热处理题库

一、选择题（每空2分，共20分）

1、钢的热硬性是指钢在高温下保持 的能力。 【 C 】 A、高抗氧化性 B、高强度 C、高硬度和高耐磨性 D、高耐磨性

2、钢的淬硬性主要取决于钢的 。 【 C 】 A、含硫量 B、含锰量 C、含碳量 D、含硅量

3、一般来说，碳素钢淬火应选择 作为冷却介质。 【 C 】 A、矿物油 B、20℃自来水 C、20℃的10%食盐水溶液 D、10%碱水溶液

4、钢在一定条件下淬火后，获得马氏体的能力，称为 。 【 B 】 A、淬硬性 B、淬透性 C、耐磨性 D、耐蚀性

5、钢的回火处理在 后进行。 【 C 】 A、正火 B、退火 C、淬火 D、调制处理

6、过共析钢正火的目的是 。 【 C 】 A、调整硬度，改善切削加工性 B、细化晶粒，为淬火作组织准备 C、消除网状二次渗碳体 D、防止淬火变形与开裂

7、对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为 。 【 D 】 A．淬火＋低温回火 B．完全退火 C．水韧处理 D．固溶＋时效

8、过共析钢的正常淬火加热温度是( )。 【 C 】 A、Acm+(30—50℃) B、Ac3+(30—50℃) C、Ac1+(30—50℃) D、Ac1- (30—50℃) 9、共析钢奥氏体化后，在A1～680℃范围内等温，其转变产物是 。 【 D 】 A. 上贝氏体 B.屈氏体 C. 索氏体 D.珠光体

10、为使高碳钢便于机械加工，常预先进行。 【 C 】 A.淬火 B.正火 C.球化退火 D.回火

二、判断题（每题1分，共10分，在题号前作记号“√”或“×”）

【 × 】1、 淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。

【 × 】2、 实际加热时的临界点总是低于相图的临界点。

【 √ 】3、 淬火钢在回火时，其基本趋势是随着回火温度的升高，钢的强度、硬度下降，

而塑性、韧性提高。

【 × 】4、 钢回火的加热温度在A1以下，回火过程中无组织变化。

【 × 】5、 感应加热表面淬火，淬硬层深度取决于电流频率：频率越低，淬硬层越低，

淬硬层越浅；反之，频率越高，淬硬层越深。

【 √ 】6、 亚共析钢加热至Ac1和Ac3之间将获得奥氏体＋铁素体二相组织，在此区间，

奥氏体的含碳量总是大于钢的含碳量。

【 √ 】7、化学热处理既改变工件表面的化学成分，又改变其表面组织。 【 × 】8、所有合金元素均使Ms、Mf点下降。

【 × 】9、T10和T12钢如其淬火温度—样，那么它们淬火后残余奥氏体量也是一样的。 【 √ 】10、珠光体向奥氏体的转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的。

一、选择题（每空2分，共20分）

1、过冷奥氏体是指过冷到 温度以下，尚未转变的奥氏体。 【 C 】 A、Ms B、Mf C、A1 D、A3

2、确定碳钢淬火加热温度的主要依据是 。 【 B 】 A、C曲线 B、铁碳相图 C、钢的Ms线 D、IT曲线

3、淬火介质的冷却速度必须 临界冷却速度。 【 A 】 A、大于 B、小于 C、等于 D、无关

4、T12钢的淬火加热温度为 。 【 C 】 A、Accm+30-50℃ B、Ac3+30-50℃ C、Ac1+30-50℃ D、Accm－30-50℃

5、调质处理就是 的热处理。 【 C 】 A、淬火+低温回火 B、淬火+中温回火 C、淬火+高温回火 D、淬火+回火

6、化学热处理与其热处理方法的主要区别是 。 【 C 】 A、加热温度 B、组织变化 C、改变表面化学成分 D、保温时间

7、零件渗碳后一般须经 处理，才能使表面硬而耐磨。 【 A 】 A、淬火+低温回火 B、正火 C、调质 D、淬火

8、用15号钢制造的齿轮，要求齿轮表面硬度高而心部具有良好的韧性，应采用 热处理 【 C 】 A、淬火+低温回火 B、表面淬火+低温回火 C、渗碳+淬火+低温回火 D、渗碳 9、共析钢的过冷奥氏体在550～250℃温度区间等温转变时，所形成的组织是 【 C 】 A、马氏体 B、索氏体 C、贝氏体 D、珠光体

