2022年2022年金属学与热处理钢的热处理原理钢的热处理工艺课后题答案 .pdf

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1、第九章钢的热处理原理第十章钢的热处理工艺1-.金厲固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？答：金屈冏态相变主耍特点：1、不问类型相界而.具冇不同界酣能和应变能2、新丨丨丨相之间存在定位向关系与惯习而3、相变阻力大4、易于形成过渡相5、埒相品体缺陷对相变起促进作用 6、原子的扩放速度对同态相变起荇敁著影响.阻力：界面能和弹性应变能2、何为奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢的性能的影响，答:奥氏体晶粒度足指奥氏体品粒的大小。金屈的晶粒越细小,晶界区所占的比例就越大，晶界数目越多(则晶粒缺陷越多，般位错运动到品界处即停，在金屈塑变时对位错运动的阻力越大，金屈发生塑变的抗力越大.金厲的强度和硬

2、度也就越轴。品粒越细，同-体积内晶粒数越多，塑性变形时变形分散在许多品粒内进行，变形也会均匀些.風然多品体变形具冇不均匀性，晶体不问地方的变形程度不同，位错塞积程度不网，位错塞积越严里越鞞易异致材料的及早破坏，晶粒越细小的话，会使金屈的变形更均匀，在祠料破坏前川以进行更多的塑性变形.断裂前讨以承受较大的变形.塑性韧性也越好。所以细晶粒金屈不仅强度高，硬度髙，而且在塑性变形过程中塑件也较好。珠光体形成时钢巾碳的扩散情况及片,粒状珠光体的形成过程？3、珠光体转变时碳的扩敗规律当珠光体刚刚？11 现是时，在三相共存的惝况下.过冷臾氐沐的0浓垵足不 均匀的，0 浓度分布情况可由相图衍到，如图所不，即与

3、铁索体相接的哭氏体 0浓度(：,，较热.与灌碳体接触处的與氏体的(：浓垵(：,.较低。闪此仵兜氏体中就产I广0：浓度茇，从而引起了0：的扩敗，11：扩散小总图如图所小。0 在炎氏体中扩妝的结架，引起广铁泰钵前丨&丨的與氏体 0 浓垵降低，渗碳体前I&1的奥氏体（：浓垵增尚，这就打破了该溫沒下哭氏体 联浓度的平衡。为了保持这平衡，在铁汆体前曲的臾氏体必须析出铁系体丨使】I碳含顼增卨到1衡浓度仵沴碳体前曲的烫氏体，必须析出渗碳体.使其碳汴甩降低到平衡浓。珠光体如此符以衂纵句长人丨这 样-宵到过冷臾氏体令邰转变为珠光体为止，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 8 页 -从

4、阁 巾 以 朽 出，祚 过 冷 史 氏 体 巾，珠 光 体 形 成 吋，除 广 以 丨 述 利厂丨状珠光体肜成时0 的扩妝尔盘图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 8 页 -敗之外，还将发I：在远离珠光休的史氏休（(：浓垵为 巾(：向与滲拔体扣接的哭氏体处(仁浓坆为）扩妝.而。铁岽体相接的处氏体处（(：）（：向远离珠光体的史氏体()巾扩妝。此外,对己形成的珠光体.其铁岽体与臾氏体相接处仁浓度为而与渗碳体相接处(：浓度为(：,它们之问也要产 丨.碳的扩敗.所冇这叫，都促进珠光体的抶岽 体和浓碳体的不断长人.也就足促进丫过冷奥氏怀到珠光体的转变。过冷哭氏体转变为珠光体时，

5、晶体点阵的布构.足山部分原丫11 丨扩散宂成的。5、简述钢中板条马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构扳条马氏体和的形貌特征和亚结构并说明它们在性能上的茇异。1、简述钢中板条马氏体片状马氏体的形貌特征和亚结构丼说明它们在性能上的羞异。分）-般认为扳条马氏体为位错马氏体马氏体内郃冇很多位错-片状马氏体为挛品马氏体马氏体内部亚结构为孪品。权条马氏体的组织特征甸个中-元铽窄而细长的权条板条体II奧氏体品界丨4品内相力：平行排列成群其中的板条束为惯习面相问的平行板条组成。扳条宽度0.1 0.2 微米长度小于10微米扳条间苻-层奧氏体脱个奧氏体晶粒内包含几个板条群。一个奧氏体晶粒有儿个束丨个束内存在位向差

