金属学与热处理课后习题答案10
金属学与热处理(哈尔滨工业大学 - 第二版)课后习题答案 - 附总
金属学与热处理（哈尔滨工业大学 - 第二版）课后习题答案 -附总第六章1. 试用多晶体的塑性变形过程说明金属晶粒越细强度越高、塑性越好的原因是什么？2.答：由 Hall-Petch 公式可知，屈服强度σs 与晶粒直径平方根的倒数 d v2呈线性关系。
在多晶体中，滑移能否从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞积群所产生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源，使其开动起来，从而进行协调性的多滑移。
由τ=nτ0知，塞积位错数目n越大，应力集中τ越大。
位错数目n与引起塞积的晶界到位错源的距离成正比。
晶粒越大，应力集中越大，晶粒小，应力集中小，在同样外加应力下，小晶粒需要在较大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。
在同样变形量下，晶粒细小，变形能分散在更多晶粒内进行，晶粒内部和晶界附近应变度相差较小，引起的应力集中减小，材料在断裂前能承受较大变形量，故具有较大的延伸率和断面收缩率。
另外，晶粒细小，晶界就曲折，不利于裂纹传播，在断裂过程中可吸收更多能量，表现出较高的韧性。
2.金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什么实际意义？金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什么实际意义？答：残余内应力存在的原因1）塑性变形使金属工件或材料各部分的变形不均匀，导致宏观变形不均匀； 2）塑性变形使晶粒或亚晶粒变形不均匀，导致微观内应力；3）塑性变形使金属内部产生大量的位错或空位，使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，导致点阵畸变内应力。
实际意义：可以控制材料或工件的变形、开裂、应力腐蚀；可以利用残留应力提高工件的使用寿命。
3.何谓脆性断裂和塑性断裂，若在材料中存在裂纹时，试述裂纹对脆性材料和塑性材料断裂过程中的影响。
答：塑性断裂又称为延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形，断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度。
在塑性和韧性好的金属中，通常以穿晶方式发生塑性断裂，在断口附近会观察到大龄的塑性变形痕迹，如缩颈。
金属学与热处理习题及答案
金属学与热处理习题及答案金属学与热处理习题及答案金属学是研究金属材料的结构、性质和加工工艺的学科，而热处理则是指通过加热和冷却来改变金属材料的性质和结构。
在学习金属学和热处理的过程中，习题是非常重要的一部分，通过解答习题可以加深对知识的理解和掌握。
下面将给出一些金属学与热处理的习题及答案。
习题一：金属的晶体结构1. 金属的晶体结构有哪几种？2. 铁素体和奥氏体的晶体结构分别是什么？3. 钨的晶体结构是什么？答案：1. 金属的晶体结构有面心立方结构、体心立方结构和简单立方结构。
2. 铁素体的晶体结构为体心立方结构，奥氏体的晶体结构为面心立方结构。
3. 钨的晶体结构为简单立方结构。
习题二：金属的机械性能1. 什么是屈服强度和抗拉强度？2. 强度和韧性之间的关系是什么？3. 金属的硬度和强度有什么区别？答案：1. 屈服强度是指材料在受力过程中开始发生塑性变形的应力值，抗拉强度是指材料在拉伸过程中最大的抗拉应力值。
2. 强度和韧性是互相矛盾的，一般来说，材料的强度越高，韧性越低。
3. 金属的硬度是指材料抵抗局部压痕的能力，而强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
习题三：热处理工艺1. 什么是退火和淬火？2. 淬火的目的是什么？3. 淬火过程中的冷却介质有哪些？答案：1. 退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程，目的是消除材料内部的应力和改善其机械性能。
淬火是将金属材料加热到一定温度，然后迅速冷却的过程，目的是使材料具有高硬度和高强度。
2. 淬火的目的是通过迅速冷却来使材料的组织发生相变，从而提高材料的硬度和强度。
3. 淬火过程中常用的冷却介质有水、油和盐溶液等。
习题四：金属的腐蚀与防护1. 什么是金属的腐蚀？2. 金属腐蚀的原因有哪些？3. 防止金属腐蚀的方法有哪些？答案：1. 金属的腐蚀是指金属在与外界介质接触时，发生化学反应而使其性能和结构受到破坏的过程。
2. 金属腐蚀的原因主要有氧化、电化学腐蚀和化学腐蚀等。
金属学与热处理原理(第三版)课后答案 全
金属学与热处理课后答案第一章金属键？并用其解释金属的特性答：金属键就是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，可以决定金属的很多物理性质。
金属的延展性就是由于在金属被锻造的时候，只是引起了金属阳离子的重新排布，而由于自由电子可以在整块金属内自由流动，金属键并未被破坏。
再如由于自由电子的存在使金属很容易吸收光子而发生跃迁，发出特定波长的光波，因而金属往往有特定的金属光泽。
金属中的自由电子沿着电场定向运动，导电性；自由电子的运动及正离子的震动，使之具有导热性；温度升高，正离子或原子本身振动的幅度加大，阻碍电子的通过，使电阻升高，具有正的电阻温度系数用双原子模型说明金属中原子为什么会呈现周期性规则排列，并趋于紧密排列答：当大量金属原子结合成固体时，为使体系能量最低，以保持其稳定，原子间必须保持一定的平衡距离，因此固态金属中的原子趋于周期性规则排列。
原子周围最近邻的原子数越多，原子间的结合能越低（因为结合能是负值），把某个原子从平衡位置拿走，克服周围原子对它的作用力所需做的功越大，因此固态金属中的原子总是自发地趋于紧密排列。
3.填表：晶格类型原子数原子半径配位数致密度间隙类型间隙半径间隙数目举例原子堆垛方式体心立方2a438 68% 八面体 a 18 α—Fe ABABAB四面体 a 24面心立方4a4212 74% 八面体 a 13 γ—Fe ABCABC四面体 a 8密排六方6a2112 74% 八面体 a 6 Mg ABABAB四面体8a 194什么是晶体结构？什么是晶格？什么是晶胞？答：晶体结构：指晶体中原子（离子，原子，分子集团）的具体的排列情况，也就是指晶体中这些质点在三维空间内有规律的周期性重复排列；晶格：将阵点用一系列平行的直线连接起来构成的空间格架。
