第五章钢的热处理(含答案)

第五章钢的热处理（含答案）
一、填空题（在空白处填上正确的内容）
1、将钢加热到________，保温一定时间，随后在________中冷却下来的热处理工艺叫正火。

答案：Ac
3或Ac
cm
以上50℃、空气
2、钢的热处理是通过钢在固态下________、________和________的操作来改变其内部________，从而获得所需性能的一种工艺。

答案：加热、保温、冷却、组织
3、钢淬火时获得淬硬层深度的能力叫________，钢淬火时获得淬硬层硬度的能力叫
________。

答案：淬透性、淬硬性
4、将________后的钢加热到________以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温，这种热处理方法叫回火。

答案：淬火、Ac
1
5、钢在一定条件下淬火时形成________的能力称为钢的淬透性。

淬透层深度通常以工件________到________的距离来表示。

淬透层越深，表示钢的________越好。

答案：马氏体（M）、表面、半马氏体区、淬透性
6、热处理之所以能使钢的性能发生变化，其根本原因是由于铁具有________转变，从而使钢在加热和冷却过程中，其内部________发生变化的结果。

答案：同素异构、组织
7、将钢加热到________，保温一定时间，随后在________中冷却下来的热处理工艺叫正火。

答案：Ac
3或Ac
cm
以上30℃～50℃、空气
8、钢的渗碳是将零件置于________介质中加热和保温，使活性________渗入钢的表面，以提高钢的表面________的化学热处理工艺。

答案：渗碳、碳原子、碳含量
9、共析钢加热到Ac
1
以上时，珠光体开始向________转变，________通常产生于铁素体和渗碳体的________。

答案：奥氏体（A）、奥氏体晶核、相界面处
10、将工件放在一定的活性介质中________，使某些元素渗入工件表面，以改变化学成分和________，从而改善表面性能的热处理工艺叫化学热处理。

答案：加热和保温、组织
11、退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后________冷却，以获得接近________组织的热处理工艺。

答案：缓慢（随炉）、平衡状态
12、将钢加热到________温度，保温一定时间，然后
________冷却到室温，这一热处理工艺叫退火。

答案：适当、缓慢（随炉）
13、V
临
是获得________的最小冷却速度，影响临界冷却速度的主要因素是________。

答案：全部马氏体（全部M）、钢的化学成分
14、钢的热处理是将钢在一定介质中________、________和________，使它的整体或表面________发生变化，从而获得所需性能的一种工艺。

答案：加热、保温、冷却、组织
15、钢热处理加热时的各临界温度分别用________、________和________表示。

答案： Ac
3、Ac
cm
16、共析钢淬火后回火，根据回火温度不同，得到的组织分别为________、________和________。

答案：回火马氏体（M
回）、回火托氏体（T
回
）、回火索氏体（S
回
）
17、在工业上，常利用回复现象将冷变形金属低温加热，即稳定组织，又保留加工硬化，这种方法称为________。

答案：去应力退火
18、含碳量高于1.0%的马氏体称为________马氏体，其性能特点是________；含碳量小于0.25%的马氏体称为________马氏体，其性能特点是具有良好的________及较好的韧性。

答案：高碳针状（孪晶）、硬而脆、低碳板条（位错）、塑性
19、亚共析钢要使铁素体全部转变为奥氏体，必须加热到________以上；对于过共析钢，则要加热到Accm以上，________才能完全融入奥氏体。

答案：Ac3、二次渗碳体（Fe
3C
Ⅱ）
20、调质处理的钢与正火钢相比，不仅强度较高，而且塑性和________也高于正火钢，这一差异是由于调质处理后钢中渗碳体呈________而正火后的渗碳体呈________引起的。

答案：韧性、颗粒状、层片状
21、钢件渗碳、淬火后要进行________，以消除淬火应力和提高韧性。

答案：低温回火
22、把钢的表面迅速加热到淬火温度，而心部温度仍保持在临界温度以下，然后快速冷却，使钢表面一定深度转变为________，而________组织不变，这种淬火方法叫表面淬火。

答案：马氏体（M）、心部
23、共析钢加热到Ac1以上时，珠光体开始向________转变，其晶核通常产生于铁素体和渗碳体的________。

答案：奥氏体（A）、相界面处
25、淬透性对钢的力学性能影响很大，淬透性好的钢，即使零件的尺寸较大也能________，经高温回火后，表面和中心都得到________组织，可得到良好的综合力学性能。