6、时也会形成几个块。扳条群之间为大炻度品界板条之间为小州度晶界。板条的立体形态坷以足扁条状。片状马氏体的特征马氏体片互不平行而是兒-定的夹角排列在显微镜下观察时械针状或竹叶状。初生者较厚较长横贯整个兜氏体晶粒笫-片分割奥氏体晶粒以后的马氐体片愈来愈小。曰-般不穿透品界次生赉尺寸较小。初生片与奧氏体品界之间、片与片之间互相撞击形成显微裂纹。气2.096 除具冇上述特征外片的中央冇中脊在两个初生片之间常见到呆“2”字形分布的细薄片：众体形态为双凸透镜状断面为针状或竹叶状。故又称针状马氏体6 试述钢中上贝氏体和下贝氏体的形貌特征和亚结构并说明它们的性能差异。答：形貌特征：上贝氏体:在光学显微镜下观察时

7、呈羽毛状,在扫描电镜观察为-群由奧氏体晶界内平行长大的板条状或针状铁索体，在相邻铁索体条（针）之间夹杂着断续的短杆状碳化物。下贝氏体：在光学品微锍下观察时兒竹叶状，铁索体呈片状，片与片之闾以一定角度相交。(大郃分蛩 60 度和 120 度 在铁索体片内部分布碳化物。碳比物排列大部分与铁索体片的长轴约成60度命。亚结构：上：位错缠结。下：继结位错。性能差异：下贝氏体具冇品的强度和韧性，敁的耐麽性.冲击韧性比上贝氏体好的多。1.什 么 是 魏 氏 组 织？简 述 鵃 氏 组 织 的 形 成 条 件，对 钢 性 能 的 影 响 及 消 除 方 法，答：魏氏组织：丨：业丨：将犸有针（片）状铁索体或渗碳

8、体加珠光体的组织称作魏氏组织，是含碳 0 石 7。的碳钢或低合金钢在奥氏体品粒体较粗和冷速较快的条件下丨先共析出铁索体呈片状或粗大羽毛状，与原奥氏体呈一定的位向关系的组织。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 8 页 -魏氏组织可迎过细化品粒、沿火或锻造丼适气控制冷却速度等方法诮除。8”、简述碳钢在回火转变和回火组织，答：碳索钢淬火后在不问温度下卜丨火时，组织将犮生不冏的变化。由屮组织变化会带来物理性能的变化，而不问的组织变化.物理性能的变化也不丨迎常报裾物玴性能的变化把丨“1火 转变分成四种类型。第-类问火转变：分解为丨 丨火802500；低碳马氏体发生碳原子向位错附

9、近偏聚外，马氏体中析出碳化物，使马氏体碳含坌降低：品碳马氏体发生分解，马氏体中过饱和碳不断以 6碳 化 物 形 式 析 出，使 马 氏 体 碳 含 坌 降 低。产 物：回 火 马 氏 体。第二类问火转变：残余六分解为丨丨火IV！或卜8，20030000；淬火后的残余奥氏体足不稳定 组 织.庄 本 阶 段，残 余 奥 氏 体 分 解 为 低 碳 马 氏 体 和 6 碳 化 物组 织 为 冋 火 马 氐 休。第三类回火转变：碳化物折出与转变，250 4000，回火转变为问火丁（亚稳碳化物转变为稳定碳化物、2504001 时.碳岽钢似中过饱和的(：儿乎全邰忻出，将形成比更稳定的碳化物。在问火过程中除

10、日-？：外，常见的还有两利|：种其组成与似沾口相近，称为X碳化物，用於幼巧口农示；於种楚滲碳体，称6碳化物，用6和3衷示。这两种 碳化物的稳定性均商于6-6X0；通常在从5以下丨 丨火残余众转变为！.然后分解为间火从.而在 6 转变区回火.残余八转变为下 8。第四类问火转变：问火1”转变为回火5碳化物聚集长大，0400-700(：。铁岽体发生丨 丨复和再结品为等轴状、碳化物球化籼大一一丨叫火索氏体。9、比较珠光体,索氏体，托氏体和问火珠光体冋火索氏体加丨火托氏体组织性能I.珠光体足奥氏体(奥氏体足碳溶解在一6中的间隙冏溶体)发生共析转变所形成的铁岽体与渗碳体的共析体。得匕丨其珍珠般（闪抓丨-丨

