熱處理試題總結

1、1、退火與正火的目的是什么？ 退火的目的：均勻鋼的化學成分及組織；細化晶粒；調整硬度，改善 鋼的成形及切削加工性能； 消除內應力和加工硬化； 為淬火做好組織 準備。正火的目的：改善鋼的切削加工性能；細化晶粒，消除熱加工缺陷； 消除過共析鋼的網狀碳化物， 便于球化退火； 提高普通結構零件的機 械性能2、論述鋼材在熱處理過程中出現脆化現象的主要原因及解決方法。答：過共析鋼奧氏體化后冷卻速度較慢出現網狀二次滲碳體時，使鋼的脆性增加， 脆性的網狀二次滲碳體在空間上把塑性相分割開， 使 其變形能力無從發(fā)揮。解決方法，重新加熱正火，增加冷卻速度，抑 制脆性相的析出。淬火馬氏體在低溫回火時會出現第一類回火脆

2、 性，高溫回火時有第二類回火脆性，第一類回火脆性不可避免，第二 類回火脆性，可重新加熱到原來的回火溫度，然后快冷恢復韌性。 工件等溫淬火時出現上貝氏體時韌性降低， 重新奧氏體化后降低等溫 溫度得到下貝氏體可以解解。 奧氏體化溫度過高， 晶粒粗大韌性降 低。如：過共析鋼淬火溫度偏高，晶粒粗大，獲得粗大的片狀馬氏體 時，韌性降低；奧氏體晶粒粗大，出現魏氏組織時脆性增加。通過細 化晶?？梢越鉀Q。3、20CrMnTi 、40CrNiMo、60Si2Mn、 T12 屬于哪類鋼？含碳量為多 少？鋼中合金元素的主要作用是什么？淬火加熱溫度范圍是多少？ 常采用的熱處理工藝是什么？最終的組織是什么？性能如何？

3、20CrMnTi 為滲碳鋼，含碳量為 0.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫 回火，得到回火馬氏體，表面為高碳馬氏體（滲碳后），強度、硬度高，耐磨性好；心部低碳馬氏體（淬透）強韌性好。Mn與Cr提高淬透性，強化基體， Ti 阻止奧氏體晶粒長大，細化晶粒。40CrNiMo 為調質鋼，含碳量為 0.4%，最終熱處理工藝是淬火加高溫 回火，得到回火索氏體，具有良好的綜合機械性能，Cr、Ni 提高淬透性，強化基體，Ni提高鋼的韌性，Mo細化晶粒，抑制第二類回火 脆性。60Si2Mn為彈簧鋼，含碳量為0.6%,最終熱處理工藝是淬火加中溫回 火，得到回火托氏體（或回火屈氏體），具有很高的彈性極限， Si 、

4、 Mn提咼淬透性，強化基體，Si提咼回火穩(wěn)定性。T12鋼為碳素工具鋼鋼，含碳量為1.2%,最終熱處理工藝是淬火加低 溫回火，得到回火馬氏體+粒狀 Fe3O殘余奧氏體（丫 ）,強度硬 度高、耐磨性高,塑性、韌性差。4、過共析鋼淬火加熱溫度為什么不超過 Accm？過共析鋼淬火加熱溫度為 AC+ 3050 C。加熱溫度超過 Accm時，溫度高，容易發(fā)生氧化、脫碳；奧氏體晶粒容易粗大，淬火后馬氏體 粗大，產生顯微裂紋，強度下降；滲碳體全部溶解，失去耐磨相，奧 氏體中的含碳量高，淬火后殘余奧氏體量多，硬度降低、強度降低。5、亞共析鋼正火與退火相比哪個硬度高 ？為什么？正火后硬度高。正火與退火相比，正火的

5、珠光體是在較大的過冷度下 得到的，因而對亞共析鋼來說，析出的先共析鐵素體較少，珠光體數 量較多（偽共析），珠光體片間距較小。此外由于轉變溫度較低，珠光 體成核率較大，因而珠光體團的尺寸較小。6、用T12鋼（鍛后緩冷）做一切削工具，工藝過程為：正火-球化 退火-機加工成形-淬火-低溫回火。 各熱處理工藝的目的是什么？ 得到什么組織？各種組織具有什么性能。正火：消除網狀的二次滲碳體，同時改善鍛造組織、消除鍛造應力， 得到片狀的珠光體，片狀的珠光體硬度較高，塑性韌性較差。球化退火：將片狀的珠光體變成粒狀珠光體，降低硬度，便于機械加 工；組織為粒狀珠光體，這種組織塑性韌性較好，強度硬度較低。淬火：提高

