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1、1、退火与正火的目的是什么？ 退火的目的：均匀钢的化学成分及组织；细化晶粒；调整硬度，改善 钢的成形及切削加工性能； 消除内应力和加工硬化； 为淬火做好组织 准备。正火的目的：改善钢的切削加工性能；细化晶粒，消除热加工缺陷； 消除过共析钢的网状碳化物， 便于球化退火； 提高普通结构零件的机 械性能2、论述钢材在热处理过程中出现脆化现象的主要原因及解决方法。答：过共析钢奥氏体化后冷却速度较慢出现网状二次渗碳体时，使钢的脆性增加， 脆性的网状二次渗碳体在空间上把塑性相分割开， 使 其变形能力无从发挥。解决方法，重新加热正火，增加冷却速度，抑 制脆性相的析出。淬火马氏体在低温回火时会出现第一类回火脆
2、 性，高温回火时有第二类回火脆性，第一类回火脆性不可避免，第二 类回火脆性，可重新加热到原来的回火温度，然后快冷恢复韧性。 工件等温淬火时出现上贝氏体时韧性降低， 重新奥氏体化后降低等温 温度得到下贝氏体可以解解。 奥氏体化温度过高， 晶粒粗大韧性降 低。如：过共析钢淬火温度偏高，晶粒粗大，获得粗大的片状马氏体 时，韧性降低；奥氏体晶粒粗大，出现魏氏组织时脆性增加。通过细 化晶粒可以解决。3、20CrMnTi 、40CrNiMo、60Si2Mn、 T12 属于哪类钢？含碳量为多 少？钢中合金元素的主要作用是什么？淬火加热温度范围是多少？ 常采用的热处理工艺是什么？最终的组织是什么？性能如何？
3、20CrMnTi 为渗碳钢，含碳量为 0.2%，最终热处理工艺是淬火加低温 回火，得到回火马氏体，表面为高碳马氏体（渗碳后），强度、硬度高，耐磨性好；心部低碳马氏体（淬透）强韧性好。Mn与Cr提高淬透性，强化基体， Ti 阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。40CrNiMo 为调质钢，含碳量为 0.4%，最终热处理工艺是淬火加高温 回火，得到回火索氏体，具有良好的综合机械性能，Cr、Ni 提高淬透性，强化基体，Ni提高钢的韧性，Mo细化晶粒，抑制第二类回火 脆性。60Si2Mn为弹簧钢，含碳量为0.6%,最终热处理工艺是淬火加中温回 火，得到回火托氏体（或回火屈氏体），具有很高的弹性极限， Si 、
4、 Mn提咼淬透性，强化基体，Si提咼回火稳定性。T12钢为碳素工具钢钢，含碳量为1.2%,最终热处理工艺是淬火加低 温回火，得到回火马氏体+粒状 Fe3O残余奥氏体（丫 '）,强度硬 度高、耐磨性高,塑性、韧性差。4、过共析钢淬火加热温度为什么不超过 Accm？过共析钢淬火加热温度为 AC+ 3050 C。加热温度超过 Accm时，温度高，容易发生氧化、脱碳；奥氏体晶粒容易粗大，淬火后马氏体 粗大，产生显微裂纹，强度下降；渗碳体全部溶解，失去耐磨相，奥 氏体中的含碳量高，淬火后残余奥氏体量多，硬度降低、强度降低。5、亚共析钢正火与退火相比哪个硬度高 ？为什么？正火后硬度高。正火与退火相
5、比，正火的珠光体是在较大的过冷度下 得到的，因而对亚共析钢来说，析出的先共析铁素体较少，珠光体数 量较多（伪共析），珠光体片间距较小。此外由于转变温度较低，珠光 体成核率较大，因而珠光体团的尺寸较小。6、用T12钢（锻后缓冷）做一切削工具，工艺过程为：正火-球化 退火-机加工成形-淬火-低温回火。 各热处理工艺的目的是什么？ 得到什么组织？各种组织具有什么性能。正火：消除网状的二次渗碳体，同时改善锻造组织、消除锻造应力， 得到片状的珠光体，片状的珠光体硬度较高，塑性韧性较差。球化退火：将片状的珠光体变成粒状珠光体，降低硬度，便于机械加 工；组织为粒状珠光体，这种组织塑性韧性较好，强度硬度较低。
6、淬火：提高硬度、强度和耐磨性；组织为马氏体+粒状碳化物+残余 奥氏体；这种组织具有高强度高硬度，塑性韧性差。低温回火：减少或消除淬火应力，提高塑形和韧性；组织为回火马氏 体+粒状碳化物+残余奥氏体。回火组织有一定的塑性韧性，强度、 硬度高，耐磨性高。2.轴承外套材料GCr15钢，技术要求为：HRC60显微组织，隐晶， 细小针状马氏体，均匀分布细小碳化物及少量残余奥氏体； 脱碳层深 度v 0.08mm淬火、回火后进行磁粉探伤检查不允许有裂纹。加工工艺流程：下料（热轧未退火圆钢）-锻造成型-热处理1-球化退火-车削加工-热处理 2-粗磨-补加回火-细磨-精研-成品。写出热处理1和热处理2的工艺。1