10、调质处理后可获得综合力学性能好的组织是 。 【 C 】 A、回火马氏体 B、回火托氏体 C、回火索氏体 D、索氏体

二、判断题（10分，每题1分，在题号前作记号“√”或“×”）

【 √ 】1、 完全退火不适用于高碳钢。

【 × 】2、扩散退火的加热温度较低，属于低温退火。

【 × 】3、珠光体、索氏体、托氏体都是片层状的铁素体和渗碳体的混合物，所以它们的

力学性能相同。

【 × 】4、钢在实际加热条件下的临界点分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。 【 √ 】5、在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。 【 × 】6、钢渗碳后无需淬火即有很高的硬度和耐磨性。

【 √ 】7、由于正火较退火冷却速度快，过冷度大，转变温度较低，获得组织细，因此同

一种钢，正火要比退火的强度和硬度高。

【 √ 】8、含碳量低于0.25%的碳钢，可用正火代替退火，以改善切削加工性能。 【 × 】9、钢的含碳量越高，选择淬火加热温度也越高。

【 √ 】10、表面淬火的零件常用低碳结构钢制造，经淬火表面获得高硬度。

三、名词解释（每题5分，共20分）

1、钢的化学热处理

答：钢放在一定的化学介质中，使其表面与介质相互作用，吸收其中某些化学元素的原子（或离子）并通过加热，使该原子自表面向内部扩散的过程称钢的化学热处理。 （5分） 2、奥氏体的稳定化（5分）

答：过冷A在淬火过程中发生M转变时，如果因淬火中断(在一定T下停留)或对A进行一定塑性变形后，会使随后的M转变出现迟滞或使M转变量减少，这种现象称为A的稳定化 3、脱溶沉淀

答：过饱和固溶体大多数是亚稳定的，在室温放置或加热到一定温度下保持一定时间，将发生某种程度的分解，析出第二相或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相，这一过程称为脱溶或沉淀。 （5分） 4、淬透性与淬硬性

答：淬透性是指钢材被淬透的能力，或者说钢的淬透性是指表征钢材淬火时获得马氏体的能力特征；（3分）淬硬性是指淬成马氏体可能得到的最大硬度（2分）

四、简答题（30分，每题10分）

1、简述钢的表面淬火的目的及应用。

答：钢的表面淬火的目的是改变钢的表面的性能，提高表面的强度，硬度和耐磨性，而钢的芯部仍然保持良好的韧性，从而提高钢件的综合性能。（5分）应用：齿轮，凸轴，曲轴及各类轴类零件在扭转弯曲灯交变载荷下工作，并承受摩擦和冲击，其表面要比芯部承受更高的应力，因此，要求零件具有高的强度，硬度和耐磨性，要求芯部具有一定的强度，足够的韧性和塑性。采用表面淬火工艺可以达到这种表硬心韧的性能要求（5分） 2、常见淬火的缺陷与预防。 答：

1）淬火变形，开裂

预防及补救：（1）尽量做到均匀加热及正确加热（2）正确选择冷却方法和冷却介质（3）正确选择淬火工件浸入淬火介质的方式和运行方向 基本原则是：（a）淬火时应该尽量保证能够得到最均匀的冷却（b）以最小阻力方向（4）及时，正确的回火（2分） 2）氧化，脱碳，表面腐蚀及过烧 （1分） 3）硬度不足：由于加热温度过高或过低引起的硬度不足，除对已出现缺陷进行回火，再重新加热淬火补救外，应该严格管理炉温测控仪表，定期按计量传递系统进行校正及检修

（2分）

4）硬度不均匀（软点）：可以进行一次回火，再次加热，再恰当的冷却介质及冷却方法的条件下淬火补救，对由于碳浓度不均匀引起的硬度不均匀，对未成形的工件，为了消除碳化物偏析或粗大，可用不同方向的锻打来改变其分布及形态，对粗大组织可进行一次退火或正火，使组织细化及均匀化（3分）

