第六章 钢的热处理参考答案
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。
第六章钢的热处理参考答案
第六章钢的热处理参考答案习题参考答案一、解释下列名词答：1、奥氏体：碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体。
过冷奥氏体：处于临界点A1以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。
残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体。
2、珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。
索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。
屈氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。
马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
3、临界冷却速度VK：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
4、退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。
正火：将工件加热到Ac3或Accm以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。
淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体的一种操作。
回火：将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。
冷处理：把冷到室温的淬火钢继续放到深冷剂中冷却，以减少残余奥氏体的操作。
时效处理：为使二次淬火层的组织稳定，在110～150℃经过6～36小时的人工时效处理，以使组织稳定。
5、调质处理：淬火后再进行的高温回火或淬火加高温回火6、淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。
淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。
回火索氏体：在F基体上有粒状均匀分布的渗碳体。
回火屈氏体：F和细小的碳化物所组成的混合物。
8、第一类回火脆性：淬火钢在250℃～400℃间回火时出现的回火脆性。
第二类回火脆性：淬火钢在450℃～650℃间回火时出现的回火脆性。
10、表面淬火：采用快速加热的方法，将工件表层A化后，淬硬到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火法。
化学热处理：将工件置于一定的介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，改变表层的化学成分及显微组织，从而使工件表层获得所需特殊性能的热处理工艺。
《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 。
钢的热处理解析
第六章（钢的热处理）测试题一.一. 填空题：1．钢的热处理是通过钢在固态下的________、________和______________ ,使其获得所需的________ 与________的一种工艺方法.2.45钢在室温时的组织为__________________ ,当加热到A c1线时, _________转变为________,温度继续升高,________不断转变为_________,直至Ac3线以上,才全部转变成单相的奥氏体组织.3.奥氏体转变为马氏体需很大的过冷度,其冷却速度应大于________________,而且必须过冷到____________温度下.4.马氏体的转变温度范围为_________,其显微组织同含碳量有关.含碳量高的马氏体呈___________ 针状,含碳量低马氏体呈______状.5.常用的退火方法有_____、______和__________等。
6．亚共析钢的淬火加热温度为______以上30~50℃，加热后得_____________组织，快速成冷却后得____________组织，过共析钢的淬火加热温度为_____以上30~50℃，加热后得_______________组织，快速冷却后得到________________________组织。
