工程材料与热处理 第5章作业题参考答案

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1、工程材料与热处理 第5章作业题参考答案1. 奥氏体晶粒大小与哪些因素有关？为什么说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能？ 奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小。 加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。 加热速度。加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否则晶粒反而更加粗大。 钢的化学成分。在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未

2、溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。 钢的原始组织。钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小。 传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即s=0+kd-1/2，其中0和k是细晶强化常数，s是屈服强度，d是平均晶粒直径。显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑

3、性，韧性也较好。 2过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物？试列表比较它们的组织和性能。 转变产物 组织 性能 珠珠光体是铁素体和渗碳体的机械混珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之光合物，渗碳体呈层片状分布在铁素体间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较体 基体上。转变温度越低，层间距越小。 好。 上贝氏体组织形态呈羽毛状，在光学贝上贝氏体强度较低，塑性和韧性较差。下显微镜下，铁素体呈暗黑色，渗碳体氏贝氏体强度较高，塑性和韧性也较好，具呈亮白色。下贝氏体组织形态呈黑色体 有良好的综合力学性能。 针状。 板条状马氏体具有较高硬度、较高强度与板条状马氏体由一束束平行的长条马较好塑性和韧性

4、相配合的良好的综合力学状晶体组成，其单个晶体的立体形态氏性能。针片状马氏体具有比板条状马氏体为板条状。针片状马氏体由互成一定体 更高的硬度，但脆性较大，塑性和韧性较角度的针状晶体组成。 差。 3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550的孕育期最短，转变速度最快？ 因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差G；另一个是原子的扩散系数D。等温温度越低，过冷度越大，自由能差G也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。高温时，自由能差G起主导作用；低温时，原子扩散系数起主导作用。处于“鼻尖”温度时，

5、两个因素综合作用的结果，使转变孕育期最短，转变速度最大。 4.判断下列说法是否正确，为什么？ 钢在奥氏体化冷却，所形成的组织主要取决于钢的加热速度。 低碳钢和高碳钢零件为了切削方便，可预先进行球化退火处理。 过冷奥氏体的冷却速度越快，钢件冷却后的硬度越高。 钢经淬火后处于硬脆状态。 马氏体中的碳含量等于钢中的碳含量。 错误，取决于钢的冷却速度。 错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行正火，提高硬度。而高碳钢工件则应进行球化退火，其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。 错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 正确。 错误，钢中的含碳量是否等于马氏

6、体的含碳量，要看加热温度。完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含碳量。 5.什么是Vk？其主要影响因素有哪些？ Vk是指淬火临界冷却速度。其主要受化学成分的影响：亚共析钢随着含碳量的增加，C曲线右移，过冷奥氏体稳定性增加，则Vk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Vk增大；合金元素中，除Co和Al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Vk减小。 6.什么是马氏体

7、？其组织形态和性能取决于什么因素？ 马氏体是在碳在-Fe中的过饱和固溶体。马氏体最初是在钢中发现的：将钢加热到一定温度后经迅速冷却，得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。其组织形态和性能取决于材料的成分和淬火速率。 7马氏体转变有何特点？为什么说马氏体转变是一个不完全的转变？ 相变的无扩散性。 切变共格性。 新相与母相之间有一定的位向关系与惯习面。 马氏体转变在一个温度范围内完成。 马氏体转变是一个不完全的转变。 由于多数钢的Mf在室温以下，因此钢冷却到室温时仍有部分未转变的奥氏体存在，称之为 残余奥氏体，随碳含量的增加，Ar也随之增加。一般钢经过淬火后要经过深冷处理来减少Ar的量。 8.退火

8、的主要目的是什么？生产中常用的退火方法有哪几种？ 退火的主要目的是消除铸件、锻件及焊接件的工艺缺陷，改善金属材料的加工成型性能、切削加工性能、热处理工艺性能，稳定零件的几何尺寸。 常用的退火的方法有：完全退火，球化退火，去应力退火。 9.正火与退火相比有何异同？什么条件下正火可代替退火？ 正火是将工件加热到Ac3或者Accm以上一定的温度并保温一定时间，而后在空气中冷却得到珠光体型组织的热处理工艺，而退火是将工件加热到适当温度，保温一定时间再缓慢冷却而获得接近平衡组织的热处理工艺。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。 正火