6、硬度、強度和耐磨性；組織為馬氏體+粒狀碳化物+殘余 奧氏體；這種組織具有高強度高硬度，塑性韌性差。低溫回火：減少或消除淬火應力，提高塑形和韌性；組織為回火馬氏 體+粒狀碳化物+殘余奧氏體?；鼗鸾M織有一定的塑性韌性，強度、 硬度高，耐磨性高。2.軸承外套材料GCr15鋼，技術要求為：HRC60顯微組織，隱晶， 細小針狀馬氏體，均勻分布細小碳化物及少量殘余奧氏體； 脫碳層深 度v 0.08mm淬火、回火后進行磁粉探傷檢查不允許有裂紋。加工工藝流程：下料（熱軋未退火圓鋼）-鍛造成型-熱處理1-球化退火-車削加工-熱處理 2-粗磨-補加回火-細磨-精研-成品。寫出熱處理1和熱處理2的工藝。1）正火 軸

7、承外套鍛造成型后，抽驗金相組織，若發(fā)現組織中存在粗大碳化物，退火前需先采用保護氣氛箱式爐進行正火，正火溫度為950980C，保溫時間45min,隨后出爐吹風冷卻（冷速不得小于40-50 C /min ）。2）淬火和回火 經切削加工的軸承外套，淬火、回火工藝曲線如圖， 加熱溫度840士 10C,加熱時間（箱式爐）為40-60min （總加熱時間）， 在油中淬火。淬火時零件應在冷卻液中上下竄動以防止產生軟點。淬火冷卻后，用3%-5%（質量分數）的碳酸鈉水溶液清洗，并立即進行 回火，回火溫度150-170 C,保溫3h。7、某車床主軸（45鋼）加工路線為：下料t鍛造t正火t機械加工t淬火 （淬透）t

8、高溫回火t花鍵高頻 表面淬火-低溫回火-半精磨-人工時效-精磨。正火、淬火、高溫 回火、人工時效的目的是什么？花鍵高頻表面淬火、 低溫回火的目的 是什么？表面和心部的組織是什么？ 正火處理是為了得到合適的硬度，以便切削加工，同時改善鍛造組織， 消除鍛造應力。淬火是為了得到高強度的馬氏體組織， 高溫回火是為 了得到回火索氏體，淬火+高溫回火稱為調質，目的是為使主軸得到 良好的綜合力學性能。人工時效主要是為了消除粗磨削加工時產生的 殘余應力。花鍵部分用高頻淬火后低溫回火是為了得到回火馬氏體， 增加耐磨性。表面為回火馬氏體，心部為回火索氏體組織。&說出低碳鋼（15、20）、中碳鋼（40、45）、共析

9、鋼（T8）獲得 良好綜合力學性能的最終熱處理工藝及組織。低碳鋼：淬火加低溫回火，組織為回火馬氏體。中碳鋼：淬火加高溫 回火，組織為回火索氏體。共析鋼：等溫淬火，組織為下貝氏體。9、比較回火索氏體與索氏體的主要異同點。相同點：都是鐵素體與滲碳體的機械的機械混合物。不同點：滲碳體的形態(tài)不同，回火索氏體的滲碳體的形態(tài)為顆粒狀， 索氏體的滲碳體的形態(tài)為片狀；來源不同，回火索氏體是淬火馬氏 體分解的到的，索氏體是奧氏體直接分解得到的；性能特點不同， 回火索氏體具有良好的綜合機械性能， 索氏體的抗拉強度高；韌性比 回火索氏體低。10、簡述鋼的表面淬火的目的及應用。鋼的表面淬火的目的是改變鋼的表面的性能，

10、提高表面的強度，硬度 和耐磨性，而鋼的芯部仍然保持良好的韌性， 從而提高鋼件的綜合性 能。（5分）應用：齒輪，凸軸，曲軸及各類軸類零件在扭轉彎曲燈 交變載荷下工作，并承受摩擦和沖擊，其表面要比芯部承受更高的應 力，因此，要求零件具有高的強度，硬度和耐磨性，要求芯部具有一 定的強度，足夠的韌性和塑性。采用表面淬火工藝可以達到這種表硬心韌的性能要求（ 5 分）11、常見淬火的缺陷與預防。1 ）淬火變形，開裂預防及補救：（ 1）盡量做到均勻加熱及正確加熱（ 2）正確選 擇冷卻方法和冷卻介質（ 3）正確選擇淬火工件浸入淬火介質的方式 和運行方向 基本原則是：（a）淬火時應該盡量保證能夠得到最均勻 的冷

