金属学与热处理第十章(1)
【精品】金属学与热处理 崔忠圻 第九单元和第十章答案

8。
15有一共析钢试样,其显微组织为粒状珠光体.同通过何种热处理工序可分别得到细片状珠光体、粗片状珠光体和比原始组织明显细小的粒状珠光体?答:可以通过等温处理来得到片状珠光体,温度在~650℃时等温处理得到粗片状珠光体,温度在650℃~550℃时等温处理得到细片状珠光体.通过球化退火可以得到粒状珠光体,它有两种方法得到:一类是使奥氏体的碳浓度分布不均匀或保留大量未溶渗碳体质点,并在以下较高范围内缓冷,获得珠光体;另一类是将钢加热至略低于温度长时间保温,得到粒状珠光体。
8.16为了提高过共析钢的强韧性,希望淬火时控制马氏体使其具有较低的含碳量,并希望有部分板条马氏体.试问如何进行热处理才能达到上述目的?答:在200℃以上较低温度下快速度时间加热淬火,这时过共析钢中保留了较多的未溶碳化物,降低了马氏体中的含碳量,也可以获得较多的板条状马氏体。
8.18如何把0。
4%C的退火碳钢处理成:1)在大块游离铁素体基体上分布着细球化碳化物?2)铁素体基体上均匀分布着细球状碳化物?答:①球化退火②调质球化8.19假定将已淬火而未回火的0.8%C的碳钢件(马氏体组织)放入800℃炉内,上述组织对800℃时的奥氏体化时间有什么影响?如果随后淬火发现零件上有裂纹,试解释裂纹产生原因。
答:若在800℃的炉内,已淬火的钢件中的马氏体会进行奥氏体化,而温度越高,奥氏体的晶粒长大速度越快,最终得到的奥氏体晶粒也越粗大,如果这时在进行淬火,晶体内应力过大,会引起工件的开裂。
1) 何为钢的退火?退火的种类及用途?答:概念:退火是将钢加热至临界点1Ac 以上或以下温度,保温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。
分类:退火种类很多,根据加热温度可分为在临界温度以上或以下退火.前者可以分为完全退火、均匀化退火、不完全退火和球化退火;后者包括再结晶退火及去应力退火.按照冷却方式,退火又可分为等温退火和连续冷却退火。
用途:细化晶粒,均匀组织,消除内应力,降低硬度和改善钢的切削加工性;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;消除铸件、锻件、焊接件及机械加工工件中的残留内应力,以提高尺寸稳定性,防止工件变形和开裂。
(完整word版)金属学与热处理(哈尔滨工业大学_第二版)课后习题答案

第一章1•作图表示出立方晶系(1 2 3)、(0 -1-2)、(4 2 1)等晶面和[-1 02]、3•某晶体的原子位于正方晶格的节点上,其晶格常数今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距,2个原子间距和3个原子间距,求该晶面的晶面参数。
解:设X方向的截距为5a, Y方向的截距为2a,则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a,取截距的倒数,分别为1/5a,1/2a, 1/2a化为最小简单整数分别为2,5,5故该晶面的晶面指数为(2 5 5)4体心立方晶格的晶格常数为a,试求出(1 0 0)、(1 1 0)、(1 1 1)晶面的晶面间距,并指出面间距最大的晶面解:(1 0 0)面间距为a/2, (1 1 0)面间距为"2a/2, (1 1 1)面间距为"3a/3三个晶面晶面中面间距最大的晶面为(1 1 0)7证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633证明:理想密排六方晶格配位数为12,即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切,成正四面体,如图所示贝卩OD=c/2,AB=BC=CA=CD=a因厶ABC是等边三角形,所以有OC=2/3CE由于(BC)2=(CE)2+(BE)2有(CD)2=(OC)2+(1/2C)2,即I /T J(CU)(c)2- '3 2因此c/a=V8/3=1.6338•试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R解:面心立方八面体间隙半径r=a/2-v2a/4=0.146a面心立方原子半径R二辺a/4,贝卩a=4R/\2,代入上式有R=0.146X4R/ V2=0.414R9. a )设有一刚球模型,球的直径不变,当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时,试计算其体积膨胀。
