金属热处理原理及工艺习题二(参考答案)

《金属热处理原理及工艺》习题二参考答案1.真空加热的特点有哪些?答:1)加热速度缓慢2)氧化作用被抑制3)表面净化4)脱气作用5)蒸发现象2.有一批马氏体不锈钢工件（1Cr13、2Cr13、3Cr13）在真空中加热淬火后发现表面抗蚀性显著下降，试分析可能的原因。答:由于真空加热过程中的金属蒸发，表面Cr含量降低，不再满足1/8定律，从而导致抗蚀性显著下降。3.试比较退火和正火的异同点。答：相同点：均为中间热处理工艺；均获得接近平衡态珠光体类组织。不同点：冷却速度不同；过冷度不同；正火会发生伪共析转变，对于高碳钢，无先共析相；正火可以作为性能要求不高零件的最终热处理。4.简述正火和退火工艺的选用原则。答：1)Wc＜0.25%低碳钢：正火代替退火（从切削加工性角度考虑）2)0.25%＜Wc＜0.5%：正火代替退火（从经济性考虑（此时硬度尚可加工））3)0.5%＜Wc＜0.7%：完全退火（改善加工性）4)Wc＞0.7%：球化退火（如果有网状渗碳体，先用正火消除）5)正火可作为性能要求不高零件的最终热处理6)在满足性能的前提下，尽可能用正火代替退火（经济性角度考虑）5.根据球化退火的工艺原理，球化退火可分为哪四大类？各自的适用范围是什么？答：球化退火工艺适用范围低温球化（接近Ac1长时间保温球化）Ac1－（10～30℃）高合金结构钢及过共析钢降低硬度、改善加工性，以及冷变形钢的球化退火。球化效果差，原始组织粗大者更不适用。细珠光体在低温球化后仍保留大量细片状碳化物。不均匀奥氏体中碳的聚集球化缓慢冷却球化退火Ac1+（10～20℃）共析及过共析碳钢的球化退火；球化较充分，周期长。等温球化退火Ac1+（20～30℃）Ar1－（20～30℃）过共析碳钢、合金工具钢的球化退火；球化充分，易控制，周期较短，适宜大件。周期（循环）球化退火Ac1+（10～20℃）Ar1－（20～30℃）过共析碳钢及合金工具钢的球化退火；周期较短，球化较充分，但控制较繁，不宜大件退火。感应加热快速球化退火Acm截面不大的碳素钢、合金工具钢、轴承钢等的快速球化退火。形变球化退火低温形变球化退火低、中碳碳素钢及低合金结构钢冷变形加工后的快速球化退火。高温形变球化退火轧、锻件的锻后余热形变球化退火，可用于大批生产的弹簧钢、轴承钢。快速球化工艺（淬火+高温回火）共析、过共析碳钢及合金钢的锻件快速球化退火或淬火件返修重淬前的预处理；变形较大，工件尺寸不能太大（仅限于小件）。6.淬火介质基本类型划分的依据是什么？其冷却机制上有什么根本区别？答：划分依据：淬火介质在冷却过程中有无物态的变化。无物态变化淬火介质：如熔盐、熔金属等，传热主要靠传导和对流。有物态变化淬火介质：如水基、油基等，靠汽化带走大量热量。冷却过程一般包括蒸汽膜阶段、沸腾阶段和对流阶段。7.对淬火用油有哪些基本要求？影响淬火油冷却能力的因素有哪些？答：基本要求：粘度适中、闪点高、热稳定性好、价格便宜、来源充分。影响因素：油温、循环方式、添加剂、纯度等。8.钢的淬透性、淬硬深度和淬硬性三者之间的区别是什么？分别指出它们各自的影响因素是什么？答：1)淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力－是钢的固有属性，取决于过冷奥氏体稳定性（或钢的临界淬火速度）2)淬透层深度（淬硬层深度）：从表面至50%马氏体组织处深度－取决于Vc、冷却介质、零件尺寸等3)淬硬性：钢在理想条件下淬火时所获得的最大硬度的能力－与钢的含碳量有关9.实现表面加热淬火的先决条件是什么？试分析在箱式炉中不能进行表面淬火的原因。答：先决条件：足够高的热流密度（大于100W/cm2），以确保表层内的温度梯度。箱式炉的热流密度仅为2.6W/cm2左右，对于直径100mm的钢棒，截面温差仅为30℃，故不能进行表面加热淬火。10.表面快速加热对相变及以后的热处理有什么影响？试分析45钢、T8钢表面淬火后淬硬层到心部的典型组织（原始组织全是正火态）。答：1)相变临界点-Ac3、Accm升高2)奥氏体晶粒度-细小3)奥氏体均匀化-不均匀4)过冷奥氏体转变-降低残余奥氏体的稳定性；提高Ms；改变M形态5)回火转变-回火温度一般比普通回火低45钢：表面为M、心部为珠光体+铁素体T8钢：表面为M、心部为S（T）11.简述感应加热的基本原理。答：电磁感应、表面效应（集肤效应、趋肤效应）。12.激光表面加热的原理是什么？激光束如何对零件表面加热淬火？答：加热：以光子形式进行能量传输；冷却：自激冷却。激光表面脉冲加热淬火。13.什么叫化学热处理？实际生产中按渗入元素种类分哪些类型？答：化学热处理：将金属或合金置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入工件的表面，从而改变表面层的化学成分、组织核性能的热处理工艺。分类：渗非金属（C、N、B、O、S、Si、C+N、O+N、O+C+N等）；渗金属（Al、Cr、Ti、V、Nb、Zn、Al+Si、Al+Cr、Al+V、Al+Cr+Si）。14.渗碳的工艺目的有哪些？常用哪些方法？答：工艺目的：获得高的表面强度、硬度，高的接触疲劳和弯曲疲劳强度。分类：固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳15.渗碳用钢有何特点？钢渗碳后随后的最终热处理工艺有哪些？答：渗碳用钢一般含碳量低（保证心部组织和性能），不超过0.25%，可分为低碳钢（含碳量0.15%～0.25%）和低碳合金钢（含碳量0.15%～0.25%）。合金的加入是为了提高淬透性（Cr、Mn、B、Ni）以及细化晶粒（W、Mo、V、Ti）。常用的低碳合金渗碳钢为20CrMnTi。渗碳后热处理包括：直接淬火+低温回火；一次淬火+低温回火；二次淬火+低温回火。