晶胞：构成点阵的最基本单元。
5、作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向6立方晶系的{1 1 1}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。
金属学与热处理课后答案(崔忠圻版)
第二章纯金属的结晶2-3 为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？答：（1）因为金属结晶时存在过冷现象，是为了满足结晶的热力学条件，过冷度越大，固、液两项的自由能差越大，相变驱动力越大。
（2）过冷度随金属的纯度不同和本性不同，以及冷却速度的差异可以再很大范围内变化。
金属不同，过冷度也不同；金属的纯度越高，则过冷度越大；冷却速度越大，过冷度越大，反之，越小。
（3）会，当液态金属的自由能低于固态时，这时实际结晶温度高于理论结晶温度T m，此时，固态金属才能自发的转变为液态金属，称为过热。
2-4试比较均匀形核与非均匀形核的异同点。
答;均匀形核是指：若液相中各区域出现新相晶核的几率是相同的；非均匀形核：液态金属中存在微小的固相杂质质点，液态金属与型壁相接触，晶核可以优先依附现成的固体表面形核。
在实际的中，非均匀形核比均匀形核要容易发生。
二者形核皆需要结构起伏，能量起伏，过冷度必须大于临界过冷度，晶胚的尺寸必须大于临界晶核半径。
2-5说明晶体成长形状与温度梯度的关系？答;正温度梯度下以平面状态的长大形态，服温度梯度下以树枝状长大。
2-6简述铸锭三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点？（1）表层细晶区形成原因：①型壁临近的金属液体产生极大过冷度满足形核的热力学条件；②型壁可以作为非均匀形核的基地。
该晶区特点：组织细密，力学性能较好，但该晶区较薄，一般没有多大的实际意义。
（2）柱状晶区的形成原因：①液态金属结晶前沿有适当的过冷度，满足形核要求；②垂直于型壁方向散热最快，晶体向相反的方向生长；③外因是散热的方向性；④内因是晶体晶体生长的各向异性。
该晶区的特点：相互平行的柱状晶接触面及相邻垂直的柱状晶区的交界面较为脆弱，并常聚集着易熔杂质和非金属夹杂物，使铸锭在热压力加工时，容易沿着这些脆弱面开裂，组织比较致密。
（3）中心等轴晶区形成特定：①中心液体达到过冷，加上杂质元素的作用，满足形核的要求；②散热失去方向性，晶核自由生长，长大速度差不多，长成等轴区。
金属材料与热处理教材习题答案
《金属材料与热处理》教材习题答案作者：陈志毅绪论1．金属材料与热处理是一门怎样的课程？答：金属材料与热处理这门课程的内容主要包括金属材料的基本知识、金属的性能、金属学基础知识和热处理的基本知识等。
2．什么是从属与从属材料？答：所谓金属是指由单一元素构成的具有特殊的光泽、延展性、导电性、导热性的物质。
如金、银、铜、铁、锰、锌、铝等。
而合金是指由一种金属元素与其它金属元素或非金属元素通过熔炼或其它方法合成的具有金属特性的材料，所以金属材料是金属及其合金的总称，即指金属元素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的物质。
3．怎样才能学好金属材料与热处理这门课程？答：金属材料与热处理是一门从生产实践中发展起来，又直接为生产服务的专业基础课，具有很强的实践性，因此在学习时应结合生产实际，弄清楚重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定其组织，组织决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；认真完成作业和实验等教学环节，就完全可以学好这门课程的。
第一章金属的结构与结晶1．什么是晶体和非晶体？它们在性能上有什么不同？想一想，除了金属，你在生活中还见过哪些晶体？答：原子呈有序、有规则排列的物质称为晶体；而原子呈无序、无规则堆积状态的物质称为非晶体。
晶体一般具有规则的几何形状、有一定的熔点，性能呈各向异性；而非晶体一般没有规则的几何形状和一定的熔点，性能呈各向同性。
生活中常见的食盐、冰糖、明矾等都有是典型的晶体。
2．什么是晶格和晶胞？金属中主要有哪三种晶格类型？它们的晶胞各有何特点？答：假想的能反映原子排列规律的空间格架，称为晶格。
晶格是由许多形状、大小相同的小几何单元重复堆积而成的。
我们把其中能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元称为晶胞。
金属中主要有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格等三种晶格类型，体心立方晶格的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心；面心立方晶格的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体六个面的中心；密排六方晶格的晶胞是一个正六棱柱，原子除排列于柱体的每个顶点和上、下两个底面的中心外，正六棱柱的中心还有三个原子。
金属学与热处理课后习题答案
金属学与热处理课后习题答案Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#第七章金属及合金的回复和再结晶7-1 用冷拔铜丝线制作导线，冷拔之后应如何如理，为什么答：应采取回复退火（去应力退火）处理：即将冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，并保温足够时间，然后缓慢冷却到室温的热处理工艺。
原因：铜丝冷拔属于再结晶温度以下的冷变形加工，冷塑性变形会使铜丝产生加工硬化和残留内应力，该残留内应力的存在容易导致铜丝在使用过程中断裂。
因此，应当采用去应力退火使冷拔铜丝在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力（主要是第一类内应力），改善其塑性和韧性，提高其在使用过程的安全性。
7-2 一块厚纯金属板经冷弯并再结晶退火后，试画出截面上的显微组织示意图。
答：解答此题就是画出金属冷变形后晶粒回复、再结晶和晶粒长大过程示意图（可参考教材P195，图7-1）7-3 已知W、Fe、Cu的熔点分别为3399℃、1538℃和1083℃，试估算其再结晶温度。