b)经X射线测定,在912C时丫-Fe的晶格常数为0.3633nm, a -Fe的晶格常数为0.2892nm,当由丫-Fe转化为a -Fe时,求其体积膨胀,并与a)比较,说明其差别的原因。
金属学与热处理--第十章-Ⅲ

一、钢中贝氏体形成条件和组织形态 6、柱状贝氏体
常发生于高碳碳素钢或高 碳中合金钢中,在等温温 度处于下贝氏体形成温度 范围内出现。 柱状贝氏体中铁素体呈放 射状,碳化物分布在铁素 体内部,与下贝氏体相似。 柱状贝氏体形成时不产生 表面浮凸。
二、贝氏体转变的基本过程和热力学条件
1、贝氏体转变的基本特征
困难,强度越高。
1、贝氏体的强度和硬度
② 碳素钢的强度随 着贝氏体中碳化物 弥散度的提高而升 高。 相对而言,贝氏 体中碳化物弥散强 化对下贝氏体影响 较大而对上贝氏体 则影响很小。
抗拉强度
1、贝氏体的强度和硬度 ③ 贝氏体中碳化物 的弥散度与钢的化学 成分、贝氏体形成温 度等有关。碳素钢随 贝氏体形成温度降低 铁素体晶粒尺寸减小 而碳化物的弥散度增 加,导致贝氏体的强 度升高。
3、影响贝氏体转变动力学的因素
37CrMnSi钢在 400℃下实行部 分贝氏体转变 使其在350℃获 得的贝氏体量 减少约8%,提 高了奥氏体稳 定化程度。
五、贝氏体的机械性能 1、贝氏体的强度和硬度 铁素体的晶粒大小和碳化物的影响 ① 贝氏体中铁素
体晶粒越细则对位
错运动的阻力就越 大,塑性变形就越
一、钢中贝氏体形成条件和组织形态
1、上贝氏体
上贝氏体是在 贝氏体形成温 度区域的高温 部分形成。又 称高温贝氏体。 用B上表示。
一、钢中贝氏体形成条件和组织形态 1、上贝氏体
金相显微镜下上贝氏体呈羽毛状。 上贝氏体中成束且大 致平行的铁素体板条 自奥氏体晶界的一侧 或两侧向奥氏体晶粒 内生长,而渗碳体呈 粒状或链珠状或短杆 状分布于铁素体板条 之间。
3、贝氏体转变的热力学条件和Bs点
贝氏体转变的Bs点 远高于马氏体转变 的Ms点。
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。
金属学与热处理课后重点习题

在表层细晶区形成的同时,一方面型壁的温度被高温金属液体和细晶区所释 放的结晶潜热加热而迅速升高,另一方面由于金属凝固后的收缩,使细晶区和型 壁脱离,形成一层空气层,以上都给液体金属的散热造成困难,使液体金属冷却 减慢,温度梯度变得平缓。此时,固液界面前沿过冷度减小,无法满足形核的条 件,不能形成新的晶核,结晶只能依靠靠近液相的某些小晶粒继续长大来进行, 由于垂直于型壁的方向散热最快,因此晶体沿其反方向择优生长,晶体在向液体 中生长的同时,侧面受到彼此的限制而不能生长,因此只能沿散热方向的反方向 生长,从而形成柱状晶区。
此晶区晶粒长大时彼此交叉,枝叉间的搭接牢固,裂纹不易扩展;该晶区晶 粒较大,树枝晶发达,因此显微缩孔较多,力学性能较差。 5. 为了得到发达的柱状晶区应该采取什么措施?为了得到发达的等轴晶区应
该采取什么措施?其基本原理如何? 得到柱状晶区的措施及其原理: ① 提高液态金属过热度。增大固液界面前沿液态金属的温度梯度,有利于增大
3. 体心立方晶格的晶格常数为 a,试求出(1 0 0)、(1 1 0)、(1 1 1)晶面的面 间距大小,并指出面间距最大的晶面。
4. 面心立方晶格的晶格常数为 a,试求出(1 0 0)、(1 1 0)、(1 1 1)晶面的面 间距大小,并指出面间距最大的晶面。
金属学与热处理(第三版)课后习题答案 哈工大工业大学 崔忠圻主编

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2a43868%面心立方4a421274%密排六方6a211274%5、作图表示出立方晶系(123)、(0-1-2)、(421)等晶面和[-102]、[-211]、[346]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):(110):(111):14、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。
间隙固溶体晶格畸变大于置换固溶体的晶格畸变16、何谓间隙相?它与间隙固溶体及复杂晶格间隙化合物有何区别?答:间隙相:当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时,形成的简单的晶体结构称为间隙相。
金属学与热处理复习题