7．淬火钢在回火时的组织转变可分为__________、______________ 、______________、_______________四个阶段。
8．化学热处理是通过_____________、___________和__________三个基本过程完成的。
9．根据回火温度的不同，回火可分为____________、______________和___________三类，回火后得到的组织分别是_______________、_______________和__________________。
钢的热处理辅导与习题
P(F0.0218+Fe3C(6.69％ )) 体心立方 复杂晶格
4
珠光体为渗碳体呈层片状分布于铁素体基体上的共析体，符号为 P。 ②贝氏体型转变(半扩散型转变)
铁原子不发生扩散，而只进行晶格改组，碳原子虽发生扩散，但扩散速度较慢。结果形
成含碳量过饱和的α相基体上弥散分布着细的碳化物的亚稳组织，即贝氏体，符号为 B。 ③马氏体转变(无扩散型转变)
半 扩 散 型 α过饱
光学显微镜下呈羽毛状 强度、硬度较高，但
氏体
(等温冷却) 转变(铁原 + Fe3C
的铁素体条(α相) 组织 脆性大，塑韧性差，
体 (B 上) (T8 钢)
子不扩散，
裂纹容易扩展，因此
型
碳原子扩
基本上无实用价值。
转 下 贝 氏 350～230
散)
α过饱+ 光学显微镜下呈不规则 用等温淬火来获得
变体
(等温冷却)
ε
排列的细黑针状组织
下贝氏体组织，具有
(B 下) (T8 钢)
(Fe2.4C)
很高的综合力学性
能。此外等温淬火具
有变形小、不易开裂
等优点。
* 片 状 马 Ms～Mf
非 扩 散 型 以 “切 呈针叶状，在光学显微镜 片状马氏体强度高，
马 氏体(M) (连续冷却) 转变(铁原 变”方式 下可以观察到许多长短 硬度大，塑韧性差
钢的奥氏体化的主要目的是为了获得成分均匀、晶粒细小的奥氏体晶粒，为热处理的 冷却阶段做好组织准备。要达到这个目的，要有适当的加热温度和一定的保温时间 。显然 加热温度越高，原子的扩散能力越强，奥氏体化所需的保温时间越短。 1.2.实际临界点
1
在 Fe-Fe3C 相图中，A1 线(PSK 线)、A3 线(GS 线)、Acm 线(SE 线)表示钢的平衡相变 的温度， 并称为平衡临界点。
金属学与热处理课后习题答案第六章
第六章金属及合金的塑性变形和断裂2）求出屈服载荷下的取向因子，作出取向因子和屈服应力的关系曲线，说明取向因子对屈服应力的影响。
答：1）需临界临界分切应力的计算公式：τk=σs cosφcosλ，σs为屈服强度=屈服载荷/截面积需要注意的是：在拉伸试验时，滑移面受大小相等，方向相反的一对轴向力的作用。
当载荷与法线夹角φ为钝角时，则按φ的补角做余弦计算。
2）c osφcosλ称作取向因子，由表中σs和cosφcosλ的数值可以看出，随着取向因子的增大，屈服应力逐渐减小。
cosφcosλ的最大值是φ、λ均为45度时，数值为0.5，此时σs为最小值，金属最易发生滑移，这种取向称为软取向。
当外力与滑移面平行（φ=90°）或垂直（λ=90°）时，cosφcosλ为0，则无论τk数值如何，σs均为无穷大，表示晶体在此情况下根本无法滑移，这种取向称为硬取向。
6-2 画出铜晶体的一个晶胞，在晶胞上指出：1）发生滑移的一个滑移面2）在这一晶面上发生滑移的一个方向3）滑移面上的原子密度与{001}等其他晶面相比有何差别4）沿滑移方向的原子间距与其他方向有何差别。
答：解答此题首先要知道铜在室温时的晶体结构是面心立方。
1）发生滑移的滑移面通常是晶体的密排面，也就是原子密度最大的晶面。
在面心立方晶格中的密排面是{111}晶面。
2）发生滑移的滑移方向通常是晶体的密排方向，也就是原子密度最大的晶向，在{111}晶面中的密排方向<110>晶向。
3）{111}晶面的原子密度为原子密度最大的晶面，其值为2.3/a2，{001}晶面的原子密度为1.5/a24）滑移方向通常是晶体的密排方向，也就是原子密度高于其他晶向，原子排列紧密，原子间距小于其他晶向，其值为1.414/a。
6-3 假定有一铜单晶体，其表面恰好平行于晶体的（001）晶面，若在[001]晶向施加应力，使该晶体在所有可能的滑移面上滑移，并在上述晶面上产生相应的滑移线，试预计在表面上可能看到的滑移线形貌。
工程材料与热处理第6章作业题参考答案
1.从力学性能、热处理变形、耐磨性和热硬性几方面比较合金钢和碳钢的差异，并简单说明原因。
为提高钢的机械性能、工艺性能或物化性能，在冶炼时有意往钢中加入一些合金元素而形成新的合金，这种合金称为合金钢。
合金钢与碳钢比较，合金钢的力学性能好，热处理变形小，耐磨性好，热硬性好。
