理？6．热轧空冷的45钢钢材在重新加热到超过临界点后再空冷下来时，组织为什么能细化？
7.淬透性和淬透层深度有何联系与区别？影响钢件淬透层深度的主要因素是什么？
8.分析图2的实验曲线中硬度随碳含量变化的原因。
图中曲线1为亚共析钢加热到A C3以上，过共析钢加热到A CCM以上淬火后，随钢中碳含量增加钢的硬度变化曲线；曲线2为亚共析钢加热到A C3以上，过共析钢加热到A C1以上淬火后，随钢中碳含量增加钢的硬度变化曲线；曲线3表示随碳含量增加，马氏体硬度的变化曲线。
图2 图3
9.T12钢加热到A C1以上，用图3所示的各种方法冷却，分析其所得到的组织。
10.确定下列钢件的退火方法，并指出退火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）锻造过热的60钢锻坯；
4）改善T12钢的切削加工性能。
11．说明直径为10mm的45钢试样经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的
室温组织：700C，760C，840C，1100℃。
12．指出下列工件的淬火及回火温度，并说出回火后获得的组织。
1）45钢小轴（要求综合机械性能好）；
2）60钢弹簧；
3）T12钢挫刀。
13．两根45钢制造的轴，直径分别为10mm和100mm，在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的？
14．用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造一热处理一机加工一热处理一磨加工。
l）写出其中热处理工序的名称及作用。
2）制定最终热处理（即磨加前的热处理）的工艺规范，并指出车刀在使用状态下的显微组织和大致硬度。
15．甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220—250HB，甲厂采用正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。
16．试说明表面淬火、渗碳、氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围方面的差别。
17．两个45钢工件，一个用电炉加热（加热速度约为0.3℃／S），另一个用高频感应电流加热（加热速度约为400℃／S），问两者淬火温度有何不同？淬火后组织和机械性能有何差别？
18．低碳钢（0.2%C）小件经930℃，5h渗碳后，表面碳含量增至1.0%，试分析经以下处理后表层和心部的组织：
（1）渗碳后慢冷；
（2）渗碳后直接水淬并低温回火；
和Acm），保温后水淬，再低温回火；
（3）由渗碳温度预冷到820℃（>Ar
3
和Acm)，保温后水淬，再低（4）渗碳后慢冷至室温，再加热到780℃(<Ar
3
温回火。
19.钢材生产中的热处理多数情况下是哪种热处理工艺？在目的上与机械零件的热处理有何不同？实际生产中应更多地注意什么？
20.根据机械零件的加工工艺路线:下料→锻造→热处理（1）→粗加工→热处理（2）→精加工→热处理（3）→精磨,对下列零件设计出适当的热处理工艺。
（1）在低载荷下工作，要求耐磨性好的齿轮，选用15钢，要求硬度HRC58-63.
（2）高速、中等载荷，要求齿面硬度高的齿轮，选用45钢，要求硬度HRC54-60。
（3）高速、重载荷、形状复杂，要求改性变形小的齿轮，选用38CrMoAl 钢，要求硬度Hv850以上。
（4） C620车床主轴，与滑动轴承配合（要求较好的耐磨性，HRC52-58），承受一定冲击载荷，选用45钢。