答案：（完全）淬透、回火索氏体（S
回
）
26、钢的热处理是通过钢在固态下________、________和________的操作来改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺。

答案：加热、保温、冷却
27、共析钢加热转变成奥氏体后，随炉冷却得到的产物为________组织；在空气中冷却得
到的产物为________；在油中冷却得到的产物为________组织；在水中冷却（V
冷≥V
临
），
得到的产物为________组织。

答案：珠光体（P）、索氏体(S)、屈氏体+马氏体+残余奥氏体（T+M+A
残
）、马氏体+残余
奥氏体（M+A
残
）
28、将工件放在一定的活性介质中________，使某些元素渗入工件________，以改变化学
成分和________，从而改善________的热处理工艺叫化学热处理。

答案：加热和保温、表面、组织、表面性能
29、为消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变形等冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为________。

答案：去应力退火
31、亚共析钢要使铁素体全部转变为奥氏体，必须加热到________以上；对于过共析钢，则要加热到Accm以上，________才能完全溶入奥氏体。

C）
答案： Ac3、渗碳体（Fe
3
32、将钢加热到________温度，保温一定时间，然后________冷却，这种退火方法叫完全退火。

答案： Ac3以上30～50℃、随炉冷却
33、当力学性能要求不太高时，正火可作为________热处理；当力学性能要求较高时，正火可作为________热处理。

答案：最终、预先
二、单项选择（下列题中选项可能多个正确，但只选择其中最佳的一项）
1、T8钢与60钢相比，T8钢的特点是（）。

A、Ms点低，C曲线靠左
B、Ms点低，C曲线靠右
C、Ms点高，C曲线靠左
答案：B
2、调质处理就是（）的热处理。

A、淬火+低温回火
B、淬火+中温回火
C、淬火+高温回火
答案：C
3、化学热处理与其他热处理方法的基本区别是（）。

A、加热温度
B、组织变化
C、改变表面化学成分
答案：C
4、高频淬火时淬硬层的深度与频率的关系是（）。

A、频率越高，淬硬层越深
B、频率越高，淬硬层越浅
C、频率对淬硬层深度影响不大
答案：B
5、调质处理就是（）的热处理。

A、淬火+低温回火
B、淬火+中温回火
C、淬火+高温回火
答案：C
6、钢在加热时需保温一段时间的目的是（）。

A、奥氏体形核
B、获得成分均匀的奥氏体
C、奥氏体晶核长大
答案：B
7、第一类回火脆性的特点是（）。

A、具有可逆性
B、只有合金钢才有这种脆性
C、与回火后的冷却速度无关
答案：C
8、影响临界冷却速度的主要原因是（）。

A、奥氏体晶粒的粗细
B、奥氏体成分的均匀性
C、钢的化学成分
答案：C
9、一个理想的淬火冷却介质应具有的冷却特性是( )。

A、在约500℃以上的高温区的冷却速度应尽可能缓慢，在低于约250℃的低温区应具有足够快的冷却速度
B、在约550℃的高温区应具有足够快的冷却速度，在低于约250℃的低温区的冷却速度应尽可能缓慢
C、从高温到低温一直应保持足够快的冷却速度答案：B
10、用高碳钢和某些合金钢制锻坯件，加工时发现硬度过高，为容易加工，可进行( )处理。

A、退火
B、正火
C、淬火
答案：A
11、贝氏体与马氏体不同，它是（）；
A、固溶体
B、金属化合物
C、机械混合物
答案：C
12、共析钢经调质处理后，其组织为（）；
A、索氏体
B、回火屈氏体
C、回火索氏体
答案：C
13、在过冷奥氏体等温转变图的“鼻子”处，孕育期最短，所以在该温度下（）。

A、过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最快
B、过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最慢
C、过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最快
答案：C
14、感应加热工件表面时，涡流在零件截面上的分布是（）。