5）组织缺陷：有些组织缺陷尚和淬火原始组织有关，列入粗大马氏体，不仅淬火加热温度过高可以产生，还可能由于淬火前的热加工的过热组织遗传下来，因此，在淬火前采用退火等办法消除过热组织 （2分） 3、奥氏体稳定化概念和奥氏体稳定化规律在生产中的应用 答：（1）保留一定Ar量，以减少工件变形，方法： （5分） ① 采用分级淬火，在Ms点以上温度停留，产生奥氏体热稳定化，控制残留奥氏体量。 ② 采用等温淬火，控制残留奥氏体量。

③ 提高A化温度，增加A含碳量，降低Ms点，以增加钢中的Ar含量。

（2）尽量减少Ar量，提高硬度、耐磨性、尺寸稳定性 （5分） ① 增加淬火时的冷却速度；

② 分级淬火时，选择在Ms点附近，减小A的热稳定化程 度，减少Ar含量。 ③ 淬火后，尽量缩短冷处理工艺的间隔时间，增加冷处理后的M含量。

④ 淬火后,在一定T回火，使Ar发生反稳定化，在回火冷却过程中转变为M，以提高钢的强度和硬度。

五 综述题 （20分，每题10分）

1. 用T12钢（锻后缓冷）做一切削工具，热处理工艺过程为：正火→球化退火→机加工成形→淬火→低温回火。各热处理工艺的目的是什么？得到什么组织？各种组织具有什么性能。 答：

1）正火：消除网状的二次渗碳体，同时改善锻造组织、消除锻造应力，得到片状的珠光体，片状的珠光体硬度较高，塑性韧性较差。 （3分） 2）球化退火：将片状的珠光体变成粒状珠光体，降低硬度，便于机械加工；组织为粒状珠光体，这种组织塑性韧性较好，强度硬度较低。 （2分） 3）淬火：提高硬度、强度和耐磨性；组织为马氏体＋粒状碳化物＋残余奥氏体；这种组织具有高强度高硬度，塑性韧性差。 （3分） 4）低温回火：减少或消除淬火应力，提高塑形和韧性；组织为回火马氏体＋粒状碳化物＋残余奥氏体。回火组织有一定的塑性韧性，强度、硬度高，耐磨性高。 （2分） 2. 轴承外套材料GCr15钢，技术要求为：HRC60；显微组织，隐晶，细小针状马氏体，均匀分布细小碳化物及少量残余奥氏体；脱碳层深度＜0.08mm；淬火、回火后进行磁粉探伤检查不允许有裂纹。加工工艺流程:下料（热轧未退火圆钢）→锻造成型→热处理1→球化退火→车削加工→热处理2→粗磨→补加回火→细磨→精研→成品。 写出热处理1和热处理2的详细工艺。 答：

1）正火 轴承外套锻造成型后，抽验金相组织，若发现组织中存在粗大碳化物，退火前需先采用保护气氛箱式炉进行正火，正火温度为950～980℃，保温时间45min，随后出炉吹风冷却（冷速不得小于40-50℃/min）。 （5分） 2）淬火和回火 经切削加工的轴承外套，淬火、回火工艺曲线如图，加热温度840±10℃，加热时间（箱式炉）为40-60min（总加热时间），在油中淬火。淬火时零件应在冷却液中上下窜动以防止产生软点。淬火冷却后，用3%-5%（质量分数）的碳酸钠水溶液清洗，并立即进行回火，回火温度150-170℃，保温3h。

三、名词解释（每题5分，共20分）

1、钢的表面热处理

答：钢的表面热处理是只对钢的表面进行热处理以使其具有高的硬度和耐磨性，而心部仍保持原来钢的韧性和塑性的一类热处理方法。 （5分）

2、派登处理

答：将高碳钢或中碳钢经A后，先在Ar1以下适当温度（500℃左右）的铅浴中等温，获获得索氏体（主要索氏体）组织，（3分）这种组织试用于深度冷拔，冷拔后可获得优异的强韧性配合，称——或铅浴处理。（2分） 3、调质处理工艺

