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。（√）
7。铁素体是碳在 Fe中的间隙相。（√）
8。凡组织组成物都是以单相状态存在与合金中的。（x）
9。碳素钢在平衡冷却条件下所析出的奥氏体相都是包晶转变的产物。（x）
10。在铁碳合金中，只有共析钢结晶时，才发生共析转变，形成共析组织。（x）
11。过共析钢由液态缓冷至室温时析出的二次渗碳体，在组织形态与晶体结构方面均与一次渗碳体不同。（x）
12。在缓冷至室温条件下，45钢比20钢的强度和硬度都高。（√）
13。在铁碳合金中，只有过共析钢的平衡组织中才有二次渗碳体存在。（x）
14。在平衡状态下，含80%Ni的Cu-Ni合金比含60%Ni的Cu-Ni合金强度、硬度。（√）9 为什么钢经淬火后一定要进行回火？简要说明回火过程中组织和性能的变化。
答：（1）回火减少或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂，获得工艺所要求的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，通过适当的回火可调整硬度和韧性。稳定工件尺寸。淬火M 和 A’都是非平衡组织，有自发向平衡组织转变的倾向。回火可使 M与 A’转变为平衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用回火软化既能降低硬度，又能缩短软化周期。（2）淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热阶段。随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化：1、马氏体的分解，析出的碳化物以细片状分布在马氏体基体上，这种组织称回火马氏体，0.2%C 时，不析出碳化物。只发生碳在位错附近的偏聚。2、残余奥氏体分解，A’分解
为?- 碳化物和过饱和铁素体3、?-碳化物转变为Fe3C.4.Fe3C聚集长大和铁素体多边形化(3)回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。
8 过冷奥氏体在冷却时可发生哪几种类型转变？马氏体转变的特点是什么？
答：当冷却缓慢时（V1，炉冷），过冷奥氏体转变为珠光体；当冷却较快时（V2，空冷），过冷奥氏体转变为索氏体；采用油冷时（V4）,过冷奥氏体先有一部分转变为托氏体，剩余部分在冷却到Ms以下后转变为马氏体，当冷却速度（V5,水冷）大于Vk时，过冷奥氏体将在Ms以下直接转变为马氏体，其室温组织为M+A'。转变曲线为C曲线。
7 20钢锅炉炉管在400℃条件下工作10年后其强度降低，以致发生爆管。试分析炉管显微组织发生了什么变化？
6 试分析高频表面淬火、渗碳、氮化等热处理工艺在选用材料（钢种）、性能、应用范围及生产费用等方面的差别。
答：（1）高频感应加热表面淬火，频率为250-300KHz,淬硬层深度0.5-2mm.适用于中小模数的齿轮和中小尺寸的轴类零件等。设备较贵，对形状复杂零件的处理比较困难。（2）渗碳用钢：为含0.1-0.25%C的低碳钢。碳高则心部韧性降低。是指向钢的表面渗入碳原子的过程。渗碳目的：提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。主要用于那些对耐磨性要求高,同时承受较大冲击载荷的零件，如齿轮，活塞销及套筒等。（3）氮化是指向钢的表面渗入氮原子的过程。氮化用钢：为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢。常用钢号为38CrMoAl。氮化温度为500-570℃氮化层厚度不超过0.6-0.7mm。氮化件表面硬度高(HV1000-2000)，耐磨性高。疲劳强度高. 由于表面存在压应力。
3 用10钢制作一要求耐磨的小轴（直径为20mm），其工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火→低温回火→磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。
答:(1)正火:是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热到Ac1+30~50℃，过共析钢加热到 Accm+30~ 50℃保温后空冷的工艺.正火的目的: 对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的相同。对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。普通件最
终热处理要改善切削性能, 低碳钢用正火, 中碳钢用退火或正火, 高碳钢用球化退火。正火比退火冷却速度大。正火后的组织： <0.6%C时，组织为F+S; ?0.6%C时，组织为S .