9、炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。 生产上退火和正火工艺的选择应根据钢种冷热加工工艺零件的使用性能及经济性综合考虑。 含碳量Wc0.75%以上的高碳钢或工具钢一般均采用球化退火作为预备热处理,如有网状二次渗碳体存在,则应先进行正火消除之。 10.为什么过共析钢锻件采用球化退火而不用完全退火？ 因为过共析钢采用完全退火，完全奥氏体化，加热温度高，晶粒容易粗大，得到组织为珠光体和网状二次渗碳体，硬度较大，不便于切削加工。球化退火，不完全奥氏体化，存在渗碳体，晶粒不易长大，得到组织为珠光体和粒状二次渗碳体，硬度较低，机械加工性能好。 11.为什么说淬火回火处理是钢铁

10、材料最经济和最有效的强化手段？ 钢件的淬火与回火是热处理工艺中最重要的、应用最广泛的工序。作为各种机器零件以及工、模具的最终热处理，淬火回火决定着钢件的最终性能。淬火能够显著提高钢件的硬度与强度。为了消除淬火钢件的残余应力，得到不同强度、硬度、塑性、韧性配合的综合性能，则要以合适的回火处理相结合。在实际应用中淬火与回火是联系在一起不可分割的两种热处理工艺。 12.将两个同尺寸的T12钢试样，分别加热到780和860，并保温相同时间，然后以大于vk的同一冷却速度至室温，试问： 哪个试样中马氏体的wc较高？ 哪个试样中残余奥氏体量较多？ 哪个试样中未溶碳化物较多？ 哪个淬火加热温度较合适？为什么？

11、 860，处于完全奥氏体化区，奥氏体的含碳量即为马氏体的含碳量。 860，奥氏体的含碳量越高，Ms和Mf就越低，残余奥氏体就越多。 780，因为780处于不完全奥氏体化区，还有许多未溶碳化物。 780，处于部分奥氏体化区，加热组织为奥氏体+未溶碳化物，晶粒细小。同时控制了奥氏体含碳量，也就控制了马氏体含碳量，降低了马氏体脆性。淬火组织： 马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，保证了强度、硬度。 13一根直径为6mm的45钢棒料，经860淬火、160低温回火后，硬度为55HRC，然后从一端加热，使钢棒上各点达到图5-1所示的温度。试问： 此时各点的组织是什么？ 从图示温度缓冷至室温后各点的组织是什么？

12、 从图示温度水冷至室温后各点的组织是什么？ 150点：低于160，组织不变，回火马氏体 550点：高于160，低于A1线，相当于高温回火，组织：回火索氏体。 750点：高于A1线，相当于重新加热，部分奥氏体化，组织：奥氏体+铁素体。 840点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：奥氏体。 950点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。 150点：低于160，缓冷到室温后，组织不变，回火马氏体 550点：高于160，低于A1线，相当于高温回火，缓冷到室温后，组织：回火索氏体。 750点：高于A1线，相当于重新加热，部分奥氏体化，缓冷到室温后，组织：珠光体+铁素体。 840点：高于A3线，完全

13、奥氏体化，组织：奥氏体。缓冷到室温后，组织：珠光体+铁素体。 950点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。缓冷到室温后，组织：珠光体+铁素体。 150点：低于160，水冷到室温后，组织不变，回火马氏体。 550点：高于160，低于A1线，相当于高温回火，水冷到室温后，组织：回火索氏体。 750点：高于A1线，相当于重新加热，部分奥氏体化，水冷到室温后，组织：马氏体+铁素体。 840点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：奥氏体。水冷到室温后，组织：马氏体 950点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。水冷到室温后，组织：粗大马氏体。 14. 现有20钢和40钢制造的齿轮各一个，为

14、了提高轮齿齿面的硬度和耐磨性，宜采用何种热处理工艺？热处理后的组织和性能有何不同？ 20#钢：渗碳淬火，采用淬火加低温回火的工艺。渗碳淬火后表面硬度可达HRC5662，齿面接触强度高，耐磨性好，芯部也有较高的韧性。表面组织是高碳回火马氏体，心部组织是铁素体和珠光体。 40#钢：表面淬火加低温回火，淬火后表面硬度可达HRC4550，齿面接触强度高，耐磨性好，芯部较软，有较高的韧性。表面组织是回火马氏体，心部组织组织是铁素体和珠光体。 15什么是钢的淬透性和淬硬性?它们对于钢材的使用各有何意义? 淬透性是指钢件淬火时获得马氏体的能力，淬透性与C曲线的位置有关，主要取决于合金元素的含量与种类。而淬硬