7、）正火 轴承外套锻造成型后，抽验金相组织，若发现组织中存在粗大碳化物，退火前需先采用保护气氛箱式炉进行正火，正火温度为950980C，保温时间45min,随后出炉吹风冷却（冷速不得小于40-50 °C /min ）。2）淬火和回火 经切削加工的轴承外套，淬火、回火工艺曲线如图， 加热温度840士 10C,加热时间（箱式炉）为40-60min （总加热时间）， 在油中淬火。淬火时零件应在冷却液中上下窜动以防止产生软点。淬火冷却后，用3%-5%（质量分数）的碳酸钠水溶液清洗，并立即进行 回火，回火温度150-170 C,保温3h。7、某车床主轴（45钢）加工路线为：下料t锻造t正火t机械
8、加工t淬火 （淬透）t高温回火t花键高频 表面淬火-低温回火-半精磨-人工时效-精磨。正火、淬火、高温 回火、人工时效的目的是什么？花键高频表面淬火、 低温回火的目的 是什么？表面和心部的组织是什么？ 正火处理是为了得到合适的硬度，以便切削加工，同时改善锻造组织， 消除锻造应力。淬火是为了得到高强度的马氏体组织， 高温回火是为 了得到回火索氏体，淬火+高温回火称为调质，目的是为使主轴得到 良好的综合力学性能。人工时效主要是为了消除粗磨削加工时产生的 残余应力。花键部分用高频淬火后低温回火是为了得到回火马氏体， 增加耐磨性。表面为回火马氏体，心部为回火索氏体组织。&说出低碳钢（15、20
9、）、中碳钢（40、45）、共析钢（T8）获得 良好综合力学性能的最终热处理工艺及组织。低碳钢：淬火加低温回火，组织为回火马氏体。中碳钢：淬火加高温 回火，组织为回火索氏体。共析钢：等温淬火，组织为下贝氏体。9、比较回火索氏体与索氏体的主要异同点。相同点：都是铁素体与渗碳体的机械的机械混合物。不同点：渗碳体的形态不同，回火索氏体的渗碳体的形态为颗粒状， 索氏体的渗碳体的形态为片状；来源不同，回火索氏体是淬火马氏 体分解的到的，索氏体是奥氏体直接分解得到的；性能特点不同， 回火索氏体具有良好的综合机械性能， 索氏体的抗拉强度高；韧性比 回火索氏体低。10、简述钢的表面淬火的目的及应用。钢的表面淬火
10、的目的是改变钢的表面的性能， 提高表面的强度，硬度 和耐磨性，而钢的芯部仍然保持良好的韧性， 从而提高钢件的综合性 能。（5分）应用：齿轮，凸轴，曲轴及各类轴类零件在扭转弯曲灯 交变载荷下工作，并承受摩擦和冲击，其表面要比芯部承受更高的应 力，因此，要求零件具有高的强度，硬度和耐磨性，要求芯部具有一 定的强度，足够的韧性和塑性。采用表面淬火工艺可以达到这种表硬心韧的性能要求（ 5 分）11、常见淬火的缺陷与预防。1 ）淬火变形，开裂预防及补救：（ 1）尽量做到均匀加热及正确加热（ 2）正确选 择冷却方法和冷却介质（ 3）正确选择淬火工件浸入淬火介质的方式 和运行方向 基本原则是：（a）淬火时应
11、该尽量保证能够得到最均匀 的冷却（b）以最小阻力方向（4）及时，正确的回火2）氧化，脱碳，表面腐蚀及过烧3）硬度不足：由于加热温度过高或过低引起的硬度不足，除对已 出现缺陷进行回火， 再重新加热淬火补救外， 应该严格管理炉温测控 仪表，定期按计量传递系统进行校正及检修4）硬度不均匀（软点） ：可以进行一次回火，再次加热，再恰当 的冷却介质及冷却方法的条件下淬火补救， 对由于碳浓度不均匀引起 的硬度不均匀，对未成形的工件，为了消除碳化物偏析或粗大，可用 不同方向的锻打来改变其分布及形态， 对粗大组织可进行一次退火或 正火，使组织细化及均匀化5）组织缺陷：有些组织缺陷尚和淬火原始组织有关，列入粗大
12、马氏 体，不仅淬火加热温度过高可以产生， 还可能由于淬火前的热加工的 过热组织遗传下来，因此，在淬火前采用退火等办法消除过热组织12 、珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？ 片状P体，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状P体, Fe3C 颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。第二相的数量越 多，对塑性的危害越大；片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性 差；上贝氏体为羽毛状，亚结构为位错，韧性差；下贝氏体为黑针状 或竹叶状， 亚结构为位错， 位错密度高于上贝氏体， 综合机械性能好； 低碳马氏体为板条状，亚结构为位错，具有良好的综合机械性能；高 碳马氏体为片状，亚结构为孪晶，
