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1、热处理工艺复习题一、填空题1.钢的热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所组成。2 .热处理工艺基本参数：强度、硬度、淬火温度、冷却介质、有效面积、淬火后硬度、回火温度、回火后硬度。3 .钢完全退火的正常温度范围是A5+20-30C,它只适应于亚共析钢。4 .球化退火的主要H的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬度，改善切削加工性能以及获得均匀组织，改善热处理工艺性能，为以后的淬火做组织准备,它主要适用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。5 .钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是A5+30-50C,对过共析钢是Ac130-501Co6 .当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越
2、高，则MS点越低，转变后的残余奥氏体量就越多。7 .改变钢整体组织的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火四种。8 .淬火钢进行回火的H的是消除淬火产生的内应力，使不稳定的马氏体和残余奥氏体转变成稳定组织，获得要求的综合机械性能,回火温度越高，钢的强度与硬度越低。9 .化学热处理的基本过程包括介质分解、表面吸收、原子扩散等三个阶段。10 .欲消除过共析钢中大量的网状渗碳体应采用皿J,欲消除铸件中枝晶偏析应采用一扩散退火。11 .低碳钢为了便于切削，常预先进行正火处理；高碳钢为了便于切削，常预先进行演火处理;12 .感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为高频电子管式加热装置、中频发电机或可控硅中
3、频发生器和工频发电机三种。而且感应加热电流频率越高，淬硬层越一薄.13 .钢的淬透性主要取决于钢的淬火临界冷速大小,马氏体的硬度主要取决于马氏体含碳质量分数,钢的表层淬火，只能改变表层的硬度，而化学热处理既能改变表层的硬度，又能改变表层的化学成分。14 .钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。淬透层通常以零件表面至内部半马氏体区的深度来表示。15 .中温回火主要用于处理弹簧锻模零件，回火后得到回火屈氏体组织。16 .45钢正火后渗碳体呈片状，调质处理后渗碳体呈现状。17 .形变热处理是将塑性变形的形变强化与热处理时的相变强化结合，使成型工艺与获得最终性能统一起来的一
4、种综合工艺。二、单选题1 .电阻炉空载功率小，说明炉子热损失：IA）小I；B）大；C）厉害；D）可忽略不计。2 .检测氮碳共渗零件的硬度时应选用：A）洛式硬度计；B）维氏硬度计|；C）布氏硬度计；D）肖氏硬度计。3 .可控气氛炉渗碳时排出的废气：卜）必须燃烧后厢|；B）不燃烧直接排放；C）通入水中排放；D）通入碱水中排放。4 .在生产中，用来消除过共析钢中的网状渗碳体最常用的热处理工艺是：A）完全退火；B）正火|；C）不完全退火；D）回火。5 .气体渗氮的主要缺点是：IA）周期太长；B）劳动强度大；C）硬度低；D）渗层浅。6 .镶床主轴通常采用38CrMoAl钢进行：A）氮碳共渗；B）渗碳；I
5、C）渗氮|；D）渗硫。7 .确定碳钢淬火加热温度的基本依据是：IA）Fe-F/C相囹;B）“C”曲线；C）uCCTw曲线；D）淬透性曲线图。8 .为获得良好的综合力学性能，38CrMoAl钢制造的氮化件预先热处理应采用：A）退火；B）正火；）调质D）渗碳。9 .高速钢淬火冷却时，常常在580600C停留1015分钟，然后在空气中冷却，这种操作方法叫做：A）双介质淬火；B）等温淬火；1）分级淬火|；D）亚温淬火。10 .某零件调质处理以后其硬度偏低，补救的措施是:卜）重新淬火后，选用低一点的温度回火；B）再一次回火，回火温度降低一点；C）重新淬火后，选用高一点的温度回火；D）再一次回火，回火温度