11、丨切）的光泽。其形态为铁岽体溥层和漆碳体薄层交荇迅叠的层状复相物也称片状珠光体。用符号？农示，含碳II为二0.775。在 珠光体中铁索体卩丨88。么，渗碳体山12。各由 铁索体的数呈大大多于滲碳体，所以铁索体层片要比渗碳体厚得多.在球化退火条件卜，珠光体中的渗碳休也可朵粒状，这样的珠光体称为粒状珠光体。么奧氏体足碳溶解在V铁中形成的-种间隙岡溶体，V面心立方结构，无磁性。臾氏体足-般钢在莊温下的组织，其存在冇-定的温度和成分范阑。冇些淬火钢能使郃分奧氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奧氏体。在合金钢中除碳之外，兆他合金元索也可溶于奥氏体中，丼扩大或缩小奧氏体稳定区的温度和成分范闱。例如丨加入锰和

12、镍能将奥氏体临界转变温度降米室温以下，使钢在室温下保持奧氏体组织，叩所谓奥氏体钢。3 丨托氏体足马氐体在丨叫火时形成的，实际丄是铁索体棊体内分布卷极兆细小的碳化物(或渗碳体)球状颗粒.在光学品微镜下岛倍放大也分辨不出其内郃构造，只右到其总体是-片黑的复相组织。II.何为第一类回火脆性和第二类回火脆性？如何消除？答：回火脆性：在某些温度区间丨 丨火时随问火温度的升商，钢的韧性反而下降的现象，称为 回火脆性第类（低温丨 丨火脆性：足指淬火钢在250-3501丨丨火吋出现的脆性。这种丨丨火脆蚀足 不对逆的，只耍在此温度范阑内丨丨火就会出现脆性，！“!前尚无冇效消除办法。没名师资料总结-精品资料欢迎下

13、载-名师精心整理-第 4 页，共 8 页 -苻-个有效的热处理方法能消除钢中这种丨丨火脆性，除非不在这个温度范阳内问火.也没苻能够冇效抑制产生这种问火脆性的合金元岽。似可以釆収以下措施减轻笫-类冋火脆性。楚-种可逆性的丨 丨火脆件。防止方法提高钢材的纯度，尽量减少杂质;2加入适量的幼0、等冇益的合金元索；对 尺 寸 小、形 状 简 单 的 零 件.釆 用 回 火 后 快 冷 的 方 法15、符-共祈钢试样，其显微组织为粒状珠光体。同通过何种热处理丨：序可分别得到细片状珠光 体、籾 片 状 珠光 体 和 比 原 始 组 织 明益 细 小 的 粒 状 珠 光 体？通过球化退火可以得到粒状珠光体，帝

14、于其他的珠光体可以通过等温处现来得到丨而艽片层间距泔以通过控制等温温度来得到，比如细片状珠光体等温溫度可以控制在600度粗 片状的可以控制在 650“70017、如何把含碳 0.8 的碳钢的球化组织转变为1 细片状珠光体2 粗片状珠光体3 比原来组织电细的球化组织1.等 温退 火温 度 较 髙2 等温 退火 温度 较低3丨球 化退 火18、如何将政幼.4%的退火碳钢处理成1 在大块游离铁索体和铁索体难体丨-分布着细球状碳化物2铁素体棊体上均匀分布着细球状碳化物。1.球化退火2，调顷球化。19、如來在800力卜桉照般的奥氏体化的时阆加热，那么就会造成奧氏体品粒籾大，再次淬火的时候，会为奥氏体品粒

15、粗大，内应力过大，造成丨：件的开裂。般应该先退火，14重新淬火。第十章1、简述退火的目的和种类。用途？答：污的：消除铸造、锻压、焊接的缺陷：为机械加：丨：提供好的組织状态；最终热处现的预先热处理。1低溫退火（“！的：消除铸、锻、焊及切削加：丨：过程内应力。！)犷 散 退 火 目 的：改 鞞 和 消 除 在 冶 金 过 程 中 形 成 成 分 不 均 匀 性1降低钢中杂质元素的含萤2！用 脱 氧 或 加入她，V、7；等 合 金 元 索 细 化 八晶粒3加入、等可以减轻4加 入 、51调整 温 度范 围推向高溫5釆用等溫淬火代荇淬火回火：！：艺第一.类（髙温丨 丨火脆性：足指淬火钢在500-650

16、*0：范丨丨纳丨 火后缓冷时出现的脆性。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 8 页 -3球化退火主耍对尚碳：丨：几钢、模.11：钢和轴承钢等进行.吕的足改莕碳化物分布，并使碳 化物球化为细小岡形颗粒分布在马氏体落体，提高塑性和韧性，改鞞切削加丨：忡能和减少最 终热处现的变形和开裂。2、什么是正火？目的如何？有何应用？符：将铁碳合金加热到临界点以1：迠 1 温度并保持-定的时间.然后在仝气中冷却的：1：艺叫 正火。钢的正火II的楚消除网状碳化物、改辨切削性能；使铭、锻件过热品粒细化：消除内应力。/正火、退火工艺选用的厚则是什么?含25(1 以下的钢.在没有其它热处理工序