答：再结晶温度：通常把经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约1h的保温时间内能够完成超过95%再结晶转变量的温度作为再结晶温度。
≈δTm，对于工业纯1、金属的最低再结晶温度与其熔点之间存在一经验关系式：T再金属来说：δ值为，取计算。
2、应当指出，为了消除冷塑性变形加工硬化现象，再结晶退火温度通常要比其最低再结晶温度高出100-200℃。
=，可得：如上所述取T再W=3399×=℃再=1538×=℃Fe再Cu=1083×=℃再7-4 说明以下概念的本质区别：1、一次再结晶和二次在结晶。
2、再结晶时晶核长大和再结晶后的晶粒长大。
答：1、一次再结晶和二次在结晶。
定义一次再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度，保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新的等轴晶粒，位错密度显着下降，性能发生显着变化恢复到冷变形前的水平，称为（一次）再结晶。
金属热处理工艺学课后习题答案
金属热处理工艺学课后习题答案What is a classic? It takes about 100 years to become a classic.1.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,这种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.由炉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：工件的几何形状、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常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;6.脱碳：钢在加热时不仅表面发生氧化,形成氧化铁,而且钢中的碳也会和气氛作用,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发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,从而发生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时的退火组织;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织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,特别是含碳量高的钢;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：将组织偏离平衡状态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; 9.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,包括软化退火,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,保温适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.扩散退火: 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,以达到均匀化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;13.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.最常用的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点熔盐;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常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.影响钢的淬透性的因素：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种内应力：一种是热应力,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应力,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℃;确定淬火加热温度时,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时间;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;32.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,使之完成奥氏体的等温转变,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;33.当钢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,碳化物的转变, 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,塑性和韧性的适当配合,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,主要用于处理弹簧钢37.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;这种处理称为调质处理,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;2二次硬化型钢的回火3高合金渗碳钢的回火;38.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,过热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;41.