(2)渗碳:渗碳目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。渗碳缓冷后组织：表层为P+网状Fe3CⅡ; 心部为F+P; 中间为过渡区。
(3)淬火:淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能。亚共析钢淬火组织：0.5%C时为M,0.5%C时为M+A’;亚温淬火组织为F+M，强度、硬度低, 但塑韧性好;共析钢,淬火温度为Ac1+30~50℃；淬火组织为M+A’。过共析钢:淬火组织: M+Fe3C颗粒+A’。(预备组织为P 球);低温回火:在保留高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力,回火组织M回 .
一．名词解释
马氏体：碳在α-Fe 中的过饱和固溶体称马氏体, 用M表示。
残余奥氏体：即使冷却到Mf 点，也不可能获得100%的马氏体，总有部分奥氏体未能转变而残留下来，称残余奥氏体，用A’ 或γ’表示。
退火：将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
正火：正火是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热到Ac1+30~50℃，过共析钢加热到 Accm+30~ 50℃保温后空冷的工艺。
淬火：淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
等温淬火：将工件在稍高于 Ms 的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。
淬透性：指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力。
回火：指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。
回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象。
调质：淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质。
二．填空题
1.共析钢加热时，其奥氏体化过程由奥氏体晶核形成、奥氏体晶核长大、残余Fe3C 溶解
、奥氏体成分均匀化等4个步骤组成。
2.填表2-4（以共析钢为例）
表2-4
*马氏体包括低碳马氏体和高碳马氏体
3.钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越靠右，临界冷却速度越小。
4.钢的热处理工艺是由加热、保温、冷却三个阶段组成。热处理的特点是只改变工件的组织，而不改变其形状。
5.填表2-5（碳钢）
表2-5
6．当钢完全奥氏体化后冷却转变为马氏体时，奥氏体中的含碳量越高，则M S点越低，转变后的残余奥氏体量越高。
7.填表2-6
8.在碳钢中，共析钢的临界冷却速度比亚共析钢和过共析钢的冷却速度都低。
9.共析钢的C曲线和冷却曲线如图2-11所示，指出图中各点的组织。
10.请将45钢和T10钢小试样经相应处理后的组织填入表2-7中。（加热时的组织请参考铁碳合金相图）
球化退火的主要目的是降低硬度，改善切削加工性、并为以后淬火作好准备，它主要适用于共析、过共析钢。
12.亚共析钢的淬火温度为Ac3+30~50℃，过共析钢的淬火温度为Ac1+30~50℃。
三、选择题
1.钢在淬火后获得的马氏体组织粗细主要取决于（ A ）。
A．奥氏体的起始晶粒度 B.奥氏体的实际晶粒度
C．奥氏体的本质晶粒度 D.钢的原始组织
2.除Co外，所有溶入奥氏体的合金元素都使C曲线右移，使钢的淬透性（ B ）。A．降低 B。提高 C .不变 D.出现极大值
3.完全退火主要适用于（ A ）。
A．亚共析钢 B。共析钢 C .过共析钢 D.白口铸铁
4.过共析钢正火的目的是（ C ）.
