回火温度是决定工件调质硬度的关键因素之一
SK5弹簧钢薄带的工艺及热处理研究
SK5弹簧钢薄带的工艺及热处理研究摘要：回火通常可分为三种，即低温回火、中温回火和高温回火，三种回火温度、回火后组织及其性能、主要适用对象如下表所示。
一般弹簧钢的热处理工艺是淬火+中温回火处理,可以获得回火屈氏体,在保证获得良好的弹性极限基础上,还具有良好的韧性和塑性,如85钢,其规范的回火工艺是380℃~440℃。
回火保温时间的选择应尽量保证工件各部分温度均匀，同时保证组织转变充分，并尽可能降低或消除内应力。
回火过程一般在最初0.5h内硬度变化很剧烈，超过2h后，硬度变化很小，因此，一般弹簧钢回火时间均为1~2h。
[1]将淬火后的试样分别在150℃、200℃、250℃、300℃、350℃下进行回火处理，比对金相进行分析；测量硬度值；进行拉伸试验，记录断面收缩率、拉伸率、最大拉伸力等数据；进行试验，记录最大力、最大弯曲强度、弯曲弹性模量等数据。
相关研究发现，抗拉强度与硬度随着回火温度的上升而下降,不同温度阶段的下降趋势不同;断面收缩率在不同的温度范围里有不同的变化趋势。
弹簧钢最重要的性能要求是良好的弹性极限和硬度，通常硬度很高时，断面收缩率会较低，此时的回火温度并不合适，应该选取回火时强度和韧性都较好的回火温度。
关键词：SK5弹簧；热处理；回火温度引言弹簧在生产中的主要功能是吸收冲击能量及缓和振动。
弹簧钢在工业设备、机械零件、铁路、汽车、发动机等行业当中应用非常广泛。
[1]随着我国现代工业能力的增强、汽车、铁路工业稳步发展，工业设备向着载荷量大、运行速度高的方向发展，机械零件承受这越来越高的载荷和频率。
这些现实的需求，要求弹簧钢具备良好的力学性能（高弹性极限σE、屈服极限σs和屈强比σ0.2/σb）、极佳的抗疲劳性能、淬透性，以及优异的物理和化学性能(耐热性、耐腐蚀性、抗氧化性等)。
目前，国内外弹簧钢的研究集中在提升弹簧钢的强度和使用寿命上，主要研究合金成分、组织形态、生产工艺、热处理等问题[2]。
淬火、回火、正火、调质的区别
淬火、回火、正火、调质的区别热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构的工艺。
所以热处理的过程就是按加热→保温→冷却这三阶段进行，这三个阶段可用冷却曲线来表示（如图所示）。
不管是那种热处理，都是分这三个阶段，不同的是加热温度、保温时间和冷却速度不同。
热处理工艺的特点是不改变金属零件的外形尺寸，只改变材料内部的组织与零件的性能。
所以钢的热处理目的是消除材料的组织结构上的某些缺陷，更重要的是改善和提高钢的性能，充分发挥钢的性能潜力，这对提高产品质量和延长使用寿命有重要的意义。
钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。
常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；1.退火把钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢冷却到室温．退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。
a将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却称为完全退火．目的是降低钢的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力．b，把钢加热到７５０度，保温一段时间，缓慢冷却至５００度下，最后在空气中冷却叫球化退火．目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢．c，去应力退火又叫低温退火，把钢加热到５００～６００度，保温一段时间，随炉缓冷到３００度以下，再室温冷却．退火过程中组织不发生变化，主要消除金属的内应力．2.正火将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。
正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。
正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。
故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。
3.淬火将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760～780℃）,保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
钢调质的热处理工艺
工件调质处理的操作，必须严格按来自艺文件执行，我们只是对操作过程中如何实施工艺提些看法。
1、45钢的调质45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。
45钢淬火温度在A3+（30~50）℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5.
45钢调质的热处理工艺
调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。
调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类，不管是碳钢还是合金钢，其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高，调质后工件的强度虽高，但韧性不够，如含碳量过低，韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在~%.