17、时，可用正火来提岛强度。对渗碳钢，用 卜:火消除锻造缺陷及提高切削加：丨：性能。对含碳0 丨 25 1 50 么的钢，般釆用正火。对含碳 501 75的钢.-般釆用完全退火。含碳75 1.的钢.用来制造弹资时采用完全退火作预备热处现丨用来制造刀具时则采用球化退火。含碳大于1.07。的钢用干制造工具.均采用球化退火作预备热处现。4、淬火的目的是什么？常用的梓火方法有哪几种？说明它们的主要特点及其应用范围。答：淬火的时的足为了获得马氏体或贝氏体组织。提商钢的机械性能。常用的淬火方法有笮液泮火法.双液淬火法、等温淬火法和分级淬火法。单液淬火法：这种方法操泎简单.容易实现机械化.自动化，如碳钢在水中淬

18、火.合金钢在汕中淬火。怛其缺点遨不符合理想淬火冷却速度的要求，水淬容易产生变形和裂纹，汕淬奔场产生硬度不足或硬度不均匀等现象.适合于小尺寸II形状简单的工件。双液淬火法：釆用先水冷玛汕冷的操怍。充分利用了水在商温区冷速快和汕在低溫区冷速慢的优点，既河以保证：1：件得到马氏体組织.乂可以降低：丨：件在马氏体区的冷速，减少组织应力，从而防止:丨：件变形或幵裂。适合于尺寸较大、形状复杂的工件。等温淬火法：它足将加热的：丨:件放入温度稍轴1-VI的硝盐浴或碱浴中.保温足够长的时间使其宛成 8 转变。等温淬火耵获得6 丨组织。下贝氏体与问火马氏体相比，在碳量相近，硬度相1 的情况卜，前者比 者兵冇较商的

19、槊性与韧性.适用于尺寸较小.形状复杂,要求变形小,具有高硬度和强韧性的工具，模具等。分级淬火法：它足将加热的：丨：件先放入温度稍髙丁丨的硝盐浴或碱浴中，保温 2 细，使岑件内外的温度均匀后，立即収出在仝气中冷却。这种方法对以减少工件内外的温左和减慢马氏体转变时的冷却速度，从而冇效地减少内应力，防止产生变形和幵裂。侶出十硝盐浴或碱浴的冷却能力低，只能适用于零件尺寸较小，耍求变形小，尺寸稍度髙的工件，如横具、刀具等。5、试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则.为什么过共析钢淬火加热温度不能超过如咖线？答：为了防止奥氏体晶粒粗化.般淬火温度不赴太商，只允许超出临界点30。01亚共祈 刚“3+3

20、050。：过共析钢 1+3050。若加热到八江线以上，会带来些不岛果：由子渗碳体企郃融入奥氏体.使淬火厂钢的耐磨性降低 2八4&咖之闽，存在朱溶二次渗碳体.反而阻碍奥氏体晶粒长大.能够细化晶粒，从而使形成显微裂纹的倾向减小,由于奥氏体中碳含1：显著增髙,使 幼5点降低I淬火后残余奥氏体跫增多，从而降低钢的硬度“）加热温度高，使钢的氧化.脱碳加剧，也使淬火和幵裂倾丨4 捎大.问时也缩短炉子的使用寿命。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 8 页 -6、淬透性与淬硬层深度两者有何联系和区别？影响钢淬透性的因素有哪些？影响钢制零件淬硬层深度的因素有哪些？答：淬透性是指钢在淬火

21、时获得淬硬层的能力。不冏的钢在问样的条件下淬硬层深不问，说明不问的钢淬透性不同，淬硬层较深的钢淬透性较好。淬硬性：是指钢以大于临界冷却速度冷却时，获得的马氏体组织所能达到的较商硬度。钢的淬硬性主要决定于马氏体的含碳带，即収决丁淬火前奥氏体的含碳诤。影响淬透性的索：1化学成分；曲线距纵坐标愈远，淬火的临界冷却速庇愈小，则钢的淬透性愈好。对千碳钢，钢中含碳呈愈接近共析成分，其(：曲线愈靠右，临界冷却速度愈小，则淬透性愈好，即亚共析钢的淬透性随含碳呈垧加而捎大.过共析钢的淬透性随含碳蜇增加而减小。除。和 02.5。”以外的大多数合金元紊都使(：曲线右移，使钢的淬透性增加.因此合金钢的淬透性比碳钢好。

