1、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: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。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。工件表面形状及其在炉内放置位置f T 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
2、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=ada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
3、、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100200C,强化加热,加热速度f t ,表面与心部温差ft ,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)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t t O2 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600C以对流为主,屮温区混合作 用。4 真空加热,为辐射传热,
4、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。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
5、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
6、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 1100-1200C, 合金钢 1200-1300C 保温时间:一般以每25mm截面厚度30-60min算。
7、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
8、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)Q h(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AclAc3 (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
9、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20C左右,然后以10-20C/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20C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20C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
10、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500700C。加热时间:28h。加热、冷却速度:50150C/h2正火的工艺、目的。正火工艺:正火是将钢加热到Ac3或Accm以上3050C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
11、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3理掠 蜒艺 諛工理的 处目相应组织的七0变*13 退火 扩散(均匀化)泯子晶化 髙原枝匀5鬻間树 大砂快+F析 粗锂玖P+共完全退火 等温退火至保以 加50处
12、 钢至 碳30m冷 箱上期空 砂以随炉C3UUP共钢等 並金件 一 j 丨 L制証性瑟率 控岀和短产 确度织缩生 准冷组大髙同5火i7完連同化M*4.5理的 处目应织 相组球化退火基分状F旳粒焉着PM体布G1 低闷擀热度但好过apt性易 T很温退火 去勞至炉炉 热随出 眦 砒保205500眄常才的同再结聶退火f J 4 经热g温 将加200室为 W著显 显明 度性 强降提形B正火(常化)ta上在 钢以后钵A温纯 处gT冷 (a50中 亚至气 将熔30空瞅析析 V如 J 共stx 亚F+聘杯L询!;曲酣啲 低金3零理中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
13、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
14、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18C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800380C温度 范围,此阶段的冷速缓慢,约180C/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770C/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、
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