A.调整硬度，便于切削加工 B。细化晶粒，为最终热处理作组织准备
C．消除网状二次渗碳体 D.消除残余内应力，防止发生变形和开裂
5.马氏体的硬度主要取决于（ C ）。
A．过冷奥氏体的冷却速度 B.过冷奥氏体的转变温度
C．马氏体的含碳量 D.马氏体的亚结构
6.钢在水玻璃中淬火是（ D ）。
A．单液淬火 B。双液淬火 C.分级淬火 D.等温淬火
7.过共析钢在球化退火前需进行（ D ）。
A.调质
B.去应力退火 C．再结晶退火 D.正火
8.生产中，常把加热到淬火温度的钳工扁铲的刃部蘸入水中急冷片刻后，出水停留一段时间，再整体投入水中。出水停留一定时间是为了使扁铲刃部（ B ）。
A.退火 B正火 C．淬火 D.回火
9.钢的渗碳温度范围是（ C ）
A.600~650℃
B.800~850℃ C．900~950℃ D.1000~1050℃
10.直径为10mm的45钢钢棒，加热到850℃投入水中，其显微组织应为（ C ）。
A.马氏体 B铁素体+马氏体
C．马氏体+残余奥氏体 D.马氏体+珠光体
11 .T12钢正常淬火组织是（ A ）。
A.马氏体+残余奥氏体
B.马氏体+颗粒状碳化物
C．马氏体+铁素体 D.马氏体+残余奥氏体+颗粒状碳化物
12.制造手锯条应采用（ B ）。
A.45钢调质
B.65Mn淬火+中温回火
C． T12钢淬火+低温回火 D.95SiCr淬火+低温回火
13.马氏体与回火马氏体（ C ）。
A.形态与组织结构都不相同
B. 形态相同，组织结构不同
C．形态不同，组织结构相同 D.形态与组织结构都相同
五、综合题
1 . 采用20号钢淬火是否合适？为什么？采用45钢进行渗碳处理是否合适？为什么？答：（1）不合适。因为20号钢含碳量低，淬火后马氏体含量也低，强化效果不明显。
（2）不适合。45属中碳钢，渗碳处理会降低工件心部的韧性。
2 有一个45钢制造的变速箱齿轮，其加工工序为：下料→锻造→正火→粗机加工（车）→调质→精机加工（车、插）→高频表面淬火→低温回火→磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。
答：正火：降低工件硬度，改善切削性能。
调质：提高钢的性能。
高频表面淬火：提高齿轮表面的硬度，而保持心部的韧性。
低温回火：在保留高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力。
3用10钢制作一要求耐磨的小轴（直径为20mm），其工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火→低温回火→磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。
答:(1)正火:是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热到Ac1+30~50℃，过共析钢加热到 Accm+30~ 50℃保温后空冷的工艺.正火的目的: 对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的相同。对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。普通件最终热处理要改善切削性能, 低碳钢用正火, 中碳钢用退火或正火, 高碳钢用球化退火。正火比退火冷却速度大。正火后的组织： <0.6%C时，组织为F+S; ?0.6%C时，组织为S . (2)渗碳:渗碳目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。渗碳缓冷后组织：表层为P+网状Fe3CⅡ; 心部为F+P; 中间为过渡区。
(3)淬火:淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能。亚共析钢淬火组织：0.5%C时为M,0.5%C时为M+A’;亚温淬火组织为F+M，强度、硬度低, 但塑韧性好;共析钢,淬火温度为Ac1+30~50℃；淬火组织为M+A’。过共析钢:淬火组织: M+Fe3C颗粒+A’。(预备组织为P
球);低温回火:在保留高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力,回火组织M回 .
