(完整版)鋼的熱處理考試知識點,推薦文檔

1、鋼的熱處理1、鋼的熱處理工藝主要有幾種退火、淬火、正火、回火、表面熱處理2、什么是同素異構轉變、多形性轉變同素異構轉變：純金屬在溫度和壓力變化時，由某一種晶體結構轉變?yōu)榱硪环N晶體結構的過程稱為同素異構轉變。多形性轉變：在固溶體中發(fā)生的由一種晶體結構轉變?yōu)榱硪环N晶體結構的過程稱為多形性轉變。3、奧氏體及其結構特點奧氏體是碳在 -fe 中的間隙固溶體，具有面心立方結構。奧氏體的面心立方結構使其具有高的塑性和低的屈服強度，在相變過程中容易發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生大量位錯或出現(xiàn)孿晶，從而造成相變硬化和隨后的再結晶、高溫下經(jīng)歷的反常細化以及低溫下馬氏體相變的一系列特點。4、共析碳鋼在加熱轉變時，奧氏體優(yōu)先形核

2、位置及原因奧氏體的形核1） 球狀珠光體中： 優(yōu)先在 f/fe3c 界面形核2） 片狀珠光體中： 優(yōu)先在珠光體團的界面形核,也在 f/fe3c 片層界面形核奧氏體在 f/fe3c 界面形核原因：(1) 易獲得形成 a 所需濃度起伏，結構起伏和能量起伏.(2) 在相界面形核使界面能和應變能的增加減少。g = -gv + gs + gegv體積自由能差， gs 表面能， ge 彈性應變能5、珠光體向奧氏體轉變的三階段，并說明為什么鐵素體完全轉變?yōu)閵W氏體后仍然有一部分碳化物沒有溶解？（1）奧氏體的形核；（2）奧氏體的長大；（3）殘余碳化物的溶解和奧氏體成分的均勻化；奧氏體長大的是通過 / 界面和 /f

3、e3c 界面分別向鐵素體和滲碳體遷移來實現(xiàn)的。由于 / 界面向鐵素體的遷移遠比 /fe3c 界面向 fe3c 的遷移來的快，因此當鐵素體已完全轉變?yōu)閵W氏體后仍然有一部分滲碳體沒有溶解。6、晶粒度概念奧氏體本質晶粒度：根據(jù)標準試驗方法，在 93010c 保溫足夠時間后測得的奧氏體晶粒大小。奧氏體起始晶粒度：在臨界溫度以上，奧氏體形成剛剛完成，其晶粒邊界剛剛相互接觸時的晶粒大小奧氏體實際晶粒度：在某一加熱條件下所得的實際奧氏體晶粒大小。7、共析碳鋼 it 圖8、擴散型、非擴散型、半擴散型特點擴散型相變：相變過程中伴隨著原子的擴散，相變過程受原子擴散控制。半擴散型相變：相變過程中有原子擴散，相變部分

4、受原子擴散控制。非擴散型相變：相變過程中無原子擴散。9、退火定義、目的（作用）、種類退火定義：退火是將鋼加熱到適當?shù)臏囟?，?jīng)過保溫后以適當?shù)乃俣壤鋮s以降低硬度、改善組織、提高加工性的一種熱處理工藝。完全退火（亞共析鋼 溫度高于 ac3；過共析鋼 溫度高于 accm）完全退火后可獲得接近平衡狀態(tài)的組織。（過共析鋼不能采用完全退火，因為這樣的加熱并慢冷后會出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體。）等溫退火（ar1 以下的某一溫度等溫停留）等溫退火可以縮短退火時間，所以可以得到均勻的組織。球化退火(珠光體 低于并接近 a1 的溫度，奧氏體 ac1 以上)主要對高碳工具鋼、模具鋼和軸承鋼等進行，目的是改善碳化物分布，并使碳化

5、物球化為細小圓形顆粒分布在馬氏體基體，提高塑性和韌性，改善切削加工性能和減少最終熱處理的變形和開裂。擴散退火（一般為 11001200）目的：改善和消除在冶金過程中形成成分不均勻性低溫退火（碳鋼和低合金鋼的低溫退火溫度為 550650，高合金鋼和高速鋼為 600750，時間約為 12 小時。）目的：消除鑄、鍛、焊及切削加工過程內應力。再結晶退火（650或稍高，時間為 0.51h）目的：為了使冷形變鋼通過再結晶而恢復塑性，降低硬度，有利于隨后的再形變或獲得穩(wěn)定的組織。（再結晶退火常用于冷軋低碳鋼板和鋼帶）10、退火溫度范圍、適用范圍、得到組織（見 9 題）11、球化退火、球化途徑、工藝流程獲得球