22、奥氏体化溫度，“温度愈尚.品粒愈钼，未溶笫二相愈少，泮透性愈好。什么是钢的淬透性、淬硬性？影响钢的淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素是什么？答：淬透性一一钢在淬火时能够获得马氏体的能力。其大小足卬规定条件卜泮硬层深度来表淬硬性足在正常淬火条件下,钢淬火后所能达到的员卨硬度.即硬化能力影响淬透性的闶索决定闲岽：临界冷却速度即化学成分及奥氏体化的条件；钢的淬硬性影响因索：取决于马氏体的含碳跫。：丨：件的淬透深度“収决于钢材淬透性，还与冷却介质、：丨:件尺寸等外部闲索有关7、圆 柱 形 工 件 4 0 0？钢，可 以 用，洋 火 后 中 温 回 火。曰.何 调 调 质 处 玴？调质处现：淬火后高温回火

23、的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-6501 之问进行回火。调质“1”以使钢的性能，材质得到很人程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，犸宥良好的综合机械性能。】两者金相飢织不-样。正火索氏体是细片状珠光体;丨叫火索氏体是粒状渗碳体分布在铁索体基体上。回火索氏体的塑性、：陆性和和冲化値比正火索氏体好。10、减少淬火冷却中的变形和幵裂：零件在淬火时，由千内外溫左及组织转变的不等时性,使淬火后的零件残存冇内应力，这种应力在泮火过程的鬼-瞬间,超过钢的屈服强度时，即产生变形，若超过钢的断裂强度时,则产生开裂。此,零件在淬火过杓中,从加热到冷却，应尽量减少内应力，以便减少变形和开裂。1145

24、 钢普通车床传动齿轮，其工艺路线为锻造热处理机嫩卩工一一高頻淬火一回火.试问锻后应进行何种热处理，为什么？答：进行正火处玴45钢屈中碳钢，正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度。12、刚渗碳热处理后空冷，由农面到心部的组织。滲碳后由农及里的含碳坌依次为：品、较卨或中、低，空冷就楚：1卜：火，空冷后农酣浅层相对 于渗碳层冇定脱碳现象，所以空冷后的组织依次为：渗碳体或铁索体珠光体、渗碳体十珠光体、珠光体、铁素体丨较少）4珠光体（较多、铁紊体（较多士珠光体（较少。淬火和(低温回火后的组织与加热温度关，按正常淬回火温度(心部完成奥民体化、低溘回火、回火马氐体 铁衆体（脱碳严重时X高碳回火马氏体十残余奥氏

25、体（少萤、高碳回火马氏体、中碳问火马氏体、低碳回火马氏体.低碳丨 丨火马氏体4 铁索体、铁索体 4 回火贝氏 体或珠光体（视淬火介质的冷却能力而定。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 8 页 -14 写 出 200 浏 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.答：（丨）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-丨局部渗碳时，不渗碳部位镀铜或留防渗余贾广渗碳淬火、低温回火-磨削 2热处理作用：对2002 仏从等髙合金渗碳钢制零件，在渗碳后保留有大觉残余奥氏体，为了渗碳坛表面硬

26、度，在-次淬火加热钱应进行髙温回火。回火渦度的选择应餃有利于残余舆氏体的转变为原则，对2002丨 4八钢釆用640 680：、6 8 小时的回火，使残余奥氏体犮生分解，碳化物充分析出和聚 集。高渦回火后，在稍岛于&1 的温度门邠 800。0 加热淬火。由于淬火加热溫度低，碳化物不能全部溶于奥氏体巾，因此残余奥氏体豫较少，提高了渗层强度和韧性。说明 45钢试样（巾川！!）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：70010，76010，84010，1100*0，答：7001：为它没冇达到相变温度.此没冇发生相变，组织为铁尜体和珠光体。7600：它的加热温度在&1.仏 3 之间，此组织为铁岽体、马氏体和少坌残余奥氏体。840*0：它的加热温度在&3 以上，加热时全邰转变为奧氏体，冷却后的组织为马氏体和少萤残余焚氏体。11001：它的加热温度过萵，加热旳奥氏体品粒耜化，淬火耵衔到粗片状马氏体和少萤残余奥氏体。16、710钢经过何种热处观能获得下述组织(”球化退火过热，未洛的碳化物少了.缓冷或者等温的时候会析出粗片状珠光体2锻造后正火，控制冷速，能得到细片状珠光体(）正常球化退火，控制好加热温度和缓冷速度，能得到细球状珠光体(斗）球化退火保温时间延长或者缓冷冷速降低.会得到长大的钳球状珠光体名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 8 页 -