合金化原理

1、影响加热速度的因素有哪些？为什么？

答：（1）加热方法（加热介质）的不同。

由综合传热公式Q=а（T介-T工）得知，当加热介质与被加热工件表面温度差（T 介-T工）越小，单位表面积上在单位时间内传给工件表面的热量越小，因而加热速度越慢。

（2）工件在炉内排布方式的影响。

工件在炉内的排布方式直接影响热量传递的通道，例如辐射传递中的挡热现象及对流传热中影响气流运动情况等，从而影响加热速度。

（3）工件本身的影响。

工件本身的几何形状、工件表面积与其体积之比以及工件材料的物理性能（C、λ、γ等）直接影响工件内部的热量传递及温度，从而影响加热速度。同种材料制成的工件，当其特征尺寸s与形状系数k的乘积相等时，以同种方式加热时则加热速度相等

2、回火炉中装置风扇的目的是什么？气体渗碳炉中装置风扇的目的是什么？

答：回火炉中装置风扇的目的是为了温度均匀，避免因为温度不均而造成材料回火后的硬度不均。气体渗碳炉中装置的风扇的目的是为了气氛的均匀，避免造成贫碳区从而影响组织性能。

3、今有T8钢工件在极强的氧化气氛中分别与950度和830度长时间加热，试述加热后表层缓冷的组织结构，为什么？

答：根据题意，由于气氛氧化性强，则炉火碳势低。在950℃长时间加热时，加热过程中工件表面发生氧化脱碳。工件最外层发生氧化反应，往里，由于950℃高于Fe-C状态图中的G点，所以无论气氛碳势如何低，脱碳过程中从表面至中心始终处于A状态，缓冷后，由表面至中心碳浓度由于脱碳和扩散作用，碳含量依次升高直至0.8%，所以组织依次为铁素体和珠光体逐渐过渡到珠光体，再至相当于碳含量为0.8%的钢的退火组织（P+C）。当工件在830℃加热时，温度低于G点，最外层依然会发生氧化反应。往里，工件将在该温度下发生脱碳。由于气氛氧化性极强，则碳势将位于铁素体和奥氏体的双相区，所以工件发生完全脱碳。由外及里的组织在缓冷后依次是铁素体，铁素体加珠光体，珠光体加渗碳体。

4、今有一批ZG45铸钢件，外形复杂，而机械性能要求高，铸后应采用何种热处理？为什么？

答：实现应该采用均匀化退火，以消除铸件的偏析和应力（如果偏析不严重，也可以采用完全退火。就机械性能而言，45最好为调质，如果形状确实太复杂，淬火时容易变形、开裂、可用正火代替。

5、20GrMnTi钢拖拉机传动齿轮，锻后要进行车内孔，拉花键及滚齿等机械加工，然后进行渗碳淬火，回火。问锻后和机械加工前是否需要热处理？若需要，应进行何种热处理？主要工艺参数如何选择？

答：锻后和机械加工前需要正火处理，这样可使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），可以细化精粒,均匀组织,为后续的渗碳与淬火提供良好的组织状态;二则应该是把硬度调整到利于切削加工的硬度

正火工艺：正火加热温度为Ac3以上120~150（即在960℃左右），其原则是在不引起晶粒粗话的前提下尽量采用高的加热温度，以加速合金碳化物的溶解和奥氏体的均匀化,然后风冷5分钟左右,接着在640℃等温适当时间后空冷，硬度在HB180左右，利于切削加工。

6、45钢普通车床传动齿轮，其工艺路线为锻造---热处理---机械加工----高频淬火—回火。试问锻后应进行何种热处理，为什么？

答：常用淬火介质及冷却特性；进行正火处理，45钢市中碳钢，正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度。对45钢，虽然碳含量较高，硬度稍高，但由于正火生产率高，成本低，随意采用正火处理。