因为合金钢在化学成分上添加了合金元素，可形成合金铁素体、合金渗碳体和合金碳化物，产生固溶强化和弥散强化，提高材料性能；加入合金元素可提高钢的淬透性，降低临界冷却速度，可减少热处理变形；碳钢虽然价格低廉，容易加工，但是淬透性低、回火稳定性差、基本组成相强度低。
2.解释下列钢的牌号含义、类别及热处理方法：20CrMnTi,40Cr,16Mn,T10A,Cr12MoV,W6Mo5Cr4V2,38CrMoAlA,5CrMnMo,GCr15,55S i2Mn。
20CrMnTi 的含碳量为0.17%-0.24%，Cr，Mn，Ti<1.5%，是渗碳钢，热处理方法是在渗碳之后进行淬火和低温回火。
40Cr 的含碳量为0.37 ～0.45 ％，Cr <1.5%，是调质钢，热处理方法是淬火加高温回火。
16Mn中碳的含量在0.16%左右，锰的含量大约在1.20%-1.60%左右，属于低合金钢，热处理方法是：热轧退火（正火）。
T10A为含碳量在0.95 ～1.04 的高级优质碳素工具钢，热处理方法是淬火和低温回火Cr12MoV碳C ：1.45 ～1.70 ，铬Cr ：11.00 ～12.50 ，Mo，V<1.5%，是冷作模具钢，热处理方法是淬火和低温回火。
W6Mo5Cr4V2碳C ：0.80 ～0.90 ，钼Mo：4.50 ～5.50 ，铬Cr：3.80 ～4.40 ，钒V ：1.75 ～2.20 ，是高速钢，热处理方法是淬火+高温回火。
38CrMoAlA碳C ：0.35～0.42，Cr，Mo，Al<1.5%，是高级优质合金渗氮钢，热处理方法是：调质处理+渗氮。
第6-7章练习题(含答案)
专业：年级：学号：姓名：第6章练习题三、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. 亚共析钢的淬火温度为＿＿＿＿＿＿，过共析钢的淬火温度为＿＿＿＿＿＿＿。
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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
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。
17、目前生产上, 在选择淬火冷却介质时, 通常是碳素钢零件淬＿＿＿＿, 合金钢零件淬＿＿＿＿。
20、淬火钢在150∼250℃回火称为＿＿＿＿＿＿回火；在100∼150℃进行长时间加热(10∼50 小时 ), 称为＿＿＿＿＿＿＿处理, 目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
21、通常利用＿＿＿＿＿＿淬火获得以下贝氏体为主的组织。
22、所谓正火, 就是将钢件加热至＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿以上30∼50℃, 保温后＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿冷却的一种操作。
27、以45 钢制造的机床传动齿轮, 预先热处理应采用＿＿＿＿＿＿处理, 使其整体获得＿＿＿＿＿组织, 最终热处理应采用＿＿＿＿＿＿＿＿＿处理, 使其表面获得＿＿＿＿＿组织, 以满足使用性能要求。
31、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为调质, 组织是＿＿＿＿＿＿＿＿。
1. 加热、保温、冷却,组织。
2. 扩散，扩散。
3. Ac1、Ac3、Accm；Ar1、Ar3、Arcm。
7. α、Fe3C；片层间距不同。
10. 扩散型，半扩散型，非扩散型。
17. 水；油。
20. 低温回火，时效，消除应力。
21. 等温淬火。
22. Ac3、Accm，空冷。
27. 调质，S 回，表面淬火+低温回火，M 回。
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 。
热处理工艺与设备第6章习题答案
第6章钢的化学热处理1.什么叫化学热处理？此工艺有何特点？实际生产中按渗入元素种类分有哪些类型？答：将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入钢件表面，进而改变表面的化学成分、组织和性能，这种热处理工艺称为化学热处理。
化学热处理与表面淬火相比，虽然生产周期长，但具有如下优点：（1）不受零件外形限制，可以获得分布较均匀的淬硬层；（2）由于表面成分和组织发生了很大变化，耐磨性和疲劳强度大幅度提高；（3）表面的过热现象可以在随后的热处理过程中予以消除。
