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）。
第五章钢热处理
第五章钢的热处理 本章重点： 热处理工艺主要介绍钢的普通常见的热处理方法， 1．退火 2．正火 3．淬火 4．回火。 难点：各种热处理方法的区别和应用 §5.3 钢的退火和正火 退火和正火是应用最为广泛的热处理工艺。在机械零件和工、模具的制造加工过程中，退火和正火往往是不可缺少的先行工序，具有承前启后的作用。机械零件及工、模具的毛坯退火或正火后，可以消除或减轻铸件、锻件及焊接件的内应力与成分、组织的不均匀性，从而改善钢件的机械性能和工艺性能，为切削加工及最终热处理（淬火）作好组织、性能准备。一些对性能要求不高的机械零件或工程构件，退火和正火亦可作为最终热处理。 一. 退火目的及工艺 退火是钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织、提高加工性能的一种热处理工艺。其主要目的是减轻钢的化学成分及组织的不均匀性，细化晶粒，降低硬度，消除内应力，以及为淬火作好组织准备。 退火工艺种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火及再结晶退火等。不同退火工艺的加热温度范围如图5.25所示，它们有的加热到临界点以上，有的加热到临界点以下。对于加热温度在临界点以上的退火工艺，其质量主要取决于加热温度、保温时间、冷却速度及等温温度等。对于加热温度在临界点以下的退火工艺，其质量主要取决于加热温度的均匀性。 1. 完全退火 完全退火是将亚共析钢加热到A C3以上20～30℃，保温一定时间后随炉缓慢冷却至500℃左右出炉空冷，以获得接近平衡组织的一种热处理工艺。它主要用于亚共析钢，其主要目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性能。 低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析钢完全退火，加热温度在A cm以上，会有网状二次渗碳体沿奥氏体晶界析出，造成钢的脆化。
第五章钢铁热处理
第五章钢铁热处理 将钢在固态下，加热到一定温度，经过保温，适当的冷却速度冷却，以改变其内部组织，从而获得所需性能的工艺方法。 调整钢的化学成分或对其实施改性处理是改善钢的使用性能和工艺性能的主要途径。利用加热、保温、冷却的方法，改变材料的组织与结构，达到改变材料性能的工艺过程称为热处理。 意义：合适的热处理是让材料达到希望的性能，有时是为了便于进行加工，有时让材料满足工作条件的要求。它是合理使用材料、充分发挥材料潜力必不可少方法。热处理过程中材料处于固态下，但内部都有不同程度的固态转变发生。 根据加热和冷却及应用特点的不同，常用的热处理方法的大致分类有： 第一节钢在加热时的组织转变 一、转变温度相变点
二、奥氏体的形成过程及影响因素 １、奥氏体形成的基本过程 （1）奥氏体晶核的形成 （2）奥氏体晶核的长大 （3）剩余渗碳体的溶解 （4）奥氏体晶核的均匀化 1.奥氏体是同时消耗两相来长大； 2.实际上总是铁素体先消失，随后残余渗碳体的溶解； 3.奥氏体的均匀化，各处的碳浓度都达到平均成分，随后所含其它合金元素经扩散达到成分均匀； 4.在铁素体和渗碳体的交界处形成奥氏体的核心； 5.亚(过)共析钢中过剩相的溶解(温度达到AC3或Accm以上)。 ２、影响奥氏体转变的因素
（1）加热温度； （2）加热速度； （3）化学成分； （4）原始组织。 （二）影响奥氏体晶粒长大的因素 1、加热温度 2、化学成分 1)保温温度愈高，保温时间长，奥氏体长大速度快，长大的时间多，晶粒变粗； 2)原始组织，固相转变组织的遗传性，珠光体细小，奥氏体的晶粒也细小；片状比球状细小，非平衡组织往往也可得到细小的奥氏体晶粒。 3)合金元素(成分)①含碳量增加，奥氏体转变加快，生长时间多，奥氏体晶粒的长大倾向增加； ②碳化物形成元素(Ti、V、Ta、Nb、Zr、W、Mo、Cr)和碳结合力强，阻碍碳的扩散可阻碍奥氏体晶粒生长；③不和碳作用而溶入基体元素(Si、Ni、Cu)对奥氏体晶粒生长无明显的影响；④Co、P、Mn对奥氏体晶粒的长大有加速作用。 4)加热速度速度快用的时间少，转变在较高温度，形核率高，最终晶粒尺寸较细小。 第二节钢在冷却时的组织转变一、过冷奥氏体的等温冷却转变 过冷奥氏体：钢奥氏体化后，从高温冷却到A1以下，此时奥氏体并不立即转变，而处于热力学不稳定状态，把这种存在于A1温度以下暂未发生转变的不稳定奥氏体称为过冷奥氏体。 等温冷却：将钢迅速过冷到临界点(Ar1)以下某一温度，使奥氏体保持在该温度下进行转变。连续冷却：将钢以某一固定速度不停顿地冷却(到室温)，使奥氏体在连续降温的过程种转变。（一）共析钢过冷奥氏体等温转变图的建立 等温转变曲线；C曲线TTT曲线 Temperature Time Transformation 孕育期
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________。
第五章 钢的热处理
一、名词解释 1.过冷：结晶只有在理论结晶温度以下才能发生，这种现象称为过冷。 2.枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内不均匀的现象叫做枝晶偏析。 3.二次相：由已有固相析出的新固相称为二次相或次生相。 4.铁素体：碳在α—Fe中的固溶体称为铁素体。 5.奥氏体：碳在γ—Fe中的固溶体称为奥氏体。 6.莱氏体：转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体。 7.珠光体：转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体。 8.变质处理：又称为孕育处理，是一种有意向液态金属中加入非自发形核物质从而细化晶粒的方法。 9.共晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变过程。 10.包晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相包着一定成分的固相，发生反应后生成另一一定成分新固相的反应。 