13、强度硬度高，塑性和韧性差。13、W18Cr4V是什么钢？主要性能特点是什么？合金元素在钢中的主 要作用是什么？为什么此钢淬火加热的奥氏体化温度（1280士 5C） 非常高？回火工艺是什么？最终组织是什么？W18Cr4V是高速钢，主要性能特点是具有很高的红硬性，高硬度、高 耐磨性和高的淬透性。合金元素在钢中的主要作用是：提高淬透性。形成高硬度碳化物， 在回火时弥散析出，产生二次硬化效应，显著提高钢的红硬性、硬度 和耐磨性。Cr能提高钢的抗氧化、脱碳和抗腐蚀能力。 目的是让钢中的碳化物形成元素 W、 Cr、 V 更多地溶解到奥氏体中， 充分发挥碳和合金元素的作用，淬火后获得高碳、高合金的马氏体，
14、回火时以合金碳化物形式析出， 从而保证高速钢获得高的淬透性、 淬 硬性和红硬性。退火状态下这些合金元素大部分存在于合金碳化物 中，而这些合金碳化物的稳定性很高，需要加热到很高的温度，才能 使其向奥氏体中大量溶解。回火工艺是：560C三次回火，每次1小时。14、奥氏体稳定化概念和奥氏体稳定化规律在生产中的应用( 1 )保留一定 Ar 量，以减少工件变形，方法： 采用分级淬火，在Ms点以上温度停留，产生奥氏体热稳定化，控 制残留奥氏体量。 采用等温淬火，控制残留奥氏体量。 提高A化温度，增加A含碳量，降低Ms点，以增加钢中的Ar含 量。(2)尽量减少 Ar 量，提高硬度、耐磨性、尺寸稳定性 增加淬
15、火时的冷却速度； 分级淬火时，选择在Ms点附近，减小A的热稳定化程度，减少 Ar 含量。 淬火后，尽量缩短冷处理工艺的间隔时间，增加冷处理后的M含量。 淬火后,在一定T回火，使Ar发生反稳定化，在回火冷却过程中 转变为M以提高钢的强度和硬度。15、写出 20Cr2Ni4A 钢重载渗碳齿轮的冷 , 热加工工序安排 , 并说明热 处理工序所起的作用 .(C)(1) 渗碳件的加工路线一般为 : 下料一锻造一正火一机械粗加工、 半精 加工一局部渗碳时 ,不渗碳部位镀铜 (或留防渗余量 )一渗碳一淬火、低温回火一磨削(2) 热处理作用 :对 20Cr2Ni4A 等高合金渗碳钢制零件 , 在渗碳后保留有大
16、量残余奥氏 体, 为了渗碳层表面硬度 , 在一次淬火加热钱应进行高温回火 . 回火温 度的选择应最有利于残余奥氏体的转变为原则 , 对 20Cr2Ni4A 钢采用 640680C、68小时的回火，使残余奥氏体发生分解，碳化物充分析 出和聚集 .高温回火后，在稍高于Ac1的温度(780800C)加热淬火.由于淬火加 热温度低 , 碳化物不能全部溶于奥氏体中 , 因此残余奥氏体量较少 , 提 高了渗层强度和韧性 .16、有直径25mm长125mm光轴一种，离轴端1/3处有5x5x25键槽一 个,45 钢制, 自 820 度水淬 , 入水方向为轴线垂直水面 , 试分析淬火后 可能引起的变形 .(W)
17、(1) 淬火前后组织变化而引起的体积变形 45 号钢为亚共析钢 , 淬火前 的组织为先共析铁素体和珠光体 , 即铁素体和渗碳体的混合组织 , 而 淬火后大部分为为马氏体组织 . 由于这些组织的幽邃不同 , 淬火前后 将引起体积变化 , 体面产生变形 .(2) 入水方向为轴线垂直水面 , 结构上含键槽 , 高温时冷却不均匀 , 将 会发生扭曲变形 . 直径25MM大于45号钢的临界淬透直径，故不能完全淬透，所产生 的应力我与热应力类似 , 尺寸较大的一方缩小 , 而尺寸较小的一方刚 胀大 , 对于上述构件 , 长度方向缩短 , 直径方向胀大 . 键槽处壁向内凸 出.17、今有T8钢工件在极强的氧
