热处理工艺复习题docx.docx

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热处理工艺复习题docx

第1章

1.加热介质与工件之间传热的方式及影响因素。

对流传热，热量的传递靠发热体和工件之间流体的流动进行。

2=曾尸（切-几）影响传热系数的因素：

⑴流体运动的情况

自然对流条件下，传热系数较小；

强迫流动条件下，如气体炉用风扇强制气体循环，流体运动加快，传热系数较大。

⑵流体的物理性质

流体的导热系数入、比热容C及密度P越人，

传热系数越大；黏度系数越大，传热系数越小。

⑶工件表面形状及其在炉内放置位置

fT辐射传热，辐射传热时工件表而吸收的热量为Q=［希

An相当吸收率，与工件表面黑度、发热体表面黑度、工件相对于发热体的位置及炉内介质有关。

传导传热，其热量的传递不依靠传热物质的定向宏观移动，阳仅靠传热物质质点间的相互碰撞。

q=-A—

dx

综合传热，同吋考虑对流传热、辐射传热、传导传热的传热方式的称为综合传热。

2.热处理加热时间确定的经验公式及其中各参数的意义。

生产中T=ad

a——加热系数，

d——冇效厚度，

工件最快传热方向上的截面厚度。

3.影响热处理加热速度的因素。

1加热方式的影响

随炉加热（冷装炉）

特点：

装炉虽大，加热速度缓慢，表面与心部的温差AT小。

应用：

人型铸锻件、高合金钢、形状复杂，工件如大型轧辘等，生产率低。

到温装炉（热装炉）

特点：

加热速度t，温差f,生产率t

应用：

如化学热处理、淬火、正火、回火等。

预热加热

特点：

加热速度较冷装炉t,AT小。

应用：

大型铸锻件、较大截血的高合金，工貝钢模具钢淬火加热。

高温装炉

特点：

炉温比正常加热温度高100^200°C,强化加热，加热速度ft,表面与心部温差f

t,生产率t

应用：

锻件退火、正火、碳钢、低合金钢淬火等。

2加热介质及工件放置方式的影响（影响a的因索）

⑴加热介质的影响

1固体介质木炭、石墨、氧化铝、石英砂等

流态化炉加热特点：

以対流为主的综合传热，传热系数t,加热效率ttO

2液态介质熔盐、金属、油等。

热传导为主，兼有辐射和对流，加热速度快，温度均匀，表面氧化、脱碳倾向小，变形较小。

3气体介质小加热。

综合传热高温区以辐射为主，低于600°C以对流为主，屮温区混合作用。

4真空加热，为辐射传热，加热速度慢，工件变形小，无氧化脱碳，保持表面原始状态,

清洁光亮

⑵工件在炉内排布方式的影响。

工件在炉内排布方式肯接影响热量传递的通道，例如辐射传热中的挡热现象及对流传热中影响气流运动的情况等。

⑶工件本身的影响。

工件本身的几何形状、工件表面积与体积Z比已经工件材料的物理性质（C,2,卩等）直接影响工件内部的热量传递及温度场。

4.钢在氧化性介质中加热时的氧化反应及无氧化加热条件。

（P13）

5.何谓碳势?

如何根据实际碳势曲线确定炉气碳势

碳势:

即纯铁在一定温度卜•于加热炉气屮加热时达到既不增碳也不脱碳，并与炉气保持平衡时表而的含碳量。

获得了实际碳势曲线以后，即可通过测定炉气成分来确定炉气碳势。

吸热式气氛中，影响碳势的主要气体成分是CO、H2、C02、H20和CH4,在C0和H2成分恒定情况下，只要测定C02、H20和CH4之一的含量，气体成分即可确定，从而碳势也随之确定。