化学热处理包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗金属和多元共渗以及离子渗氮、离子渗碳、离子碳氮共渗和离子渗金属。
2.化学热处理包括哪几个基本过程？各过程主要作用是什么？以渗碳为例说明。
答：化学热处理过程分为分解、吸收和扩散三个基本过程。
分解的作用：化学渗剂（煤油、甲醇、苯、丙酮等）在一定温度下发生化学分解，产生活性碳原子。
吸收的作用：活性碳原子被工件表面吸收和固溶。
扩散的作用：已被吸收的活性碳原子由表面向内部扩散，形成一定厚度的扩散层。
3.强化化学热处理过程有哪些主要途径？答：（1）物理催渗法：高温法、真空化学热处理、离子轰击化学热处理；（2）化学催渗法：提高渗剂活性的催渗方法；卤化物催渗法。
4.何谓钢的渗碳？其目的何在？常用哪几种方法？答：把低碳钢件放在渗碳介质中加热到单相奥氏体区，保温足够长的时间，使表面层的碳浓度提高，并达到一定的碳浓度梯度，这样的化学热处理工艺称为渗碳。
渗碳的目的是在保持工件心部良好韧性的同时，提高工件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度。
常用的渗碳方法：固体渗碳法、液体渗碳法、气体渗碳法及特殊渗碳法。
5.什么是碳势？控制碳势有哪几种方法？答：碳势是指渗碳气氛与钢件表面达到动态平衡时钢表面的含碳量。
目前所采用的碳势测定控制方法有：红外线CO2控制法、红外线CH4控制法、红外线CH4/CO2控制法、H2O气露点控制法和O2气的氧探头控制法等。
本单元练习题(钢的热处理)参考答案(徐)培训课件
本单元练习题（钢的热处理）参考答案（一）填空题1、钢的整体热处理主要有退火、回火、正火和淬火。
2、马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量。
3、常用的退火工艺方法有完全退火、球化退火和去应力退火。
4、常用的淬火冷却介质有水、油、盐浴。
5、常用的淬火方法有单介质淬火、双介质淬火、分级淬火和等温淬火。
6、常见的热处理缺陷有过热和过烧、氧化和脱碳、变形和开裂和硬度不足和软点。
7、常用回火方法有低温回火、中温回火和高温回火；其回火温度范围分别是小于250℃、250~500℃和大于500℃。
8、化学热处理通常都由分解、吸附和扩散三个基本过程组成。
9、常用的热喷涂方法有火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和爆炸喷涂等。
（二）判断题1. 过冷奥氏体和残余奥氏体都是碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。
（√）2. 任何成分的钢加热到A1以上温度时，都要发生珠光体向奥氏体的转变。
（√）3. 一般沸腾钢为本质粗晶粒钢；镇静钢为本质细晶粒钢。
（√）4. 需要进行热处理的零件都采用本质细晶粒钢。
（×）5. 奥氏体化温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越细。
（×）6. 在550℃处的过冷奥氏体最稳定。
（√）7. 当奥氏体向马氏体转变时，体积要增大。
（√）8. 完全退火可用于过共析钢，降低硬度，便于切削加工。
（×）9. 去应力退火过程中钢的组织在不断变化。
（×）10. 通常将淬火后工件高温回火称为调质处理。
（√）（三）选择填空题1、在实际加热时，45钢完全奥氏体化的温度在（B ）以上。
A、Ac1B、Ac3C、AcCm2、在实际加热时，T12钢中珠光体向奥氏体转变的开始温度是( A ) 。
A、Ac1B、Ac3C、AcCm3、在相同加热条件下，珠光体的片层间距越小，则奥氏体化的速度（A ）。
A、越快B、越慢C、保持不变4、奥氏体形成以后，随着加热温度的升高，则其晶粒（A ）。
A、自发长大B、基本保持不变C、越来越细小5、我们把在A1温度以下暂时存在的奥氏体称为（ B ）奥氏体。
工程材料第六章作业答案
第六章钢的热处理1、热处理与其他加工方法（如铸、锻、焊、切削加工等）相比较具有何种特点？钢的热处理和Fe-C合金相图有什么关系？10答：⑴热处理是指将钢在固态下施以不同的加热、保温盒冷却措施，以改变其组织，从而获得需要的组织结构与性能的加工方法。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
⑵钢在加热或冷却时，形成奥氏体的温度范围一般可根据Fe-C合金相图进行近似估计。
由Fe-C合金相图得知，A1、A3和A cm是碳钢在极缓慢的加热或冷却时的转变温度，因此A1、A3和A cm是平衡临界点，但在实际生产中，加热和冷却不是极缓慢的，因此钢不可能在临界点发生转变。