答：习惯上将淬火加高温回火称为调质处理，（2分）高温回火温度一般在500～650℃，

回火后的组织为回火索氏体，其组织特征是由等轴状铁素体和细晶粒状碳化物构成的复相组织。（3分） 4、分级淬火： 答：分级淬火的特点是将奥氏体后的钢件置于温度稍高于或低于Ms点的热态淬火介质中（如熔融硝盐、碱浴或热油），保持适当时间，待钢件内外层温度基本一致时取出空冷，以获得马氏体组织的淬火工艺（5分）

四、简答题（30分，每题10分）

1、过共析钢一般在什么温度下淬火？为什么？

答：过共析钢的淬火温度一般在Ac1+30-50℃（3分），因为此时加热状态为细小的奥氏体晶粒和未溶解的碳化物，淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布的球状碳化物，这种组织不仅有高的强度和印度，高的耐磨性，而且也有较好的韧性（2分），如果淬火温度过高，碳化物溶解，奥氏体晶粒长大，淬火后得到片状马氏体，其显微裂纹增加，脆性增大，淬火开裂倾向也增大，由于碳化物的溶解，奥氏体中含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增加，钢的硬度和耐磨性下降，因此，选择Ac1+30-50℃为过共析钢的一般淬火温度（5分）。 2、正火和退火在应用上的对比

答：生产上退火和正火有时可以相互替代，在实际选用时间上可以从以下3个方面考虑 1） 从切削加工性能上方面

①含C量小于0.4%的钢种应该采用正火来改善切削性能，因正火即可适当减少F量，并使其呈细小、均匀分布，处理后的硬度又在最佳范围内； （2分） ②对于含C量较高的钢，尤其过共析钢，除了硬度高低的因素外，还有碳化物形态，分布对切削性能的影响，只有球化退火才能有效地改善切削性能； （1分） ③但对于一些合金元素较多的钢，尽管含C量低于4%，仍以退火来提高切削性能，如30CrMoSi，38CrMoAlA 钢。 （1分） 2） 改善热处理工艺性方面

①若考虑的主要因素是减少最终热处理淬火时的变形和开裂倾向，则宜选用退火而不用正火。因退火冷速更慢，处理后的残余内应力要小一些，对减小变形有利。 （1分） ②尤其是合金钢，若想促使最终热处理的奥氏体化工程加快及有利于碳化物的溶解，则应选用正火，因为正火后组织比退火更细小、均匀，有利于随后奥氏体形核提高（1分） ③对于轴承钢和工具钢，由于他们大多数是共析钢和过共析钢，则预备热处理必需选用球化退火，因为这类钢最终淬火钱的最佳组织就是球化组织，但在球化退火前往往必须选先进性正火处理，以消除网状碳化物，球化退火无法消除网状碳化物。 （2分） 3)提高经济效益方面

正火比退火生产周期短得多，这样设备利用率高，能源消耗小，经济效益好，并操作简 便，所以在可能的条件下应尽可能利用正火代替退火。 （2分）

3、画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。并标出：（1）各区的组织和临界点（线）代表的意义（5分）；（2）临界冷却曲线；（1分）（3）分别获得M，P，下B，P+B，下B＋M组织的冷却曲 线。（4分）。答案如下图1：

珠光体相变区 获得珠光体的冷却曲线 获得珠光体+贝氏体的冷却曲线 贝氏体相变区 获得贝氏体的冷却曲线 马氏体相变区 获得贝氏体+马氏体的冷却曲线 获得马氏体的临界冷却曲线

图1.共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图

五 综述题 （20分，每题10分）

1.假如把某个45钢工件加热到750摄氏度后淬火，将得到什么组织？为什么？（45钢Ac1=730摄氏度，Ac3=780摄氏度）45钢的淬火温度是多少？确定依据是什么？淬火后得到什么组织？

1）组织为马氏体，还保留一部分铁素体，因为在750摄氏度，Ac1,——Ac3之间并未实现完全奥氏体化。（5分） 2）45钢淬火温度在A3+(30~50)℃，在实际操作中，一般是取上限的，830-850℃淬火、，淬火后的组织是马氏体组织。（5分） 2.某车床主轴（45钢）加工路线为：下料→锻造→正火→机械加工→淬火（淬透）→高温回火→花键高频表面淬火→低温回火→半精磨→人工时效→精磨。正火、淬火、高温回火、人工时效的目的是什么？花键高频表面淬火、低温回火的目的是什么？表面和心部的组织是什么？ 答：

