金属学与热处理第九章 热处理工艺

(一)填空题

1. 淬火钢低温回火后的组织是       和       ；中温回火后的组织是       ，一般用于高         的结构件；高温回火后的组织是         ，用于要求足够高的          及高的              的零件。

2．时效的方式有          或称         及        两种方式。

3．球化退火后，球化等级是否符合要求，主要决定于       及       。

4 一般来讲，热处理不会改变被热处理工件的       ，但却能改变它的       。

5 根据铁碳相图，碳钢进行完全退火的正常加热温度范围是       ，它仅用于       钢。

6 钢球化退火的主要目的是       ，它主要适于      钢。

7 钢的正常淬火加热温度范围，对亚共析钢为      ；对共析和过共析钢则为      。

8 把两个45钢的退火态小试样分别加热到Acl～Ac3之间和Ac3以上温度快速水冷，所得组织前者为       加       ；后者为       。

9 把加热到Accm以上温度后缓冷下来的T10钢小试样重新加热到Acl以下温度，然后快速水冷，所得到的组织为       加       。

10 淬火钢进行回火的目的是       ；回火温度越高，钢的强度与硬度越       。

11 T8钢低温回火温度一般不超过      ，回火组织为      ，其硬度大致不低于      。

12．碳钢高温回火的温度一般为      ，回火组织为      ，高温回火主要适于    类零件。

13．淬火钢在(250～400)℃回火后产生的脆性通常称为       或       或       。

14 作为淬火介质，食盐水溶液（NaCl）浓度为     ，苛性钠(NaOH)水溶液浓度为     。

15．淬火内应力主要包括       和       两种。

16．淬火时，钢件中的内应力超过钢的            强度时，便会引起 钢件的变形；超过钢的       强度时，钢件便会发生裂纹。

17．热应力的大小主要与冷却速度造成零件截面上的          有关，冷却速度       ，截面温差       ，产生的热应力愈大。

18．热处理变形主要是指工件在热处理时所产生的几何形状的       和体积的       。

19．具有最佳切削加工性能的硬度范围一般为       ，为便利切削加工，不同钢材宜采用不同的热处理方法。w(C)<0．5％的碳钢宜采用            ， w(C)超过共析成分的碳钢宜采用       ，w (C)＝在0．5％至共析成分之间的碳钢宜采用       。

20．常见淬火缺陷有       、       、       和       等。

21．感应加热是利用       原理，使工件表面产生       而加热的—种加热方法。

22．我国常用的感应加热设备中，高频设备频率范围为            Hz, 中频设备频率范围为       Hz，工频设备频率范围为       Hz。

23．工件经感应加热表面淬火后，表面硬度一般比普通淬火的高               ，这种现象称         。

24 化学热处理包括       、       和       三个基本过程。

25．目前生产中用得较多的可控气氛渗碳法有       和       两种。

26．渗碳零件表面碳含量应控制在       之间为宜。否则会影响钢的机械性能。

W(C)过低，使       下降，W (C)过高，使       增大。

27 根据氮化零件所用钢材和技术条件不同，抗磨氮化可分为      、       和      三种。

（二)判断题

1．回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体，两者只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。（   ）

2．硬度试验操作既简便，又迅速，不需要制备专门试样，也不会破坏零件，根据测得的度值还能估计近似的强度值，因而是热处理工人最常用的一种机械性能试验方法。（   ）

3．淬火、低温回火后的钢，常用布氏硬度试验方法测定其硬度。（   ） 

4．退火工件常用HRC标尺标出其硬度。（   ）

5．当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体与奥氏体构成的两组织，在平衡条件下，其中奥氏体的w(C)总是大于钢的w(C)。   （   ）

6．高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。（   ） 

7．表面淬火既能改变钢表面的化学成分，也能改善其心部的组织与性能。（   ）  

8．淬火理想的冷却速度应该是在奥氏体等温转变曲线(即C曲线)的“鼻部”温度时要快冷，

  以避免奥氏体分解，则其余温度不必快冷，以减少淬火内应力引起的变形或开裂。（   ） 

9．高碳钢淬火时，将获得高硬度的马氏体，但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下，故淬火后钢中保留有少量残余奥氏体。（   ）

10．完全退火使钢的组织完全重结晶，获得接衡状态的组织，亚共析钢，过共析钢都采用此工艺。  （   ）

11低碳钢为了改善组织结构和机械性能，改善切削加工性，常用正火代替退火工艺    (    )

12．钢在临界温度以上加热过高，使钢晶粒粗化，降低钢的机械性能，只有通过正火或退火来纠正这种钢的过热现象；若钢产生过烧，就只能成废品了。(    )

13．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常用于处理各类弹簧。  (    )

14．一般碳钢件停锻后在空气中冷却，相当于回火处理。  (    )  

15．经加工硬化了的金属材料，为了基本恢复材料的原有性能，常进行再结晶退火处理。

(    )

16．某些重要的、精密的钢制零件，在精加工前，预先要进行调质处理。  (    ) 