实际加热时各临界点的位置分别为图中A c1、A c3和Ac cm线，而世界冷却时各临界点的位置分别为A r1、A r3和Ar cm。
2、试述奥氏体（A）的形成过程，并指出奥氏体（A）的合金化（碳和合金元素的溶入）及均匀化的意义。
12答：若加热温度高于相变温度，钢在加热和保温阶段（保温的目的是使钢件里外加热到同一温度），将发生室温组织向奥氏体的转变，称奥氏体化。
奥氏体化过程也是形核与长大过程，是依靠铁原子和碳原子的扩散来实现的，属于扩散型相变。
奥氏体的形成是通过形核及长大方式来实现的，其基本过程可分为四个阶段：①奥氏体晶核的形成：钢加热到Ac1以上时,变得不稳定，F和FeC3的界面在成分和结构上处于最有利于转变的条件下，首先在这里形成晶核。
②奥氏体晶核的长大：晶核形成后，随即也建立起A-F和A- FeC3的浓度平衡，并存在一个浓度梯度。
在此浓度梯度的作用下，A 内发生C原子由FeC3边界向F边界的扩散，使其同FeC3和F的两边界上的平衡浓度遭破坏。
为了维持浓度的平衡，渗碳体必须不断往A中溶解，且F不断转变为A。
钢的热处理(答案)
钢的热处理一、选择题1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。
A．均匀的基体组织 B．均匀的A体组织 C．均匀的P体组织 D．均匀的M体组织2.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（A ）（D ）（B ）。
A．500℃ B．200℃ C．400℃ D．350℃3.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（D ）。
A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却D．在水中冷却4.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（C ）。
A．随炉冷却 B．在油中冷却C．在空气中冷却 D．在水中冷却5.完全退火主要用于（A ）。
A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种6.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ C）。
A．P B．S C．B D．M7.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（A ）。
A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却二、是非题1. 完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。
√2. 合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。
×3. 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。
×4. 马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。
×三、填空题1. 共析钢中奥氏体形成的四个阶段是：（奥氏体晶核形成），（奥氏体晶核长大），残余Fe3C溶解，奥氏体均匀化。
2. 化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即（介质分解），（工件表面的吸收），活性原子继续向工件内部扩散。
3. 马氏体是碳在（α-Fe）中的（过饱和溶液）组织。
4. 在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（加热）和（保温）两个基本过程来完成的。
5. 钢的中温回火的温度范围在（350～500 ℃），回火后的组织为（回火托氏体）。
金属学及热处理课后习题答案解析第六章精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版第六章金属及合金的塑性变形和断裂2）求出屈服载荷下的取向因子，作出取向因子和屈服应力的关系曲线，说明取向因子对屈服应力的影响。
答：1）需临界临界分切应力的计算公式：τk=σs cosφcosλ，σs为屈服强度=屈服载荷/截面积需要注意的是：在拉伸试验时，滑移面受大小相等，方向相反的一对轴向力的作用。
当载荷与法线夹角φ为钝角时，则按φ的补角做余弦计算。
2）c osφcosλ称作取向因子，由表中σs和cosφcosλ的数值可以看出，随着取向因子的增大，屈服应力逐渐减小。
cosφcosλ的最大值是φ、λ均为45度时，数值为0.5，此时σs为最小值，金属最易发生滑移，这种取向称为软取向。
