06年材料热处理

答案一、名词解释：（5分）（每小题0.5分，基本要点答出给满分）1.退火：将金属及其合金加热到Ac3或Ac1之上某一温度，保温一段时间后，进行冷却，使其组织结构达到或接近平衡状态的热处理工艺称为退火。退火一般是在炉内缓冷。2.正火：将铁碳合金加热到临界点Ac3以上适当温度并保持一定时间,然后在空气中冷却的工艺方法叫正火。3.淬火：将钢通过加热；保温和大于临界淬火温度(VC）的冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。4.回火：钢铁零件淬火后必须重新加热到某一温度，保温一段时间，然后再以不同的方式冷却下来，这样的工艺称回火。5.临界冷却速度：淬火获得马氏体的最小冷却速度。6.淬透性：钢在淬火时能够获得马氏体的能力，它是钢材本身固有的一个属性。7.淬硬性：钢在正常淬火状态下，以超过临界冷却速度进行冷却后，所形成马氏体组织达到的最高硬度，其值与含碳量有关。8.再结晶：是一个形核和长大的过程，仅有晶粒外形的变化，没有晶格排列的改变，与其旧的晶格形式相同，没有相变发生。9.重结晶：是一个形核和长大的过程，有相变发生，晶粒重新进行晶格排列，形成新相。10.调质处理：淬火＋高温回火的工艺过程。二、问答题：（45分）1.正火与退火的区别？(5分)（前三点每点1分，第四点2分）答：1）工艺区别：退火冷却时随炉缓冷。正火冷却时出炉空冷。2）组织区别：正火较退火组织细小，珠光体片间距窄小，晶粒细化。3）硬度区别：正火后的硬度较退火的要高。4）使用范围区别：正火适用于中碳钢、中碳合金钢的中间预处理，铸件和锻件均匀化组织处理。退火适用于高碳钢、高合金钢的球化退火处理，铸件和锻件均匀化组织或消除应力处理。2.指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织。(5分)（前两点每点1.5分，第三点2分）1）20钢齿轮；2）45钢小轴；3）T12钢锉刀答：1）正火的目的是提高硬度，改善组织，便于机加工。组织为：片状珠光体+铁素体；2）正火的目的是调整硬度，改善组织，以利机加工。组织为：片状珠光体＋铁素体；3）正火的目的是消除网状渗碳体，改善组织，为球化退火作准备。组织为：片状珠光体＋渗碳体；3.何谓球化退火？为什么过共析钢必须采用球化退火而不是采用完全退火？（10分）（每点2.5分）答：使片状珠光体变为粒状珠光体的工艺过程（常用的有：等温退火、周期退火、完全退火等）。采用球化退火的原因：1）含碳量高形成针状马氏体，韧性较差，易开裂；2）片状珠光体组织数量多，应力集中处多，淬火开裂倾向大；3）片状珠光体硬度高，不易切削加工；4）可消除网状渗碳体，均匀组织。4.亚共析钢、共析钢和过共析钢平衡状态下的组织是什么？（5分）（前两点每点1.5分，后一点2分）答：亚共析钢、共析钢和过共析钢平衡状态下的组织是：铁素体＋珠光体；珠光体；珠光体＋渗碳体5.高碳钢正火的主要目的是什么？中碳钢正火的目的是什么？（5分）（每问2.5分）答：高碳钢正火的目的是：消除网状渗碳体，均匀组织，为球化退火作组织准备；中碳钢正火的目的是：调整硬度，改善组织，以利机加工。6.化学热处理的三个主要步骤是什么？（5分）（平均分开）答：分解、吸附、扩散7.20钢经正常的渗碳淬火后表面的组织状态是什么？（5分）答：马氏体＋渗碳体（碳化物）8.说明45钢试样(φ10mm)经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：（5分）（前两问2.5分，后两问2.5分）700℃，760℃，840℃，1100℃。答：700℃时：加热时为原来的是温室的组织α－Fe＋P（珠光体）。保温并在水中冷却得到的室温组织：α－Fe＋P（珠光体）760℃时：加热时为α－Fe＋γ（奥氏体）。保温并在水中冷却得到的室温组织：α－Fe＋M（马氏体）。840℃时：加热时为γ（奥氏体）。保温并在水中冷却得到的室温组织：M（马氏体）。1100℃时：加热时为粗大的γ（奥氏体）。保温并在水中冷却得到的室温组织：粗大的M（马氏体）。三、思考题（50分）1.生产中常用增加钢中珠光体的数量的方法来提高亚共析钢的强度，为此应采用何种热处理工艺？为什么？（5分）（基本要点答对给满分）答：常采用正火处理的工艺方法。珠光体是由铁素体和渗碳铁组成的机械混合物，其数量、片间距、含碳量、晶粒大小、组织分布对机械性能的提高有着直接的影响。一般的说其数量多，片间距小，含碳量高，晶粒细小，组织分布弥散均匀均能提高机械性能。而正火处理可以使得珠光体的数量增多，片间距减小，晶粒变细，组织分布均匀。2.渗碳为什么选在900～930℃进行？举出常用的5种渗碳钢？（5分）（前一问3分，后一问2分）答：1）温度提高有利碳原子的扩散；2）温度提高碳原子在钢种的固溶度提高；3）温度太高将会影响基体的晶粒度；4）温度太高影响基体的强度；5）温度高使得设备受到一定的影响。五种渗碳钢：15钢、20钢、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr4NiWA3.渗硼的主要缺点是什么？一般适用于什么范围？（5分）（前一问3分，后一问2分）答：主要是脆性较大。一般适用于使用条件为磨粒磨损的工况下。4.碳氮共渗与渗碳的区别及适用范围？（5分）（前一问3分，后一问2分）答：1）碳氮共渗是两种元素同时渗入，渗碳仅仅是一种元素渗入；2）一般碳氮共渗的工艺温度较渗碳的低；3）一般碳氮共渗的渗层较渗碳的薄；4）基体有合金元素时可同时形成氮化物和碳化物；5）碳氮共渗一般可直接淬火，渗碳只有本质细晶粒钢才能直接淬火。碳氮共渗一般适用于承受较中等载荷的零件，渗碳可以用于承受较大载荷的零件。5.什么是氮碳共渗？一般工艺温度是多少？使用的范围？优缺点？（10分）（每问2.5分）答：碳和氮原子同时渗入基体的工艺过程；一般使用温度840～860℃；适用于渗层较薄承受中等载荷的零件；优点是工艺温度低，变形小，晶粒长大趋势小，可直接淬火。6.写出3种常用渗氮钢？指出渗氮提高表面硬度的原因？（5分）（前一问2分，后一问3分）答：40Cr，35CrMo，38CrMoAl.表面硬化的原因是形成较高硬度的氮化物，均匀细小的分布于基体表面，并且与基体保持共格关系。7.为什么一般合金钢的淬火加热温度要比碳钢的高？（5分）（基本要点答出满分）答：1）合金元素的加入提高了钢的临界点；2）合金元素形成的各种碳化物、氮化物以及金属间化合物一般比较稳定，在较高的温度下才能够溶解。8.淬火临界冷却速度的大小受哪些因素影响?（5分）（前三点3分，后一点2分）答：1）化学成分2）冷却介质3）工件尺寸4）冷却方式9.回火的目的是什么?（5分）（基本要点答出满分）答：1）消除或减小应力，减小脆性。2）获得工件所要求的机械性能。3）稳定工件尺寸。4）降低硬度以利加工。