17．低碳钢的硬度低，可以用淬火方法显著地提高其硬度。    (    )

18．45钢在水和油中冷却时，其临界淬透直径分别用D0水和D0油表示，它们的关系是D0水>D0油。  (    )

(三)选择题

1．钢经调质处理后所获得的组织是        。

    A．淬火马氏体     B．回火索氏体  

    C  回火屈氏体     D 索氏体

2．淬火钢产生时效硬化的原因是       。

    A．在室温或小于100℃的温度下，碳原子向晶格中的缺陷偏聚从而使该处碳浓度升高，使马氏体的晶格畸变加大的结果。

    B．时效时析出高硬度碳化物的结果

    C  时效时由于残余奥氏体向珠光体转变的结果

    D．时效时由于残余奥氏体向贝氏体转变的结果

 3．扩散退火的目的是        。

A．消除冷塑性变形后产生的加工硬化    B．降低硬度以利切削加工

     C  消除或改善晶内偏析                D．消除或降低内应力

4．测量淬火钢、调质钢深层表面硬化层的硬度，应选用       标尺。

     A．布氏硬度计HB      B  洛氏硬度计HRA

     C  洛氏硬度计HRC     D．洛氏硬度计HRB

5．测量氮化层的硬度，应选用       标尺。

  A．洛氏硬度计HRC                      B．洛氏硬度计HRA

     C  维氏硬度计HV或表面洛氏硬度计HRN  D．布氏硬度计HB

6．经过热处理的零件，如表层存在残余压应力，则钢的表面硬度和疲劳强度       

     A．均增加    B．均降低    C均不变      D．硬度降低、疲劳强度增加

7．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度       是

  A．Accm + (30～50) ℃      B．Accm － (30～50) ℃

  C．Ac1＋ (30～50) ℃      D．Ac1－(30～50) ℃

8．钢锭中的疏松可以通过       得到改善。

    A．完全退火      B．足够变形量的锻轧

    C  扩散退火      D．正火

9．过共析钢加热到Ac1一Accm之间时，则       

    A．奥氏体的w(C)小于钢的w(C)     B  奥氏体的w (C)大于钢的w(C)

    C  奥氏体的w(C)等于钢的w(C)     D．无法判断两者w (C)的关系

10．钢丝在冷拉过程中必须经       退火。

    A 扩散退火       B  去应力退火

    C 再结晶退火     D．重结晶退火

11．工件焊接后应进行       。

      A．重结晶退火    B．去应力退火

      C  再结晶退火    D．扩散退火

12．为消除钢锭的偏析应进行       退火。

      A  去应力退火    B．再结晶退火

      C  重结晶退火    D．扩散退火

13．若将奥氏体化的工件，淬入温度在Ms点附近的冷却介质中，稍加保温后取出空冷，以完成马氏体转变，这种冷却方法称为——；将工件淬入高于Ms点的热浴中，经一定时间保温，使奥氏体进行下贝氏体转变后取出空冷，这种淬火冷却方法称为       

       A．等温淬火，分级淬火    B  双液淬火，等温淬火

       C  单液淬火，分级淬火    D．分级淬火，等温淬火

14．退火碳钢随w(C)增加，其室温相组成的变化是       

       A．Fe3C量不断增加    B．Fe3C量不断减少

       C  Fe3C量不变化      D．Fe3C量先减少后增加

15  要求某钢件淬硬层深度为0．6mm时，应选用的感应加热设备是       

       A．工频设备    B 超音频设备    C中频设备     D高频设备

16．通常出砂后的铸铁件需要经过       热处理。

       A  完全退火    B．去应力退火   C球化退火     D 正火

17．铸钢件因成分不均匀，影响其性能，这时可进行       

       A．扩散退火    B完全退火    C不完全退火     D  去应力退火

18．正火T8钢与完全退火T8钢相比       

       A．前者珠光体更细密，故σb要低些

       B．前者珠光体更细密，故σb要高些

       C  前者珠光体更粗大，故σb要低些

       D．前者珠光体更粗大，故σb要高些

19．退火态亚共析钢，随W(C)增加       

       A．HB、σb减小，δ、αk增加          B．HB、σb减小，δ、αk减小

       C．HB、σb增加，δ、αk增加          D．HB、σb增加，δ、αk减小

20．某钢的淬透性为J45/15，其含义是       。

       A  15钢的硬度为40HRC        B．40钢的硬度为15HRC

       C  该钢离试样末端15mm处硬度为40HRC ,

D  该钢离试样末端40mm处硬度为15HRC

21．把W(C)相同的两个过共析碳钢试样分别加热到A区和A+Fe3C区后快速淬火，则前者的淬火组织与后者相比       。

       A．残余奥氏体多；硬度高       B  残余奥氏体多，硬度低

C．残余奥氏体少；硬度高       D  残余奥氏体少，硬度低

22 如果因淬火加热温度不当，产生了过热或过烧，那么       。 

A  两种都可返修                   B  两种都不可返修     

C  过热可以返修，过烧只能报废     D  过热只有报废，过烧可以返修

(四) 改错题

1为了消除加工硬化，以便进一步进行加工，常对冷加工后的金属进行完全退火。

  2 淬火态钢件韧性差的主要原因在于存在残余奥氏体。

  3 低碳钢淬火后，只有经高温回火才可获得较为优良的力学性能。

(五)问答题

     1  试比较索氏体、屈氏体、马氏体与回火索氏体、回火屈氏体、回火马氏体它们之间在形成条件、组织形态与性能上的差别。

  2．淬火临界冷却速度VK的大小受哪些因素影响?它与钢的淬透性有何关系?