6、提高一点。11 .钢感应加热表面淬火的淬硬层深度，主要取决于：A）钢的含碳量；B）冷却介质的冷却能力；IC）感应电流癖|；D）感应电流电压。12 .为增加T12钢的强韧性，希望控制淬火马氏体的含碳量，减少挛晶马氏体的相对量及获得部分板条马氏体，可以采取的措施是：A）加热到接近A5,充分保温后淬火；B）快速加热到稍高于Ac”保温较短时间后滓见;C）加热到ACCB以上，充分保温后淬火。D）加热到ACl以上，Ac3以下充分保温后淬火。13 .齿轮进行渗碳处理+淬火回火，获得表面组织如下：A）低碳马氏体（LM）；B）回火高碳隐晶马氏体（PM）；C）PM+残余奥氏体（八）；ID）M+A+粒状渗碳体14
7、.铸钢件一般要进行均匀化退火（扩散退火），处理温度较高，是为了：IA）促进扩散过瓦加速转变B）抑制扩散过程，保持稳定；C）提高元素偏聚程度；D）与上述过程无关。15 .中碳结构钢调质处理后得到回火索氏体组织，具有优良的综合力学性能，主要热处理工序是：A）正火+中温回火；B）正火+高温回火；C）正火+低温回火；D）淬火+高温向灰。16 .工件在水中淬火冷却的过程中会依次出现：卜、蒸汽膜、沸腾、对流|；B、蒸汽膜、沸腾、传导；C、沸腾、蒸汽膜、传导；D、沸腾、蒸汽膜、对流。17 .在热处理生产中应尽可能避免在钢的组织中出现的组织是：A、上贝氏体；B、下贝氏体；C、过冷奥氏祠;D、马氏体。18 .低
8、碳钢为便于加工，常预先进行：A、淬火；氏正火|；C、球化退火；D、回火。19 .亚共析碳钢亚温淬火常用的最佳温为：A）ACl+1020C;B）Ac3+1020C;C）比AC3略低；ID）比A门略恁20 .调质处理就是：A.淬火+低温回火；B.淬火+中温回火；淬火+高温回火21 .化学热处理与其他热处理方法的基本区别是：A.加热温度；B.组织变化；区改变表面化学成分。22 .渗氮零件在渗氮后应采取：A.淬火+低温回火；B.淬火+中温回火；C.淬火+高温回火；D.不需热处理。23 .直径为IOmm的40钢其整体淬火温度大约为：A.750；B.850C;C.920C24 .T12钢消除网状渗碳体应采
9、用：2正火B.球化退火；C.去应力退火；D.完全退火。25 .T12钢改善切削加工性应采用：A.正火；B球化退火|；C.去应力退火；D.完全退火。26 .20钢锻件改善切削加工性应采用：A.完全退火；B.球化退火；C.去应力退火；反正处27 .用于1300C以上的热电偶材料是：A）铜-康铜；IB）钳干钳锢;C）银铝-银铝；D）铁-康铜。28 .钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于：a.奥氏体的本质晶粒度；h奥氏体的实际晶粒度C.奥氏体的起始晶粒度。29 .钢经调质处理后获得的组织是：a.回火马氏体；b.回火屈氏体；R回火索氏体。30 .过共析钢的正常淬火加热温度是：除Ac+30-50*b
10、.Accm+3050；c.Ac3+30-50.31 .影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是：a.钢材本身的碳含量；b.钢中奥氏体标百圜；c钢中碳化物的含量。32 .若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将：a.降低；b.提高；c.不改变。33 .马氏体的硬度取决于：a.冷却速度；b.转变温度；底碳含量。34 .对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用：限高淬透性钢b.中淬透性钢；c.低淬透性钢。35 .对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应采用：a.水中淬火；b.油中淬火c.噩中淬火。36 .若要提高淬火时淬硬层深度，应采取：鼠选择高淬透网;b.增大零件的截面尺寸；c.选用比较缓和的