6、化體的途徑主要有三種：珠光體的球化；珠光體在高于亞臨界溫度（即低于并接近 a1 的溫度）長時間保溫得到球化體組織。由奧氏體轉變?yōu)榍蚧w；退火工藝有三種：加熱到 ac1 以上 20左右，然后以 35/h 的速度控制冷卻到 ar1 一下一定溫度，即一般的球化退火；加熱到 ac1 以上 20左右，然后在略低于 a1 的溫度等溫保持，隨后在略低于 a1 的溫度等溫保持，隨后冷卻之，又稱等溫球化退火；在 a1 上、下 20左右交替保溫，隨后冷卻之， 又稱周期球化退火馬氏體低于并接近 a1 的溫度分解。12、正火定義、目的（作用）定義：將鐵碳合金加熱到臨界點 acs 以上適當溫度并保持一定的時間，然后在空

7、氣中冷卻的工藝叫正火目的：消除網(wǎng)狀碳化物、改善切削性能；使鑄、鍛件過熱晶粒細化；消除內應力13、退火與正火的選擇（表）（鋼給出溫度范圍選工藝、排號和碳鋼）鋼的碳含量（%）最佳顯微組織推薦熱處理工藝0.060.20鐵素體+細珠光體熱軋（最經(jīng)濟）正火0.200.30鐵素體+細珠光體75mm 以下正火75mm 以上熱軋0.300.40粗珠光體+最少的鐵素體完全退火0.400.60粗珠光體到粗球化體不完全退火球化退火0.601.00球化體球化退火14、馬氏體定義、結構、結構特點、轉變特點定義：馬氏體是碳在 fe 中的過飽和固溶體結構：體心正方晶格結構特點：c% 越高，正方度越大，正方畸變越嚴重。當0.

8、25%c 時，c/a=1，此時馬氏體為體心立方晶格馬氏體轉變特點：（1） 表面浮凸效應和切變共格性（2） 無擴散性（3） 新相與母相間具有一定的晶體學關系（取向關系及慣習面）（4） 轉變的不完全性（5） 轉變的可逆性15、板條馬氏體、片狀馬氏體，形貌特點、組織結構、機械性能、亞結構板條馬氏體：板條狀，亞結構：位錯（又稱位錯馬氏體）片狀馬氏體：片狀，亞結構：孿晶（又稱孿晶馬氏體）含碳量1%完全為片狀馬氏體。片狀馬氏體強度比板條馬氏體高（馬氏體強度主要取決于含碳量），板條馬氏體韌性好于片狀馬氏體（馬氏體韌性主要取決于亞結構）。16、什么是奧氏體穩(wěn)定化、熱穩(wěn)定化、機械穩(wěn)定化，特點、影響因素奧氏體穩(wěn)定

9、化：指奧氏體內部結構在外界因素作用下發(fā)生某種變化而使奧氏體向馬氏體轉變呈現(xiàn)遲滯現(xiàn)象。熱穩(wěn)定化：淬火時因緩慢冷卻或在冷卻過程中停留而引起奧氏體的穩(wěn)定性提高， 使馬氏體轉變遲滯的現(xiàn)象。機械穩(wěn)定化：奧氏體在淬火過程中受到較大塑性變形而引起的穩(wěn)定化現(xiàn)象。熱穩(wěn)定化影響因素：等溫 t ，a 穩(wěn)定化愈好； 但 t 高于某一定值后，隨等溫 t ，a 穩(wěn)定化下降，出現(xiàn)反穩(wěn)定化。在一定等溫 t 下，停留 t，a 穩(wěn)定化愈好。c ，a 穩(wěn)定化程度。機械穩(wěn)定化影響因素：在 md 點以下溫度對 a 進行塑性變形，將發(fā)生形變誘發(fā)m 轉變。在 md 點以上，對 a 小量塑性變形將促進隨后冷卻時的 m 轉變；對 a 大量塑性

10、變形將抑制隨后冷卻時的 m 轉變，使奧氏體穩(wěn)定化。17、上貝氏體、下貝氏體形貌組織、力學性能上 b：羽毛狀，條狀或針狀。形成條件：溫度在馬氏體轉變溫度以上、珠光體轉變溫度以下范 圍的稍高溫度；轉變溫度高于下貝氏體。碳含量在低、中碳鋼中，隨碳含量增加，鐵素體板條變薄、滲碳體量增加。下 b：暗黑色針狀或片狀。形成條件：溫度在馬氏體轉變溫度以上、珠光體轉變溫度以下范圍的稍低溫度；轉變溫度低于上貝氏體。性能差別：下貝氏體強度和韌性高上貝氏體18、鋼的淬透性、淬硬性，定義、相關因素淬透性：鋼在淬火時能夠獲得馬氏體的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。淬硬性：是在正常淬火條件下,鋼淬火后所能達到的

