金屬學(xué)與熱處理 崔忠圻 第九單元和第十章答案

1、.8.15 有一共析鋼試樣，其顯微組織為粒狀珠光體。同通過何種熱處理工序可分別得到細(xì)片狀珠光體、粗片狀珠光體和比原始組織明顯細(xì)小的粒狀珠光體？答：可以通過等溫處理來得到片狀珠光體，溫度在650時等溫處理得到粗片狀珠光體，溫度在650550時等溫處理得到細(xì)片狀珠光體。通過球化退火可以得到粒狀珠光體，它有兩種方法得到：一類是使奧氏體的碳濃度分布不均勻或保留大量未溶滲碳體質(zhì)點(diǎn)，并在以下較高范圍內(nèi)緩冷，獲得珠光體；另一類是將鋼加熱至略低于溫度長時間保溫，得到粒狀珠光體。8.16 為了提高過共析鋼的強(qiáng)韌性，希望淬火時控制馬氏體使其具有較低的含碳量，并希望有部分板條馬氏體。試問如何進(jìn)行熱處理才能達(dá)到上述目

2、的？答：在200以上較低溫度下快速度時間加熱淬火，這時過共析鋼中保留了較多的未溶碳化物，降低了馬氏體中的含碳量，也可以獲得較多的板條狀馬氏體。8.18 如何把0.4%C的退火碳鋼處理成：1）在大塊游離鐵素體基體上分布著細(xì)球化碳化物？2）鐵素體基體上均勻分布著細(xì)球狀碳化物？答：球化退火 調(diào)質(zhì)球化8.19 假定將已淬火而未回火的0.8%C的碳鋼件（馬氏體組織）放入800爐內(nèi)，上述組織對800時的奧氏體化時間有什么影響？如果隨后淬火發(fā)現(xiàn)零件上有裂紋，試解釋裂紋產(chǎn)生原因。答：若在800的爐內(nèi)，已淬火的鋼件中的馬氏體會進(jìn)行奧氏體化，而溫度越高，奧氏體的晶粒長大速度越快，最終得到的奧氏體晶粒也越粗大，如果

3、這時在進(jìn)行淬火，晶體內(nèi)應(yīng)力過大，會引起工件的開裂。1） 何為鋼的退火？退火的種類及用途？答：概念：退火是將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上或以下溫度，保溫以后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。分類：退火種類很多，根據(jù)加熱溫度可分為在臨界溫度以上或以下退火。前者可以分為完全退火、均勻化退火、不完全退火和球化退火；后者包括再結(jié)晶退火及去應(yīng)力退火。按照冷卻方式，退火又可分為等溫退火和連續(xù)冷卻退火。用途：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和改善鋼的切削加工性；消除鑄錠或鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的枝晶偏析及區(qū)域偏析，使成分和組織均勻化；消除鑄件、鍛件、焊接件及機(jī)械加工工件中的殘留內(nèi)應(yīng)力，以提高尺寸穩(wěn)定

4、性，防止工件變形和開裂。 2） 何為鋼的正火？目的如何？有何應(yīng)用？答：概念：正火是將鋼加熱到（或）以上適當(dāng)溫度，保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝。目的：正火可以作為預(yù)備熱處理，為機(jī)械加工提供適宜的硬度，又能細(xì)化晶粒，消除應(yīng)力，消除魏氏組織和帶狀組織，為最終熱處理提供合適的組織；正火還可以作為最終熱處理，為某些受力較小、性能要求不高的碳素鋼結(jié)構(gòu)零件提供合適的力學(xué)性能；正火還能消除過共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，為球化退火做好組織準(zhǔn)備。對于大型工件及形狀復(fù)雜或截面變化劇烈的工件，用正火代替淬火和回火可以防止變形和開裂。3） 淬火的目的是什么？淬火方法有幾種？比較幾種淬火方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：目的

