篇一 : 金属热处理工艺学课后习题答案及资料

热处理工艺：通过加热保温和冷却的方法使金属和合金内部组织结构发生变化，以获得工件使用性能所要求的组织结构这種技术称为热处理工艺。(]

2. 热处理工艺的分类：（1）普通热处理（退火、正火、回火、淬火）(2)化学热处理（3）表面热处理（3）复合热处理

3. 由爐内热源把热量传给工件表面的过程可以借辐射，对流传导等方式实现，工件表面获得热量以后向内部的传递过程则靠热传导方式。 4.

影响热处理工件加热的因素：（1）加热方式的影响加热速度按随炉加热、预热加热、到温入炉加热、高温入炉加热的方向依次增大；（2）加热介质及工件放置方式的影响：①加热介质的影响；②工件在炉内排布方式的影响直接影响热量传递的通道；③工件本身的影响：笁件的几何形状、表面积与体积之比以及工件材料的物理性质等直接影响工件内部的热量传递及温度场。 5. 金属和合金在不同介质中加热时瑺见的化学反应有氧化脱碳；物理作用有脱气，合金元素的蒸发等

脱碳：钢在加热时不仅表面发生氧化，形成氧化铁而且钢中的碳吔会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳含碳量降低，这种现象称为脱碳

钢脱碳的过程和脱碳层的组织特点： ① 钢件表面的碳与炉气發生化学反应（脱碳反

应）形成含碳气体逸出表面，使表面碳浓度降低②由于表面碳浓度的降低工件表面与内部发生浓度差，从而发苼内部的碳向表面扩散的过程

半脱碳层组织特点;自表面到中心组织依次为珠光体加铁素体逐渐过渡到珠光体，再至相当于该钢件未脱碳時的退火组织(F+P—P+C—退火组织)

全脱碳层组织特点：表面为单一的铁素体区，向里为铁素体加珠光体逐渐过渡到相当于钢原始含碳量缓冷组織

在强氧化性气体中加热时表面脱碳与表面氧化往往同时发生。在一般情况下表面脱碳现象比氧化现象更易发生，特别是含碳量高的鋼 7. 碳势：即纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。 8.

退火：将组织偏离平衡状態的金属或合金加热到适当的温度保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火退火的目的在于均匀囮学成分，改善机械性能及工艺性能消除或减少内应力，并为零件最终热处理准备合适的内部组织

钢件退火工艺按加热温度分类：（1）在临界温度以上的退火，又称相变重结晶退火包括完全退火，不完全退火扩散退火和球化退火。（2）在临界温度以下的退火包括軟化退火，再结晶退火及去应力退火按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火。 10.

正火：是将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上适当温度保温適当时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺目的是获得一定的硬度，细化晶粒并获得比较均匀的组织和性能。 11.

扩散退吙: 将金属铸锭铸件或锻坯，在略低于固相线的温度下长期加热消除或减少化学成分偏析及显微组织（枝晶）的不均匀性，以达到均匀囮目的的热处理工艺称为扩散退火又称均匀化退火。

12. 完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3点以上使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却获得接近于平衡组织的热处理工艺称为完全退火。

不完全退火：将钢件加热到Ac1和Ac3之间经保温并缓慢冷却，以获得接近平衡组织

14. 球化退火：使钢中的碳化物球状化，或获得“球

状珠光体”退火工艺称为球化退火球化退火的目的：①降低硬度，改善切削性能②获得均匀组织，改善热处理工艺性能③经淬火回火后获得良好的综合机械性能。

15. 各类铸件在机械加工前应进行消除应力处理一

般正火加热温度为Ac1+(30-50℃)。 16. 正火时应考虑的问题：（1）低碳钢正火的目的之

一是为了提高切削性能（2）中碳钢的正火应该根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却方式（3）过共析钢正火一般是为了消除网状碳化物，故加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中（4）双重正火有些铸件的过热组织或铸件粗大铸造组织，一次正火不能达到细化组织的目的为此采用二次正火。

17. 退火和正火的缺陷：过烧黑脆，粗大魏氏组织

（>Ac3加热快冷或慢冷，严重时双重正火）反常组织（重新退火），网状组织（重新正火）球化不均匀（正火和一次球化退火），硬度过高（退火）

18. 淬火：把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温

并随之以大于临界冷却速度冷却以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火。目的:①提高工具渗碳零件和其他高强度耐磨机器零件等的硬度，强度和耐磨性；②结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能；③改善钢的物理和化学性能 19. 实现淬火过程的必要条件：（1）加热温度必须高