当外力与滑移面平行（φ=90°）或垂直（λ=90°）时，cosφcosλ为0，则无论τk数值如何，σs均为无穷大，表示晶体在此情况下根本无法滑移，这种取向称为硬取向。
6-2 画出铜晶体的一个晶胞，在晶胞上指出：1）发生滑移的一个滑移面2）在这一晶面上发生滑移的一个方向3）滑移面上的原子密度与{001}等其他晶面相比有何差别4）沿滑移方向的原子间距与其他方向有何差别。
答：解答此题首先要知道铜在室温时的晶体结构是面心立方。
1）发生滑移的滑移面通常是晶体的密排面，也就是原子密度最大的晶面。
在面心立方晶格中的密排面是{111}晶面。
2）发生滑移的滑移方向通常是晶体的密排方向，也就是原子密度最大的晶向，在{111}晶面中的密排方向<110>晶向。
3）{111}晶面的原子密度为原子密度最大的晶面，其值为2.3/a2，{001}晶面的原子密度为1.5/a24）滑移方向通常是晶体的密排方向，也就是原子密度高于其他晶向，原子排列紧密，原子间距小于其他晶向，其值为1.414/a。
6-3 假定有一铜单晶体，其表面恰好平行于晶体的（001）晶面，若在[001]晶向施加应力，使该晶体在所有可能的滑移面上滑移，并在上述晶面上产生相应的滑移线，试预计在表面上可能看到的滑移线形貌。
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第六章钢的热处理习题参考答案一、解释下列名词答：1、奥氏体：碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体。
过冷奥氏体：处于临界点A1以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。
残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体。
2、珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。
索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。
屈氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。
马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
3、临界冷却速度V K：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
4、退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。
正火：将工件加热到A c3或A ccm以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。
淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体的一种操作。
回火：将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。
冷处理：把冷到室温的淬火钢继续放到深冷剂中冷却，以减少残余奥氏体的操作。
时效处理：为使二次淬火层的组织稳定，在110～150℃经过6～36小时的人工时效处理，以使组织稳定。
5、调质处理：淬火后再进行的高温回火或淬火加高温回火6、淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。
淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。
7、回火马氏体：过饱和的α固溶体（铁素体）和与其晶格相联系的ε碳化物组成的混合物。
回火索氏体：在F基体上有粒状均匀分布的渗碳体。
回火屈氏体：F和细小的碳化物所组成的混合物。
8、第一类回火脆性：淬火钢在250℃～400℃间回火时出现的回火脆性。
第二类回火脆性：淬火钢在450℃～650℃间回火时出现的回火脆性。
10、表面淬火：采用快速加热的方法，将工件表层A化后，淬硬到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火法。
化学热处理：将工件置于一定的介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，改变表层的化学成分及显微组织，从而使工件表层获得所需特殊性能的热处理工艺。
二、填空题1、钢的热处理是通过钢在固态下加热、保温和冷却的操作来改变其组织结构，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扩散，因而是属于扩散型相变。