第一章 复习题晶向指数相同,符号相反的为同一条直线原子排列相同但空间位向不同的所有晶向晶面指数的数字和顺序相同,符号相反则两平面互相平行晶面的空间位向不同但原子排列相同的所有晶面当一个晶向[uvw]与一个晶面(hkl )平行时hu+kv+lw=0当一个晶向[uvw]与一个晶面(hkl )垂直时h=u ,K=v ,l=w晶体的各向异性原因: 在不同晶面上的原子紧密程度不同纯铁冷却时在912 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构,配位数 ,致密度降低 ,晶体体积 ,原子半径发生 。
面心立方晶胞中画出)(211晶面和]211[晶向刃型位错的四个特征(作业)螺型位错的四个特征(作业)面心立方(FCC ) 体心立方(BCC ) 密排六方(HCP )晶胞原子数原子半径配位数致密度同素异构转变定义--18页晶体缺陷的分类:常见的点缺陷:常见的面缺陷:第二章 复习题一、填空1、金属结晶两个密切联系的基本过程是 和2 、金属结晶的动力学条件为3 、金属结晶的结构条件为4 、铸锭的宏观组织包括5、如果其他条件相同,则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的晶粒更细 ,高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的晶粒 粗大 ,采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动的晶粒更细,薄铸件的晶粒比厚铸件晶粒更细 。
二、问答1、金属的结晶形核45页2、金属的长大的要点52页2、铸锭三晶区名称及形成过程(柱状晶为重点)3、影响柱状晶生长的因素56-57页三、名词解释:1、细晶强化2、变质处理3、铸造织构第三章二元合金的相结构与结晶作业题(复习题)1、概念合金、相、固溶体、固溶强化、、离异共晶、伪共晶2、填空1)固溶体按照溶质原子在晶格中所占位置分为和。
2)固溶体按照固溶度不同分为和。
3)置换固溶体溶解度的影响因素有、、、、和温度。
4)置换固溶体中原子半径相对差别Δr 8%且两者的晶体结构相同时才有可能形成无限固溶体。
5)间隙固溶体形成无限固溶体(填“有可能”“不可能”)6)正温度梯度下:随成分过冷程度增大分别形成、和。
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。
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第十章钢的热处理工艺:通过加热、保温和冷却的方法改变钢的组织结果以获得工件所要求性能的一种热加工工艺根据加热、冷却方式和获得的组织和性能的不同,钢的热处理工艺可分为:普通热处理(退火、正火、淬火、回火);表面热处理(表面淬火、化学热处理);形变热处理等按照在零件整个生产工艺过程的位置和作用的不同,分为:预备和最终热处理 退火:将钢加热至临界点A c1以上或以下温度,保温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目的:均匀钢的化学成分及组织,细化晶粒,调整硬度,消除内应力和加工硬化,改善钢的成形及切削加工性能退火工艺种类:根据加热温度分,临界温度(A c1或A c3)以上退火(完全、不完全、均匀、球化),临界温度以下退火(再结晶、应力);根据冷却方式分,等温和连续冷却分类 特点 对象完全退火 加热至Ac3以上20-30℃,使组织完全奥氏体化 共析钢不完全退火 加热至Ac1~Ac3或Ac1~Ac cm,获得平衡组织 亚共析钢、过共析钢球化退火 使钢中碳化物球化,获得粒状珠光体 共析钢、过共析钢、合金工具钢 均匀化退火 加热至固相线温度下,消除化学不均匀现象 钢锭、铸件、锻坯去应力退火 加热到Ac1以下,消除残留内应力 铸件、锻件、焊接件、机械加工工件冷变形后金属再结晶退火 加热至再结晶温度以上,使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒,消除加工硬化和残留内应力正火:将钢加热至Ac3(或Ac cm)以上适当温度,保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织正火的实质:完全奥氏体化+伪共析转变正火的目的:作为预备热处理,为机械加工提供适宜硬度,细化晶粒、消除应力、消除魏氏组织和带状组织为最终热处理提供合适组织状态;作为最终热处理为某些受力较小、性能要求不高的碳素钢结构零件提供合适力学性能;正火消除钢的网状碳化物,为球化退火作好组织准备正火应用 