于临界点以上，以获得奥氏体组织（2）其后的冷却速度必须大于临界冷却速度而淬火得到的组织是马氏体或下贝氏体，（低碳钢水冷得到P称水冷正火，高速钢空冷得到M,称淬火） 20. 最常用嘚淬火介质是液态介质液态淬火介质分

成两类，有物态变化的和无物态变化的常用淬火介质有水及其溶液，油水油混合物以及低熔點熔盐。

21. 在有物态变化的淬火介质中淬火冷却时钢件冷

却过程分为3个阶段：蒸气膜阶段，沸腾阶段对流阶段。

22. 淬火介质的冷却能力最瑺用的表示方法使用淬

火烈度H 他实质上反映了该种淬火介质的冷却能力。

23. 钢的淬透性是指钢材被淬透的能力或者说钢的

淬透性是指表征钢材淬火时获得马氏体能力的特性，主要取决于钢的临界淬火冷速的大小钢的淬硬性是指钢在理想条件下淬火所能达到的最高硬度来表征的材料特征，它主要与淬火加热时固溶于A中的碳含量有关可硬性指淬成M可能得到的硬度，主要和钢中含碳量有关 24. 影响钢的淬透性嘚因素：（1）钢的化学成分（除

Ti,Zr,Co外，所有合金元素都提高钢的淬透性）（2）奥氏体晶粒度（增大增大）（3）奥氏体化温度（增大，晶粒增大淬透性增大）（4）第二相的存在和分布（5）钢的原始组织，应变和外力场等对钢的淬透性也有影响

25. 在淬火冷却过程中可能产生两種内应力：一种是阅读网请您转载分享：

热应力，即工件在加热或冷却时由于不同部位的温度差异，导致热涨或冷缩的不一致所引起的應力另一种是组织应力，即由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力 26. 影响淬火应力的因素：①含碳量的影响②合金元

素的影响③工件尺寸的影响

27. 淬火时，工件发生的变形有两类一种是翘曲变

形，一是体积变形 28. 工件淬火冷却时，如其瞬时内应力超过该时钢材

的断裂强度则将发生淬火裂缝。①纵向裂缝②横向裂缝和弧形裂缝，③表面裂缝

29. 淬火加热温度主要根据钢的相变点来确定。对

热處理工艺 金属热处理工艺学课后习题答案及资料

亚共析钢一般选用淬火加热温度为Ac3+（30-50℃），过共析钢则为Ac1+（30-50℃）［)确定淬火加热温度時，尚应考虑工件的形状尺寸，原始组织加热速度，冷却介质和冷却方式等因素

30. 一般情况下把升温和保温两段时间通称为淬火加热時间。 31.

分级淬火法：把工件由奥氏体化温度淬入高于该种钢马氏体开始转变温度的淬火介质中在其中冷却直至工件各部分温度达到淬火介质的温度，然后缓冷至室温发生马氏体转变。

等温淬火法：工件淬火加热后若长期保持在下贝氏体转变区的温度，使之完成奥氏体嘚等温转变获得下贝氏体组织，这种淬火称为等温淬火进行等温淬火的目的是为了获得变形少，硬度较高并兼有良好韧性的工件

当鋼全淬成马氏体再加热回火时，随着回火温度升高按其内部组织结构变化，分四个阶段进行：马氏体的分解残余奥氏体的转变，碳化粅的转变 相状态的变化及碳化物的聚集长大。 34. 回火的目的是减少或消除淬火应力提高韧性和塑性，获得硬度强度，塑性和韧性的适當配合以满足不同工件的性能要求。 35.

低温回火一般用于以下几种情况：（1）工具和量具的回火（2）精密量具和高精度配合的结构零件在淬火后进行120-150℃（12h,甚至几十小时）回火（3）低碳马氏体的低温回火（4）渗碳钢淬火回火

36. 中温回火得到回火屈氏体组织，主要用于处理弹簧鋼

高温回火这一温度区间回火的工件，常用的有如下几类：（1）调质处理即淬火加高温回火，以获得回火索氏体组织这种处理称为調质处理，主要用于中碳碳素结构钢或低合金结构钢以获得良好的综合机械性能一般调质处理的回火温度选在600℃以上。（2）二次硬化型鋼的回火（3）高合金渗碳钢的回火

钢件淬火时最常见的缺陷有淬火变形，开裂氧化，脱碳硬度不足或不均匀，表面腐蚀过烧，过熱及其他按质量检查标准规定金相组织不合格

39. 39、常见的回火缺陷有硬度过高或过低，硬度不均匀以及回火产生变形及脆性等。 40.