11、最高硬度，即硬化能力淬透性決定因素:臨界冷卻速度即化學成分及奧氏體化的條件;淬硬性影響因素:取決于馬氏體的含碳量。工件的淬透深度：取決于鋼材淬透性, 還與冷卻介質、工件尺寸等外部因素有關19、亞共析、過共析淬火加熱溫度選擇原則，為什么過共析鋼不能超過 accm 線選擇原則：亞共析剛 ac3+3050c； 過共析鋼 ac1+3050c原因：若加熱到 accm 線以上，會帶來一些不良后果：（1）由于滲碳體全部融入奧氏體，使淬火后鋼的耐磨性降低（2）ac1accm 之間，存在未溶二次滲碳體，反而阻礙奧氏體晶粒長大，能夠細化晶粒，從而使形成顯微裂紋的傾向減小，（3）由于奧氏體中碳含量顯著增高，使 ms

12、 點降低，淬火后殘余奧氏體量增多，從而降低鋼的硬度（4）加熱溫度高，使鋼的氧化.脫碳加劇，也使淬火和開裂傾向增大，同時也縮短爐子的使用壽命。20、淬火內應力、熱應力、組織應力，產(chǎn)生原因及過冷過程中應力狀態(tài)變化（1） 熱應力：由于工件心部和表面冷卻速度不一致，其冷卻收縮不同而造成內應力。熱應力產(chǎn)生過程：冷卻初期，表面冷速快，表面收縮，產(chǎn)生拉應力；心部冷速慢，不收縮，產(chǎn)生壓應力；冷卻結束，表面冷速慢，表面不收縮，產(chǎn)生壓應力；心部冷速快，收縮，產(chǎn)生拉應力；最終的淬火熱應力：表面壓應力、心部拉應力。（2） 組織應力：由于工件表層和心部發(fā)生馬氏體轉變的不同時性而造成的內應力。組織應力產(chǎn)生過程：冷卻初期，

13、表面發(fā)生馬氏體相變，表面體積膨脹，產(chǎn)生壓應力；心部冷速慢牽制表面膨脹，產(chǎn)生拉應力；冷卻結束，心部發(fā)生馬氏體相變，表面體積膨脹， 產(chǎn)生壓應力；表面牽制心部膨脹，產(chǎn)生拉應力；最終的淬火組織應力：表面拉應力、心部壓應力。在發(fā)生相變前主要內應力為熱應力；當發(fā)生相變后主要內應力為組織應力，熱應力為輔。21、淬火介質分類，其中有物態(tài)變化的三個階段、力學性能、特點變化淬火介質分為有物態(tài)變化的介質和無物態(tài)變化的介質。有物態(tài)變化的淬火介質沸點都低于工件淬火加熱溫度，冷卻機理：第一階段（ab 段）：蒸汽膜階段。冷卻速度慢第二階段（bc 段）：沸騰階段。冷卻速度快第三階段（cd 段）：對流階段。冷卻速度慢22、什么

14、是二次硬化現(xiàn)象，本質定義：是指某些淬火合金鋼在 500650回火后硬度增高，在硬度-回火溫度曲線上出現(xiàn)峰值的現(xiàn)象。本質：二次硬化本質上是一種共格析出的合金碳化物（vc，tic 或 mo2c 等）的彌散強化。23、鋼回火的幾個階段，各階段溫度范圍、組織變化 p碳素鋼淬火后在不同溫度下回火時，組織將發(fā)生不同的變化。由于組織變化會帶來物理性能的變化，而不同的組織變化，物理性能的變化也不同。通常根據(jù)物理性能的變化把回火轉變分成四種類型。時效階段（100以下）：碳原子的重新分布 回火第一階段（100200）：過渡碳化物的析出回火第二階段（200300）：殘余奧氏體的分解回火第三階段（200350）：過渡

15、碳化物轉變?yōu)?fe3c回火第四階段（350以上）：fe3c 的粗化和球化，以及等軸鐵素體晶粒的形成主要發(fā)生如下變化：內應力消除：宏觀區(qū)域性內應力（工件內外），550 全部消除； 微觀區(qū)域性內應力（晶粒之間）， 500 基本消除；晶格彈性畸變應力（碳過飽和）， 轉變完即消除。（300馬氏體分解完畢）回復與再結晶： 回火使亞結構（位錯、孿晶）消失；板條和片狀馬氏體特征保留（回復）、消失（再結晶）。碳化物聚集長大：原棒狀、片狀、粒狀滲碳體消失、溶解，并逐漸球化長大， 越來越粗大。24、回火工藝低溫、中溫、高溫，溫度范圍、組織變化、力學性能變化、應用于什么鋼（1） 低溫回火回火溫度：150250。目的