1）正火处理是为了得到合适的硬度，以便切削加工，同时改善锻造组织，消除锻造应力。（3分） 2）淬火是为了得到高强度的马氏体组织，高温回火是为了得到回火索氏体，淬火＋高温回火称为调质，目的是为使主轴得到良好的综合力学性能。（3分）

3）人工时效主要是为了消除粗磨削加工时产生的残余应力。（2分）

4）花键部分用高频淬火后低温回火是为了得到回火马氏体，增加耐磨性。表面为回火马氏体，心部为回火索氏体组织。（2分）

1.（1）用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线：锻造——-热处理（1）——机加工——热处理（2）——磨加工。问工艺名称。 这是我做的不知对否。

答：热处理（1），球化退火 热处理（2）,淬火+低温回火

答： 第一次正火加球化退火，正火：得到S+二次渗透体、细化组织，消除网状二次渗透体，为球化退火做准备。球化退火：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球化状，得到球状珠光体。改善机加工性能，同时为淬火做组织准备。

第二次是淬火加低温回火，淬火获得马氏体，获得刀具应该的高硬度，回火为了获得回火马氏体，作用是缓解淬火造成的严重内应力状态，稳定尺寸，调整硬度，减小开裂可能性。

（2），用T12做一切削刀具，其工艺如下：锻造——-正火——球化退火——机加工——淬火+低温回火——磨加工。

问题：为何一中不用正火以消除网状碳化物？或球化退火可以不用正火？或（1）热处理（1）的答案为正火+球化退火？ 我觉得是正火+球化退火？

1， 用T10钢经过何种热处理获得以下组织：

（1）粗片状珠光体+少量球状渗碳体。（2）细片状珠光体（3）细球状珠光体（4）粗状珠光体。

1)短时间球化退火 2）正火

3）球化退火+调质处理 4）球化退火

2， 一零件的金相组织为：在黑色的马氏体基体上分布少量珠光体组织，问此零件原来是

如何热处理的？ 调质处理

4，如何把wc=0.8%的碳钢的球化组织转变为：（1）细片状珠光体（2）细球状珠光体（3）比原来更细的球化组织？ （1） 700℃完全退火，

（2） 740-750℃等温球化退火

（3） 反复球化退火，将钢加热略高于Ac1温度，而后冷却至略低于Ar1温度，反复加热

冷却多次，，最后空冷至室温，可获得细小较好的球化组织

5， 如何把wc=0.4%的退火碳钢组织转变为：（1）在大块游离铁素体和铁素体基体上的分布

着细球状碳化物（2）铁素体基体上的分布均匀分布着细球状碳化物？ （1）这道题你看是否可以考虑是淬火+回火（适当温度）？

（2）球化退火：760-780℃ 保温4.5小时，炉冷至660-680保温4h 随炉缓冷。 6， 高速钢能否用于低速切削？ 高速钢刀具适合低速切削！ 高速钢又称白钢、，钢中加入铬(Cr)、钨(W)、 钒（V）、钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢。淬火硬度：HRC63～67，热硬性：500℃ ～ 600℃，允许切削速度：40m/min 。 高速钢较高的抗弯强度和冲击韧度，热处理变形小，刃磨性能好。

7， 为什么铸铁焊接时一定要预热？为保证焊接点的塑性，为什么焊接后必须完全退火？

1）铸铁焊接前预热600-700℃（半热焊300-400℃）增加塑性，减少焊接时局部受热产生很大的拉应力，减少产生冷裂缝倾向，

焊前将焊件整体或局部预热和焊后缓冷不但能减少焊缝的白口倾向，并能减小焊接应力和防止焊件开裂。

2）焊后可进行两种热处理：

正火：随炉升至900-920℃保温1-2h，空冷

退火：随炉升至900-920℃保温1-2h，随炉缓冷。

完全退火也是为降低焊接后产生的硬脆焊缝组织的硬度，便于焊后的切削和磨削加工。

十、钢的热处理工艺

热应力：工件在加热(或冷却)时，由于不同部位的温度差异，导致热胀(或冷缩)的不一致所引起的应力称为热应力。

组织应力：由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力。 淬透性：是表征钢材淬火时获得马氏体的能力的特性。 可硬性：指淬成马氏体可能得到的硬度。

