金属热处理工艺学课后习题答案及资料

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。退火的目的在于均匀化学成分，改善机械性能及工艺性能，消除或减少内应力，并为零件最终热处理准备合适的内部组织。

9.钢件退火工艺按加热温度分类：（1）在临界温度以上的退火，又称相变重结晶退火，包括完全退火，不完全退火。扩散退火和球化退火。（2）在临界温度以下的退火，包括软化退火，再结晶退火及去应力退火。按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火。

10.正火：是将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上适当温度，保温适当时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。目的是获得一定的硬度，细化晶粒，并获得比较均匀的组织和性能。

11.扩散退火: 将金属铸锭，铸件或锻坯，在略低于固相线的温度下长期加热，消除或减少化学成分偏析及显微组织（枝晶）的不均匀性，以达到均匀化目的的热处理工艺称为扩散退火，又称均匀化退火。

12.完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3点以上，使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺称为完全退火。

13.不完全退火：将钢件加热到Ac1和Ac3之间，经保温并缓慢冷却，以获得接近平衡组织。

14.球化退火：使钢中的碳化物球状化，或获得“球状珠光体”退火工艺称为球化退火。球化退火的目的：①降低硬度，改善切削性能。②获得均匀组织，改善热处理工艺性能③经淬火，回火后获得良好的综合机械性能。

15.各类铸件在机械加工前应进行消除应力处理。一般正火加热温度为

Ac1+(30-50℃)。

16.正火时应考虑的问题：（1）低碳钢正火的目的之一是为了提高切削性能（2）中碳钢的正火应该根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却方式（3）过共析钢正火，一般是为了消除网状碳化物，故加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中（4）双重正火，有些铸件的过热组织或铸件粗大铸造组织，一次正火不能达到细化组织的目的，为此采用二次正火。

17.退火和正火的缺陷：过烧，黑脆，粗大魏氏组织（>Ac3加热，快冷或慢冷，严重时双重正火），反常组织（重新退火），网状组织（重新正火），球化不均匀（正火和一次球化退火），硬度过高（退火）。

18.淬火：把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随之以大于临界冷却速度冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火。目的:①提高工具，渗碳零件和其他高强度耐磨机器零件等的硬度，强度和耐磨性；

②结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能；③改善钢的物理和化学性能。

19.实现淬火过程的必要条件：（1）加热温度必须高于临界点以上，以获得奥氏体组织（2）其后的冷却速度必须大于临界冷却速度，而淬火得到的组织是马氏体或下贝氏体，（低碳钢水冷得到P，称水冷正火，高速钢空冷得到M,称淬火）20.最常用的淬火介质是液态介质，液态淬火介质分成两类，有物态变化的和无物态变化的。常用淬火介质有水及其溶液，油，水油混合物以及低熔点熔盐。21.在有物态变化的淬火介质中淬火冷却时，钢件冷却过程分为3个阶段：蒸气膜阶段，沸腾阶段，对流阶段。

22.淬火介质的冷却能力最常用的表示方法使用淬火烈度H ，他实质上反映了该种淬火介质的冷却能力。

23.钢的淬透性是指钢材被淬透的能力，或者说钢的淬透性是指表征钢材淬火时获得马氏体能力的特性，主要取决于钢的临界淬火冷速的大小。钢的淬硬性是指钢在理想条件下淬火所能达到的最高硬度来表征的材料特征，它主要与淬火加热时固溶于A中的碳含量有关。可硬性指淬成M可能得到的硬度，主要和钢中含碳量有关。

24.影响钢的淬透性的因素：（1）钢的化学成分（除Ti,Zr,Co外，所有合金元素都提高钢的淬透性）（2）奥氏体晶粒度（增大，增大）（3）奥氏体化温度（增大，晶粒增大，淬透性增大）（4）第二相的存在和分布（5）钢的原始组织，应变和外力场等对钢的淬透性也有影响。

25.在淬火冷却过程中可能产生两种内应力：一种是热应力，即工件在加热或冷却时，由于不同部位的温度差异，导致热涨或冷缩的不一致所引起的应力，另一种是组织应力，即由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力。

26.影响淬火应力的因素：①含碳量的影响②合金元素的影响③工件尺寸的影响

27.淬火时，工件发生的变形有两类，一种是翘曲变形，一是体积变形。