金属学与热处理课后习题答案崔忠圻版.docx

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金属学与热处理课后习题答案崔忠圻版

金属学与热处理课后习题答案（崔忠圻版）

下载word文档后，您可以自由复制和编辑第10章钢的热处理工艺10-1什么是钢的退火？

退火的类型和用途是什么？

答:

钢的退火:

退火是一种热处理工艺，将钢加热到临界点AC1以上或以下的温度，保温一段时间后随炉缓慢冷却，获得接近平衡状态的显微组织退火类型:

根据加热温度，可分为高于或低于临界温度AC1的退火。

前者包括完全退火、不完全退火、球化退火和均匀化退火，而后者包括再结晶退火和去应力退火。

根据冷却方式，可分为等温退火和连续冷却退火。

退火目的:

1，完全退火:

完全退火是将钢加热到AC3以上20-30℃的热处理过程，将温度保持足够长的时间以使结构完全奥氏体化，然后用炉缓慢冷却以获得接近平衡状态的结构它主要用于亚共析钢，其目的是细化晶粒，消除内应力和加工硬化，提高塑性韧性，使钢的化学成分和组织均匀化，改善钢的可加工性，消除中碳结构钢中的魏氏组织和带状组织等缺陷。

2，不完全退火:

不完全退火是一种热处理工艺，其中钢被加热到AC1-AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，并在保温一段时间后随炉缓慢冷却，以获得接近平衡状态的结构对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，可以用不完全退火代替完全退火来消除内应力和降低硬度。

对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，消除内应力，降低硬度，提高切削性能。

3，球化退火:

球化退火是将钢中的碳化物球化以获得粒状珠光体的热处理过程主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。

其目的是降低硬度，提高切削性能，均匀显微组织和准备淬火4，均匀化退火:

也称为扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻造轧制坯料长时间加热至略低于固相线的温度，然后缓慢冷却至室温的热处理过程其目的是消除铸锭或铸件凝固过程中产生的枝晶偏析和区域偏析，并使成分和结构均匀化。

5.再结晶退火:

将冷变形金属加热至再结晶温度以上一段适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理过程其目的是将变形晶粒再次转变成均匀的等轴晶粒，同时消除加工硬化和残余内应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。

6，应力消除退火:

一种热处理工艺，其中冷变形金属被加热到低于再结晶温度的某一温度，保持一段时间，然后缓慢冷却到室温其主要目的是消除铸件、锻造轧件、焊接件和机加工工件中的残余内应力（主要是第一类内应力），从而提高尺寸稳定性，减少工件变形和开裂的倾向。

什么是钢的正火？

目的是甚麽？

应用程序是什么？

答:

钢的正火:

正火是将钢加热到AC3或Accm以上的适当温度，保持该温度一段适当的时间以完成奥氏体化，然后以更快的速度冷却（空气冷却、空气冷却或喷射）以获得珠光体组织的热处理过程正火过程的本质是完全奥氏体化加伪共析转变。

用途:

细化晶粒，成分和结构均匀，消除内应力，调整硬度，消除魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷。

，并为最终热处理提供合适的微结构。

下载word文档后，您可以自由复制和编辑应用程序:

1，以改善低碳钢的可加工性。

2，消除中碳钢的热加工缺陷（魏氏组织、带状组织、粗晶粒）3，消除过共析钢中网状碳化物，易球化退火，准备淬火4、作为最终热处理，提高普通结构件的力学性能10-3为了在生产中提高亚共析钢的强度，常用的方法是增加亚共析钢中珠光体的含量。

应该采用什么热处理工艺？

答:

应该规范化原因:

在冷却过程中，亚共析钢过冷奥氏体会析出先共析铁素体。

冷却速度越慢，先共析铁素体的含量越多，导致珠光体含量越少，降低了亚共析钢的硬度和强度。

正火工艺的实质是完全奥氏体化加伪共析转变，通过提高冷却速度降低预共析铁素体含量，将亚共析成分的钢转变为共析组织，即增加珠光体含量，从而提高亚共析钢的强度和硬度。

10-4淬火的目的是什么？

有多少种淬火方法？

比较几种淬火方法的优缺点？

答:

淬火的目的是获得尽可能多的马氏体，这可以显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。

结合各种回火工艺，该钢可具有高强度、高硬度和良好的塑性韧性。

钢被加热到临界点AC3或AC1以上的某个温度。

在保持该温度一段适当的时间后，钢以大于临界冷却速率的冷却速率冷却，以获得马氏体（或下贝氏体）。

热处理过程称为淬火。

淬火法:

根据冷却方式，可分为单液淬火法、双液淬火法、分段淬火法和等温淬火法。

淬火方法的优缺点比较:

淬火方法1的优点和缺点，它只适用于小尺寸和形状简单的工件2，淬火应力大3，不容易选择具有适当冷却能力和冷却特性的冷却介质，单液淬火方法操作简单，广泛应用双液淬火方法1，降低组织应力，降低工件2的变形和开裂倾向，适用于较大尺寸的工件1，降低热应力和组织应力，降低工件2的变形和开裂倾向，在操作1中相对容易控制，降低热应力和组织应力，显著降低工件2的变形和开裂倾向，适用于加工形状复杂、尺寸要求精确的工件，在操作中不易控制。

需要丰富的经验和熟练的技术。

分级淬火方法仅适用于较小尺寸的工件。

等温淬火方法仅适用于尺寸较小的工件。

10-5试描述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。

为什么我可以自由复制和编辑过共析钢淬火后下载的字文件？

的加热温度不能超过Accm线？

答:

淬火加热温度选择原则:

原则是获得均匀细小的奥氏体晶粒，从而获得细小的马氏体组织亚共析钢通常被加热到高于AC330-50℃，过共析钢被加热到高于AC130-50℃。

1。

过共析钢的淬火加热温度超过Accm线，碳化物完全溶解在奥氏体中，增加了奥氏体的含碳量，降低了钢的Ms和Mf点，增加了淬火后的残余奥氏体量。

这会降低2钢的硬度和耐磨性。

过共析钢淬火温度过高，奥氏体晶粒粗大，含碳量高。

淬火后容易获得带有微裂纹的粗大针状马氏体。

这会降低3钢的塑性韧性。

高温淬火时，淬火热应力大，氧化脱碳严重，钢件的变形和开裂倾向也增加。

10-6钢的淬透性和硬化能力是什么？

影响钢的淬透性、硬化能力和硬化层深度的因素有哪些？

答:

淬透性:

钢的淬透性是指奥氏体化钢在淬火过程中获得马氏体的能力。

它反映了过冷奥氏体的稳定性，并与钢的临界冷却速度有关它的大小是由在一定条件下淬火钢获得的硬化层的深度和硬度分布来表示的。

硬化能力:

钢的硬化能力是指奥氏体化钢在淬火过程中的硬化能力，主要取决于马氏体中的碳含量，用淬火马氏体的最高可能硬度来表示。

硬化层深度:

硬化层深度是指当钢在特定条件下淬火时，从半马氏体区域到工件表面的深度它与钢的淬透性、工件的形状和尺寸以及淬火介质的冷却能力有关。

10-7有一个直径为35毫米的圆柱形工件，这要求油淬火后铁芯的硬度大于45HRCRC。

40Cr钢能用于吗？

A:

需要40Cr淬透性曲线（端部淬火曲线）来解决这个问题根据手册，可以找到40Cr端部淬火曲线。

油淬后直径为35毫米的圆柱形工件的芯部硬度在34-50HRC范围内（钢的淬透性受化学成分、晶粒度、熔炼条件等因素的影响，淬透性曲线实际上是一个淬透性带）。

换句话说，核心硬度可能大于45钢筋混凝土或小于45钢筋混凝土，因此不推荐使用40Cr钢。

10-8有一个直径为50毫米的40Cr钢圆柱形工件，要找出其油淬火后横截面的硬度分布？

答:

需要40Cr的淬透性图（端部淬透性图）来解决这个问题。

根据手册，可以找到40Cr的端部淬火图。

从图中可以看出:

油淬后的中心硬度范围:

28-43.5HRC3/4R油淬后的中心硬度范围:

33.5-50HRC油淬后的表面硬度范围:

45-57HRC10-9什么是淬火和回火处理？

为什么回火索氏体在机械性能上优于正火索氏体？

答:

淬火和回火处理:

淬火和高温回火通常称为淬火和回火处理，其目的是获得高强度、高硬度、良好的塑性和冲击韧性的综合力学性能。

性能比较:

在相同的硬度条件下，回火索氏体和正火索氏体的抗拉强度相近，但回火索氏体的屈服强度、塑性和韧性均优于正火索氏体。

下载后，word文档可以自由复制和编辑。

这是因为回火索氏体是通过淬火马氏体分解获得的，其结构是铁素体加粒状碳化物。

然而，正火索氏体直接从过冷奥氏体中分解，其结构为铁素体加层状碳化物。

当正火索氏体受到应力时，位错在铁素体中的运动受到限制，当位错移动到层状碳化物的界面时，形成一大群平面位错塞，导致基体中应力集中，容易引起碳化物的脆性断裂或微裂纹。