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,以获得表面层硬而耐磨,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分和性能;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,一种是被渗元素渗入很快,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,获得一定的表面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;根据所用渗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,反常组织,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,通常也称为氮化;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：在钢的表面同时渗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;渗硼的目的能显着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经济性;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部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,同时减少齿轮热处理后的变形量;1. 常见热处理工艺,热处理缺陷和改善方法：几种常见热处理工艺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℃,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;正火的目的：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B.退火：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的热处理工艺;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织准备等;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;常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,抗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. 完全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钢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;如果这些应力不予消除,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,水和油;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;三．钢回火的目的A.降低脆性,消除或减少内应力,钢件淬火后存在很大内应力和脆性,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 对于退火难以软化的某些合金钢,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温时间过长,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;产生断口遗传的理论争议较多,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,受冲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温度,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火处理;二、过烧现象加热温度过高,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;钢过烧后性能严重恶化,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应,降低了表层碳浓度称为脱碳,脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低,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、二氧化碳、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可避免氢脆;第一章1、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=аT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工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况等,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等直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,以同种方式加热时则加热速度相等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织性能;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%,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%的钢的退火组织P+C;当工件在830℃加热时,温度低于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;第二章1.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,以消除铸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;2.有一批20GrMnTi钢拖拉机传动齿轮,锻后要进行车内孔,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,均匀组织,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;3.有一批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钢是中碳钢,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;第三章钢制弹簧,已知该种钢直径30mm的轴在循环水中淬时可以完全淬透,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,油的为,在理想临界直径、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=相交,再从交点引水平线与纵坐标交于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;。