回火稳定性：淬火钢对回火时发生软化过程的抵抗能力。

回火脆性：钢在一定的温度范围内回火时，其冲击韧性显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性。

过冷奥氏体：在临界温度以下处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。

一、退火目的：1、降低硬度，便于切削加工；2、细化晶粒，均匀组织，以改善钢件毛坯的机械性能，或者为下一步淬火做好准备；3、消除内应力具体工艺有：扩散退火、完全退火、不完全退火、球化退火、再结晶退火和消除应力退火。

二、正火目的是使低碳和中碳钢件及渗碳机件的组织细化，增加强度与韧性，减少内应力，改善切削性能。正火实质上是退火的一种特殊形式具有与退火相似的目的所不同的是冷却速度比退火快，可以缩短生产周期，比较经济。

三、淬火目的是提高钢件的硬度和强度。对于工具刚来说，淬火的主要目的是提高它的硬度，以保证刀具的切削性能和冲模工具及量具的耐磨性。有很多零件如齿轮、曲轴等，他们在工作时一方面要受磨，另一方面又要受到冲击作用，因此要求零件表面有很高的硬度，而中心有较好的韧性。这时可以利用表面淬火的方法来达到上述要求。表面淬火是应用将工件的表面迅速加热到淬火温度（这时金属

内部的温度仍比较低），随后立即用水喷到工件表面上，进行急速冷却。这样就能获得表面硬、中心韧的要求。表面加热时，可用氧炔焰、高频电流或中频电流加热。 四、回火目的是消除淬火后的脆性和内应力，调整组织，提高钢件的塑性和冲击韧性。对于工具来说，是为了尽可能减少脆性保留硬度。对于零件来说是为了提高韧性，但不可避免的会使硬度降低。 五、调质淬火后高温回火，叫做调质。

目的是使钢件获得很高的韧性和足够的强度，使其具有良好的综合机械性能。很多重要零件如主轴、丝杠、齿轮等都是经过调质处理的。

调质一般是在零件机械加工后进行的，也可把锻坯或经过粗加工的光坯调质后再进行机械加工。

二十六、退火与正火的目的是什么？

退火的目的：均匀钢的化学成分及组织；细化晶粒；调整硬度，改善钢的成形及切削加工性能；消除内应力和加工硬化；为淬火做好组织准备。

正火的目的：改善钢的切削加工性能；细化晶粒，消除热加工缺陷；消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火；提高普通结构零件的机械性能。

二十八、合金元素Cr、Mn、Ni、强碳化物形成元素在钢中的主要作用是什么？

Cr在钢中的主要作用有：溶入基体，提高淬透性，固溶强化；形成第二相提高强度、硬度；含量超过13%时提高耐腐蚀性；在表面形成致密的氧化膜，提高抗氧化能力。Cr促进第二类回火脆性的发生。

Mn在钢中的主要作用有：溶入基体，提高淬透性，固溶强化；形成第二相提高强度、硬度；含量超过13%时形成奥氏体钢，提高耐磨性；消除硫的有害作用。Mn促进第二类回火脆性的发生，促进奥氏体晶粒的长大。

Ni在钢中的主要作用有：溶入基体，提高淬透性，固溶强化；扩大奥氏体区，提高钢的韧性，降低冷脆转变温度。

强碳化物形成元素（Ti、Nb、Zr，V）的主要作用有：形成碳化物提高硬度、强度、耐磨性，提高回火稳定性，细化晶粒，防止晶间腐蚀。

二十九、论述钢材在热处理过程中出现脆化现象的主要原因及解决方法。

答：①过共析钢奥氏体化后冷却速度较慢出现网状二次渗碳体时，使钢的脆性增加，脆性的网状二次渗碳体在空间上把塑性相分割开，使其变形能力无从发挥。解决方法，重新加热正火，增加冷却速度，抑制脆性相的析出。②淬火马氏体在低温回火时会出现第一类回火脆性，高温回火时有第二类回火脆性，第一类回火脆性不可避免，第二类回火脆性，可重新加热到原来的回火温度，然后快冷恢复韧性。③工件等温淬火时出现上贝氏体时韧性降低，重新奥氏体化后降低等温温度得到下贝氏体可以解解。④奥氏体化温度过高，晶粒粗大韧性降低。如：过共析钢淬火温度偏高，晶粒粗大，获得粗大的片状马氏体时，韧性降低；奥氏体晶粒