15、性是指钢在正常淬火条件下，以超过VK的速度冷却所形成的马氏体组织所能达到的最高硬度，淬硬性与含碳量有关，含碳量越高，得到的马氏体的硬度越高。 淬透性对钢件热处理后的力学性能有很大影响。若钢件被淬透，经回火后整个截面上的性能均匀一致;若淬透性差，钢件未被淬透，经回火后钢件表里性能不一，心部强度和韧性均较低。因此，钢的淬透性是一项重要的热处理工艺性能，对于合理选用钢材和正确制定热处理工艺具有重要意义。淬硬性主要代表钢的淬火后能达到的最高硬度，淬硬性越大则淬火后的最高硬度越大。 16回火的目的是什么?为什么淬火工件务必要及时回火? 回火的目的： 、减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，

16、如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。 、调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。 、稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。 、改善某些合金钢的切削性能。 淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。 17为什么生产中对刃具、冷作模具、量具、滚动轴承等热处理常采用淬火+低温回火，对弹性零件则采用淬火+中温回火，而对轴、连杆等零件却采用淬火+高

17、温回火? 低温回火组织为回火马氏体，基本上保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，淬火内应力有所降低，所以生产中对刃具、冷作模具、量具、滚动轴承等热处理常采用淬火+低温回火。 中温回火后组织为回火屈氏体。具有高的屈强比，高的弹性极限和一定的韧性，淬火内应力基本消除，中温回火常用于弹性零件。 高温回火后组织为回火索氏体，具有强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。高温回火广泛用于汽车、拖拉机、机床等承受较大载荷的结构零件的热处理，如连杆、齿轮、轴类、高强度螺栓等。 18在硬度相同的条件下，为什么经调质处理的工件比正火后的工件具有较好的力学性能? 因为正火得到的索氏体中的渗碳体是片状的，而调质处理得到的

18、索氏体中的渗碳体是粒状的，粒状渗碳体阻止断裂过程的发展比片状渗碳体有利，塑性韧性好。因此，回火索氏体比索氏体组织综合力学性能好。 19用T12钢制造的丝锥，其成品硬度要求为60HRC，加工工艺过程为：轧制热处理1机加工热处理2机加工。 写出各热处理工序的名称及作用： 制订最终热处理的工艺规范(加热温度、冷却介质)。 热处理1： 正火：细化晶粒，去除锻造应力，为下步热处理做组织准备。珠光体+渗碳体。 球化退火：降低正火硬度、改善切削加工性能，消除网状渗碳体，为后续淬火作组织准备。球状渗碳体+珠光体。 热处理2：淬火：提高硬度和耐磨性，满足使用所需。马氏体+残余奥氏体。低温回火：减少淬火应力，稳定

19、尺寸，还有减少残余奥氏体量、进一步提高硬度和耐磨性的作用。回火马氏体+碳化物。 第二次热处理工艺规范： 淬火 加热温度780，保温时间30分钟，用水或盐水为淬火介质。回火温度为200，保温30分钟到1小时。 20 什么是表面淬火?为什么机床主轴、齿轮等中碳钢零件常采用感应加热表面淬火? 将工件的表层迅速加热到淬火温度进行淬火的工艺方法称为表面淬火。 工件经表面淬火后，表层得到马氏体组织，具有高的硬度和耐磨性，而心部仍为淬火前的组织，具有足够的强度和韧性。与普通加热淬火相比，感应加热表面淬火加热速度快，加热时间短；淬火质量好，淬火后晶粒细小，表面硬度比普通淬火高，淬硬层深度易于控制；劳动条件好，

20、生产率高，适宜大批量生产。机床主轴、齿轮等中碳钢零件要求表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有足够的强度和韧性，因此常采用感应加热表面淬火。 21什么是化学热处理?化学热处理包括哪几个基本过程？常用的化学热处理方法有哪几种? 化学热处理是将工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其表层，以改变表面化学成分、组织和性能的热处理工艺。 化学热处理包括：分解、吸收和扩散三个基本过程。 常用的化学热处理方法有：渗碳、渗氮、碳氮共渗以及渗金属等。 22渗碳的目的是什么?为什么渗碳零件均采用低碳钢或低碳合金钢钢制造? 渗碳的目的是提高工件表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，并使其心部保持良好的塑性和