对象改善低碳钢的切削加工性能 w c<0.25%的碳素钢和低合金钢消除碳钢的热加工缺陷 中碳结构钢铸件、锻、轧件和焊接件消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火 过共析钢提高普通结构件的力学性能 受力小、性能要求不高的碳钢和合金钢构件 退火正火的选用w c<0.25% 正火代替退火 较快冷却速度防止低碳钢沿晶界析出游离三次渗碳体,从而提高冲压件冷变形性能,正火可以提高其硬度,改善其切削加工性能0.25%<w c<0. 5% 正火代替退火 硬度偏高,尚能进行切削加工,正火成本低效率高 0.5%<w c<0.75% 完全退火 硬度过高,难以进行切削加工,采用退火降低硬度 w c>0.75% 球化退火 球化退火作为预备热处理,如有网状二次渗碳体,还应用正火先消除由于正火比退火生产周期短,操作简便,工艺成本低。
因此,在钢的使用性能和 工艺性能能满足的条件下,应尽可能用正火代替退火。
淬火能显著提高钢的强度和硬度,而配以回火又能消除淬火钢的残留应力淬火:将钢加热至Ac3或A c1以上的一定温度,保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体(或下贝氏体)淬火目的:使奥氏体化后的工件获得尽可能多的马氏体,然后配以不同温度的回火得到各种需要的性能例如:淬火+低温回火,提高工具、轴承、渗碳零件或其他高强度耐磨件的硬度 和耐磨性;淬火+高温回火,得到强韧结合的优良综合力学性能;淬火+ 中温回火,提高弹簧钢的弹性极限淬火工艺:必须将钢加热到临界点(Ac3或A c1)以上获得奥氏体组织,其后的 冷却速度必须大于临界淬火冷却速度(v c),以得到全部马氏体(含残留奥氏体)淬火内应力:主要有热应力和组织应力淬火应力超过材料屈服强度,产生塑性变形;淬火应力超过材料抗拉强度,开裂 热应力:工件加热或冷却时由于内外温差导致热胀冷缩不一致而产生的内应力 由热应力引起的残留应力,表面受压应力,心部受拉应力组织应力:工件冷却过程中,由于内外温差造成组织转变不同时,引起内外比体积的不同变化而产生的内应力钢中各组织的比体积:奥氏体<珠光体<贝氏体<马氏体由组织应力引起的残留应力,表面受拉应力,心部受压应力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,以便淬火后得到细小的马氏体组织淬火温度确定:主要根据钢的临界点确定亚共析钢加热至Ac3+30~50℃,共析钢和过共析钢加热至Ac1+30~50℃淬火介质:钢从奥氏体状态冷却至M s以下所用的冷却介质理想淬火介质:650℃以上缓慢冷却,降低淬火热应力;650~400℃快速冷却,通过奥氏体最不稳定区域,避免发生珠光体或贝氏体转变;400℃以下,缓慢冷却,减少马氏体转变产生的组织应力淬火方法:单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火单液淬火法:将加热至奥氏体状态的工件放入某种淬火介质中,连续冷却至介质温度的方法;适用于小尺寸且形状简单的工件双液淬火法:将加热至奥氏体状态的工件先在冷却能力较强的淬火介质中冷却至接近M s点温度时,再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却,直至完成马氏体转变(水+油;水+空气)分级淬火法:将奥氏体状态工件先淬入温度略高于钢的M s点的盐浴或碱浴炉中保温,当工件内外温度均匀后,再从浴炉中取出空冷至室温,完成马氏体转变;适用与尺寸小的工件等温淬火:将奥氏体化工件淬入M s点以上某温度盐浴中,等温保温足够长时间,使其转变为下贝氏体组织,然后取出在空气中冷却;适用形状复杂、小尺寸工件一定尺寸和化学成分钢件在某种介质中淬火能否得到全部马氏体取决于淬透性淬透性:奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力,其大小以钢在一定条件下淬火获得而得淬透层深度和硬度分布来表示(反映钢的过冷奥氏体稳定性,与钢的临界冷却速度有关)淬硬性:表示钢淬火时的硬化能力,用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示 (取决于马氏体中的含碳量)淬透性的测定方法:末端淬火法回火:将淬火钢在A1以下温度加热,使其转变为稳定的回火组织,并以适当方 