11、卻（b）以最小阻力方向（4）及時，正確的回火2）氧化，脫碳，表面腐蝕及過燒3）硬度不足：由于加熱溫度過高或過低引起的硬度不足，除對已 出現缺陷進行回火， 再重新加熱淬火補救外， 應該嚴格管理爐溫測控 儀表，定期按計量傳遞系統進行校正及檢修4）硬度不均勻（軟點） ：可以進行一次回火，再次加熱，再恰當 的冷卻介質及冷卻方法的條件下淬火補救， 對由于碳濃度不均勻引起 的硬度不均勻，對未成形的工件，為了消除碳化物偏析或粗大，可用 不同方向的鍛打來改變其分布及形態(tài)， 對粗大組織可進行一次退火或 正火，使組織細化及均勻化5）組織缺陷：有些組織缺陷尚和淬火原始組織有關，列入粗大馬氏 體，不僅淬火加熱溫度過高

12、可以產生， 還可能由于淬火前的熱加工的 過熱組織遺傳下來，因此，在淬火前采用退火等辦法消除過熱組織12 、珠光體、貝氏體、馬氏體的特征、性能特點是什么？ 片狀P體，片層間距越小，強度越高，塑性、韌性也越好；粒狀P體, Fe3C 顆粒越細小，分布越均勻，合金的強度越高。第二相的數量越 多，對塑性的危害越大；片狀與粒狀相比，片狀強度高，塑性、韌性 差；上貝氏體為羽毛狀，亞結構為位錯，韌性差；下貝氏體為黑針狀 或竹葉狀， 亞結構為位錯， 位錯密度高于上貝氏體， 綜合機械性能好； 低碳馬氏體為板條狀，亞結構為位錯，具有良好的綜合機械性能；高 碳馬氏體為片狀，亞結構為孿晶，強度硬度高，塑性和韌性差。13

13、、W18Cr4V是什么鋼？主要性能特點是什么？合金元素在鋼中的主 要作用是什么？為什么此鋼淬火加熱的奧氏體化溫度（1280士 5C） 非常高？回火工藝是什么？最終組織是什么？W18Cr4V是高速鋼，主要性能特點是具有很高的紅硬性，高硬度、高 耐磨性和高的淬透性。合金元素在鋼中的主要作用是：提高淬透性。形成高硬度碳化物， 在回火時彌散析出，產生二次硬化效應，顯著提高鋼的紅硬性、硬度 和耐磨性。Cr能提高鋼的抗氧化、脫碳和抗腐蝕能力。 目的是讓鋼中的碳化物形成元素 W、 Cr、 V 更多地溶解到奧氏體中， 充分發(fā)揮碳和合金元素的作用，淬火后獲得高碳、高合金的馬氏體， 回火時以合金碳化物形式析出，

14、從而保證高速鋼獲得高的淬透性、 淬 硬性和紅硬性。退火狀態(tài)下這些合金元素大部分存在于合金碳化物 中，而這些合金碳化物的穩(wěn)定性很高，需要加熱到很高的溫度，才能 使其向奧氏體中大量溶解?；鼗鸸に囀牵?60C三次回火，每次1小時。14、奧氏體穩(wěn)定化概念和奧氏體穩(wěn)定化規(guī)律在生產中的應用( 1 )保留一定 Ar 量，以減少工件變形，方法： 采用分級淬火，在Ms點以上溫度停留，產生奧氏體熱穩(wěn)定化，控 制殘留奧氏體量。 采用等溫淬火，控制殘留奧氏體量。 提高A化溫度，增加A含碳量，降低Ms點，以增加鋼中的Ar含 量。(2)盡量減少 Ar 量，提高硬度、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性 增加淬火時的冷卻速度； 分級淬火時，

15、選擇在Ms點附近，減小A的熱穩(wěn)定化程度，減少 Ar 含量。 淬火后，盡量縮短冷處理工藝的間隔時間，增加冷處理后的M含量。 淬火后,在一定T回火，使Ar發(fā)生反穩(wěn)定化，在回火冷卻過程中 轉變?yōu)镸以提高鋼的強度和硬度。15、寫出 20Cr2Ni4A 鋼重載滲碳齒輪的冷 , 熱加工工序安排 , 并說明熱 處理工序所起的作用 .(C)(1) 滲碳件的加工路線一般為 : 下料一鍛造一正火一機械粗加工、 半精 加工一局部滲碳時 ,不滲碳部位鍍銅 (或留防滲余量 )一滲碳一淬火、低溫回火一磨削(2) 熱處理作用 :對 20Cr2Ni4A 等高合金滲碳鋼制零件 , 在滲碳后保留有大量殘余奧氏 體, 為了滲碳層表