5、：使奧氏體化的工件獲得盡量多的馬氏體，然后配以不同的溫度回火獲得各種需要的性能。分類及優(yōu)缺點(diǎn)： 單液淬火法 優(yōu)點(diǎn)是操作簡便。但只是用于小尺寸且形狀簡單的工件，對尺寸較大的工件實(shí)行單液淬火容易產(chǎn)生較大的變形或開裂。 雙液淬火法 充分利用了水在高溫區(qū)冷卻速度快和油在低溫區(qū)冷卻速度慢的優(yōu)點(diǎn)，既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以降低工件在馬氏體區(qū)的冷卻速度，減少組織應(yīng)力，從而防止變形或開裂。尺寸較大的碳素鋼工件適宜采用這種淬火方法。缺點(diǎn)是換淬火介質(zhì)的溫度時間不容易控制。 分級淬火法 優(yōu)點(diǎn)是減小了熱應(yīng)力，且顯著降低組織應(yīng)力，因而有效地減小或防止工件淬火變形和開裂。同時還克服了雙液淬火出水入油時間難以控制

6、的缺點(diǎn)。缺點(diǎn)是冷卻介質(zhì)溫度高，工件在浴爐中的冷卻速度慢，而等溫時間又有限制，大截面零件難以達(dá)到臨界淬火速度，所以只適用于尺寸較小工件。 等溫淬火 等溫淬火是分級淬火的進(jìn)一步發(fā)展，只不過等溫淬火得到的是下貝氏體組織，由于等溫淬火等溫溫度比分級淬火高，減小了工件與淬火介質(zhì)的溫差，從而減小了淬火熱應(yīng)力；其次工件內(nèi)外溫度一致，淬火組織應(yīng)力也較小。所以可以顯著減小工件變形與開裂的傾向，適宜處理形狀復(fù)雜、尺寸要求精密的工具和重要的機(jī)器零件。） 何為淬透性？淬硬性？影響淬透性，淬硬性及淬透層深度的因素是什么？答：淬透性：表示奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力，其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度和

7、硬度分布來表示。淬硬性：表示鋼淬火時的硬化能力，用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示。影響淬透性的因素：含碳量：在碳鋼中，共析鋼淬透性最好；亞共析鋼含碳量越高，淬透性越好；過共析鋼含碳量越高淬透性越差。 合金元素：除錫之外，其余合金元素是轉(zhuǎn)變曲線右移，淬透性提高，故合金鋼的淬透性比碳鋼好。 奧氏體化溫度：奧氏體化溫度越高，淬透性越好。但奧氏體晶粒長大，馬氏體較粗大。 鋼中未溶第二相：降低鋼的淬透性。影響淬硬性的因素：主要是馬氏體中的含碳量，馬氏體中含碳量越高，鋼的淬硬性越高。影響淬透層深度的因素：鋼的淬透性、工件尺寸和淬火介質(zhì)的冷卻能力。）為減少淬火冷卻過程中的變形和開裂，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？答：

8、工件的變形與開裂的原因是淬火過程中在工件內(nèi)內(nèi)應(yīng)力，主要有熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。為了減少淬火冷卻過程中的變形和開裂，首先可以降低冷卻速度，使得內(nèi)外溫差減小，熱應(yīng)力減??；其次適當(dāng)選擇淬火加熱溫度、淬火冷卻介質(zhì)和冷卻方式，從而防止淬火工件的變形與開裂。）有一直徑10mm 20鋼工件，經(jīng)滲碳處理后空冷，隨后進(jìn)行正常淬火、回火處理，試分析工件在滲碳空冷后及淬火、回火后，由表面到心部的組織。答：空冷即正火，空冷后由表面到心部組織分別為：滲碳體或鐵素體與珠光體、滲碳體和珠光體、珠光體、較少的鐵素體和較多的珠光體、較多的鐵素體和較少的珠光體；淬火和回火之后，由表面到心部組織分別為：回火馬氏體和鐵素體、高碳回火馬氏體和殘余奧氏體、高碳回火馬氏體、中碳回火馬氏體、低碳回火馬氏體、