热处理试题总结

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：①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。

②淬火马氏体在低温回火时会出现第一类回火脆性，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。

③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。

④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？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、Mn提高淬透性，强化基体，Si提高回火稳定性。

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Fe3C＋残余奥氏体（γ'），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AC1＋30～50℃。

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。

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＜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）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950～980℃，保温时间45min，随后出炉吹风冷却（冷速不得小于40-50℃/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±10℃，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℃，保温3h。

7、某车床主轴（45钢）加工路线为：下料→锻造→正火→机械加工→淬火（淬透）→高温回火→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。

8、说出低碳钢（15、20）、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：①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；②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；③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，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±5℃）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：①提高淬透性。

②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。

③Cr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，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：560℃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：①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。

②采用等温淬火，控制残留奥氏体量。

③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①增加淬火时的冷却速度；②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。

③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。

④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(780~800℃)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)(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.(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.18.用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。