45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。
45钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600℃，硬度要求为HRC22~34.因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。
福建省高职单招制造类《金属加工与实训》复习判断题
金属加工与实训（一）一、判断题（对√错×）1.任何机械产品都是由若干个零件、组件或部件组成的。
2.金属的工艺性能是指金属在各种加工中所表现出的性能。
3.塑性变形跟随着载荷的去除而消失。
4.金属材料塑性的好坏一般用伸长率和断面收缩率来衡量。
5.伸长率、断面收缩率值越小，表示材料的塑性越好。
6.抗拉强度表示材料抵抗开始产生大量塑性变形的应力。
7.金属材料在进行拉伸试验时，都会产生明显的屈服现象。
8.洛氏硬度试验操作简便，所测得硬度值的准确性比布氏高。
）9.布氏硬度比洛氏硬度高。
（）10.布氏硬度试验时，压痕直径越小，表明材料的硬度越低。
（）11.断面收缩率是塑性的重要指标，它的百分率越大，材料的塑性越差。
（）12.使用钢球压头测布氏硬度时，布氏硬度值用符号HBW表示。
（）13.由两种或更多种化学元素（其中至少一种是金属）所组成的物质称为合金。
（）14.08F钢与T8A钢含碳量不一样。
（）15.在热处理中，淬火后必须进行回火。
（）16.依靠划线可直接确定加工时的最后完工尺寸。
（）17.在加工铸铁时易形成节状切屑。
（）18.由于疲劳断裂是突然发生的，所以危险性更大。
（）19.重复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。
（）20.铜、铝合金的可焊性一般都比碳钢好。
（）21.低碳钢的焊接性较好，高碳钢的焊接性较差。
22.铸铁具有较好的可焊性。
23.低碳钢的锻压性最好，中碳钢较次，高碳钢较差。
24.一般认为，硬度过高或过低的金属材料，其切削加工性能较好。
25.切削时切屑易于折断，也表明材料切削加工性好。
26.20Mn表示平均锰的质量分数为0.2的锰钢，它属于优质碳素结构钢。
27.T10钢的碳质量分数为10。
28.45钢属于中碳钢。
29.碳素结构钢用于制造刃具、量具和模具。
30.硫是碳钢中的有益元素，它能使钢的热脆性降低。
31.高碳钢的质量优于低碳钢。
32.碳素工具钢都是优质或高级优质钢。
33.除Fe、C 外还含有其它元素的钢就是合金钢。
金属材料及热处理复习题
课题一：金属材料的的性能1、金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（强度、硬度、塑性、弹性）。
P35、当应力超过材料的屈服极限，零件会发生塑性变形。
2、要求耐磨的零件，应选择（塑性、硬度、疲劳极限、强度）好的材料。
3、材料的耐磨性与什么力学性能（塑性、硬度、疲劳极限、强度）关系密切4、在交变载荷工作条件下的零件材料要考虑的主要的力学性能指标为什么？（塑性、硬度、疲劳极限、强度）。
P96、各种硬度之间存在着一定的关系,因此各种硬度值之间是可以换算吗？错（各种硬度值之间无直接换算关系，只是相对比较）7、拉伸试验可以测定金属材料的弹性、强度和塑性等多项指标数据。
所以拉伸试验是机械性能试验的重要方法。
对的P3-5。
补充：低碳钢拉伸实验中，应力超过屈服点后不会立刻在局部形成缩颈是因为已变形的部分得到了形变强化而比未变形的部分强度高。
8、退火、正火后的零件用一般用HBS硬度表示，淬火后的零件一般用HRC硬度表示。
P8表1-2（HBS、HRC、HRA、HV）P6、P79、硬度根据测定方法的不同，分为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
10、在有关工件的图样上，出现了以下几种硬度标注方法，问是否正确，如不正确应如何修改？HBW210～300 HRC5～15？HV300 800～900HV前三个标注均不正确，应修改如下：HBW210～300应改为210～300HBW；HRC5～15 HRC的测量范围在：20～70HRC；HV300 应改为300HV；800～900HV标注是正确的。
补充：金属的晶体结构与结晶1、普通玻璃、沥青、松香、食盐哪种是晶体。
食盐是晶体2、对金属材料来说，晶粒越细小，则力学性能怎样？力学性能越高3、空位是点缺陷，位错是面缺陷，晶界是线缺陷吗？（参考）不对，正确的是：空位是点缺陷，位错是线缺陷，晶界是面缺陷。
4、根据晶体几何特征，晶体缺陷一般分为以下哪三类？•分为点缺陷、线缺陷、面缺陷。
（参考）5、工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法叫做什么？细晶强化细晶强化：细晶强化能使材料强度和硬度提高，塑性和韧性也提高；形变强化（即冷变形强化或加工硬化）：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时能使材料强度和硬度提高，但塑性和韧性降低。
低温回火、中温回火、高温回火、回火的作用与要求
低温回火、中温回火、高温回火、回火的作用与要求什么叫回火？回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终处理。
回火的作用在于：① 提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。
② 消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。
③ 调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