21、韧性。 低碳钢能满足心部韧性，但表面硬度低，不耐磨；高碳钢，热处理后表面硬度高，耐磨，但心部韧性太差，低碳钢渗碳淬火后能很好的满足要求。 23为什么钢经渗碳后还需进行淬火+低温回火处理? 因为钢渗碳后缓慢冷却的平衡组织为表面为过共析组织P+Fe3CII,心部则为原始的亚共析组织F+P。 渗碳后淬火+低温回火的组织： 表层：M回+点状碳化物+少量A，硬度为 HRC 58-60 心部：低碳回火马氏体+F+S，硬度为HRC 30-50 因此，工件经渗碳淬火及低温回火后表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有良好的韧性。 24 经调质处理后，45钢的硬度为240HBS，若再进行200的回火，能否使其硬度升

22、高？为什么？经淬火、低温回火后，45钢的硬度为57HRC，若再进行560的回火，能否使其硬度降低？为什么？ 45钢调质后的硬度为240HBS，若再进行200回火，不能提高硬度。因为，回火温度越高，硬度下降越多，而调质工艺就是淬火+高温回火，碳化物已经析出，铁素体回复，硬度已经下降了，不能再升高。 560是高温回火。该钢经淬火和低温回火后硬度57HRC，若再进行高温回火，硬度可以降低。因为，回火温度越高，硬度下降越多。该钢经低温回火，组织是回火马氏体，碳化物还未析出，存在过饱和，因此，可继续提高回火温度，使得硬度降低。这也是为何经低温回火处理的碳素工具钢，不能使用很高的切削速度的原因。高速切削，

23、摩擦生热，切削温度高于回火温度后，就相当于继续回火。 25常用碳氮共渗的方法有哪几种?其主要目的和应用范围如何? 碳氮共渗有气体碳氮共渗和液体碳氮共渗两种，目前常用的是气体碳氮共渗。气体碳氮共渗与渗碳基本相似，常用渗剂为煤油+氮气等，加热温度为820-860。与渗碳相比，碳氮共渗加热温度低，零件变形小，生产周期短，渗层具有较高的硬度、耐磨性和疲劳强度，常用于汽车变速箱齿轮和轴类零件。 26.固态相变有什么样的特点？ 相变的阻力大。 新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系。 母相晶体缺陷对相变起促进作用。 易于出现过渡相。 27.简述奥氏体的形成过程。 奥氏体的转变形成过程包括形核、长大、剩

24、余渗碳体溶解及奥氏体成分均匀化四个过程。 28.影响奥氏体等温形成的因素有哪些？ 温度、碳含量、原始组织、合金元素 29.什么是奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度？晶粒大小对钢的性能是怎样影响的？ 本质晶粒度指根据标准试验方法，在的温度下保持足够长的时间后测定的晶粒大小，表示钢在一定条件下奥氏体晶粒长大的倾向性。 起始晶粒度指临界温度以上，奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚接触时的晶粒大小。 实际晶粒度指在某一具体热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸。 钢在一定加热条件下获得的奥氏体晶粒称为奥氏体的实际晶粒，它的大小对于冷却转变后钢的性能有明显的影响。奥氏体晶粒细小，冷却后产物组织的晶粒也

25、细小。细晶粒组织不仅强度、塑性比粗晶粒高，而且冲击韧性也有明显提高。因此，钢在加热时，为了得到细小而均匀的奥氏体晶粒，必须严格控制加热温度和保温时间。 30.影响奥氏体等温转变冷却曲线的因素有哪些？ 成分的影响，包括碳含量和合金元素的影响。 奥氏体状态的影响。 应力和塑性变形的影响。 31.简述钢中珠光体的组织形态。 钢中常见的珠光体有片状珠光体和粒状珠光体两种。 片状珠光体：F和Fe3C层片相间的机械混合组织。 粒状珠光体：Fe3C以粒状分布于F基体上形成的混合组织。采用球化处理工艺可以得到粒状珠光体组织。Fe3C的量由钢的C%决定；Fe3C的尺寸、形状由球化工艺决定。 32.粒状珠光体获得