二、填空题 1、金属的结晶过程由晶核形成和晶核长大两个基本过程组成。 2、金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有控制过冷度、变质处理和振动、搅拌 3、当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出来的枝晶轴含有较多的高熔点 组元。 4、在实际生产中，若要进行热锻或热轧时，必须把钢加热到奥氏体相区。 5、在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度低强度低。 三、选择题 1.铸造条件下，冷却速度越大，则（A.过冷度越大，晶粒越小） 2.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（B.越低） 3.如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪种铸锭晶粒细？（A.金属模铸造 B.低温铸造A.铸成薄片A.浇注时振动） 4.同素异构体转变伴随着体积的变化，其主要原因是（致密度发生变化） 5.实际金属结晶时，可通过控制形核N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒，应采用（A.增大N/G值） 6.二元合金在发生共晶转变时，各相组成是（D.三相共存） 7.二元合金在发生共析转变时，各相的（B.质量固定，成分发生变化） 10.产生枝晶偏析的原因是由于（D.液、固相线间距大，冷却速度也大） 11.二元合金中，铸造性能最好的是（B.共晶合金） 14.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是（D.变质处理） 四、判断题 1。凡是液体凝固为固体的过程是结晶过程。( x ) 2.评定晶粒度的方法 :在相同放大倍数的条件下，将晶粒组织图像或显微照片与标准晶粒评级图进行比较。晶粒度级别数越高，晶粒越细。（√） 3。在铁碳合金中，凡具有E点与F点之间成分的合金换冷到1148C时都将发生共晶转变。（√） 4。纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。（√） 5。Pb-Sn合金结晶时析出的一次相、二次相和共晶相均具有相同的晶体结构，但忽悠不同组织形态。（√） 6。杠杆定律只适用于两相区。（√）
工程材料及热处理 第5章作业题答案
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。（1）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。（2）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。（3）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。（4）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σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs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。 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ΔG；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ΔG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ΔG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，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。
工程材料05(钢的热处理)
热处理概述 热处理——在固态下，通过对材料进行加热、保温和冷却，改变材料的组织结构，以获得所需性能的一种工艺方法。 主要特点：热处理是在固态下进行，只改变工件的组织和性能，而尺寸和形状基本不变。——区别于铸、锻、焊、切削等加工工艺 基本原理：平衡组织加热、保温 A 不同冷速各种非平衡组织（不同性能）热处理工艺曲线：热处理的基本过程分为加热、保温和冷却三个阶段，对应的主要参数分别为加热温度、保温时间和冷却速度。
热处理的作用： 1、改善金属材料的使用性能，提高产品的质量和寿命。→最终热处理 2、改善材料的加工性能，使材料便于加工。 →预备热处理 例如，对T8钢材料采用： 淬火+低温回火（HRC58-62），用于制作工具，具有良好的耐磨性。 球化退火（HRC18-23），适合于进行切削加工。 热处理的分类： 渗碳 渗氮 碳氮共渗 热处 理 普通热处理 表面热处理 退火 正火 淬火 回火 表面淬火 化学热处理 感应加热淬火 火焰加热淬火 激光加热淬火
第一节钢在加热时的转变 钢材在热处理时，首先需要进行加热和保温，使钢材组织中的F和Fe3C 转变为A，该过程称为“奥氏体化”。 铁碳相图中的A1、A3、A cm是平衡转变点，而在实际生产中，加热和冷却的速度较快，因此加热时的相变点要高于平衡点，用A c1、A c3、A ccm表示，冷却时的相变点要低于平衡点，用A r1、A r3、A rcm表示，并且加热/冷却速 度越快，温度差异越大。
一、钢的奥氏体过程 共析钢在加热和保温时，组织由P（F+Fe3C)转变为A。 奥氏体化过程包括以下四个阶段： （a）A晶核的形成（b）A晶核的长大 （c）残余Fe3C的溶解（d）A体的均匀化
机械制造基础第五章碳素钢与钢的热处理习题解答
第五章碳素钢与钢的热处理 习题解答 5-1 在平衡条件下，45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度、塑性、韧性哪个大、哪个小? 变化规律是什么? 原因何在? 答：平衡条件下，硬度大小为：45钢