粗大，出现魏氏组织时脆性增加。通过细化晶粒可以解决。

三十、20CrMnTi 、40CrNiMo、60Si2Mn、T12属于哪类钢？含碳量为多少？钢中合金元素的主要作用是什么？淬火加热温度范围是多少？常采用的热处理工艺是什么？最终的组织是什么？性能如何？

20CrMnTi为渗碳钢，含碳量为0.2%，最终热处理工艺是淬火加低温回火，得到回火马氏体，表面为高碳马氏体（渗碳后），强度、硬度高，耐磨性好；心部低碳马氏体（淬透）强韧性好。Mn与Cr 提高淬透性，强化基体，Ti阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。

40CrNiMo为调质钢，含碳量为0.4%，最终热处理工艺是淬火加高温回火，得到回火索氏体，具有良好的综合机械性能，Cr、Ni提高淬透性，强化基体，Ni提高钢的韧性，Mo细化晶粒，抑制第二类回火脆性。

60Si2Mn为弹簧钢，含碳量为0.6%，最终热处理工艺是淬火加中温回火，得到回火托氏体（或回火屈氏体），具有很高的弹性极限，Si、Mn提高淬透性，强化基体，Si提高回火稳定性。

T12钢为碳素工具钢钢，含碳量为1.2%，最终热处理工艺是淬火加低温回火，得到回火马氏体＋粒状Fe3C＋残余奥氏体（γ'），强度硬度高、耐磨性高，塑性、韧性差。 三十二、比较下贝氏体与高碳马氏体的主要不同点

①显微组织特征不同，下贝氏体为黑针状或竹叶状，高碳马氏体为片状；②亚结构不同，下贝氏体亚结构为位错，高碳马氏体的亚结构为孪晶；③性能特点不同，下贝氏体具有良好的综合机械性能，高碳马氏体强度硬度高，塑性和韧性差；④相变特点不同，下贝氏体为半扩散型相变，高碳马氏体非扩散型相变。⑤下贝氏体为复相组织，高碳马氏体为单相组织。 三十三、过共析钢淬火加热温度为什么不超过Accm？

过共析钢淬火加热温度为AC1＋30～50℃。加热温度超过Accm时，温度高，容易发生氧化、脱碳；奥氏体晶粒容易粗大，淬火后马氏体粗大，产生显微裂纹，强度下降；渗碳体全部溶解，失去耐磨相，奥氏体中的含碳量高，淬火后残余奥氏体量多，硬度降低、强度降低。

三十四、亚共析钢正火与退火相比哪个硬度高?为什么?

正火后硬度高。正火与退火相比，正火的珠光体是在较大的过冷度下得到的，因而对亚共析钢来说，析出的先共析铁素体较少，珠光体数量较多(伪共析)，珠光体片间距较小。此外由于转变温度较低，珠光体成核率较大，因而珠光体团的尺寸较小。

三十五、用T12钢（锻后缓冷）做一切削工具，工艺过程为：正火→球化退火→机加工成形→淬火→低温回火。各热处理工艺的目的是什么？得到什么组织？各种组织具有什么性能。

① 正火：消除网状的二次渗碳体，同时改善锻造组织、消除锻造应力，得到片状的珠光体，

片状的珠光体硬度较高，塑性韧性较差。

② 球化退火：将片状的珠光体变成粒状珠光体，降低硬度，便于机械加工；组织为粒状珠

光体，这种组织塑性韧性较好，强度硬度较低。

③ 淬火：提高硬度、强度和耐磨性；组织为马氏体＋粒状碳化物＋残余奥氏体；这种组织

具有高强度高硬度，塑性韧性差。

④ 低温回火：减少或消除淬火应力，提高塑形和韧性；组织为回火马氏体＋粒状碳化物＋

残余奥氏体。回火组织有一定的塑性韧性，强度、硬度高，耐磨性高。

三十六、什么是淬火？目的是什么？具体工艺有哪些？简述淬火加热温度的确定原则。

把钢加热到临界点（Ac1或Ac3）以上保温并随之以大于临界冷却速度（Vc)冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火。