4 两把碳含量为1.2％、直径为10mm的碳钢车刀，分别加热到780℃和900℃，并保温足够时间，再快速（大于临界冷却速度）冷却至室温，试分析：
（1）哪个温度加热淬火后马氏体组织粗大？780℃
（2）哪个温度加热淬火后马氏体碳含量高？900℃
（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体量多？900℃
（4）哪个温度加热淬火后末溶碳化物多？900℃
（5）你认为哪个温度加热淬火合适？为什么？780℃
5..在表2-9填入所列工件的淬火和回火温度范围，并说明经淬火和回火后所获得的显微组
6试分析高频表面淬火、渗碳、氮化等热处理工艺在选用材料（钢种）、性能、应用范围及生产费用等方面的差别。
答：（1）高频感应加热表面淬火，频率为250-300KHz,淬硬层深度0.5-2mm.适用于中小模数的齿轮和中小尺寸的轴类零件等。设备较贵，对形状复杂零件的处理比较困难。（2）渗碳用钢：为含0.1-0.25%C的低碳钢。碳高则心部韧性降低。是指向钢的表面渗入碳原子的过程。渗碳目的：提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。主要用于那些对耐磨性要求高,同时承受较大冲击载荷的零件，如齿轮，活塞销及套筒等。（3）氮化是指向钢的表面渗入氮原子的过程。氮化用钢：为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢。常用钢号为38CrMoAl。氮化温度为500-570℃氮化层厚度不超过0.6-0.7mm。氮化件表面硬度高(HV1000-2000)，耐磨性高。疲劳强度高. 由于表面存在压应力。
8 过冷奥氏体在冷却时可发生哪几种类型转变？马氏体转变的特点是什么？
答：当冷却缓慢时（V1，炉冷），过冷奥氏体转变为珠光体；当冷却较快时（V2，空冷），过冷奥氏体转变为索氏体；采用油冷时（V4）,过冷奥氏体先有一部分转变为托氏体，剩余部分在冷却到Ms以下后转变为马氏体，当冷却速度（V5,水冷）大于Vk时，过冷奥氏体将在Ms以下直接转变为马氏体，其室温组织为M+A'。转变曲线为C曲线。
9为什么钢经淬火后一定要进行回火？简要说明回火过程中组织和性能的变化。
答：（1）回火减少或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂，获得工艺所要求的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，通过适当的回火可调整硬度和韧性。稳定工件尺寸。淬火M 和 A’都是非平衡组织，有自发向平衡组织转变的倾向。回火可使 M与 A’转变为平衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用回火软化既能降低硬度，又能缩短软化周期。（2）淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热阶段。随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化：1、马氏体的分解，析出的碳化物以细片状分布在马氏体基体上，这种组织称回火马氏体，0.2%C 时，不析出碳化物。只发生碳在位错附近的偏聚。2、残余奥氏体分解，A’分解
为?- 碳化物和过饱和铁素体3、?-碳化物转变为Fe3C.4.Fe3C聚集长大和铁素体多边形化(3)回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。
第六章 钢的热处理参考答案
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。
第六章钢的热处理
第六章钢的热处理 一、名词解释 1热处理： 2等温转变: 3连续冷却转变： 4马氏体： 5退火： 6正火： 7淬火： 8回火： 9表面热处理： 10渗碳： 二、填空题 1、整体热处理分为、、、和等。 2、根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有表面淬火、 表面淬火、表面淬火、表面淬火等。 3、化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如、、、和等。 4、热处理工艺过程由、和三个阶段组成。 5、共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有、和。 6、贝氏体分和两种。 7、淬火方法有、、和淬火等。 8、常用的退火方法有、和等。 9、常用的冷却介质有、和等。 10、常见的淬火缺陷有与，与，与， 与等。 11、按电流频率的不同，感应加热表面淬火法可分为、和、三种，而且感应加热电流频率越高，淬硬层越。 12、按回火温度范围可将回火分为、和三种。 13、化学热处理由、和三个基本过程组成。 14、根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为渗碳、渗碳和渗碳三种。 15、过共析钢经奥氏体化后，在650-600℃范围内等温时，其转变产物是， 用符号表示是；在600-550℃范围内等温时，其转变产物是，用符号表示是。 16、钢件淬火+ 回火的符合热处理工艺称为调质，钢件调质后的组织是。 17、退火和正火通常称为预备热处理工序，一般安排在之后，之前。 18、当合金冷却到此线时（727℃）将发生，从奥氏体中同时析出和的，即。 19、亚共析钢的正常淬火温度范围是。 20、过共析钢的正常淬火温度范围是。 21、钢经__ ___淬火可获得下贝氏体组织，使钢具有良好的__ _性能。 22、淬火钢的回火温度越高，钢的抗拉强度和硬度越。 23、淬火+高温回火称处理。 24、为改善钢的耐磨性能，常采用的热处理方法为：淬火+ 回火。
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。