淬火与回火的主要目的是：1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。
2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。
3）稳定工件尺寸。
通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。
4）改善某些合金钢的切削性能。
回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。
内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。
一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性提高。
回火温度越高，这些力学性能的变化越大。
有些合金元素含量较高的合金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和硬度上升。
这种现象称为二次硬化。
回火要求：用途不同的工件应在不同温度下回火，以满足使用中的要求。
① 刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下进行低温回火。
低温回火后硬度变化不大，内应力减小，韧性稍有提高。
② 弹簧在350～500℃下中温回火，可获得较高的弹性和必要的韧性。
③ 中碳结构钢制作的零件通常在500～600℃进行高温回火，以获得适宜的强度与韧性的良好配合。
钢在300℃左右回火时，常使其脆性增大，这种现象称为第一类回火脆性。
氮化工件的氮化硬度与调质硬度之间的关系
氮化工件的氮化硬度与调质硬度之间的关系摘要：本文从氮化金相组织结构原理上解释了42CrMo等材质的氮化件氮化硬度与调质硬度的关系，生产实践中必须注意调质硬度与氮化硬度的对应关系，如果调质硬度偏低，即使进行二次氮化，氮化硬度也很难达到要求值。
1 引言一些氮化工件如：42CrMo 、35CrMo或38CrMoAl材质的蜗杆、接手、齿轮、齿条等工件，都要求先进行调质，然后再做氮化。
对于其氮化硬度一般都要求大于HRC50或大于HRC55或更高。
对于这一硬度要求，大家是比较重视的，但是对于氮化前的调质硬度，人们普遍都不够重视。
认为它不过是一个预备热处理，是无关紧要的。
其实这种认识是错误的，通过长期生产实践我们认识到工件氮化硬度与其调质硬度有着很密切的关系。
对于调质硬度偏低的工件，其氮化后的硬度也偏低。
即使进行二次返修氮化，硬度也上不去。
以前人们认为影响氮化件硬度的主要因素是氮化温度，但是多年生产实践说明，这仅仅是试验室中得出的结论，比如：500℃渗氮和600℃渗氮相比，硬度有所提高。
但是在生产实践中，氮化温度已经优化，比如520℃，再降低温度，比如500℃或者480℃，对其硬度影响很微小。
而影响其硬度的主要因素，倒是其调质硬度。
2 42CrMo蜗杆调质硬度与氮化硬度的关系例如：42CrMo材质的蜗杆，采用以氨气为气源的离子氮化，温度为520℃±10，调质硬度与氮化硬度的关系如表一所示。
表一42CrMo蜗杆氮化硬度与调质硬度的关系Table 1 The relation between hardness of quench and tempering and nitriding hardness for worm调质硬度 HB200-220 HB230-250 HB260以上氮化硬度 HRC44-48 HRC49-52 HRC≥55由以上数据可以看出，氮化硬度要求≥55HRC的蜗杆，其调质硬度必须在HB260 以上。
机械制造基础(模拟试题及答案)(1)
《机械制造基础》课程模拟试卷（一）一、填空（1'×25）1.碳溶入α-F e中形成的间隙固溶体称为铁素体.2.当钢中含碳量大于0.9％时，二次渗碳体沿晶界析出严重，使钢的脆性增加。
3.在生产中使用最多的刀具材料是低合金刃具钢和高速钢,而用于一些手工或切削速度较低的刀具材料是碳素工具钢。
8.合金渗碳钢的含碳量属低碳范围，可保证钢的心部具有良好的韧性。
二、判断题（ 1.5'×10)（在题号前作记号“√”或“×"）(√）1。
刀具寿命是指刀具从开始切削到完全报废实际切削时间的总和。
（√）2。
砂轮硬度选择原则是:磨硬材料应选软砂轮,磨软材料应选硬砂轮。
（√）3。
珠光体、索氏体、托氏体都是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
（√）4.生产批量越大，对生产工人技术水平要求越低，但工艺文件要求越详细。
（×)5。
用65钢制成的沙发弹簧，使用不久就失去弹性，是因为没有进行淬火、高温回火。
（×)6.淬透性好的钢淬火后硬度一定高，淬硬性高的钢淬透性一定好。
（×）7.珩磨是对预先磨过的外圆表面进行的精密加工.(×）8.由于T13钢中的含碳量比T8钢高，故前者的强度比后者高.（×）9。
60S i2M n的淬硬性与60钢相同,故两者的淬透性也相同.(√）10。
硫、磷是碳钢中的有害杂质，前者使钢产生“热脆”，后者使钢产生“冷脆”，所以两者的含量在钢中应严格控制。
三、选择题（1'×15）5。
当刀尖是主切削刃上最低点时，刃倾角为（B）A。
正值B。
负值 C.零值D。
不确定6。
为了获得满足使用要求的力学性能,T10钢制手工锯条采用（C）处理。
A.调质B。
正火C。
淬火+低温回火D。
完全退火7。
降低切削温度最有效的措施是（D）Ａ。
降低切削速度 B.减小背吃刀量 C.减小进给量D。
加切削液五、问答题(15’）1。
有一批45钢工件的硬度为55H R C，现要求把它们的硬度降低到200H B S （≈20H R C）,问有哪几种方法？（3'）答题要点：正火、退火、调质( 各 1 分）2.下列零件和工具由于管理不善造成材料错用，问使用过程中会出现哪些问题?a.把20钢当成60钢制成弹簧。