3、钢加热时的各临界温度分别用A C1、A C3和A ccm表示；冷却时的各临界温度分别用A、A r3和A rcm表示。
、r14、加热时，奥氏体的形成速度主要受到温度T、加热速度、原始组织和化学成分的影响。
5、在钢的奥氏体化过程中，钢的含碳量越高，奥氏体化的速度越快，钢中含有合金元素时，奥氏体化的温度要高一些，时间要长一些。
6、一般结构钢的A晶粒度分为 8 级， 1 级最粗， 8 级最细。
按 930℃加热保温 3～8h 后，晶粒度在 1～4级的钢称为本质粗晶粒钢，5～8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 F和 Fe3C的机械混合物，其差别仅在于片层间距大小不同。
8、对于成分相同的钢，粒状珠光体的硬度、强度比片状珠光体硬度、强度高，但塑性、韧性较好。
9、影响C曲线的因素主要是化学成分和加热温度、保温时间。
10、根据共析钢相变过程中原子的扩散情况，珠光体转变属扩散型转变，贝氏体转变属半扩散型转变，马氏体转变属无扩散型转变。
11、马氏体的组织形态主要有两种基本类型，一种为板条状马氏体，是由含碳量小于0.2% 的母相奥氏体形成，其亚结构是位错缠结；另一种为片状(或针状) 马氏体，是由含碳量大于1%的母相奥氏体形成，其亚结构是孪晶。
12、上贝氏体的渗碳体分布在成排的铁素体片之间，而下贝氏体的渗碳体较细小，且分布在铁素体针内一定方向，所以就强韧性而言，B下比B上较好。
13、钢的 C 曲线图实际上是过冷奥氏体的等温转变图，也称 TTT图，而CCT曲线则为过冷奥氏体的连续冷却转变。
14、过冷奥氏体转变成马氏体，仅仅是晶格的改变，而碳含量没有改变，所以马氏体是碳在α-Fe 中的过饱和固溶体。
15、其他条件相同时，A中的C% 愈高，A→M的Ms温度愈低，A 量也愈多(或高)。
16、马氏体晶格的正方度( c/a )表示了，c/a的值随而增大。
17、目前生产上，在选择淬火冷却介质时，通常是碳素钢零件淬水，合金钢零件淬油。
18、淬火后获得全部M组织的最小冷却速度称为淬火临界冷却速度 Vk。
Vk 愈小，钢的淬透性愈好。
19、钢的淬硬性主要决定于过冷奥氏体中的含碳量，钢的淬透性主要决定于化学成分和奥氏体化温度。
20、淬火钢在 150～250℃回火称为低温回火；在 100～150℃进行长时间加热(10～50 小时 ), 称为时效处理，目的是消除内应力。
21、通常利用等温淬火获得以下贝氏体为主的组织。
22、所谓正火就是将钢件加热至Ac3或 Accm以上30～50℃，保温后在空气中冷却的一种操作。
23、J 是钢淬透性的符号，它表示末端淬透性。
24、淬火加高温回火称为调质，组织是回火索氏体。
25、感应加热淬火用钢的含碳量以0.25%～0.6%为宜。
26、化学热处理的基本过程是分解、表面吸收和原子扩散。
27、工件淬火时先在水中冷却一定时间后再放至油中冷却的方法叫做双液淬火。
28、低碳钢渗碳后缓冷到室温的渗层组织，最外层应是P+Fe3C层，中间是 P层，再往里是F+Fe3C层。
29、氮化层厚度一般不超过0.5mm，所以氮化零件留磨量在直径方向不应超过0.2mm。
30、习惯上中温碳氮共渗又称氰化，低温碳氮共渗又称软氮化。
三、简答题1、钢的热处理操作有哪些基本类型？试说明热处理同其它工艺过程的关系及其在机械制造中的地位和作用。
答：⑴热处理包括普通热处理和表面热处理；普通热处理里面包括退火、正火、淬火和回火，表面热处理包括表面淬火和化学热处理，表面淬火包括火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火，化学热处理包括渗碳、渗氮和碳氮共渗等。
⑵热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序。
一个毛坯件经过预备热处理，然后进行切削加工，再经过最终热处理，经过精加工，最后装配成为零件。
热处理在机械制造中具有重要的地位和作用，适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料潜力、降低结构重量、节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命，做到一个顶几个、顶十几个。
此外，通过热处理还可使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能。
2、指出 A1、A3、A cm； A C1、A C3、 A ccm； A r1、A r3、A rcm各临界点的意义。