11、冷却介质。37 .45钢为得到回火索氏体组织，应进行a.淬火+低温回火；b.等温淬火；R淬火+高温回网38 .完全退火主要适用于：除亚共析钢|；b.共析钢；c.过共析钢。39 .扩散退火的目的是：鼠消除和改善晶内偏析|；b.消除冷塑变形后产生的加工硬化；C.降低硬度以便于加工。40 .钢的渗碳温度范围是：a.600650；b.800850；c.900950Co三、问答题1 .为什么要对钢件进行热处理？答：通过热处理可以改变钢的组织结构，从而改善钢的性能。热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。恰当的热处理工艺可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低
12、内应力，使钢的组织和性能更加均匀。2 .零件加热时的入炉方式有哪些，对热应力和加热效率分别如何影响？零件入炉的方式有四种：L预加热升温2.随炉升温3.到温入炉4.高温入炉加热速率：1234热应力：12350）,而心部具有良好的韧性（Ak40J）,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钢己用完,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，应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采用何种热处理工艺？答：（1）正火处理可细化组织，调整硬度.改善切削
13、加工性：调质处理可获得高的综合机械性能和疲劳强度：局部表而淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。(2)不能。改用15钢后按原热处理工序会造成心部较软，表面硬，会造成表面脱落.(3)渗碳。因为15钢是低碳钢，渗碳法可以提高钢件的表面硬度、耐磨性及抗疲劳性能，可以满足柴油机凸轮所需耍求。4 .用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。答：下料一锻造一正火一粗加工一精加工f局部表面淬火+低温回火一精磨一成品低碳钢的渗碳，调质钢的氮化用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC5860,中心硬度HRC30-45,试写出加
14、工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。答：加工工艺路线为：下料一锻造一正火一机械粗加工一渗碳+淬火+低温回火一喷丸一磨齿正火处理可使同批毛坯具有相同的硬度(便于切削加工)，并使组织细化，均匀；渗碳后表面含碳量提高，保证淬火后得到高的硬度.提高耐磨性和接触疲劳强度：喷丸处理是提高齿轮表层的压力使表层材料强化，提高抗疲劳能力。5 .由T12材料制成的丝锥，硬度要求为HRC60640生产中混入了45钢料，如果按T12钢进行淬火+低温回火处理，问其中45钢制成的丝锥的性能能否达到要求？为什么？不能达到要求。45号钢属于普通碳素结构钢，碳的质量分数很低，一般在0、10、17%C,按照T12淬火温度淬火(
15、760-780oC),钢中只有少量珠光体转变成马氏体，大量铁素体未发生转变。因此淬火后的硬度很低，不能使用。6 .某工厂生产车床齿轮，要求齿面有较好的硬度与耐磨性，心部有较好的塑韧性。原图纸设计用40Cr钢制造，因材料缺乏，工厂决定改用20Cr钢生产，试说明：(1)原40Cr钢为满足齿轮性能要求，应如何安排热处理工艺？试画出热处理规范图。(2)改用20Cr钢后，热处理工艺是否需改变？如需改变，试画出修改后的工艺规范图。(3)试分析两种钢，经不同工艺处理后，齿面与心部组织有何不同？图片依次为(1)(2)(3)答案。机床齿轮（45或40Cr钢）的加工工艺路线为：下料一锻造f正火f粗加工一调质f半精
16、加工一高频感应加热表面+iJ低温回火f精磨f成品tJ采用不同热处理工艺的目的：正火:细化、均匀组织，消除锻造应力，调整硬度改善切削加工性。调质:获得良好的综合力学性能，提高齿心部的强度和韧性，能使齿轮承受较大的弯曲应力和冲击载荷，并能减小淬火变形。高频淬火:可提高齿轮表面硬度和耐磨性，提高齿面接触疲劳强度。低温回火:在不降低表面硬度的情况下，消除淬火应力，防止产生磨削裂纹和提高齿轮抗冲击的能力。汽车齿轮（20CrMiITi、20CrMiIMO钢）的加工工艺路线：下料f锻造f正火f机加工一渗碳、淬火+低温回火一喷丸一磨加工f成品采用不同热处理工艺的目的：正火:细化、均匀组织，调整硬度改善切削加工