金属学与热处理课后答案（哈工大第3版）
金属学与热处理课后答案第一章填表：晶格类型原子数原子半径配位数致密度体心立方2a 43868%面心立方4a 421274%密排六方6a211274%5、作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向10、已知面心立方晶格常数为a ，分别计算（100）、（110）、和（111）晶面的晶面间距；并求出【100】、【110】和【111】晶向上的原子排列密度（某晶向上的原子排列密度是指该晶向上单位长度排列原子的个数）答：（100）： d ℎkl =a ℎ2+k 2+l 2=a 1+0+0=a （110）：d ℎkl =a ℎ2+k 2+l 2=a 1+1+0=22a（111）：dℎkl=aℎ2+k2+l2=a1+1+1=33a14、何谓组元？何谓相？何谓固溶体？固溶体的晶体结构有何特点？何谓置换固溶体？影响其固溶度的因素有哪些？答: 组元：组成合金最基本的、独立的物质。
相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。
固溶体：合金组元之间以不同的比例相互混合形成的晶体结构与某一组元相同的固相。
固溶体的晶体结构特点：固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但结构发生了变化，主要包括以下几个方面：1)有晶格畸变，2)有偏聚与有序，3)当低于某一温度时，可使具有短程有序的固溶体的溶质和溶剂原子在整个晶体中都按—定的顺序排列起来，转变为长程有序，形成有序固溶体。
置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。
影响置换固溶体固溶度的因素：原子尺寸，电负性，电子浓度，晶体结构15、何谓固溶强化？置换固溶体和间隙固溶体的强化效果哪个大？为什么？答：固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降的现象。
间隙固溶体的强化效果大于置换固溶体的强化效果。
原因：溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大，所引起的晶格畸变也越大，强化效果越好。
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第十章钢的热处理工艺 10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？ 答： 钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。 退火用途： 1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。 2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应力、降低硬度，改善切削加工性能。 3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。 4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。 5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。 6、去应力退火：在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，保温一段时间然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其主要目的是消除铸件、锻轧件、焊接件及机械加工工件中的残留内应力（主要是第一类内应力），以提高尺寸稳定性，减小工件变形和开裂的倾向。
10-2 何谓钢的正火？目的如何？有何应用？ 答： 钢的正火：正火是将钢加热到AC3或Accm以上适当温度，保温适当时间进行完全奥氏体化以后，以较快速度（空冷、风冷或喷雾）冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。 目的：细化晶粒、均匀成分和组织、消除内应力、调整硬度、消除魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷，为最终热处理提供合适的组织状态。 应用： 1、改善低碳钢的切削加工性能。 2、消除中碳钢的热加工缺陷（魏氏组织、带状组织、粗大晶粒）。 3、消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火，为淬火做好组织准备。 4、作为最终热处理，提高普通结构件的力学性能。
10-3 在生产中为了提高亚共析钢的强度，常用的方法是提高亚共析钢中珠光体的含量，问应该采用什么热处理工艺？ 答： 应该采用正火工艺。 原因：亚共析钢过冷奥氏体在冷却过程中会析出先共析铁素体，冷却速度越慢，先共析铁素体的含量越多，从而导致珠光体的含量变少，降低亚共析钢的硬度和强度。而正火工艺的实质就是完全奥氏体化加上伪共析转变，可以通过增大冷却速度降低先共析铁素体的含量，使亚共析成分的钢转变成共析组织，即增加了珠光体的含量，从而可以提高亚共析钢的强度和硬度。
10-4 淬火的目的是什么？淬火方法有几种？比较几种淬火方法的优缺点？ 答： 淬火的目的：获得尽量多的马氏体，可以显著提高钢的强度、硬度、耐磨性，与各种回火工艺相配合可以使钢在具有高强度高硬度的同时具有良好的塑韧性 将钢加热至临界点AC3或AC1以上一定温度，保温适当时间后以大于临界冷却速度的冷速冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫做淬火。 淬火方法：按冷却方式可以分为：单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法 优缺点比较： 淬火方法 优点 缺点