第四章 金属材料和热处理基本知识(答案)
第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分：学习内容 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？ 答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13，退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢
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。（√）
工程材料第四章习题答案
工程材料作业（4）答案 1.解释下列现象: (1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。 奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。 （加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B） (2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。
回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。 合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。） (3) 为何含C大于0.4%，含Cr大于12%的Cr钢属于过共析钢，含碳1.5%，含Cr12%的钢属于莱氏体钢。 在合金元素的作用下，使得铁碳相图的S点（即﹤﹤0.77%）和E点（即﹤﹤2.11%）因此，C大于0.4%，含Cr大于12%的Cr钢属于过共析钢，含碳1.5%，含Cr12%的钢属于莱氏体钢。 (4) 高速钢在热轧或锻造后，经空冷获得马氏体组织。 高速钢由于合金元素含量高，使得C曲线右移很多，即过冷奥氏体区很大，淬火临界冷却速度大为降低，因此采取空冷即可获得马氏体组织。高速钢俗称“风钢”（锋钢） 2．何谓合金渗碳钢？为何渗碳钢的含碳量都较低？合金渗碳钢常用的合金元素有哪些及其主要作用？为何渗碳后要进行淬火和低温回火？ 经过渗碳热处理后使用的低碳合金结构钢。 含碳量低是为了保证零件心部有足够的塑性和韧性。 渗碳钢常用的合金元素是：Cr，Ni，Mn，B，主要目的是提高淬透性。还
第六章 钢的热处理
第六章钢的热处理 一、解释下列名词 1、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体 2、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体 3、临界冷却速度 4、退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效 5、调质处理 6、淬透性、淬硬性 7、回火马氏体、回火索氏体、回火屈氏体 8、第一类回火脆性、第二类回火脆性 10、表面淬火、化学热处理 二、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、钢加热时的各临界温度分别用、和表示；冷却时的各临界温度分别用、和表示。 4、加热时，奥氏体的形成速度主要受到、、和的影响。 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，钢中含有合金元素时，奥氏体化的温度要一些，时间要一些。 6、一般结构钢的A晶粒度分为级, 级最粗，级最细。按930℃加热保温 3～8h 后，晶粒度在级的钢称为本质粗晶粒钢，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和的机械混合物，其差别仅在于。 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，但塑性、韧性较。 9、影响C曲线的因素主要是和。 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。 11、马氏体的组织形态主要有两种基本类型，一种为马氏体，是由含碳量的母相奥氏体形成，其亚结构是；另一种为马氏体，是由含碳
量的母相奥氏体形成，其亚结构是。 12、上贝氏体的渗碳体分布在，而下贝氏体的渗碳体较细小，且分布在，所以就强韧性而言，B下比B上。 13、钢的 C 曲线图实际上是图，也称图，而CCT曲线则为。 14、过冷奥氏体转变成马氏体，仅仅是的改变，而没有改变，所以马氏体是碳在α-Fe 中的。 15、其他条件相同时，A中的C% 愈高，A→M的Ms温度愈，A 量也愈。 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，合金钢零件淬。 18、称为淬火临界冷却速度 Vk。Vk 愈小，钢的淬透性愈。 19、钢的淬硬性主要决定于，钢的淬透性主要决定于和。 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。 23、J 是的符号，它表示。 24、称为调质，组织是。 25、感应加热淬火用钢的含碳量以为宜。 26、化学热处理的基本过程是、和。 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。 28、低碳钢渗碳后缓冷到室温的渗层组织，最外层应是层，中间是层，再往里是层。 29、氮化层厚度一般不超过 mm，所以氮化零件留磨量在直径方向不应超过mm。 30、习惯上中温碳氮共渗又称，低温碳氮共渗又称。 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。
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?