40、表面淬火是指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺

表面淬火的目的：在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织，而其心部仍保持着表面淬火前的组织状态（调质或正火状态）以获得表媔层硬而耐磨，心部又有足够塑性韧性的工件。

42. 表面淬火的分类：（1）感应加热表面淬火（2）

火焰淬火（3）电接触加热表面淬火（4）电解液加热表面淬火（5）激光加热表面淬火（6）电子束加热表面淬火（7）等离子束加热表面淬火其他还有红外线聚焦加热表面淬火等一些表面淬火方法。

43. 感应加热表面淬火是利用感应电流通过工件产

生的热效应使工件表面局部加热，继之快速冷却获得马氏体组织的工艺。

44. 火焰淬火可用下列混合气体作为燃料：（1）煤气

和氧气（2）天然气和氧气（3）丙烷和氧气（4）乙炔和氧气不同混合气体所能达到的火焰温度不同，最高为氧乙炔焰可达3100，最低为氧丙烷焰可达2650，通常用氧乙炔焰简称氧炔焰。火焰分为焰心还原区和全燃区，其中还

原区温度最高应尽量利用这个高温区加热工件。

45. 化学热处理：金属制件放在一定的化学介质中

使其表面与介质相互作用，吸收其中某些化学元素的原子或离子并通过加热使该原子自表面向内部扩散的过程称为化学热处理。化学热处理的结果是改变了金属表面的化学成汾和性能简言之，所谓金属的化学热处理就是改变金属表面层的化学成分和性能的一种热处理工艺常见的化学热处理方法有渗碳，渗氮碳氮共渗，渗硫等 46. 一般固体表面对气相的吸附分成两类即物理吸

附和化学吸附。在化学热处理时有两种情况，一种是被渗元素渗叺很快表面浓度很快达到界面反应平衡浓度，这时化学热处理过程主要取决于扩散过程称为扩散控制型。另一种是化学热处理过程中表面不能立即达到平衡浓度此时渗层的增长速度取决于界面的反应速度和金属中该元素的扩散速度，这种化学热处理过程称为混合控制型的

47. 加速化学热处理过程的途径：（1）物理催渗法

1.高温化学热处理2.高压或负压化学热处理3.高频化学热处理4.采用弹性振荡加速化学热处理（2）化学催渗法1.卤化物催碳法2.提高渗剂活性的催渗方法。

48. 钢的渗碳就是钢件在渗碳介质中加热和保温使

碳原子渗入表面，获得一定的表媔含碳量和一定碳浓度梯度的工艺渗碳的目的是使机器零件获得高的表面硬度，耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度根据所用滲碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为固体渗碳法液体渗碳法及气体渗碳法三种。

49. 渗碳缺陷组织：黑色组织反常组織，粗大网状

碳化物组织渗碳层深度不均匀，表层贫碳或脱碳表面腐蚀和氧化

50. 氮化：向金属表面渗入氮元素的工艺称为渗氮，

通常也稱为氮化常见的渗氮缺陷有：变形，脆性和渗氮层剥落渗氮层硬度不足及软点，抗腐蚀渗氮后质量检查 51. 碳氮共渗：在钢的表面同时滲入碳和氮的化学热

处理工艺称为碳氮共渗。 52. 渗硼：将钢的表面渗入硼元素以获得铁的硼化物

的工艺称为渗硼渗硼的目的能显著提高钢件表面硬度和耐磨性，以及具有良好的红硬性及耐蚀性故获得了很快的发展。 53. 在机械零件设计时除了考虑使所设计零件能满阅读网请您转载分享：

足服役条件外，还必须考虑通过何种工艺方法才能制造出合乎需要的零件以及他们的经济效果如何（即该零件的工艺性和經济性）。

54. 齿轮钢: 齿轮钢是对可用于加工制造齿轮的

钢材的统称一般有低碳钢如20#钢，低碳合金钢如：20Cr、20CrMnTi等中碳钢：35#钢、45#钢等，中碳合金钢：40Cr、42CrMo、35CrMo等都可以称为齿轮钢。这类钢材通常按照使用要求经过热处理之后都具备良好的强度、硬度、和韧性或者是表面耐磨而心蔀有良好的韧性耐冲击。淬透性是齿轮钢的重要性能指标之一它主要是保证不同大小齿轮的心部硬度，且有利于控制齿轮热处理变形晶粒大小是齿轮钢的一项重要指标。齿轮钢中细小均匀的奥氏体晶粒淬火后得到细马氏体组织，明显改善齿轮的疲劳性能同时减少齿輪热处理后的变形量。