A、均匀的
B、表面大，中心小
C、表面小，中心大
答案：B
15、合金进行相变时的过冷过热现象是（）。

A、一种热处理缺陷
B、一种认为现象
C、促进相变的动力
答案：C
16、共析钢淬火后，在500～650℃范围内回火，得到的组织是（）。

A、回火托氏体
B、回火索氏体
C、回火马氏体
答案：B
17、第一类回火脆性的特点是（）。

A、具有可逆性
B、只有合金钢才有这种脆性
C、与回火后的冷却速度无关
答案：C
18、淬火钢在回火过程中，随着回火温度的升高，力学性能变化的基本趋势是（）。

A、σb、HB下降，δ、αk提高
B、σb、HB、δ和αk均下降
C、σb、HB、δ和αk均提高
答案：A
19、钢的淬透层深度一般是指工件表面至（）。

A、100%马氏体的深度
B、50%马氏体+50%贝氏体的深度
C、50%马氏体+50%屈氏体的深度
答案：C
20、钢的淬透层深度一般是指工件表面到( )。

A、100％马氏体的深度
B、50％马氏体+50％贝氏体的深度
C、50％马氏体+50％
屈氏体的深度
答案：C
21、将加热的工件投入温度稍高于Ms的盐浴中，保温足够的时间，使其发生下贝氏体转变后取出空冷，这种方法称为 ( )。

A、双液淬火
B、分级淬火
C、等温淬火
答案：C
22、钢件渗碳后，一般( )。

A、不必进行任何热处理
B、需经淬火及低温回火
C、需经调质处理
答案：B
23、高碳钢为了便于机械加工，可预先进行（）；
A、球化退火
B、淬火
C、回火
答案：A
24、45CrNi钢在高温回火时应采用（），以抑制回火脆性的产生。

A、炉冷
B、空冷
C、油冷或水冷
答案：C
25、零件渗碳后，其表层为（）。

A、亚共析区
B、共析区
C、过共析区
答案：C
26、工件在淬火过程中，导致尺寸变化的根本原因是（）。

A、组织转变(相变)
B、热应力和组织应力
C、工件形状设计不合理
答案：A
27、钢的热处理工艺应包括（）。

A、加热和保温
B、加热、保温和冷却
C、加热和冷却
答案：B
28、钢经表面淬火后，将获得（）。

A、一定深度的马氏体
B、全部马氏体
C、下贝氏体
答案：A
29、钢件渗碳后，一般（）。

A、不必进行任何热处理
B、需经淬火及低温回火
C、需经调质处理
答案：B
30、影响临界冷却速度的主要原因是（）。

A、奥氏体晶粒的粗细
B、奥氏体成分的均匀性
C、钢的化学成分
答案：C
31、感应加热工件表面时，涡流在零件截面上的分布是（）。

A、均匀的
B、表面大，中心小
C、表面小，中心大
答案：B
32、从热处理工艺看，弹簧钢一般采用（）。

A、淬火+低温回火
B、淬火+中温回火
C、淬火+高温回火
答案：B
三、是非题（判断下列说法正确与否,正确用√错误用×表示）
1、钢的高温回火脆性可以通过快速冷却避免。

( )
答案：(√)
2、感应加热工件表面时，由于工件表面涡流产生的热量，使工件表层迅速加热到淬火温度，而心部温度接近室温，随后快速冷却，从而达到了表面淬火的目的。

( )
答案：(√)
3、钢的任何化学热处理都包括分解、吸收和扩散三个基本过程。

它改变表层化学成分但不改变其组织。

( )
答案：(×)
4、本质细晶粒钢加热后，实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。

( )
答案：(×)
5、淬火钢随着回火温度的升高，其力学性能变化的基本趋势是强度、硬度下降，而塑性，韧性提高。

( )
答案：(√)
6、把钢的表面迅速加热到淬火温度，而心部温度仍保持在临界温度以下，然后快速冷却，使钢表面一定深度转变为马氏体组织，而心部组织不变，这种方法称为表面淬火。

( ) 答案：(√)
7、正火的冷却速度比退火稍快，故正火钢的组织比较细，它的强度、硬度比退火的高。

（）
答案：(√)
8、钢的淬透性主要取决于钢的化学成分，但钢件尺寸大小和冷却介质对钢的淬透性也有一定影响。

（）
答案：(√)
9、淬透性好的钢，淬硬性一定高；反之淬透性差的钢，淬硬性一定低。

（）
答案：(×)
10、把钢的表面迅速加热到淬火温度，而心部温度仍保持在临界温度以下，然后快速冷却，使钢表面一定深度转变为马氏体组织，而心部组织不变，这种方法称为表面淬火。