“钢的热处理原理及工艺”作业题
“钢的热处理原理及工艺”作业题 第一章固态相变概论 1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点？ 2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。 3、说明相界面和应变能在固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。 4、固－固相变的等温转变动力学曲线是“C”形的原因是什么？ 第二章奥氏体形成 1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存？亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段？ 2、连续加热和等温加热时，奥氏体形成过程有何异同？加热速度对奥氏体形成过程有何影响？ 3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。 4、试设计用金相－硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。 5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间，试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些？ 6、有一结构钢，经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象，试分析可能原因。 第三章珠光体转变
1、珠光体形成的热力学特点有哪些？相变主要阻力是什么？试分析片间距S与过冷度△T的关系。 2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响？珠光体团直径大小对机械性能影响如何？ 3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后，发现其组织中除有球状珠光体外，还有部分细片状珠光体，试分析其原因。 4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后，以同样冷却速度使之发生珠光体转变，它们的片层间距和硬度有无差异？ 5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。 6、为达到下列目的，应分别采取何热处理方法？ （1）为改善低、中、高碳钢的切削加工性； （2）经冷轧的低碳钢板要求提高塑性便于继续变形； （3）锻造过热的60钢毛坯为细化其晶粒； （4）要消除T12钢中的网状渗碳体； 第四章、马氏体转变 1、马氏体相变有哪些主要特征？ 2、试述Ms点的物理意义及主要影响因素。 3、如何用金相法测定Ms点？ 4、试述板条马氏体和片状马氏体的形成条件和组织结构特点。
第四章 金属学与热处理答案
第4章 习题 4-1 分析w C =0.2%、w C =0.6%、w C =1.2%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物和组织组成物的含量。 解：在室温下，铁碳合金的平衡相是α-Fe(碳的质量分数是0.008%)和Fe 3C(碳的质量分数是 6.69%)，故 (1) w C =0.2%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为 3 6.690.2%100%97.13%6.690.008 %197.13% 2.87% Fe C α-=?=-=-= w C =0.2%的合金在室温下平衡态下的组织是α-Fe 和P ，其组织可近似看做和共析转变完时一样，在共析温度下α-Fe 碳的成分是0.0218%，P 的碳的成分为0.77%，故w C =0.2%的合金在室温时组织中P 和α的相对量分别为 0.20.0218%100%23.82%0.770.0218 %123.82%76.18%P α-= ?=-=-= (2) w C =0.6%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为 3 6.690.6%100%91.14%6.690.008 %191.14%8.86% Fe C α-=?=-=-= w C =0.6%的合金在室温下平衡态下的组织是α-Fe 和P ，在室温时组织中P 和α的相对量为 0.60.0218%100%77.28%0.770.0218 %177.28%22.72%P α-= ?=-=-= (3) w C =1.2%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为 3 6.69 1.2%100%82.16%6.690.008 %182.16%17.84% Fe C α-=?=-=-= w C =1.2%的合金在室温下平衡态下的组织是P 和Fe 3C ，在室温时组织中P 的相对量为 3 6.69 1.2%100%92.74%6.690.77 %192.74%7.3%P Fe C -= ?=-=-= 4-2 分析w C =3.5%、w C =4.7%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的平衡结晶过程，画出冷却曲线和组织变化示意图，并计算室温下的组织组成物和相组成物的含量。
工程材料第四章习题答案
工程材料作业(4)答案 1.解释下列现象: (1) 在相同含碳量下,除了含Ni与Mn的合金钢外,大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。 奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解,奥氏体均匀化4阶段。多数合金元素减缓A形成,Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲与力大,形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解,会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用,又必须使其更多的溶入奥氏体中,合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度,保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素,因增大碳的扩散速度,使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大,合金钢需要更高的加热温度,更长的保温时间,才能保证奥氏体均匀化。 (加热温度升高了,但一般不会引起晶粒粗大:大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显,因其形成的碳化物高温下稳定性高,很难完全溶入奥氏体,未溶的细小碳化物颗粒,分布在奥氏体晶界上,有效的阻止晶粒长大,起到细化晶粒的作用。所以,合金钢虽然热处理加热温度高,但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素:V、Ti、Nb、Zr;中等阻碍的:W、Mo、Cr;影响不大的:Si、Ni、Cu;促进晶粒长大的:Mn、P、B) (2) 在相同含碳量下,含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。 回火过程一般分为:马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变与碳化物长大。 合金元素在回火过程中,推迟马氏体的分解与残余奥氏体的转变(即在较高温度才出现分解与转变),提高铁素体的再结晶温度,使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此,提高了钢对回火软化的抗力,即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时,比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度与强度(对工具钢,耐热钢更重要),或在保证相同强度的条件下,可在更高的温度下回火,而韧性更好(对结构钢更重要。)
第四章 钢的热处理.