答：A1：共析转变线，含碳量在0.02～6.69%的铁碳合金冷却到727℃时都有共析转变发生，形成P。
A3：奥氏体析出铁素体的开始线。
A cm：碳在奥氏体中的溶解度曲线。
A C1：实际加热时的共析转变线。
A C3：实际加热时奥氏体析出铁素体的开始线。
A cm：实际加热时碳在奥氏体中的溶解度曲线。
A r1：实际冷却时的共析转变线。
A r3：实际冷却时奥氏体析出铁素体的开始线。
A rcm：实际冷却时碳在奥氏体中的溶解度曲线。
3、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特点？答：⑴三种。
分别是珠光体、索氏体和屈氏体。
⑵珠光体是过冷奥氏体在550℃以上等温停留时发生转变，它是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织。
索氏体是在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。
屈氏体是在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
珠光体片间距愈小，相界面积愈大，强化作用愈大，因而强度和硬度升高，同时，由于此时渗碳体片较薄，易随铁素体一起变形而不脆断，因此细片珠光体又具有较好的韧性和塑性。
4、贝氏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特点？答：⑴两种。
上贝氏体和下贝氏体。
⑵上贝氏体的形成温度在600～350℃。
在显微镜下呈羽毛状，它是由许多互相平行的过饱和铁素体片和分布在片间的断续细小的渗碳体组成的混合物。
其硬度较高，可达HRC40～45，但由于其铁素体片较粗，因此塑性和韧性较差。
下贝氏体的形成温度在350℃～Ms，下贝氏体在光学显微镜下呈黑色针叶状，在电镜下观察是由针叶状的铁素体和分布在其上的极为细小的渗碳体粒子组成的。
下贝氏体具有高强度、高硬度、高塑性、高韧性，即具有良好的综合机械性能。
5、何谓等温冷却及连续冷却？试绘出奥氏体这两种冷却方式的示意图。
答：等温冷却：把奥氏体迅速冷却到Ar1以下某一温度保温，待其分解转变完成后，再冷至室温的一种冷却转变方式。
连续冷却：在一定冷却速度下，过冷奥氏体在一个温度范围内所发生的转变。
6、为什么要对钢件进行热处理？答：通过热处理可以改变钢的组织结构，从而改善钢的性能。
热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
恰当的热处理工艺可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使钢的组织和性能更加均匀。
7、试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。
答：首先连续冷却转变曲线与等温转变曲线临界冷却速度不同。
其次连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下侧，且没有C曲线的下部分，即共析钢在连续冷却转变时，得不到贝氏体组织。
这是因为共析钢贝氏体转变的孕育期很长，当过冷奥氏体连续冷却通过贝氏体转变区内尚未发生转变时就已过冷到M s点而发生马氏体转变，所以不出现贝氏体转变。
8、淬火临界冷却速度 V k的大小受哪些因素影响？它与钢的淬透性有何关系？答：（1）化学成分的影响：亚共析钢中随着含碳量的增加，C曲线右移，过冷奥氏体稳定性增加，则V k减小，过共析钢中随着含碳量的增加，C曲线左移，过冷奥氏体稳定性减小，则V k增大；合金元素中，除Co和Al(>2.5%)以外的所有合金元素，都增大过冷奥氏体稳定性，使C曲线右移，则V k减小。
(2)一定尺寸的工件在某介质中淬火，其淬透层的深度与工件截面各点的冷却速度有关。
如果工件截面中心的冷速高于V k，工件就会淬透。
然而工件淬火时表面冷速最大，心部冷速最小，由表面至心部冷速逐渐降低。
只有冷速大于V k的工件外层部分才能得到马氏体。
因此，V k越小，钢的淬透层越深，淬透性越好。
10、退火的主要目的是什么？生产上常用的退火操作有哪几种？指出退火操作的应用范围。
答：⑴均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，并消除内应力和加工硬化，改善钢的切削加工性能并为随后的淬火作好组织准备。
⑵生产上常用的退火操作有完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火等。
⑶完全退火和等温退火用于亚共析钢成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材。