26、的途径有哪些？ 粒状珠光体获得的途径主要有二：其一，过冷奥氏体转变为片状珠光体之后继续等温保持或者随后缓慢冷却，使片状渗碳体转变为粒状渗碳体，这个过程比较漫长，因而在实际的工业生产中不常应用；其二，控制奥氏体化的温度与时间，或者采取其他的工艺措施，使过冷奥氏体中存在分布均匀的细小的未溶碳化物质点，以此作为珠光体转变时的渗碳体核心，最终获得分布均匀、尺寸一致的粒状渗碳体，这就是球化退火工艺。 33.比较钢中贝氏体的形貌、亚结构和性能。 上贝氏体形貌为粒状的、链珠状的或者短杆状的渗碳体分布于铁素体板条之间，并且沿着铁素体板条的长轴方向排列成行，从整体来看呈羽毛状。下贝氏体其中铁素体为简单的片状或者

27、透镜状，各铁素体片之间存在一定的交角，而颗粒状或者细片状的碳化物分布在铁素体片的内部，在放大倍数不是很高的光学显微镜下表现为典型的针状。 上贝氏体和下贝氏体铁素体中的亚结构均为位错，不存在孪晶亚结构。 贝氏体具有较高的强度和硬度，由于下贝氏体铁素体中碳含量过饱和程度比较大，且其中碳化物主要分布于铁素体内部，而不是板条之间，因此下贝氏体硬度与强度要高于上贝氏体。 34.简述钢中马氏体的组织形态、亚结构和性能。 马氏体的组织形态为板条状马氏体和片状马氏体。板条状马氏体的亚结构为位错，片状马氏体的亚结构为细小相变孪晶。马氏体机械性能的显著特点是高强度和高硬度。 35.简述马氏体转变的特点。 相变的无

28、扩散性。 切变共格性。 具有一定的位向关系与惯习面。 马氏体转变在一个温度范围内完成。 马氏体的可逆转变与形状记忆效应。 36.比较过冷奥氏体等温转变冷却曲线和连续冷却曲线的异同点。 在连续冷却条件下，钢的过冷奥氏体转变是在一个等温范围内发生的，这样的连续冷却转变实际上可以看作是一系列温度相差很小的、等温保持时间很短的等温转变过程所组成，这样的连续冷却转变产物也可以看作是不同温度下等温转变产物的混合物。 若将过冷奥氏体等温转变图与过冷奥氏体连续冷却转变图画在同一个温度-时间坐标图中，可以发现过冷奥氏体连续冷却转变图的位置在其等温转变图的右下方。这说明在连续冷却条件下过冷奥氏体要在比较低的温度下

29、经过较长的孕育期才开始转变。 37.什么是钢的退火？试述退火的种类和用途。 钢的退火是将组织偏离平衡状态的合金加热到适当的温度，保温以后缓慢冷却而获得接近平衡组织的热处理工艺。 扩散退火：主要用于消除铸件或锻坯在凝固过程中产生的枝晶偏析或者区域偏析。 完全退火：主要用于碳的质量分数在0.25%-0.60%之间的中碳钢，目的是消除组织的内应力，细化晶粒，降低材料的硬度，改善其切削性能。 不完全退火：对于亚共析钢，作用是改变了珠光体的层间距，以达到降低硬度，消除内应力和改善切削性能的目的。对于过共析钢的不完全退火实际上是球化退火的一种。 球化退火：主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢，通过球化退火

30、，使钢中的渗碳体球状化，或获得球状的珠光体，目的是降低钢件硬度，均匀组织，改善切削性能，同时也为随后的淬火处理做好准备。 去应力退火：为了消除钢材由于变形加工以及铸造、轧制、锻造和焊接过程引起的残余内应力而进行的退火。 再结晶退火：经过变形后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。 38.什么是钢的正火？比较钢的正火和退火的应用。 正火是将钢加热到Ac3(或Acm)以上适当温度,保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。 生产上退火和正火工艺的选择应根据钢种冷热加工工艺零件的使用性能及经济性综合考虑。 含碳量W