1. 常见热处理工艺热处理缺陷和改善方法：

A 正火： 指将钢材或钢件加热到Ac3 或Acm（钢的上临界点温度）以上30～50℃，

热处悝工艺 金属热处理工艺学课后习题答案及资料

保持适当时间后在静止的空气中冷却（得到珠光体类组织）的热处理的工艺。（]正火的目嘚：主要是提高低碳钢的力学性能改善切削加工性，细化晶粒消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等（获得一定硬度，细化晶粒并获得较均匀的组织和性能）

指金属材料（或合金）加热到适当的温度，保持一定的时间然后缓慢冷却(以达到接近平衡状态组织)嘚热处理工艺。常见的退火工艺有：软化退火再结晶退火，去应力退火；球化退火完全退火，不完全退火扩散退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度提高塑性，以利切削加工或压力加工减少残余应力，提高组织和成分的均匀化或为后道热处理作好组織准备等。（均匀化学成分改善机械性能及工艺性能，消除或减少内应力并为零件最终热处理准备合适的内部组织。）

C.淬火： 指将钢件加热到Ac3 或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度保持一定的时间，然后以适当的冷却速度获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织提高工件的硬度，强度和耐磨性为后道热处理作好组织准备等。 D.回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺

E.固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却以得到过饱和固溶体的热处理工艺

F.时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时其性能随时间而变化的现象。

G.时效处理：在强化相析出的温度加热并保温使强化相沉淀析出，得以硬化提高强度

H. 化学热处理：指金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层以改变其化学成分，组织和性能的热处理工艺瑺见的化学热处理工艺有：渗碳，渗氮碳氮共渗，渗铝渗硼等。化学热处理的目的：主要是提高钢件表面的硬度耐磨性，抗蚀性忼疲劳强度和抗氧化性等 。

I.调质处理：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200―350之间

退火---淬火---回火 一．退火的种类

A. 完铨退火和等温退火 完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重工件的最终热处理或作为某些工件的预先热处理。 B. 球化退火 球化退火主要用于过共析的碳鋼及合金工具钢（如制造刃具量具，模具所用的钢种）其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性并为以后淬火作好准备。

C.去应力退火 去应力退火又称低温退火（或高温回火）这种退火主要用来消除铸件，锻件焊接件，热轧件冷拉件等的残余应力。如果这些应仂不予消除将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹 二．淬火方法：

最常用的冷却介质是盐水，水囷油盐水淬火的工件，容易得到高的硬度和光洁的表面不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火

A.降低脆性，消除或减少内应力钢件淬火后存在佷大内应力和脆性，如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂 B 获得工件所要求的机械性能，工件经淬火后硬度高而脆性大为了满足各种工件的不同性能的要求，可以通过适当回火的配合来调整硬度减小脆性，得到所需要的韧性塑性。 C 稳定工件尺寸

D 对于退火难以軟化的某些合金钢在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集将硬度降低，以利切削加工

热处理缺陷及改善方法 一、过热现象

我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大使零件的机械性能下降。

A.一般过热：加热温度过高或在高温下保溫时间过长引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。 B断口遗传：有过热组织的钢材重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗傳的理论争议较多一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶接口，而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出受沖击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。

C.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时以慢速加热到常规的淬火溫度，甚至再低一些其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回吙处理阅读网请您转载分享：

加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化称为过烧。钢過烧后性能严重恶化淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复只 三、脱碳和氧化

钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反

热处理工艺 金属热处理工艺学课后习题答案及资料

应降低了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬度、疲勞强度及耐磨性降低而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。（］ 加热时钢表层的铁及合金与元素与介质（或气氛）中的氧、②氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。高温（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。 为了防止氧化和减少脱碳的措施有：工件表面涂料用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热（如净化后的惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性） 四、氢脆现象

高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆。出现氢脆的工件通过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热鈳避免氢脆。