( ) 答案：(√)
11、15钢的渗碳加热温度为900～950℃； 38CrMoAl钢的氮化加热温度为820～870℃。

( ) 答案：(×)
12、钢在具体加热条件下获得奥氏体晶粒大小，称为奥氏体的实际晶粒度。

奥氏体晶粒越细小，热处理后钢的力学性能也就越高，特别是冲击韧性有明显提高。

( )
答案：(√)
13、钢的淬透性主要取决于钢的化学成分，但零件的尺寸和原始组织对钢的淬透性也有一定的影响。

( )
答案：(×)
14、氮化零件和渗碳零件的表面都具有很高的硬度和耐磨性，而心部具有足够的韧性，故两者可以互相通用。

( )
答案：(×)
15、低温回火脆性可以通过快速冷却的方法避免。

（）
答案：(×)
16、将碳钢加热到500～650℃，经一段时间保温后随炉冷却至300～200℃以下出炉的退火
方法叫完全退火。

（）
答案：(×)
17、当力学性能要求不太高时，正火可作为最终热处理。

（）
答案：(√)
18、感应加热工件表面时，涡流在零件截面上的分布是均匀的。

（）
答案：(×)
19、将钢加热到略高于Ac1的一定温度，经保温后缓慢冷却的退火方法，称为去应力退火。

( )
答案：(×)
20、淬火钢随着回火温度的升高，其基本趋势是钢的强度、硬度下降，而塑性，韧性提高。

( )
答案：(√)
21、钢的表面淬火是既改变钢表层化学成分，又改变钢表层组织的一种热处理方法。

（）答案：(×)
22、热处理之所以能使钢的性能发生变化，其根本原因是由于钢具有晶体结构。

( ) 答案：(×)
23、本质细晶粒钢加热后，实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。

（）
答案：(×)
24、淬透性好的钢，脆硬性一定高；淬透性差的钢，淬硬性也一定低。

（）
答案：(×)
25、氮化零件和渗碳零件的表面都具有很高的硬度和耐磨性，而心部具有足够的韧性，故两者可以互相通用。

（）
答案：(×)
四、问答题（回答下列问题，有计算时应列出公式、算式及计算步骤）
1、为什么钢淬火后必须经过回火才能使用？常用的回火工艺有那些？
答案：淬火后的钢，组织为马氏体加残余奥氏体（1分），硬度强度有很大提高，但塑性韧性明显降低（0.5分）；
残余奥氏体在使用过程中会自发的产生组织变化（1分），既影响性能也影响尺寸精度（0.5分）；
淬火钢内往往存在很大的内应力（1分），并导致韧性下降、零件变形和开裂（0.5分）。

因此淬火后的钢必须经过回火才能使用。

常用的回火工艺有低温回火（0.5分）、中温回火（0.5分）和高温回火（0.5分）。

2、经冷轧后的15钢板，要求降低硬度时应采用怎样的退火方法？指出退火目的及退火后的组织。

答案：
退火方法：再结晶退火；（2分）
退火目的：消除加工硬化及内应力；（2分）
退火后的组织： P+F。

（2分）
3、何谓第二类回火脆性？其产生原因和避免方法是什么？
答案：
第二类回火脆性指的是淬火钢在500～650℃范围内回火后出现的脆性（1分）。

这类脆性产生的原因主要与S 、P 、Sn 、Sb 等杂质元素在原奥氏体晶界上的偏聚有关（1分），Ni 、Cr 、Mn 等合金元素的加入也促进了杂质元素的偏聚（1分），同时这些元素本身也易在晶界上偏聚，有增加这类回火脆性的倾向（1分）。

除快冷可以防止第二类回火脆性外（1分），在钢中加入W 、Mo 等合金元素也能有效的抑制这类回火脆性的产生（1分）。

4、为什么钢淬火后必须经过回火才能使用？常用的回火工艺有那些？
答案：淬火后的钢，组织为马氏体加残余奥氏体（0.5分），硬度、强度有很大提高（0.5分），但塑性、韧性明显降低（0.5分）；
残余奥氏体在使用过程中会自发的产生组织变化（1分），既影响性能也影响尺寸精度（0.5分）；
淬火钢内往往存在很大的内应力（1分），并导致韧性下降、零件变形和开裂（0.5分）。