7、65Mn钢制弹簧，已知该种钢直径30mm的轴在循环水中淬时可以完全淬透，现有弹簧系由直径为15mm的圆钢盘制，试问，用循环油淬火时能否淬透？

答：可以淬透。水的淬火烈度为1.2，油的为0.4，在理想临界直径、实际临界直径与淬火烈度的关系图中，可以得到该钢的理想临界直径为44mm，再从此处向上引垂线，与H=0.4相交，再从交点引水平线与纵坐标交于16mm处，即该种钢在油淬中的临界直径为16mm，故15mm的圆钢盘油中能淬透。

8、设有一种490柴油机连杆螺栓，直径12mm,长77mm，材料为40Cr钢，调质处理。要求淬火后心部硬度大于HRC45，调质处理后心部为HRC22~33，试制定调质处理工艺。答：淬火后心部硬度大于45，即完全淬透，可采有在825~860摄氏度油冷（H=0.4）,淬火后低温回火，可得板条状M，可满足调质后心部硬度要求。

9、有直径25mm，长125mm光轴一种，离轴端1/3处有5x5x25键槽一个，45钢制，自820度水淬，入水方向为轴线垂直水面，试分析淬火后可能引起的变形。

答：（1）淬火前后组织变化而引起的体积变形45号钢为亚共析钢，淬火前的组织为先共析铁素体和珠光体，即铁素体和渗碳体的混合组织，而淬火后大部分为为马氏体组织。由于这些组织的幽邃不同，淬火前后将引起体积变化，体面产生变形。

（2）入水方向为轴线垂直水面，结构上含键槽，高温时冷却不均匀，将会发生扭曲变形。（3）直径25MM，大于45号钢的临界淬透直径，故不能完全淬透，所产生的应力我与热应力类似，尺寸较大的一方缩小，而尺寸较小的一方刚胀大，对于上述构件，长度方向缩短，直径方向胀大。键槽处壁向内凸出。

10、写出20Cr2Ni4A钢重载渗碳齿轮的冷，热加工工序安排，并说明热处理工序所起的作用。

答：（1）渗碳件的加工路线一般为：下料一锻造一正火一机械粗加工、半精加工一局部渗碳时，不渗碳部位镀铜(或留防渗余量)一渗碳一淬火、低温回火一磨削

（2）热处理作用：

对20Cr2Ni4A等高合金渗碳钢制零件，在渗碳后保留有大量残余奥氏体，为了渗碳层表面硬度，在一次淬火加热钱应进行高温回火。回火温度的选择应最有利于残余奥氏体的转变为原则，对20Cr2Ni4A钢采用640～680℃、6～8小时的回火，使残余奥氏体发生分解，碳化物充分析出和聚集。高温回火后，在稍高于Ac1的温度（780～800℃）加热淬火。由于淬火加热温度低，碳化物不能全部溶于奥氏体中，因此残余奥氏体量较少，提高了渗层强度和韧性。

11、何谓碳势？何谓氮势？其本质有何异同点？怎样调整碳势和氮势？

答：（1）碳势：纯铁在一定温度小于加热炉气中加热时既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。

氮势：温度一定时，与炉气平衡的钢中氮的活度成正比，故可作为这种气氛渗氮能力的度量，并把它定义为氮势，用r表示，即

（2）调整碳势：①炉气碳势随着CO2含量的增加而减小

②在相同温度和CO2含量条件下，不同钢材的碳势不同

③不同渗碳温度，通一CO2含量所得碳势不同，炉温较高时，碳势较低

调整氮势：①可以直接通过控制气氛中的NH3和H2的分压来调整氮势的大小②亦可以通过调整N2含量从而影响气氛中氨和氢的分压和碳势氮势的本质异同没找到

12、何谓透入式加热和传导式加热？试比较它们的优缺点。如何选择这两种假如方式？

答：透入式加热也称作热容量加热，即当零件加热时，电流热透入深度大于淬硬层深度。可用下式表示：d热>X淬。透入式加热时淬硬层的热能由涡流产生，整个层中的温度基本上是均匀的。