单液淬火法 操作简单、应用广泛 1、只适用于小尺寸且形状简单的工件 2、淬火应力大 3、不容易选择冷却能力和冷却特性较合适的冷却介质
双液淬火法 1、 降低组织应力，减小工件变形、开裂的倾向 2、 适用于尺寸较大的工件 操作不容易控制，需要求丰富的经验和熟练的技术
分级淬火法 1、降低热应力和组织应力，减小工件变形、开裂的倾向2、操作相对容易控制 只适用于尺寸较小的工件 等温淬火法 1、 降低热应力和组织应力，显著减小工件变形、开裂倾向 2、 适宜处理形状复杂、尺寸要求精密的工件 只适用于尺寸较小的工件 10-5 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Accm线？ 答： 淬火加热温度选择原则：以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便获得细小的马氏体组织。亚共析钢通常加热至AC3以上30-50℃，过共析钢加热至AC1以上30-50℃. 1、过共析钢的淬火加热温度超过Accm线，碳化物全部溶入奥氏体中，使奥氏体的含碳量增加，降低钢的Ms和Mf点，淬火后残留奥氏体量增多，会降低钢的硬度和耐磨性 2、过共析钢淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后易得到有显微裂纹的粗针状马氏体，降低钢的塑韧性 3、高温淬火时淬火热应力大，氧化脱碳严重，也增大钢件变形和开裂的倾向。
10-6 何谓钢的淬透性、淬硬性？影响钢的淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素？ 答： 淬透性：钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，它反映过冷奥氏体的稳定性，与钢的临界冷却速度有关。其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示。 淬硬性：钢的淬硬性是指奥氏体化后的钢在淬火时硬化的能力，主要取决于马氏体中的含碳量，用淬火马氏体可能达到的最高硬度来表示。 淬透层深度：淬透层深度是指钢在具体条件下淬火时测定的半马氏体区至工件表面的深度。它与钢的淬透性、工件形状尺寸、淬火介质的冷却能力有关。
10-7 有一圆柱形工件，直径35mm，要求油淬后心部硬度大于45HRC，能否采用40Cr钢？ 答：解答此题需用到40Cr的淬透性曲线图（端淬曲线图） 根据手册可以查到40Cr端淬曲线图，直径35mm圆柱工件在油淬后的心部硬度范围为34-50HRC（钢的淬透性受化学成分、晶粒度、冶炼情况等因素素影响，一条淬透性曲线实际上是一条淬透性带），也就是是说心部硬度有可能大于45HRC，也有可能小于45HRC，所以不建议使用40Cr钢。
10-8 有一40Cr钢圆柱形工件，直径50mm，求油淬后其横截面的硬度分布？ 答：解答此题需用到40Cr的淬透性曲线图（端淬曲线图） 根据手册可以查到40Cr端淬曲线图，查图可得： 油淬后中心硬度范围：28-43.5HRC 油淬后距中心3/4R硬度范围：33.5-50 HRC 油淬后表面硬度范围：45-57HRC
10-9 何谓调质处理？回火索氏体比正火索氏体的力学性能为何较优越？ 答： 调质处理：习惯上将淬火加高温回火称为调质处理，其目的是为了获得既有较高的强度、硬度，又有良好的塑性及冲击韧性的综合力学性能。 性能比较： 在相同硬度条件下，回火索氏体和正火索氏体抗拉强度相近，但回火索氏体的屈服强度、塑性、韧性等性能都优于正火索氏体。 这是因为，回火索氏体是由淬火马氏体分解而得到，其组织为铁素体加颗粒状碳化物。而正火索氏体是由过冷奥氏体直接分解而来，其组织为铁素体加片状碳化物。正火索氏体受力时，位错的运动被限制在铁素体内，当位错运动至片状碳化物界面时形成很大的平面位错塞积群，使基体产生很大的应力集中，易使碳化物脆断或形成微裂纹。而粒状碳化物对铁素体的变形阻碍作用大大减弱，塑性和韧性得到提高，当粒状碳化物均匀地分布在塑性基体上是，由于位错和第二相粒子的交互作用产生弥散强化或沉淀强化，提高钢的塑性变形抗力，从而提高强度。 因此相比较正火索氏体，回火索氏体具有更好的强度、塑性、韧性等性能。
10-10 为了减少淬火冷却过程中的变形和开裂，应当采取什么措施？ 答： 变形和开裂原因：由于冷却过程中工件内外温度的不均匀性以及相变的不同时性造成工件中产生的内应力，淬火内应力分为热应力和组织应力两种。当淬火应力超过材料的屈服强度时，就会产生塑性变形，当淬火应力超过材料的断裂强度时，工件则发生开裂。 应采取的措施（工艺角度）： 1、控制淬火加热温度不宜过高：加热温度高，奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗大的马氏体，应力和脆性均显著增大。而且高温加热，氧化脱碳严重，也增大钢件变形和开裂倾向。 2、选择适当的冷却方法：降低马氏体转变时的冷却速度，可以降低马氏体的转变速度，减少淬火应力，降低工件变形和开裂的倾向。 3、选择合适的淬火冷却介质：具有理想冷却特性（珠光体转变点以上冷速较慢，快速通过C曲线鼻尖，在Ms点以下缓慢冷却）的冷却介质可以在获得马氏体组织前提下减少淬火应力，降低工件变形和开裂的倾向。
10-11 现有一批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-高频感应加热淬火-回火。试问锻后应进行何种热处理？为什么？ 答： 锻后热处理：完全退火或不完全退火 原因：中碳结构钢铸件、锻轧件中，可能存在魏氏组织、带状组织、晶粒粗大等缺陷，粗大的魏氏组织显著降低钢的塑性和韧性，带状组织使钢的性能具有方向性。完全退火可以细化晶粒，消除内应力，消除魏氏组织和带状组织缺陷。如果其锻造工艺正常，原始组织分布合适，只是珠光体片间距小、硬度偏高、内应力较大，则可以用不完全退火代替完全退火。
10-12 有一直径10mm的20钢制工件，经渗碳热处理后空冷，随后进行正常的淬火、回火处理，试分析渗碳空冷后及淬火、回火后，由表面到心部的组织。 答： 表层组织：高碳细针状回火马氏体及少量残余奥氏体 心部组织：先共析铁素体和珠光体
10-13 设有一种490柴油机连杆，直径12mm，长77mm，材料为40Cr，调质处理。要求淬火后心部硬度大于45HRC，调质处理后心部硬度为22-33HRC。