然而，粒状碳化物对铁素体变形的阻碍作用大大减弱，塑性和韧性得到提高。

当粒状碳化物均匀分布在塑性基体上时，由于位错和第二相粒子的相互作用，产生弥散强化或沉淀强化，从而提高钢的塑性变形抗力，从而提高强度。

因此，回火索氏体比正火索氏体具有更好的强度、塑性和韧性。

10-10淬火和冷却时应采取什么措施来减少变形和裂纹？

答:

变形开裂原因:

工件内外温度不均匀和冷却时相变不均匀导致工件内部产生内应力，淬火内应力分为热应力和结构应力当淬火应力超过材料的屈服强度时，会发生塑性变形，当淬火应力超过材料的断裂强度时，工件会开裂。

（工艺角度）:

1应采取的措施。

淬火加热温度不宜过高:

加热温度高，奥氏体晶粒粗化，淬火后获得粗大马氏体，应力和脆性均显著增加。

此外，高温加热导致严重的氧化和脱碳，这也增加了钢部件的变形和开裂倾向。

2，选择合适的冷却方法:

降低马氏体相变时的冷却速率，可以降低马氏体相变速率，降低淬火应力，降低工件变形和开裂的倾向。

3.选择合适的淬火冷却介质:

冷却特性理想的冷却介质（珠光体转变点以上冷却速度较慢，快速通过C曲线尖端，Ms点以下冷却速度较慢）可以在获得马氏体组织的前提下降低淬火应力，减少工件变形和开裂的倾向。

10-11目前有一批45钢普通车床传动齿轮，其工艺路线是锻造-热处理-机械加工-高频感应加热淬火-回火锻造后应该进行什么热处理？

为什么？

答:

锻后热处理:

完全退火或不完全退火原因:

在中碳结构钢铸件和锻造轧件中，可能存在魏氏组织、带状组织和粗大晶粒等缺陷。

粗魏氏组织显著降低钢的塑性和韧性，带状组织使钢的性能具有方向性。

完全退火可以细化晶粒，消除内应力，消除魏氏组织和带状组织中的缺陷。

如果锻造工艺正常，原始组织分布适当，但珠光体片间距小，硬度高，内应力大，可以用不完全退火代替完全退火。

10-12有一个直径为10毫米的20钢工件，该工件经过渗碳热处理和空气冷却，然后进行常规的淬火和回火处理。

分析了渗碳空冷和淬火回火后从表面到芯部的显微组织。

答:

表层组织:

高碳细小针状回火马氏体和少量残余奥氏体核心组织:

先共析铁素体+珠光体10-13配有490柴油机连杆，直径12毫米，长度77毫米，材质40Cr，调质处li要求淬火后的铁芯硬度大于45HRCRC，淬火后的铁芯硬度为22-33HRC下载后，word文档可以自由复制和编辑。

试验热处理工艺可以建立。

A:

要解决这个问题，需要40Cr临界相变点AC3和淬透性曲线（参考手册:

AC3=782℃）。

热处理工艺:

奥氏体化温度=AC3+（30-50℃），820℃保温时间=KD=15分钟，K=1.5mm毫米/分钟。

根据40Cr的淬透性曲线，直径为12mm的40Cr钢油淬后硬度最低，为47HRC根据手册，40Cr在650℃回火，硬度为25-30HRC，满足心脏硬度要求。

回火时间=KD=24分钟，K=2毫米/分钟。

空气冷却或水冷却可用于防止回火后的回火脆性。

的热处理工艺如下:

连杆加热至820℃15分钟，油淬至室温，然后加热至650℃24分钟，空冷至室温10-14写出20Cr2Ni4A钢重载渗碳齿轮的冷热工序安排，并说明热处理机构的作用。

答:

冷热工序安排:

熔炼-铸造-扩散退火-锻造-完全退火-粗加工-渗碳-（淬火+回火）-精加工热处理的作用:

扩散退火:

消除凝固过程中的枝晶偏析和区域偏析，化学成分和结构均匀完全退火:

细化晶粒，统一钢的化学成分和组织，消除内应力和加工硬化，消除魏氏组织和带状组织等缺陷，提高钢的切削性能渗碳:

活性碳原子渗入齿轮表面，获得一定深度的高碳渗碳层（一般含碳量:

0.85-1.05%，渗碳层深度:

0.5-2mm）调质:

高碳细针状回火马氏体组织+齿轮表面少量残余奥氏体，硬度高，耐磨性好，接触疲劳强度高；芯部获得低碳板条回火马氏体+少量铁素体组织，具有较高的强度和良好的塑性韧性。