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α-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。其中板条状马氏体的韧性较好。钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于奥氏体的实际晶粒度。

8、钢的热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所组成。

9、淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织的能力。

10、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点越低。

11、钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上A C3+30 ~ 50℃，对过共析钢是A C1+30 ~ 50℃。

12、淬火钢进行回火的目的是消除内应力，获得所要求的组织与性能，回火温度越高，钢的强度与硬度越低。

13、调质处理是经淬火后再高温回火，能得到回火索氏体组织，具有

良好的综合机械性能。

14、钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。

15、珠光体按其组织形态可分为片状珠光体和粒状珠光体；按片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和屈氏体。

（二）、简答题

1、已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃，1528℃，327℃和232℃，试分析钨和铁在1100下的加工，锡和铅在室温（20℃）下的加工各为何种加工？

答：根据T再（K）=0.35~0.4T熔（K）进行计算，钨为冷加工，铁为热加工，铅和锡的再结晶温度低于15℃，是热加工。

2、热加工对金属的组织和性能有何影响？钢材在热变形加工（如锻造）时，为什么不出现硬化现象？

回答要点：热加工以后组织的变化：

（1）改善铸锭组织。气孔、缩孔等焊合、破碎碳化物、细化晶粒、降低偏析。提高强度、塑性、韧性。

（2）在热加工变形中可使晶粒细化和夹杂物破碎

（3）形成纤维组织（流线）。

组织：晶粒沿变形方向呈纤维状分布。

性能：各向异性。沿流线方向塑性和韧性提高明显

（4）形成带状组织

钢材在热变形加工（如锻造）时，塑性变形产生的加工硬化被随即发生的回复、再结晶的软化作用所消除，使金属不产生硬化。3、用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热至

1000℃，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。答：主要是因为冷拉钢丝绳随工件一起加热至1000℃后，冷拉钢丝绳经历了回复、再结晶及晶粒长大过程，其强度大大降低，从而造成钢丝绳发生断裂。

4、为什么马氏体的塑性和韧性与其碳含量（或形态）密切相关？答：高碳马氏体由于过饱和度大、内应力高和存在孪晶结构，所以硬而脆，塑性、韧性极差，但晶粒细化得到的隐晶马氏体却有一定的韧性。而低碳马氏体，由于过饱和度小，内应力低和存在位错亚结构，则不仅强度高，塑性、韧性也较好。

5、说明下列符号Ac1、Ar1、Ar3、Ac3、Accm、Arcm的物理意义及加热速度。

答：Ac1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度

Ar1——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度

Ar3——冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度

Ac3——加热时铁素体全部溶入奥氏体的终了温度

Accm——加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度Arcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度

6、何谓钢的淬透性？影响淬透性的因素有哪些？答：钢的淬透性指钢在淬火时获得马氏体的能力。其大小通常用规定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示。是钢的一种属性，不随工件形状、尺寸和介质冷却能力而变化，只与钢的Vc有关，Vc↓，淬透层深度↑，钢的淬透性越好。

7、试分析下列说法是否正确：

⑴钢中合金元素的含量愈多，则淬火后硬度愈高；

⑵同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。

答：⑴错，钢淬火后硬度的高低与碳含量有关，而与合金因素的多少无关。

⑵错，钢的淬透性是钢的属性，与淬火介质、零件的尺寸大小和形状无关。