式冷却到室温的工艺过程回火目的:减少或消除淬火应力,保证相应的组织转变,提高钢的韧性和塑性,获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合,以满足工件性能要求决定回火后组织和性能的最重要的因素是回火温度低温回火 中温回火 高温回火150~250℃ 350~500℃ 500~650℃回火马氏体 回火托氏体 回火索氏体刀具、量具、滚动轴承 弹簧零件、热锻模具 中碳结构钢、低合金结构钢 调质处理:习惯上将淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质处理 回火转变程度:生产上常用硬度来衡量钢的回火转变程度淬火工件的过热和过烧:淬火加热时,由于温度过高或时间过长造成的奥氏体晶粒粗大的缺陷叫过热 (轻微过热延长回火时间补救,严重的需进行一次细化晶粒退火再重新淬火) 淬火加热温度太高,使奥氏体晶界出现局部熔化或者发生氧化的现象叫过烧 (过烧无法补救)淬火加热时的氧化和脱碳:钢件在加热时,钢中碳与气氛中的O2、H2O、CO2及H2等发生化学反应,形成的含碳气体逸出钢外,使钢件表面含碳量降低的现象称为脱碳(防止脱碳和氧化的根本办法是真空加热或可控气氛加热)形变热处理:将塑性变形和热处理有机结合在一起的一种复合工艺(提高钢的强韧性重要手段之一)高温形变热处理:将钢加热至Ac3以上,在稳定奥氏体温度范围内进行变形,然后立即淬火,使之发生马氏体转变并回火以获得需要的性能(形变温度和行变量显著影响高温形变热处理的强化效果) 低温形变热处理:将钢加热至奥氏体状态,迅速冷却至Ac1以下、M s以上过冷奥氏体亚稳温度范围进行大量塑性变形,然后立即淬火并回火至所需的性能;(强化原因是亚晶细化,位错密度大大提高,强化了马氏体;奥氏体晶粒细化,进而细化了马氏体片)表面淬火:将工件快速加热到淬火温度,然后迅速冷却,仅使表面层获得淬火组 织的热处理方法(表硬心韧)感应加热表面淬火:利用电磁感应原理,在工件表面产生密度很高的感应电流,并使之迅速加热至奥氏体状态,随后快速冷却获得马氏体组织的淬火方法 集肤效应/表面效应:涡流在被加热工件中的分布由表面至心部呈指数衰减,涡流主要分布在工件表面,而工件内部几乎没有电流的现象 感应加热表面淬火分类 常用电流频率 获得硬化层深度 适用高频 80~1000kHz 0.5~2mm 中小模数齿轮和小轴中频 2000~8000Hz 3~6mm 要求淬硬层较深的零件工频 50Hz 10~15mm 大直径钢材的穿透加热感应加热表面淬火的特点1.由于集肤效应,工件表面在极短时间达到Ac3以上很高温度,而工件心部仍处 于相变点之下(中碳钢高频淬火由外到里,马→马+铁+索→铁+珠/回火索)2.加热升温速度快,保温时间极短3.工件表层强度高,马氏体转变,体积膨胀,表层产生很大残留压应力,可以显著提高其疲劳强度并降低缺口敏感性4.工件耐磨性比普通淬火高5.冲击韧度与淬硬层深度和心部原始组织有关,深度相同,调质态比正火态高;原始组织相同,深度增加,冲击韧度降低6.一般没有氧化和脱碳问题(加热速度快,无保温时间),变形小(内部未加热)7.生产率高,易于控制化学热处理:将金属工件放入含某种活性原子的化学介质中,加热使介质中原子扩散到工件一定深度表层,改变其化学成分和组织,获得与心部不同的性能 (与表层淬火相比,不仅有组织变化,还有成分变化)化学热处理过程:分解→吸附→扩撒,三个基本过程分解:在一定温度下从渗剂中分解出含有被渗元素“活性原子”的过程([C]/[N])吸附:分解出的高能状态活性原子,冲入铁晶格表面原子引力场范围内,被铁表面晶格捕获并溶解的过程(吸附能力与钢件表面活性有关)扩散:钢件表面吸收并溶解被渗原子后,由于造成表面和心部浓度差而发生被渗元素原子由高浓度表面向内部定向迁移的现象渗碳:将低碳钢件放入渗碳介质中,900~950℃加热保温,使活性碳原子渗入钢件表面并获得高碳渗层的方法(固体渗碳、气体渗碳、离子渗碳)渗碳获得组织(由外到里):珠光体+二次渗碳体的过共析组织→共析和亚共析组 织的过渡区→原始组织,渗碳层深度按(过共析层+共析层+1/2过渡区)计渗碳件经淬火并低温回火后的组织:表层组织:高碳细针状回火马氏体组织加细粒状渗碳体及少量残留奥氏体 心部组织:低碳钢淬透性差(铁素体+珠光体)低合金钢淬透性好(低碳回火马氏体+少量铁素体)渗氮/氮化:向钢件表面渗入氮元素,形成富氮硬化层的化学热处理 (和渗碳相比,有更高的表面硬度和耐磨性)碳氮共渗/氰化:向钢件表层同时渗入碳和氮的过程渗硼:用活性硼原子渗入钢件表层并形成铁的硼化物的化学热处理工艺。