金属热处理考试试题及答案

1、画出直径为85 mm的40Cr钢圆棒油淬后端面硬度分布曲线
答：根据图，在纵坐标上找到直径85mm，通过此点作水平线，与标有“中心”（1/2半径、3/4半径、表面）的曲线相交，通过交点作横坐标的垂线，并与横坐标交于标有离水冷端距离···mm处。

说明直径85mm圆棒油淬时，中心部位的冷却速度相当于端淬式样离水冷端···mm处的冷却速度。

再在图··横坐标上找到离水冷端距离···mm处，作垂线，与端淬曲线带下限线相交，通过交点作水平线，与纵坐标交于····处，此即为可得到的硬度值。

·····
2、20GrMnTi钢锻后和机械加工前应进行何种热处理，说明主要工艺参数。

答：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），可以细化晶粒,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化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℃保温适当时间后空冷，硬度在HB180左右，利于切削加工。

3、那些措施可以减少淬火变形和开裂？
答：（1）尽量做到均匀加热及正确加热工件。

（如使用特定的淬火夹具；工件在炉内加热时均匀放置；限制或降低加热速度；合理选择淬火加热温度）（2）正确选择冷却方法和冷却介质（如尽可能采用预冷；在满足性能要求的情况下，尽可能采用冷却缓慢的淬火介质；尽可能减慢在Ms点以下的冷却速度；合理选择和采用分级或等温淬火工艺）（3）正确选择淬火工件浸入淬火介质的方式和运行方式（如淬火时应尽量保证能得到最均匀的冷却；以最小阻力方向淬入）（4）进行及时，正确的回火
4、什么是钢的淬透性，那些因素会影响淬透性
答：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。

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
5、退火和正火缺陷是如何产生的，如何补救
答：①过烧(加热温度过高，出现晶界氧化甚至晶界局部融化---无法补救)；②黑脆（退火温度过高，保存时间过长，冷却缓慢，珠光体转变按更稳定的Fe-C平衡图所致---无法补救）；③粗大魏氏组织（加热温度过高---可用稍高于Ac3的加热温度，根据钢的化学成分采用快冷或慢冷，严重时双重正火）；④反常组织（亚共析钢或过共析钢退火时，在Ar1点附近冷却过慢，特别在略低于Ar1点的温度下长期停留---重新退火）；
⑤网状组织（加热温度过高。

冷却速度过慢---重新正火）；⑥球化不均匀（球化退火前没有消除网状渗碳体---正火和一次球化退火）；⑦硬度过高（退火时加热温度过高，冷却速度较快---重新退火）
6、正火处理需要考虑那些问题
答：（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。

7、简述钢脱碳的过程，脱碳层有什么样的组织？
答：过程：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
8、Ac1=730℃, AC3=780℃的45号钢,淬火加热温度应该多少，并说明原因
答：45钢是亚共析钢，对亚共析钢，一般选用淬火加热温度为Ac3+（30-50℃），所以其淬火加热温度为810-830℃，因为对于亚共析钢，若加热温度低于AC3，则加热状态为奥氏体与铁素体二相组成，淬火冷却后铁素体保存下来，使得零件淬火后硬度不均匀。

强度和硬度降低。

比AC3点高30-50℃是为了使工件心部在规定加热时间内保证达到AC3点以上温度，铁素体能完全溶解于奥氏体中，奥氏体成分比较均匀，而奥氏体晶粒又不至于粗大。

9、热处理的传热方式和影响传热的因素？
答：传热方式：1对流传热。

影响因素：（1）流体运动的情况（2）流体的物理性质（3）工件表面形状及其在炉内放置位置。

2辐射传热 3传导传热 4综合传热
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。

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。

2二次硬化：当钢中含有较多的碳化物形成元素时，在回火第四阶段温度区（约为500-550℃）形成合金渗碳体或者特殊碳化物。

这些碳化物的析出，将使硬度再次提高。

3回火脆性：在回火过程中，随着回火温度的上升，冲击韧度显著下降，脆性增加的现象。

4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。

5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。

6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。