（1）温度一定时，炉气中C02含量越高，碳势越低。

炉气一定时，随温度升高，碳势降低。

（2）气M+H20含量越高，露点越高，碳势越低。

6.如何根据炉气碳势、加热温度及钢的含碳量确定钢脱碳层的组织。

（P18）

脱碳过程：

表面的碳与炉气反应，表面碳浓度降低；表面打内部形成碳浓度梯度，内部的碳向表面扩散。

第2章

1•各种退火工艺（扩散退火、完全退火、球化退火、等温退火、再结晶退火、低温退火）的目的、工艺特点、适用材料及组织。

退火——将钢加热到＞Ac3（Accm）或Ac广Ac3（Accm）或温度，保温一定时间，缓冷，以得到接近平衡组织的热处理工艺。

目的：

1）改善组织缺陷，消除粗人品粒、魏氏组织铁素体、网状渗碳体、带状组织，细化品粒、均匀成分、消除冷热加工内应力等；

2）为切削加工、淬火作纽织准备；

3）某些零件的最后热处理

（1）扩散退火（或均匀化退火）

目的：

消除或者减少化学成分偏析及显微组织（枝品）的不均匀性，以达到均匀化的目的。

温度：

Ac3（或Accm）+（150-300）°C,一般为碳钢1100-1200°C,合金钢1200-1300°C保温时间：

一般以每25mm截面厚度30-60min算。

特点：

温度高、时间长，成木和能耗高，效率低，对于钢屮宏观偏析和夹杂物分布基木上不起作用。

应用：

优质合金钢铸锻件及偏析较严重的合金钢

示续工艺：

正火或退火消除晶粒粗人

（2）完全退火

目的：

细化品粒、降低硬度、改善切削性能、消除内应力等。

温度：

Ac3+（20-30）°C,适用于0.3-0.6C%中碳钢铸锻件。

低碳钢:

（960-1100）°C,高温退火，获得4—6级晶粒度，提高切削性能

过共析钢〉Accm加热后缓冷一P+网状Fe3C——不采用完全退火工艺

常用结构钢、弹簧钢和热作模具钢钢锭：

加热速度：

100-200°C/h,保温时间：

t=8.5+》4h亚共析钢锻轧钢材：

主要消除锻后组织及更度的不均匀性，改善切削加工性能和为后续热处理做准备。

保温时间：

t=（3-4）+（0.4-0.5）Qh

（3）不完全退火

目的：

消除热加工的内应力，降低硬度，改善切削加T•性

加热温度:

AcPAc3（Accm）

特点：

由于加热温度在Acl"Ac3（Acm）之间，不完全奥氏体化——部分重结晶，第二相形态、分布仍保留。

因此不能消除热加工组织缺陷、细化晶粒等。

应用：

终轧（锻）温度不高，原始组织细小的亚过共析钢（合金钢）锻件和热轧件，代替完全退火，降低成本。

（4）球化退火（过共析钢的不完全退火）

冃的：

降低硕度，改善切削加丄性；获得均匀组织，改善热处理丄艺性能，为淬火做好准备;经淬火、回火后获得良好的综合机械性能。

由奥氏体转变为球化体的退火工艺有以下三种：

1一次球化退火法：

加热到Acl以上20°C左右,然后以10-20°C/h的速度控制冷却到Ari以下一定温度；

特点：

退火时间长，炉冷速度不易控制

2等温球化退火：

加热Acl以上20°C左右,然后在略低于A1的温度下等温；

特点：

奥氏体在较高温度下分解，碳化物质点的聚集和球化的过程加快。

3往复球化退火：

在A1上、下20°C左右交替保温。

特点：

球化较充分，周期较短，但在操作和控制上比较繁琐。

（5）等温退火

目的：

对完全退火、球化退火的改造，缩短工艺时间，提高生产率，防止白点等。

等温退火适用于合金钢、高合金钢、高碳钢等需要退火降低硬度的工件。

（6）再结晶退火

再结晶退火：

经过冷变形后的金属加热到再结晶温度之上，保持适当时间，使形变晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒，以消除加工皎化和残余应力的热处理工艺。

冃的:

消除加工硬化，提高延展性（塑性），改善切削性能及压延成型性能。

（7）消除应力退火（或低温退火）

冃的：

消除铸锻零件、悍接件、机加工件的内应力

加热温度随材料选择500^700°C。

加热时间:

2~8h。

加热、冷却速度：

50〜150°C/h

2•正火的工艺、目的。

正火工艺：

正火是将钢加热到Ac3或Accm以上30〜50°C保温，然示空冷的热处理工艺。

正火口的：

可以细化晶粒，使组织均匀化，获得一定的硬度，改善铸件的组织和低碳钢的切削加工性;可以作为预备热处理，为随后的热处理作准备；也可作为最终热处理。

1低碳钢正火的目的之一是为了提高切削性能。

2中碳钢正火应该根据钢的成分和工件尺寸来确定冷却方式。

3组织中冇网状碳化物的高碳钢，止火是为了消除网状碳化物，加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中，冷却时须采用较大冷速，可抑制碳化物的析出，获得伪共析组织。

4双垂」I•:

火。

冇些锻件的过热组织或铸件粗大铸造组织,一次止火不能达到细化组织的冃的。

为此采川二次正火，可获得良好的结果。

表4.5退火和正火的热处理工艺

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组织

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・退火扩散（均匀化）

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3.退火、正火缺陷的种类、形成原因、消除方法。

（P31）

1.过烧：

由于加热温度过高，出现晶界严重氧化，英至局部熔化，造成工件报废。

2.黑脆：

碳素工具钢或低合金工具钢在退火后，有时发现硬度虽然很低，但脆性却很大,一折即断，断口呈灰黑色，所以叫'‘黑脆”。

3.粗大魏氏组织

4.反常组织

5.网状组织

6.球化不均匀

7.硬度过高第3章

1.理想的淬火冷却介质的冷却特性o

在过冷奥氏体最不稳定区域，即珠光体转变区，具有较快的冷却速度，而在MS点附近的温度区域冷却速度比较慢，它可以减少淬火过程中所产生的内应力，避免淬火变形、开裂的产生。

2.有物态变化的淬火介质的冷却过程大致可分为哪几个阶段?

r汽膜阶段

冷却过程大致可分为*沸腾阶段

I对流阶段

（1）气膜阶段：

当工件进入介质的一瞬间,周围介质立即被加热而汽化，在工件表面形成-层蒸汽膜，将工件少液体介质隔绝。

由于蒸汽膜的导热性较差,故便工件的冷却速度较慢。

（2）沸腾阶段：

当蒸汽膜破裂后，工件即与介质直接接触,介质在工件表血激烈沸腾，通过

介质的汽化并不断逸出气泡而带走了大量热量，使冷却速度变快.

（3）对流阶段：

当工件冷至低于介质的沸点时，则主要依靠对流传热方式进行冷却,这时工

件的冷速甚至比蒸汽膜阶段还要缓慢。

3.淬火烈度及淬火烈度H的测量.

淬火介质冷却能力最常用的表示方法是所谓的淬火烈度规定18°C静止水的淬火烈度11=

1,其它淬火介质的淬火烈度由与静止水的冷却能力比较而得。

淬火介质冷却特性的测量银球探头法（P37）

淬火特性温度是指蒸汽膜破裂即沸腾阶段开始的温度

4.几种常用的淬火介质（水、盐水与碱水、淬火油）各有何特点？

（1）水在静止与流动状态下的冷却特性，静止水的蒸汽膜阶段温度较高，在800〜380°C温度范围，此阶段的冷速缓慢，约180°C/s.温度低于380°C以下才进入沸腾阶段，使冷却速度急剧上升,280°C左右冷速达最大值，约770°C/s.

水作为淬火介质的主要缺点：

1冷却能力对水温的变化很敏感水温升高，冷却能力便急剧卜-降，并使对应于最大冷速的温度移向低温；

2在马氏体转变区的冷速太大，易使工件严重变形甚至开裂；

3不溶或微溶杂质（如汕、