17、性。渗碳:提高齿面碳的质量分数（08l05%）地匕提高齿面硬度并获得一定淬硬层深度（08L3mm）,提高齿面耐磨性和接触疲劳强度。低温回火:消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力。喷丸:提高齿面硬度（约13HRC）,增加表面残余压应力，从而提高接触疲劳强度。2.为什么机床齿轮一般选用45或400钢等材料制造，而汽车齿轮一般选用20CrMnTi、20CrMllMO钢等材料制造，请给出两类材料的加工路线，并指出采用不同热处理工艺的目的是什么？答：（P90）众所周知，齿轮选材的原则一般应根据齿轮的工作条件和失效方式来选材。由于机床齿轮工作平稳无强烈冲击，负荷不大，转速中等，对齿轮心部强度和韧性的要
18、求不高，一般选用45或40Cr钢等材料制造，经正火或调质处理后再经高频感应加热表面淬火，齿面和心部硬度完全可以满足使用性能要求。而汽车齿轮的工作条件比机床齿轮恶劣，受力较大，超载与启动、制动和变速时受冲击频繁，要求具有较高的耐磨性、弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、心部强度和韧性等，用中碳钢或中碳合金钢经正火或调质后再经高频感应加热表面淬火已不能保证使用性能，故该齿轮选用20CrMliTi、20CrMnMo钢等材料制造较为适宜。这类钢经正火处理后再经渗碳、淬火+低温回火处理后，可获得表面具有高的硬度、耐磨性、疲劳强度，而心部具有良好的综合力学性能。7 .从下列材料中选择一种材料制造车刀（60Mn、4
19、0Cr、HTI50和9SiCr）,其工艺路线为：锻造一热处理1一机加工一热处理2磨加工。写出热处理1、2的工艺名称及热处理2获得的组织。答（1）1退火2淬火后低温回火，终热处理后的显微组织为回火马氏体，大致的硬度60HRCoT10车刀的淬火温度为780C左右，冷却介质为水：回火温度为150250。（2）退火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性：淬火及低温回火可获得高硬度和耐磨性以及去除内应力。8 .为下列材料的热处理工艺选择合适的加热范围，并说明理由。（1）20钢淬火；（2）20钢正火；（3）40钢高温回火；（4）TlO钢淬火；（5）TlO钢正火；（6）Tlo钢低温回火（温度选择用Acl,
20、Acm等代号表示）9 .甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220250HB,甲厂采用正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。选用45钢生产同一种零件，甲厂采用正火，其组织为铁素体+索氏体，乙厂采用调质处理，其组织为回火索氏体，索氏体为曾片状组织，即片状渗碳体平行分布在铁素体基体上，回火索氏体是细小的粒状渗碳体弥散的分布在铁素体基体上，由于粒状渗碳体比片状渗碳体对于阻止断裂过程的发展有利，即两者强度，硬度相近，但是回火索氏体的韧性，塑性要好很多，所以乙厂生产的零件性能要好。10 .试说明表面淬火、渗碳、氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围方
21、面的差别。表面淬火一般用于中碳钢和中碳钢合金钢，这类钢经预先热处理后表面淬火，心部保持较高的综合机械性能，而表面具有较高的硬度和耐磨性，主要用于轴肩部位，齿轮，高碳钢也可表面淬火，主要用于受较小冲击和交变载荷的工具，量具等。灰口铸铁制造的导轨，缸体内壁等常用表面淬火提高硬度和耐磨性。渗碳一般用于低碳钢和合金渗碳钢，渗碳使低碳钢件表面获得高碳浓度，经过适当热处理后，可提高表面的硬度，耐磨性和疲劳强度，儿心部依然保持良好的塑性和韧性，因此渗碳主要用于同时受严重耐磨和较大冲击的零件，氮化钢中一般含有Al,Cr,Mo,W,V等合金元素，使生成的氮化物稳定，并在钢中均匀分布，提高钢表面的硬度，在600到
