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第六章 钢的热处理
一、 名词概念解释
1、再结晶、重结晶
2、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度 3、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体 4、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体 5、临界冷却速度
6、退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效 7、调质处理 8、淬透性、淬硬性
9、回火马氏体、回火索氏体、回火屈氏体 10、第一类回火脆性、第二类回火脆性 11、表面淬火、化学热处理
二、
思考题
1、何谓热处理? 热处理有哪些基本类型? 举例说明热处理与你所学专业有何联系? 2、指出Ac1、Ac3、AcCm、Ar1、Ar3、ArCm各临界点的意义
3、加热时, 共析钢奥氏体的形成经历哪几个基本过程? 而亚共析钢和过共析钢奥氏体形成有什么主要特点?
4、奥氏体形成速度受哪些因素影响? 5、如何控制奥氏体晶粒大小?
6、具体加热条件下, 本质细晶粒钢的奥氏体晶粒一定比本质粗晶粒钢细吗? 为什么? 7、将20钢及60钢同时加热至860℃, 并保温相同时间, 问哪种钢奥氏体晶粒粗大些? 8、珠光体、贝氏体、马氏体组织各有哪几种基本类型? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?
9、画出共析钢TTT曲线 ( C曲线 ), 指出各线、区的物理意义。 10、试述影响C曲线形状和位置的主要因素。
11、共析钢的CCT曲线与TTT曲线相比, 有哪些主要区别?
12、画出亚共析钢和过共析钢的C曲线示意图, 并分析各种冷却条件所获得的组织。
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13、何谓淬火临界冷却速度VK? VK的大小受什么因素影响? 它与钢的淬透性有何关系? 14、在T8钢的TTT曲线图上定性画出下列组织的冷却曲线, 并指出其分别属于何种热处理工艺。
(1) P； (2) S； (3) T+M； (4) B下； (5) M+A
15、试述退火、正火、淬火、回火的目的, 熟悉它们在零件加工工艺路线中的位置。 16、退火操作工艺方法有哪几种? 各适用于什么钢种? 应用范围如何? 起到什么作用? 17、试确定下列钢件应取正火或何种退火工艺? 目的如何?： (1) 经冷轧制的15钢钢板在下一道冷轧前； (2) 20钢切削以前； (3) 60钢锻坯；
(4) 具有片状渗碳体的T12钢锻坯； (5) 具有网状渗碳体的T12钢锻坯； (6) 冷成型弹簧
18、正火与退火的主要区别是什么?生产中应如何选择正火及退火? 19、等温退火与普通退火相比, 有何特点?
20、一个T12钢锻造毛坯, 在切削加工前热处理工艺如图：
问：(1) 本工艺的目的； (2) 工艺名称；
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(3) 工艺过程的组织变化；
(4) 为什么这里要安排工艺①? 在什么情况下可取消工艺①? 21、亚共析钢与过共析钢淬火温度应如何选择? 为什么?
22、常用的淬火方法有哪几种? 说明它们的主要特点及应用范围。 23、常用的淬火冷却介质有哪些? 说明其冷却特性、优缺点及应用范围。
24、?10mm的45钢试样经700℃、760℃、840℃、950℃ 加热保温并水冷所获得的室温组织是什么? 你认为哪个温度是合适的淬火温度? 为什么? (45钢Ac1 =730℃, Ac3 =780℃) 25、有两个含碳量为1.2% 的碳钢薄试样, 分别加热到780℃和860℃并保温相同时间, 使之达到平衡状态, 然后以大于VK冷却速度冷至室温。 试问(T12钢Ac1 =730℃, Accm =820℃)：
(1) 哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大? (2) 哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多? (3) 哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多? (4) 哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少? (5) 你认为哪个温度淬火合适? 为什么?
26、为什么工件经淬火后往往会产生变形, 有的甚至开裂? 减少变形及防止开裂有哪些途径?
27、淬透性与淬硬层深度有什么联系和区别? 它们各自的影响因素有哪些? 28、淬透性的高低对钢的力学性能有何影响? 29、用什么方法测定钢的淬透性? 如何表示? 30、机械设计中如何考虑钢的淬透性?
31、欲选用40MnB制造圆柱形工件, 在水中淬火后要求距中心3/4半径处的硬度不低于HRC45, 试问工件截面的最大半径可以是多大? ( 参考教材资料 )
32、选用40Cr钢制造一根 ?55mm的轴, 试画出经水中淬火后沿截面的硬度分布图。 ( 参考教材资料 )
33、两个同成分的过共析钢工件经不同奥氏体化加热后, A工件为粗大均匀的奥氏体, B工件为细小奥氏体加部分残留碳化物。 问1) 哪一个的淬透性好? 为什么? 2) 哪一个的淬火硬度高? 为什么? 3) 能否确定哪一个的淬透层深度大? 为什么?
34、常用的回火操作有哪几种? 指出各种回火操作得到的组织、性能及其应用范围。 35、从形成条件、组织形态和力学性能等方面区分马氏体与回火马氏体, 屈氏体与回火屈氏体, 索氏体与回火索氏体。
36、甲、乙两厂生产同一批零件, 材料均选用45钢, 硬度要求HB220?250。 甲厂采用正火, 乙厂采用调质, 都达到硬度要求。 试分析甲、乙两厂产品的组织和性能的差别。
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37、表面淬火的目的是什么? 有哪些常用方法? 一般应进行什么预先热处理? 38、何谓化学热处理? 化学热处理包括哪几个基本过程? 常用的化学热处理方法有哪几种
39、渗碳的主要目的是什么? 渗碳后要经过什么热处理? 获得什么组织? 性能特点如何?
40、试以汽车、拖拉机齿轮为例说明如何选择渗碳层深度和含碳量。 41、试述氮化的目的、特点和应用场合。
42、碳氮共渗有哪些工艺方法? 中温气体碳氮共渗与气体渗碳比较有何优缺点? 43、试说明表面淬水、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差别。 44、写出下列零件的加工工艺路线、各热处理工序的作用及所获组织。( 设均用锻坯、具有足够淬透性 )。
(1) 45钢机床主轴, 要求整体综合力学性能良好, 轴颈耐磨。 (2) 20CrMnTi钢制拖拉机变速齿轮。 (3) 38CrMoAlA钢制镗床镗杆。 (4) T12钢制丝锥。
45、某型号柴油机的凸轮轴, 要求凸轮表面有高的硬度( HRC>50 ), 而心部具有良好的韧性( ak >40J ), 原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火, 最后低温回火, 现因工厂库存的45 钢已用完, 只剩15钢, 拟用15钢代替。 试说明： (1) 原45钢各热处理工序的作用；
(2) 改用15钢后, 仍按原热处理工序进行能否满足性能要求? 为什么?
(3) 改用15钢后, 为达到所要求的性能, 在心部强度足够的前提下应采用何种热处理工艺?
46、什么是第一类回火脆性? 什么是第二类回火脆性? 产生的原因是什么? 如何消除或避免?
三、
填空题
1、钢的热处理是通过钢在固态下＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿的操作来改变其＿＿＿＿＿＿＿, 从而获得所需性能的一种工艺。
2、钢在加热时P?A的转变过程伴随着铁原子的＿＿＿＿＿＿, 因而是属于＿＿＿＿＿型相变。
3、钢加热时的各临界温度分别用＿＿＿＿＿＿、 ＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿表示；冷却时的各临界温度分别用＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿表示。
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