部发生冷脆。 5-3 说明Q235A、10、45、65Mn、T8、T12A各属什么钢? 分析其碳含量及性能特点，并分别举一个应用实例。 答：Q235A属于碳素结构钢中的低碳钢；10钢属于优质碳素结构钢中的低碳钢；45钢属于优质碳素结构钢中的中碳钢；65Mn属于优质碳素结构钢中的高碳钢且含锰量较高；T8属于优质碳素工具钢；T12A属于高级优质碳素工具钢。 Q235A的w C =0.14% ~ 0.22%，其强度、塑性等性能在碳素结构钢中居中，工艺性能良好，故应用较为广泛，如用于制造机器中受力不大的螺栓。 10钢的w C =0.07% ~ 0.14%，其强度、硬度较低，塑性、韧性良好，用作焊接件、冲压件和锻件时的工艺性能良好，可用于制造机器中的垫圈、销钉等零件。 45钢的w C =0.42% ~ 0.50%，其力学性能在优质碳素结构钢中居中，具有良好的综合力学性能，应用广泛，如可用于制造内燃机的曲轴等零件。 T8钢的w C =0.75% ~ 0.84%，其强度、硬度和耐磨性较高，塑性、韧性较低，可用于制造承受冲击的冲头等零件。 T12A钢的w C =1.15% ~ 1.24%，其强度、硬度和耐磨性较高，塑性、韧性比T8钢低，可用于制造不受冲击的铰刀或丝锥等工具。 5-4 什么是热处理? 它由哪几个阶段组成? 热处理的目的是什么?
第五章热处理作业 (2)
1. 亚共析钢热处理时，快速加热可显著提高σs和A k是何道理？ 2. 共析钢加热到奥氏体化以后， 以如下图中所示的四种方式冷却。 冷却后的组织为 a) ; b) ; c) ; d) 。 3. 共析钢加热到A化以后，以各种速度连续冷却能否得到B，采取 什么方法才能获得B？ 4. 以下几种说法是否正确？为什么？ （1）过冷A的冷却速度越快，则淬火后钢的硬度越高 （2）钢中合金元素越多，则淬火后钢的硬度越高 （3）钢经淬火后处于硬、脆状态 （4）本质细晶粒钢加热后实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细 （5）同一刚才在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好5. 现制造一汽车传动错齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和接 触疲劳极限，心部具有良好的韧性，应采用如下那种工艺及材 料？ A T10钢经淬火+低温回火 B 45钢经调质处理 C 用低碳合金钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火 6. 某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度，而心部具有 良好的韧性。原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬 火，最后低温回火。现因工厂库存的45钢用完只剩下15钢，拟用15 钢代替。试说明： 1）原45钢各热处理工序的作用（调质，高频淬火，低温回火） 2）改用15 钢后仍按原热处理工序进行能否满足性能要
求？为什么？ 改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下应采用何种热处理工艺？ 7. 现用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为： 下料—锻造— 热处理 1— 机加工— 热处理2— 磨削 1) 试指出热处理1和热处理2的工艺名称；2) 说明热处理1和热处理2 的作用 8. T12钢的淬火温度选为Ac1+30～50℃，而不是Accm+30～50℃， 为什么？ 9. 确定下列钢件的退火工艺，并指出退火目的及退火后的组织 1）经冷轧后的15钢板要求降低硬度 2）ZG35铸造齿轮 3）锻造过热的60钢锻坯 4）具有片状Fe3C的T12钢坯
钢铁热处理
钢铁材料的一般热处理 名称热处理过程热处理目的 1．退火 将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室 温①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工 ②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备 ③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂 退火类别(1)完全退火 将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同，一般是7 10-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900oC)以上3 0—50oC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷 却) 细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充 分消除内应力完全退火适用于含碳 量(质量分数)在O．8％以下的锻件或 铸钢件 (2)球化退火 将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后，缓慢 冷却至500℃以下再出炉空冷 降低钢的硬度，改善切削性能，并为 以后淬火作好准备，以减少淬火后变 形和开裂,球化退火适用于含碳量(质 量分数)大于O．8％的碳素钢和合金 工具钢 (3)去应力退火 将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后缓慢冷却(一 般采用随炉冷却) 消除钢件焊接和冷校直时产生的内 应力，消除精密零件切削加工时产生 的内应力，以防止以后加工和用过程 中发生变形 去应力退火适用于各种铸件、锻件、 焊接件和冷挤压件等 2．正火 将钢件加热到临界温度以上40～60oC，保温一定时间，然后 在空气中冷却①改善组织结构和切削加工性能 ②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理 ③消除内应力 3．淬火 将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或 油(个别材料在空气中)中急速冷却①使钢件获得较高的硬度和耐磨性 ②使钢件在回火以后得到某种特殊