22、650摄氏度也不降低，常用的氮化钢有38CrMOAlA,35CrAlA,38CrWVAIA等，碳钢及铸铁也可用氮化提高表面的硬度，氮化的目的在于更大的提高零件的表面硬度和耐磨性，提高疲劳强度和抗蚀性，由于氮化工艺复杂，时间长，成本高，一般只用于耐磨性和精度都要求较高的零件，或要求抗热，抗蚀的耐磨件。11 .两个45钢工件，一个用电炉加热(加热速度约为0.3C/S),另一个用高频感应电流加热(加热速度约为400CS),问两者淬火温度有何不同？淬火后组织和机械性能有何差别？电炉加热淬火温度应为Ac3+30-50度，感应加热淬火温度为Ac3+80T50度。电炉加热淬火后，组织为马氏体和残余奥氏体，强
23、度和硬度较高，但脆度大，且有较大的淬火内压力，故容易发生变形与开裂，还需经过回火处理。感应电流加热淬火后，工件表层组织为细隐马氏体，心部仍为未淬火的退火(或正火及调质)组织，零件表面的硬度高，比一般淬火高2-3HRC且脆性低,心部保持较好的塑性和韧性。呈现低的缺口敏感性,故冲击韧性，疲劳强度和耐磨性等有很大的提高。12 .低碳钢(0.2%C)小件经930C,5h渗碳后，表面碳含量增至1.0%,试分析经以下处理后表层和心部的组织：(1)渗碳后慢冷；(2)渗碳后直接水淬并低温回火；(3)由渗碳温度预冷到820COAn和ACln),保温后水淬，再低温回火；(4)渗碳后慢冷至室温，再加热到780C(A
24、3和ACn1),保温后水淬，再低温回火。(1)表层：珠光体+网状二次渗碳体；心部：先共析铁素体+珠光体；（2）表层：粗片状马氏体+残余奥氏体+细粒状碳化物：心部：粗板条马氏体（3）表层：粗片状马氏体+残余奥氏体+细粒状碳化物；心部：粗板条马氏体（4）表层：回火马氏体二残余奥氏体；心部：板条状马氏体+铁素体+残余奥氏体13 .钢制表面淬火工件的工艺路线一般如何安排？在高频淬火前为什么要进行预备热处理？其常用的预备热处理有哪几种？14 .某拖拉机上的连杆是用0.4%C的钢制成，其工艺路线如下：锻造一正火一切削-调质一精加工。最后要求：硬度217HB241HB,试说明两次热处理的目的及其组织变化情况
25、，并确定其加热温度和冷却方式。正火：消除锻造的内应力，使晶粒细化和碳化物分布均匀化。调质：调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。调质处理后得到回火索氏体。感应淬火：工件表层可得到极细的隐晶马氏体，硬度稍高和较高的耐磨性。脆性较低及较高疲劳强度。15 .以渗碳为例，简要说明化学热处理的三个基本过程。答：化学热处理是把钢制工件放置于某种介质中，通过加热和保温，使化学介质中某些元素渗入到工件表层，从而改变表层的化学成分，使心部与表层具有不同的组织与机械性能。化学热处理的过程：1分解：化学介质要首先分解出具有活性的原子；2吸收：工件表面吸收活性原
26、子而形成固溶体或化合物；3扩散：被工件吸收的活性原子，从表面向内扩散形成一定厚度的扩散层。常用的化学热处理方法有：渗碳、氮化、碳氮共渗、氮碳共渗。16 .试述真空渗碳零件的工艺路线。详见PPt17 .氮化的主要目的是什么？说明氮化的主要特点及应用范围。答：在一定温度（一般在ACI以下）使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺称为渗氮。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。氮化的主要特点为：1）工件经渗氮后表面形成一层极硬的合金氮化物（如CrN、MoN、AIN等）,渗氮层的硬度一般可达9501200HV（相于68-72HRC）,且渗氮层具有高的红硬性（即在600650C仍有较高硬度
27、）。2）工件经渗氮后渗氮层体积增大，造成表面压应力,使疲劳强度显著提高。3）渗氮层的致密性和化学稳定性均很高，因此渗氮工件具有高的耐蚀性。4）渗温度低,渗氮后又不再进行热处理,所以工件变形小,一般只需精磨或研磨、抛光即可。渗氮主要用于要求耐磨性和精密度很高的各种高速传动的精密齿轮、高精度机床主轴（如锤轴、磨床主轴）、分配式液压泵转子，交变载荷作用下要求疲劳强度高的零件（高速柴油机曲轴）,以及要求变形小和具有一定耐热、抗蚀能力的耐磨零件（阀门）等。18 .有一批35钢制成的螺钉，要求其头部在处理后硬度为35HRC40HRC现在材料里混入少量TlO钢和10钢。间由TlO钢和10钢制成的螺钉若仍按35钢进行淬火处理时，能否达到要求？为什么？若仍按35钢热处理（看你的硬度范围属于调质处理）时,不