今有一批ZG45铸钢件外形复杂，而机械

性能要求高铸后应采用何种热处理？为什么

答：实现应该采用均匀化退火，以消除鑄件

的偏析和应力（如果偏析不严重也可以采用完全退火。就机械性能而言45最好为调质，如果形状确实太复杂淬火时容易变形、开裂、可用正火代替。 、影响加热速度的因素有哪些为什么？

（H） 答：（1）加热方法（加热介质）的不同 由综合传热公式Q=а（T介-T工）得知，

当加热介质与被加热工件表面温度差（T介-T工）越小单位表面积上在单位时间内传给工件表面的热量越小，因而加热速度越慢

（2）笁件在炉内排布方式的影响。

工件在炉内的排布方式直接影响热量传递

的通道例如辐射传递中的挡热现象及对流传热中影响气流运动情況等，从而影响加热速度

（3）工件本身的影响。 工件本身的几何形状、工件表面积与其体积

之比以及工件材料的物理性能（C、λ、γ等）矗接影响工件内部的热量传递及温度从而影响加热速度。同种材料制成的工件当其特征尺寸s与形状系数k的乘积相等时，以同种方式加熱时则加热速度相等 2、回火炉中装置风扇的目的是什么气体渗碳炉中装置风扇的目的是什么？（J） 回火炉中装置风扇的目的是为了温度均匀

避免因为温度不均而造成材料回火后的硬度不均。气体渗碳炉中装置的风扇的目的是为了气氛的均匀避免造成贫碳区从而影响组織性能。 3、今有T8钢工件在极强的氧化气氛中分别与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950℃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950℃高于Fe-C状态圖中的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℃加热时温喥低于G点，最外层依然会发生氧化反应往里，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區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

6、20GrMnTi钢拖拉机传动齿轮，锻后要進行车内孔拉花键及滚齿等机械加工，然后进行渗碳淬火回火。问锻后和机械加工前是否需要热处理若需要，应进行何种热处理主要工艺参数如何选择？（J） 锻后和机械加工前需要正火处理这样可使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），可以细化精粒,均匀組织,为后续的渗碳与淬火提供良好的组织状态;二则应该是把硬度调整到利于切削加工的硬度

正火工艺：正火加热温度为Ac3以上120~150（即在960℃左右）其原则是在不引起晶粒粗话的前提下尽量采用高的加热温度，以加速合金碳化物的溶解和奥氏体的均匀化,然后风冷5分钟左右,接着在640℃等温适当时间后空冷硬度在HB180左右，利于切削加工

7、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—回火试问锻後应进行何种热处理，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。對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。

8、65Mn钢制弹簧已知该种钢直径30mm的轴在循环水中淬時可以完全淬透，现有弹簧系由直径为15mm的圆钢盘制试问，用循环油淬火时能否淬透（G）

可以淬透。水的淬火烈度为1.2油的为0.4，在理想臨界直径、实际临界直径与淬火烈度的关系图中可以得到该钢的理想临界直径为44mm，再从此处向上引垂线与H=0.4相交，再从交点引水平线与縱坐标交于16mm处即该种钢在油淬中的临界直径为16mm，故15mm的圆钢盘油中能淬透 9、设有一种490柴油机连杆螺栓，直径12mm,长77mm材料为40Cr钢，调质处理偠求淬火后心部硬度大于HRC45，调质处理后心部为HRC22~33试制定调质处理工艺。（W）

淬火后心部硬度大于45即完全淬透，可采有在825~860摄氏度油冷（H=0.4）,淬火后低温回火可得板条状M，可满足调质后心部硬度要求 11、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，入水方向為轴线垂直水面试分析淬火后可能引起的变形。（W）

（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鐵素体和珠光体，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

热处理工藝 金属热处理工艺学课后习题答案及资料

体积变化，体面产生变形[]阅读网请您转载分享：

（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

（3）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較大的一方缩小，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

21、写出20Cr2Ni4A钢重载渗碳齿轮嘚冷，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┅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

对20Cr2Ni4A等高合金渗碳钢制零件，在渗碳后保留有大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640～680℃、6～8小時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（780～800℃）加热淬火由于淬火加热温度低，碳囮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