16、：降低應力；提高韌性組織：回火馬氏體（/+），保留淬火形態(tài)性能：硬度與淬火時相當，高碳鋼耐磨性好，韌性提高，內應力降低適用于處理各種工具、模具、量具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火的工件（2） 中溫回火回火溫度：350-500。目的：提高彈性極限；獲得高的強韌性配合組織：回火屈氏體（f+細小碳化物），保留淬火 m 形貌性能：彈性極限最高；強韌性配合好適用于主要用于各類彈簧的熱處理（3） 高溫回火回火溫度：500-650。目的：獲得好的綜合力學性能，產(chǎn)生二次硬化效果組織：回火索氏體（f+顆粒碳化物），m 形貌消失性能：綜合性能優(yōu)于 s，某些合金鋼具有高的紅硬性適用于調質廣泛用于連桿、軸、齒輪等各種重要結

17、構件的處理。也可作為精密零件、量具等的預備熱處理。25、什么是回火脆性，種類及消除方法回火脆性：隨回火溫度的提高，鋼的沖擊韌性不是單調的降低或升高，而是可能出現(xiàn)兩個馬鞍形，即回火時出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象。種類及消除方法：a. 回火馬氏體脆性（ 第一類 、低溫、不可逆）不能消除，只能減輕。（1）降低雜質（2）細化晶粒降低雜質% （脫氧劑；細化元素）（3）加 mo 降低 晶界磷的偏聚（4）降低 mn 降低 晶界磷的偏聚（5）等溫淬火代替淬火+回火工藝。b. 回火脆性 （ 第二類、可逆）短時、快冷；避免脆化溫區(qū)回火26、什么是化學熱處理，化學熱處理的幾個階段定義：鋼的化學熱處理是將鋼件在特定的介質中加熱

18、，保溫以改變其表層化學成分和組織，從而獲得所需力學或化學性能的工藝的總稱。三個階段：分解，吸收和擴散。27、滲碳用于什么鋼種、熱處理工藝、溫度選擇鋼的滲碳分為 3 個階段：分解、吸收、擴散適用鋼種：低碳鋼和低碳合金鋼（碳含量 0.1%0.25%)目的：使鋼件表層獲得高的硬度、耐磨性和疲勞強度，而心部仍保持一定的強度和較高的韌性。熱處理工藝為典型氣體吸熱式連續(xù)滲碳工藝，分為升溫、滲碳、擴散和冷卻四個區(qū)域。28、氮化工藝，軟氮化工藝特點，溫度選擇氮化原理：將 n 滲入鋼件表面，以提高其硬度、耐磨性和疲勞強度的一種化學熱處理方法。氮化工藝的一般溫度一般在 500600。軟氮化具有以下特點：處理溫度低

19、，時間短，工件變形小。不受鋼種限制，碳鋼、低合金鋼、工模具鋼、不銹鋼、鑄鐵及鐵基粉未冶金材料均可進行軟氮化處理。工件經(jīng)軟氮化后的表面硬度與氮化工藝及材料有關。能顯著地提高工件的疲勞極限、耐磨性和耐腐蝕性。在干摩擦條件下還具有抗擦傷和抗咬合等性能。由于軟氮化層不存在脆性 相，故氮化層硬而具有一定的韌性，不容易剝落。29、滲碳滲氮強化機理、異同點（1） 滲碳強化：先滲碳后淬火以獲得高碳馬氏體強化相（2） 滲氮強化：先淬火使心部獲得回火 s，后氮化獲得間隙固溶強化相異同點：30、感應加熱表面淬火，基本原理、優(yōu)缺點基本原理：零件處于交變磁場（感應線圈產(chǎn)生的）中產(chǎn)生感應電流（渦流），從而產(chǎn)生熱量（零件阻抗通電流產(chǎn)生的熱量）使零件被加熱，隨后冷卻淬火。優(yōu)點：感應加熱具有工藝簡單，工件畸變小，生產(chǎn)效率高，節(jié)能，環(huán)境污染小工藝過程易于實現(xiàn)機械化和自動化等優(yōu)點。缺點：由于它對形狀復雜的零件不易得到均勻地硬化層，而且耐磨性和化學熱處理相比還比較差；加之其設備費昂貴，對不同類型的零件都需配以相應的感應器，使生產(chǎn)成本較高。31、滾動軸承、重在齒輪設計合適的熱處理工藝路線，并給出熱處理工藝條件、組織產(chǎn)物工序如下：下料鍛造正火切削加工滲碳淬火低溫回火精加工“”“”at the end, xiao bian gives you a passage