第四章钢的热处理 一、填空题 1、钢的热处理工艺曲线包括_____________、_____________和冷却三个阶段。 2、常用的退火方法有_________、球化退火和___________。为了去除工作中由于塑性变形加工，切削 加工或焊接等造成的和铸件内存残余应力而进行退火叫____________。 3、淬火前，若钢中存在网状渗碳体，应采用_________的方法予以消除，否则会增大钢的淬透性。 4、淬火时，在水中加入___________，可增加在650℃—550℃范围内的冷却速度，避免产生软点。 5、工件淬火及__________________的复合热处理工艺，称为调质。 6、通常用____________热处理和___________热处理来强化钢的表面层。 二、单项选择题 7、下列是表面热处理的是（） A、淬火 B、表面淬火 C、渗碳 D、渗氮 8、完全退火（） A、不能用于亚共析钢 B、不能用于过亚共析钢 C、二者皆可 D、二者皆不可 9、下列是整体热处理的是（） A、正火 B、表面淬火 C、渗氮 D、碳氮共渗 10、正火是将钢材或钢材加热保温后冷却，其冷却是在（） A、油液中 B、盐水中 C、空气中 D、水中 11、双介质淬火法适用的钢材是（） A、低碳钢 B、中碳钢 C、合金钢 D、高碳工具钢 12、下列是回火的目的是（） A、得到马氏体或贝氏体 B、稳定工件尺寸 C、提高钢的强度和耐磨度 D、提高钢的塑性 13、高温回火后得到的组织为（） A、马氏体 B、贝氏体 C、回火托氏体 D、回火索氏体 14、为保证较好的综合力学性能，对轴、丝杠、齿轮、连杆等重要零件，一般采用的热处理方式是（） A、淬火 B、正火 C、退火 D、调质 15、为了减小淬火内应力和降低脆性，表面淬火后一般要（） A、正火 B、低温回火 C、中温回火 D、高温回火 16、常用的渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳，其中应用较广泛的是（） A、三种同样重要 B、第一种 C、前两种 D、后两种 17、渗碳钢件常采用的热处理工艺是（） A、淬火加低温回火 B、淬火加中温回火 C、淬火加高温回火 D、不用再进行热处理 18、目前工业上应用最广泛的是气体渗氮法。它是在渗氮罐中进行加热时，不断通人空气介质 A、氮气 B、氨气 C、一氧化碳 D、二氧化碳 19、渗氮后的钢材常采用的热处理工艺是（） A、淬火加低温回火 B、淬火加中温回火 C、淬火加高温回火 D、不用再进行热处理 20、工作中有强烈摩擦并承受冲击载荷或交变载荷的零件广泛应用的热处理方法（） A、渗碳 B、渗氮 C、调质 D、淬火 21、淬火钢回火后的冲击韧度是随着回火温度的提高而（） A、提高 B、降低 C、不变 D、先提高后降低 22最常用的淬火剂是（） A、水 B、油 C、空气 D、氨气 23、在钢的整体热处理过程中，常用的作预备热处理的是（）
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
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。（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。