18、化气氛中分别与 950度和830度长时 间加热, 试述加热后表层缓冷的组织结构 , 为什么 ?(H)根据题意,由于气氛氧化性强，则炉火碳势低.在950C长时间加热时， 加热过程中工件表面发生氧化脱碳 . 工件最外层发生氧化反应 , 往里, 由于950C高于Fe-C状态图中的G点，所以无论气氛碳势如何低，脱 碳过程中从表面至中心始终处于 A 状态, 缓冷后, 由表面至中心碳浓 度由于脱碳和扩散作用 , 碳含量依次升高直至 0.8%,所以组织依次为 铁素体和珠光体逐渐过渡到珠光体 , 再至相当于碳含量为 0.8%的钢的 退火组织(P+C).当工件在830 C加热时，温度低于G点，最外层依然会 发生
19、氧化反应 . 往里, 工件将在该温度下发生脱碳 . 由于气氛氧化性极 强, 则碳势将位于铁素体和奥氏体的双相区 , 所以工件发生完全脱碳 . 由外及里的组织在缓冷后依次是铁素体 , 铁素体加珠光体 , 珠光体加 渗碳体.18. 用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-6Q中心硬度HRC3Q-45试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目 的。答：加工工艺路线为：下料t锻造t正火t机械粗加工t渗碳 +淬火+低温 回火t喷丸t磨齿 正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度(便于切削加工) ，并使组织 细化，均匀；渗碳后表面含碳量提高， 保证淬火后得到高的硬度， 提高耐磨性和接 触疲
20、劳强度；喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化，提高抗疲劳能力。19、45 钢普通车床传动齿轮 , 其工艺路线为锻造 - 热处理 - 机械加 工-高频淬火m回火.试问锻后应进行何种热处理，为什么？常用淬 火介质及冷却特性 ;(H)进行正火处理 ,45 钢市中碳钢 , 正火后其硬度接近于最佳切削加工的 硬度.对 45 钢, 虽然碳含量较高 , 硬度稍高 , 但由于正火生产率高 , 成 本低, 随意采用正火处理 .1. 低碳钢及低碳合金钢制模具 例如，20, 20Cr, 20CrMnTi等钢的工 艺路线为：下料t锻造模坯t退火t机械粗加工t冷挤压成形t再结 晶退火-机械精加工-渗碳-淬火、回火
21、-研磨抛光-装配。2. 高合金渗碳钢制模具 例如 12CrNi3A， 12CrNi4A 钢的工艺路线为： 下料T锻造模坯T正火并高温回火T机械粗加工T高温回火T精加工T渗碳T淬火、回火T研磨抛光T装配。3. 调质钢制模具 例如，45, 40Cr等钢的工艺路线为：下料t锻造模 坯T退火T机械粗加工T调质T机械精加工T修整、抛光T装配。4. 碳素工具钢及合金工具钢制模具 例如T7AT10A CrWMn 9SiCr 等钢的工艺路线为：下料T锻成模坯T球化退火T机械粗加工T去应 力退火T机械半精加工T机械精加工T淬火、回火T研磨抛光T装配。20. 用T12钢（锻后缓冷）做一切削工具，工艺过程为：正火t
22、球化 退火T机加工成形T淬火T低温回火。 各热处理工艺的目的是什么？ 得到什么组织？各种组织具有什么性能。 正火：消除网状的二次渗碳体，同时改善锻造组织、消除锻造应力，得 到片状的珠光体，片状的珠光体硬度较高，塑性韧性较差。 球化退火：将片状的珠光体变成粒状珠光体，降低硬度，便于机械加工； 组织为粒状珠光体，这种组织塑性韧性较好，强度硬度较低。 淬火：提高硬度、强度和耐磨性；组织为马氏体粒状碳化物残余奥 氏体；这种组织具有高强度高硬度，塑性韧性差。 低温回火：减少或消除淬火应力，提高塑形和韧性；组织为回火马氏体 粒状碳化物残余奥氏体。回火组织有一定的塑性韧性，强度、硬度高，耐磨性高21某车床主
23、轴（45钢）加工路线为：下料T锻造T正火T机械加工T淬火（淬透）7高温回火T花键高频表面 淬火T低温回火T半精磨T人工时效T精磨。正火、淬火、高温回火、人 工时效的目的是什么？花键高频表面淬火、低温回火的目的是什么？表面 和心部的组织是什么？ 正火处理是为了得到合适的硬度，以便切削加工，同时改善锻造组织，消 除锻造应力。淬火是为了得到高强度的马氏体组织，高温回火是为了得到 回火索氏体，淬火高温回火称为调质，目的是为使主轴得到良好的综合 力学性能。人工时效主要是为了消除粗磨削加工时产生的残余应力。花键 部分用高频淬火后低温回火是为了得到回火马氏体，增加耐磨性。表面为 回火马氏体，心部为回火索氏体组织。