因此淬火后的钢必须经过回火才能使用。

常用的回火工艺有低温回火（0.5分）、中温回火（0.5分）和高温回火（0.5分）。

5、说出什么是退火，什么是正火，并比较正火与完全退火的区别。

答案：退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度（0.5分），保温一定时间（0.5分），然后缓慢冷却（一般为随炉冷却）（0.5分），以获得接近平衡组织的热处理工艺（0.5分）。

正火是将刚加热到Ac3（对于亚共析钢）或Accm （对于过共析钢）以上30℃～50℃（0.5分），保温适当时间后（0.5分），在空气中冷却（0.5分），得到珠光体类组织（一般为索氏体）的热处理工艺（0.5分）。

正火与完全退火的主要区别是冷却速度较快（0.5分），得到的组织较细（0.5分），能获得更高的强度和硬度（0.5分）；同时生产周期较短，成本较低（0.5分）。

6、T12钢加热到770℃后用侧图所示各种方法冷却，分析其所得的组织。

答案： （1） M+A 残余；(2分)
（2） M+B 下+A 残余；（2分） （3） B 下（2分）
时间
1 M s M f
7、简述共析钢等温转变的分类、温度范围、转变机制及转变产物。

答案：
（1）珠光体类转变：
转变温度： A
1
～550℃；（0.5分）
转变机制：扩散型转变；（0.5分）
转变产物：珠光体（P）、索氏体（S）、屈氏体（T）；（1分）（2）贝氏体转变：
转变温度： 550℃～Ms ；（0.5分）
转变机制：半扩散型转变；（0.5分）
转变产物：上贝氏体（B
上）、下贝氏体（B
下
）（1分）
（3）马氏体转变
转变温度： Ms~ Mf ；（0.5分）
转变机制：非扩散型转变；（0.5分）
转变产物：针状马氏体（M）、板条马氏体（M）（1分）
8、指出钢的淬透性、淬透深度和淬硬性三者之间的区别？
答案：钢的淬透性是指钢在淬火时能够获得马氏体的能力（1分）。

它是钢材本身固有的一种属性（0.5分）。

它主要与钢的过冷奥氏体稳定性或钢的临界淬火冷却速度有关（0.5分）。

而这些影响因素又与合金元素含量密切相关（0.5分）。

淬透深度指的是工件表面到半马氏体区的距离（1分）。

它除取决于钢材的淬透性之外（0.5分），还与所采用的冷却介质、工件尺寸等外部因素有关（0.5分）。

淬硬性是指钢在理想条件下进行淬火所能达到最高硬度的能力（1分）。

主要与钢中的含碳量有关（0.5分）。

9、为什么钢淬火后必须经过回火才能使用？常用的回火工艺有那些？
答案：淬火后的钢，组织为马氏体加残余奥氏体（0.5分），硬度、强度有很大提高（0.5分），但塑性、韧性明显降低（0.5分）；
残余奥氏体在使用过程中会自发的产生组织变化（1分），既影响性能也影响尺寸精度（0.5分）；
淬火钢内往往存在很大的内应力（1分），并导致韧性下降、零件变形和开裂（0.5分）。

因此淬火后的钢必须经过回火才能使用。

常用的回火工艺有低温回火（0.5分）、中温回火（0.5分）和高温回火（0.5分）。

10、什么叫钢的回火脆性？下列几种钢中，哪类钢的回火脆性严重，如何避免。

45、40Cr、35SiMn、40CrNiMo
答案：随着回火温度升高，在250～650℃两个区间（1分）存在冲击韧性明显下降的脆化现象（1分），称为钢的回火脆性。

上述几种钢都属于调质钢，淬火后要经历高温回火（1分），其中40Cr、35SiMn钢由于含有Cr、Si、Mn等合金元素，在高温回火慢冷时容易产生第二类回火脆性（1分），可以采用快冷来抑制这类回火脆性（1分）。

40CrNiMo合金钢中由于加入了Mo元素（0.5分），能抑制第二类回火脆性的产生（0.5分）。