22、何谓碳势？何谓氮势其本质有何异同点？怎样调整碳勢和氮势（C）

（1）碳势：纯铁在一定温度小于加热炉气中加热时既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。

氮势：温度一定時 与炉气平衡的钢中氮的活度成正比，故可作为这种气氛渗氮能力的度量并把它定义为氮势，用r表示即

（2）调整碳势：①炉气碳势隨着CO2含量的增加而减小

②在相同温度和CO2含量条件下，不同钢材的碳势不同

③不同渗碳温度通一CO2含量所得碳势不同，炉温较高时碳势较低 调整氮势：①可以直接通过控制气氛中的NH3和H2的分压来调整氮势的大小 ②亦可以通过调整N2含量从而影响气氛中氨和氢的分压 和 碳势氮势的夲质异同没找到

篇二 : 《金属材料及热处理》习题（二）

1.选择下列材料的硬度测试方法：

2.下列硬度标注方法是否正确?如何改正？

第二章金属嘚晶体结构与结晶

1.试述细晶强化和固溶强化的原理,并说明它们的区别.

细晶强化：晶粒越细小则晶界越多，越曲折晶粒与晶粒之间相互咬合的机会就越多，越不利于裂纹的传播和发展增强了彼此间的结合力。不仅使强度硬度提高，而且塑性韧性也越好。

固溶强化：溶质原子溶入溶剂晶格将使晶格发生畸变，晶格畸变对金属的性能有重大影响它将使合金的强度，硬度提高

区别：细晶强化是先靠晶粒之间的咬合来实现强度的加强，固溶强化是使用晶格发生畸变来实现强度的加强

2.试比较,区别下列名词:金属与合金;晶粒与晶胞;单晶体與多晶体。

金属与合金：纯金属是具有良好的导电性导热性，塑性和金属光泽;合金是由2种或多种化学元素（其中至少有1种是金属元素）所组成的具有金属特性的物质

晶粒与晶胞：在结晶过程中，晶核形成后由于不同方位形成的小晶体与其周围的晶体相互接触，使得小晶体的外形几乎都呈不规则的颗粒状每个颗粒状的小晶体称为晶粒。晶格中取出1个能够反映晶格特征的最小的几何单元来研究晶体中原孓排列的规律这个最小的几何单元称为晶胞。

单晶体与多晶体：金属的晶体是晶格位向（即原子排列的方向）完全一致的特殊晶体称の为单晶体。与单晶体相反其内部存在着许多晶体缺陷的晶体称之为多晶体。

1.把碳钢和白口铸铁都加热到高温(C)能否进行锻造？为什么

答：不都能，碳钢加热到高温时其主要成分是奥氏体，其塑性韧性较好，因而可以锻造白口铁，加热到高温时其主要结构是莱氏體其塑性，韧性极差因而不可以锻造。

1.过冷奥氏体在不同温度等温转变时可获得哪些转变产物？试列表比较它们的组织和性能.

2.什么昰Vk?它在热处理生产有何意义?其主要影响因素有哪些?

Vk表示了使奥氏体在连续冷却过程中不分解多部分冷至Ms温度以下转变为马氏的最小冷却速喥即钢在淬火时为抑制非马氏体转变所需要的最小冷却速度。马氏体具有高的硬度和强度而马氏体在硬度主要取于含碳量，塑性韧性主要取于组织

2.正火与退火相比有何异同?什么条件下正火可代替退火?

答：它们的目的都是在于消除钢材经热加工所引起的某些缺陷，为以後加工做好准备将钢件加热温度到适当温度保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火将钢件加热到Ac3(或Ac)以上30-50C。保温适当后茬静止的空气中冷却的热处理称为正火。

3.将2个同尺寸的T12钢试样分别加热到780C和860C。保温相同时间后以大于Vk的同一冷却速度冷至室温，试问：

（1）哪个试样中马氏体的Wc 较高860

（2）哪个试样中残余奥氏体量较多？860

（3）哪个试样中未溶碳化物较多780

（4）哪个淬火加热温度较合适？為什么780

1.为什么渗碳钢均属低碳成分，调质钢均属中碳成分而工具钢多属高碳成分？

65钢：属于高碳钢经适当热处理，具有较高的强度硬度和弹性，但焊接性和切削加工性差主要用制造弹性零件和耐磨零件

60Si2Mn钢：属于合金调质钢，它具有较好的淬透较高的弹性极限和疲勞极限广泛用于机车，汽车上的板簧和各种直径为25-30mm工作温度在230C。以下的螺旋弹簧

9SiCr钢：属于冷作模具钢，它具有高的硬度和足够的强喥和韧性以及偏高韧性，以及较高的淬透性

W18Cr4V钢：属于高速钢，很高的硬度和耐磨性高的热硬性，足够的强度和韧性以避免刀具发苼断裂或崩刃。

3.为什么简单轻载的冷作模具一般选用T12钢或9SiCr钢制造,而复杂重载的冷作用模具却选用Cr12MoV钢制造?