31、c0.75%以上的高碳钢或工具钢一般均采用球化退火作为预备热处理,如有网状二次渗碳体存在,则应先进行正火消除之。 39.什么是钢的淬火和回火？其目的是什么？ 把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温，并随后以大于临界冷却速度的冷速进行冷却，得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 所谓回火是将淬火钢件加热至Ac1点以下某一温度，保温一段时间后，以适当的方式冷却至室温，以使淬火组织转变为稳定的回火组织的热处理工艺。 淬火的主要目的是使奥氏体化的钢件获得尽可能多的马氏体，并且与合适的回火处理相配合而得到各种要求的综合性能。 淬火钢回火的目的如下： (1)、消除内应力。通过回火减小或

32、消除工件在淬火时产生的内应力，防止工件在使用过程中的变形和开裂。 (2)、获得所需要的力学性能。通过回火可提高钢的韧性，适当调整钢的强度和硬度，使工件具有较好的综合力学性能。 (3)、稳定组织和尺寸。回火可使钢的组织稳定，从而保证工件在使用过程中尺寸稳定。 40.如何选择不同碳钢的淬火温度？为什么？ 淬火加热温度主要根据钢的相变临界点确定，即Ac1、Ac3、Acm的位置。通常情况下，亚共析钢的淬火加热温度在Ac3以上30-50；共析钢与过共析钢的淬火加热温度在Ac1以上30-50。对于亚共析钢，其淬火加热温度若在Ac3以下，则淬火后会出现铁素体，不但使硬度、强度降低，而且硬度不均匀；而其淬火加

33、热温度超过Ac3点过多时，则奥氏体晶粒粗大，淬火后得到粗大的马氏体组织。对于过共析钢，其淬火加热温度为Ac1以上30-50时，奥氏体晶粒比较细小，并保留有一定数量的未溶碳化物质点，淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布的粒状碳化物，钢件不仅具有高的硬度、强度和耐磨性，而且也具有比较好的韧性。若过共析钢的淬火加热温度超过Acm，则碳化物将全部溶入奥氏体中，使奥氏体碳含量升高，降低钢件的Ms点和Mf点，淬火后残余奥氏体量增多，降低钢件的硬度和耐磨性；而且淬火加热温度过高，奥氏体晶粒粗大，淬火后易得到粗大的片状马氏体组织，并存在显微裂纹，钢件脆性增大，机械性能恶化；此外，淬火加热温度过高，氧化脱碳严重，也会

34、增大淬火应力，从而增大钢件的变形与开裂倾向。 41.请比较钢的淬透性、淬硬性和具体零件实际条件下的淬硬层深度，并理解淬透性和淬硬性的根本区别。 淬透性是指钢件淬火时获得马氏体的能力。而淬硬性是指钢在正常淬火条件下，以超过VK的速度冷却所形成的马氏体组织所能达到的最高硬度。 具体零件实际条件下的淬硬层深度是指钢的表面至内部马氏体组织占50处的距离来表示。淬透层越深，钢的淬透性越好。 钢的淬透性和淬硬性是两种完全不同的概念。钢的淬硬性是指钢在理想条件下淬火能达到最高硬度的能力，它主要取决于马氏体的碳含量，含碳量越高，得到的马氏体的硬度越高。淬透性与C曲线的位置有关，主要取决于合金元素的含量与种类。

35、淬透性好的钢，其淬硬性不一定高。如低碳合金钢的淬透性相当好，但它的淬硬性却不高，再如高碳工具钢的淬透性较差，但其淬硬性高。 42.淬火冷却时有哪些冷却方法？ 单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火、喷射淬火、冷处理。 43.钢的回火分为哪几类？简单说明其应用。 根据回火温度的变化，回火工艺可以分为低温回火、中温回火和高温回火三类。 对于要求高强度、高硬度、高耐磨性以及一定韧性的工件，淬火后都要求进行低温回火。中温回火主要应用于弹簧钢和热锻模具。 高温回火主要应用于中碳碳素结构钢或低合金结构钢制造的各类机械零件。 44.什么是钢的表面淬火？其目的是什么？ 将工件的表层迅速加热到淬火温度进行淬火的工艺方法称为表面淬火。 其目的是：组织上，使表层被淬硬为马氏体，而心部仍为未淬火的组织。性能上，使钢的表面具有高的强度、硬度、高耐磨性和疲劳极限，而心部仍保持足够的塑性和韧性。 45.什么是钢的化学热处理？其目的是什么？ 化学热处理是将工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其表层，以改变表面化学成分、组织和性能的热处理工艺。它可以获得单一材料难以获得的性能，或进一步提高金属工作的使用性能