 3．试确定下列钢的淬火温度：  45、65、T8、T10、T12 

4．指出φ10mm的45钢经下列温度加热并水冷后所获得的组织：

        700C、760C、840C、1100℃

5．45钢在760℃和860℃加热淬火，哪个温度淬火硬度高?为什么?

6．T12钢在760℃和860℃加热淬火，哪个温度淬火硬度高?为什么?

7．确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后的组织：

① 经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度    ②ZG35的铸造齿轮

③ 锻造过热的60钢锻坯    ④具有片状渗碳体的T12钢坯

   8．淬火的目的是什么?为什么亚共析钢的正常淬火温度范围选择为A c3+(30～50)℃；而过共析钢选择Ac1 +(30～50)℃?

   9．常用的淬火冷却介质有哪几种?分别说明它们的冷却特性、优缺点及应用范围。

10．常用的淬火方法有哪几种?说明它们的主要特点及其应用范围。

11．T8钢如图6—2所示，按①、②、③工艺冷却后的转变组织为何物?

  12．某钢的过冷奥氏体等温转变曲线如图6—3所示，试指出该钢在3000℃经不同时间等温后，按(a)、(b)、(c)线冷却后得到的组织。

  13．某钢的连续冷却曲线如图6—4所示，试指出该钢按图中(a)、(b)、(c)、(d)速度冷却后得到的室温组织。

14．指出下列钢件经淬火及回火后获得的组织和大致的硬度；并写出热处理加热温度。

① 45钢的小轴(要求综合机械性能)；  ② 60钢弹簧；    ⑧ T12钢锉刀。

15．化学热处理和表面淬火各是用什么方法来提高钢的性能的?

16．车床主轴要求轴颈部位的硬度为(56～58)HRC，其余地方为(20～24)HRC，其加工路线为：锻造一正火一机械加工一轴颈表面淬火一低温回火一磨加工。请指出：

      ① 主轴应选用何种钢材；

      ② 正火、表面淬火、低温回火的目的和大致工艺；

      ③ 轴颈表面处的组织和其余地方的组织。

  17．在T7钢、10钢、45钢及65钢中选择合适的钢种制造汽车外壳(冷冲成型)、弹簧、车床主轴及木工工具。并回答下列问题：

       ① 采用哪些热处理? 加热温度多少?

       ② 组织和性能如何?

  18．现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好韧性，应采用如下哪种材料及工艺：① T10钢经淬火+低温回火；② 45钢经调质处理；③ 用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火。

  19．某零件的金相组织是在黑色针状马氏体的基体上分布着有少量球状的渗碳体，问此零件是经过了什么热处理工序?为什么?

  20．一根直径为6mm的45钢圆棒，先经840℃加热淬火，硬度为55HRC(未回火)，然后从一端加热，依靠热传导使45钢圆棒上各点达到如图6—5所示温度。试问：

       ①各点处的组织是什么?

       ②各点处自图示各温度缓冷至室温时各点处的组织是什么?各点处自图示各温度水淬快冷至室温时各点处的组织又是什么?

21．柴油机的曲轴是一个关键性部件，轴颈部分要求具有高的韧性、高的耐磨性和高的疲劳抗力，你认为经过何种热处理能满足这些要求。

22．生产热轧低碳钢板，有时因W(C)偏低强度不够而不合标准，为了提高强度，可在热轧后采用吹风甚至喷雾冷却。试解释其原因。

23．某厂铆铝铆钉的铆的窝子原采用T8钢制造，要求工作部分硬度(52～56)HRC，尾部硬度(40～45)HRC热处理工艺是：整体在800℃盐炉中加热，水淬油冷，整体在280℃回火，然后尾部在630℃铅炉中回火。在工作时，窝子边缘部分经常崩刃，掉碴而报废，寿命很低。后改用20Cr钢制造，热处理工艺为：加热温度为920℃在盐水中淬火，160℃回火。整体硬度在5HRC左右。使用寿命比T8钢提高了几十倍。试分析寿命提高的原因。

 (六)作图题

  1．在共析钢过冷奥氏体等温转变图上，画出常用淬火方法的冷却曲线示意图。

 (七)思考题

  1．什么是回火脆性?回火脆性产生的原因是什么?如何防止?

  2．可控气氛热处理的分类和特点。