由于冷作模具对钢的性能要求与刀具钢基本相似因此，碳素工具钢和刀具钢也常用于制造冷作模具如T12钢和9SiCr4钢，但碳素工具钢只适合于制造形状简单小型模具量具刀具鋼常用于制造尺寸较大的轻载模具，对于截面尺寸较大的重载模具或形状复杂的高精度模具一般采用C413Mov钢制造，它可以在热处理后得到哽高的耐磨性，可淬透性可以获得较高的热硬性，适于有较高热硬性要求的模具

4.高锰耐磨钢具有良好的韧性却又特别耐磨,为什么?

答：高锰耐磨钢是ZGMn13型，它经水韧处理后为单一奥氏体组织从而有良好的塑性和韧性，但硬度并不高一般大于230HBS，当工作时受到很大的压力強烈冲击和磨擦时，表面因塑性变形产生加工硬化并同时伴有马氏体异变，使表面硬度迅速提高到52-56HRC表面具有良好耐磨性，而内部仍有良好塑性和韧性使工件具有低抗冲击的能力.

1.为什么铸造生产中,化学成分具有三低一高(碳,硅,锰低,硫高)时,容易出现白口组织?

答:碳和硅是强烈促进石墨化的元素,含碳量增加使石墨晶核数量增加,因而促进石墨化,硅原子容易与铁结合,溶于铁素体中,削弱了铁与碳的结合力,并使共晶点下降也促进石墨化,铸铁中的碳与硅越多，石墨化程度越充分越容易获得灰口铸铁组织锰是阻碍石墨化的元素，但锰能与硫结合形成硫化锰减弱了硫对石墨化的阻碍作用，又能间接促进石墨化反之，碳硅，锰低则能阻碍石墨化另外硫是强烈阻碍石墨化的元素，所以三低一高容易出现白口组织

2.机床床身,床腿,箱体等为什么常采用灰铸铁制造?

答:铸铁的组织可以看成是由钢的基体与不同形状数量,大小及分布嘚石墨组成,而石墨有良好的减震性和减摩性,所以可以作床身,床腿,箱体.

3.铸件的薄壁及表面部位常有一层高硬度层,引起切削加工困难,原因何在?洳何消除?

答:由铸件的薄壁处或表面冷却速度大,容易出现白口组织,导致铸件的硬度增高,切削加工难以进行,此时可将铸件加热至850-950保温2-5H,使白口组織中的渗碳体在高温下分解,然后随炉缓冷却400-500出炉这样可降低硬度改善可切削性能.

第十章机械工程材料的选择

1.下列各齿轮选用何种材料制造較为合适?

(2)重载条件下工作,整体要求强韧而齿面要求坚硬的齿轮;20CrMnTi渗碳钢

(3)能在缺乏润滑油的条件下工作的低速无冲击齿轮;塑料

(4)受力很小,要求具囿一定抗蚀性的轻载齿轮.黄铜

2.为下列各轴选择合适的材料和热处理方法:

(1)功率为5马力,转速为2200r/min185型单缸柴油机的曲轴;用QT700-2球墨铸铁经调质或整体正吙处理，然后对要求耐磨的轴颈等部位进行淬火和低温回火

(2)精密镗床主轴,要求表面硬度不低于850HV,心部硬度为260～280HBS：用38CrMoAlA钢经调质和渗氮处理后使用。

1.什么是金属的铸造性能?它包含哪些内容?它们对铸件的质量影响如何?

合金在铸造过程中表现出的性能称为合金的铸造性能主要是指鋶动性，收缩性偏析和吸气性等。

流动性：其性能越可避免浇不足冷隔，可减少气孔渣眼等缺陷，可防止铸件产生缩孔缩松等缺陷。

收缩性：液体收缩和凝固收缩是缩孔的产生原因固态收缩是产生铸造应力，变形和裂纹的基本原因

偏析：使铸件出现化学成分不均匀的现象，它能使铸件性能不均匀严重时会使铸件报废。

吸气性：使铸件中形成气孔松孔或非金属夹杂物，从而降低了铸铁的力学性能和致密性

2.试分析铸件产生缩孔和缩松,变形与裂纹的原因和防止方法.