16、面硬度 , 在一次淬火加熱錢應進行高溫回火 . 回火溫 度的選擇應最有利于殘余奧氏體的轉變?yōu)樵瓌t , 對 20Cr2Ni4A 鋼采用 640680C、68小時的回火，使殘余奧氏體發(fā)生分解，碳化物充分析 出和聚集 .高溫回火后，在稍高于Ac1的溫度(780800C)加熱淬火.由于淬火加 熱溫度低 , 碳化物不能全部溶于奧氏體中 , 因此殘余奧氏體量較少 , 提 高了滲層強度和韌性 .16、有直徑25mm長125mm光軸一種，離軸端1/3處有5x5x25鍵槽一 個,45 鋼制, 自 820 度水淬 , 入水方向為軸線垂直水面 , 試分析淬火后 可能引起的變形 .(W)(1) 淬火前后組織變化而引起

17、的體積變形 45 號鋼為亞共析鋼 , 淬火前 的組織為先共析鐵素體和珠光體 , 即鐵素體和滲碳體的混合組織 , 而 淬火后大部分為為馬氏體組織 . 由于這些組織的幽邃不同 , 淬火前后 將引起體積變化 , 體面產生變形 .(2) 入水方向為軸線垂直水面 , 結構上含鍵槽 , 高溫時冷卻不均勻 , 將 會發(fā)生扭曲變形 . 直徑25MM大于45號鋼的臨界淬透直徑，故不能完全淬透，所產生 的應力我與熱應力類似 , 尺寸較大的一方縮小 , 而尺寸較小的一方剛 脹大 , 對于上述構件 , 長度方向縮短 , 直徑方向脹大 . 鍵槽處壁向內凸 出.17、今有T8鋼工件在極強的氧化氣氛中分別與 950度和83

18、0度長時 間加熱, 試述加熱后表層緩冷的組織結構 , 為什么 ?(H)根據題意,由于氣氛氧化性強，則爐火碳勢低.在950C長時間加熱時， 加熱過程中工件表面發(fā)生氧化脫碳 . 工件最外層發(fā)生氧化反應 , 往里, 由于950C高于Fe-C狀態(tài)圖中的G點，所以無論氣氛碳勢如何低，脫 碳過程中從表面至中心始終處于 A 狀態(tài), 緩冷后, 由表面至中心碳濃 度由于脫碳和擴散作用 , 碳含量依次升高直至 0.8%,所以組織依次為 鐵素體和珠光體逐漸過渡到珠光體 , 再至相當于碳含量為 0.8%的鋼的 退火組織(P+C).當工件在830 C加熱時，溫度低于G點，最外層依然會 發(fā)生氧化反應 . 往里, 工件將在

19、該溫度下發(fā)生脫碳 . 由于氣氛氧化性極 強, 則碳勢將位于鐵素體和奧氏體的雙相區(qū) , 所以工件發(fā)生完全脫碳 . 由外及里的組織在緩冷后依次是鐵素體 , 鐵素體加珠光體 , 珠光體加 滲碳體.18. 用20CrMnTi制造汽車變速箱齒輪，要求齒面硬度HRC58-6Q中心硬度HRC3Q-45試寫出加工工藝路線，并說明各熱處理的作用目 的。答：加工工藝路線為：下料t鍛造t正火t機械粗加工t滲碳 +淬火+低溫 回火t噴丸t磨齒 正火處理可使同批毛坯具有相同的硬度(便于切削加工) ，并使組織 細化，均勻；滲碳后表面含碳量提高， 保證淬火后得到高的硬度， 提高耐磨性和接 觸疲勞強度；噴丸處理是提高齒輪表層

20、的壓力使表層材料強化，提高抗疲勞能力。19、45 鋼普通車床傳動齒輪 , 其工藝路線為鍛造 - 熱處理 - 機械加 工-高頻淬火m回火.試問鍛后應進行何種熱處理，為什么？常用淬 火介質及冷卻特性 ;(H)進行正火處理 ,45 鋼市中碳鋼 , 正火后其硬度接近于最佳切削加工的 硬度.對 45 鋼, 雖然碳含量較高 , 硬度稍高 , 但由于正火生產率高 , 成 本低, 隨意采用正火處理 .1. 低碳鋼及低碳合金鋼制模具 例如，20, 20Cr, 20CrMnTi等鋼的工 藝路線為：下料t鍛造模坯t退火t機械粗加工t冷擠壓成形t再結 晶退火-機械精加工-滲碳-淬火、回火-研磨拋光-裝配。2. 高合金滲碳鋼制模具 例如 12CrNi3A， 12CrNi4A 鋼的工藝路線為： 下料T鍛造模坯T正火并高溫回火T機械粗加工T高溫回火T精加工T滲碳T淬火、回火T研磨拋光T裝配。3. 調質鋼制模具 例如，45, 40Cr等鋼的工藝路線為：下料t鍛造模 坯T退火T機械粗加工T調質T機械精加工T修整、拋光T裝配。4. 碳素工具鋼及合金工具鋼制模具 例如T7AT10A CrWMn 9SiCr 等鋼的工藝路線為