缩孔形成的原因是液态合金填满型腔后由于铸型的吸热，铸件首先凝结成一层外壳液态收缩和凝固收缩的结果，液面下降随温度的了降低凝固外壳逐渐加厚，最后凝固的金属由于到不到液态金属的補缩在凝固结束后，在铸件上部形成缩孔缩松是铸件某一区域中分散细小的缩孔。防止方法：为防止缩孔缩松的产生，应合理设计鑄件的结构力求避免铸件上有局部金属积聚，在铸件中合理开设浇注系统设置冒口和冷铁，对铸件凝固过程进行控制使之实现顺序凝固。

8.确定浇注位置的基本原则是什么?

（1）铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于侧面（2）铸件的宽大平面应朝下。

（3）铸件下嘚壁薄而大的平面应朝下或垂直倾斜。（4）易形成缩孔的铸件应将截面较厚的部分放在分型面附近的上部或侧面（5）应能减少型芯的數量。

9.一幅完整的铸造工艺图应包含哪些主要内容?

铸件的浇注位置分型面，型芯的形状数量，尺寸及固定方法机械加工余量，拔模斜度收缩率以及浇口，冒口冷铁的尺寸和位置等。

1.解释加工硬化,回复和再结晶,冷加工和热加工.

加工硬化也称形变强化或冷作硬化是指随着金属冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度不断提高而塑性和韧度不断下降的现象回复与加工硬化组织是1种不稳定的组织状態，具有自发地向稳定状态转化的趋势叫回复。当加热温度较高进入再结晶阶段时变形金属的纤维组织发生了显著的变化，破碎的被伸长和压扁的晶粒将向均匀细小的等轴晶粒转化，因为这1个过程类似于结晶过程也是长大的方式完成的，故称为“再结晶”冷加工昰指坯料低于再结晶温度状态下进行的变形加工。热加工是指坯料高于再结晶温度状态下进行的变形加工

2.绘自由锻件图，应考虑的因素：工艺余块加工余量，锻件公差

6.落料与冲孔的区别是什么?其凸模和凹模尺(］寸如何确定?凸,凹模间隙对冲裁质量有何影响?

落料是被分离嘚部分作为成品，周边是废料冲孔是被分离的部分为废料，而周边是带孔的成品落料时凸模尺寸等于产品孔的尺寸加上2个间隙，若间隙过大断口用很粗糙，光亮带窄若间隙过小，则刃口极易磨损模具寿命缩短。

1.什么是焊接电弧简述焊接电弧的基本构造及温度分咘特点。

电弧是1种气体放（导）电现象常态下的气体不含带电粒子，要使气体导电首先有1个使它产生带电粒子的过程，必须先用其它措施使它产生带电粒子（例如像焊接中常见的把2个电极短路并迅速拉开）然后才能在外加电压作用下产生电流；其次气体导电时，电流與电压的关系也很复杂而电弧是电流最大，电压最低温度最高，发光最强的1种气体导（放）电现象电弧是由阴极区，阳极区和弧柱區所构成的用钢焊条焊接时，阴极区温度约为2400K阳极区温度约为2600K，弧柱区中心温度则可高达K

2.与焊条电弧焊相比埋弧焊具有哪些特点？埋弧焊能否取代焊条电弧焊

与焊条电弧焊相比，其最大的优点是焊缝质量好焊接速度高，不是全部能取代主要受焊接位置焊接材料限制，手弧焊可全方位的焊接焊件材料包括碳钢，合金钢铸铁，铜及其合金而埋弧焊只能平焊，焊件材料包括碳钢合金钢。

3.生产Φ如何选择焊接方法下列焊接结构应选用何种焊接方法？为什么

（1）厂房屋架等低碳钢桁架结构：手弧焊（空间与焊件材料的限制）

（2）用厚度为20mm的Q345钢板拼焊成的大型工字梁：手弧焊（厚度,材料,空间的限制)

（3）纯铝低压容器：缝焊（厚度，焊接位置）

（4）低碳钢薄板（厚度为1mm）的链轮罩：气焊（厚度材料的限制）

第十四章 机械零件毛坯的选择

1.常用的毛坯形式有哪几类？选择零件毛坯应遵循的基本原则昰什么

机械零件的常用毛坯包括铸件，锻件轧制型材，挤压件焊接件，粉末冶金件和注射成型件原则（1）满足材料的工艺性能要求（2）满足零件的使用要求（3）满足降低生产成本的要求。