淬火目的：提高工具、渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性；结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能；此外，还有很少数的一部分工件是为了改善钢的物理和化学性能。如提高磁钢的磁性，不锈钢淬火以消除第二相，从而改善其耐蚀性等。

具体工艺有：单液淬火法；中断淬火法(双淬火介质淬火法)；喷射淬火法；分级淬火法；等温淬火法。

淬火加热温度，主要根据钢的相变点来确定。对亚共析钢，一般选用淬火加热温度为Ac3＋(30～50℃)，过共析钢则为Ac1＋(30～50℃) ，合金钢一般比碳钢加热温度高。确定淬火加热温度时，尚应考虑工件的形状、尺寸、原始组织、加热速度、冷却介质和冷却方式等因素。在工件尺寸大、加热速度快的情况下，淬火温度可选得高一些。另外，加热速度快，起始晶粒细，也允许采用较高加热温度。 三十七、某车床主轴（45钢）加工路线为：

下料→锻造→正火→机械加工→淬火（淬透）→高温回火→花键高频表面淬火→低温回火→半精磨→人工时效→精磨。正火、淬火、高温回火、人工时效的目的是什么？花键高频表面淬火、低温回火的目的是什么？表面和心部的组织是什么？

正火处理是为了得到合适的硬度，以便切削加工，同时改善锻造组织，消除锻造应力。淬火是为了得到高强度的马氏体组织，高温回火是为了得到回火索氏体，淬火＋高温回火称为调质，目的是为使主轴得到良好的综合力学性能。人工时效主要是为了消除粗磨削加工时产生的残余应力。花键部分用高频淬火后低温回火是为了得到回火马氏体，增加耐磨性。表面为回火马氏体，心部为回火索氏体组织。

三十八、什么是退火？目的是什么？具体工艺有哪些？正火、退火工艺 选用的原则是什么？

将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。

退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力，并为零

件最终热处理准备合适的内部组织。

具体工艺有：扩散退火、完全退火、不完全退火、球化退火、再结晶退火和消除应力退火。 三十九、正火、退火工艺选用的原则是什么？

含0．25％C以下的钢，在没有其它热处理工序时，可用正火来提高强度。对渗碳钢，用正火消除锻造缺陷及提高切削加工性能。对含碳0．25～0．50％的钢，一般采用正火。对含碳0．50～0．75％的钢，一般采用完全退火。含碳0．75～1．0％的钢，用来制造弹簧时采用完全退火作预备热处理，用来制造刀具时则采用球化退火。含碳大于1．0％的钢用于制造工具，均采用球化退火作预备热处理。

四十、说出低碳钢（15、20）、中碳钢（40、45）、共析钢（T8）获得良好综合力学性能的最终热处理工艺及组织。

低碳钢：淬火加低温回火，组织为回火马氏体。中碳钢：淬火加高温回火，组织为回火索氏体。共析钢：等温淬火，组织为下贝氏体。 四十一、比较回火索氏体与索氏体的主要异同点。

相同点：都是铁素体与渗碳体的机械的机械混合物。

不同点：①渗碳体的形态不同，回火索氏体的渗碳体的形态为颗粒状，索氏体的渗碳体的形态为片状；②来源不同，回火索氏体是淬火马氏体分解的到的，索氏体是奥氏体直接分解得到的；③性能特点不同，回火索氏体具有良好的综合机械性能，索氏体的抗拉强度高；韧性比回火索氏体低。

四十二 、珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？

片状P体，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状P体，Fe3C颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。第二相的数量越多，对塑性的危害越大；片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性差；上贝氏体为羽毛状，亚结构为位错，韧性差；下贝氏体为黑针状或竹叶状，亚结构为位错，位错密度高于上贝氏体，综合机械性能好；低碳马氏体为板条状，亚结构为位错，具有良好的综合机械性能；高碳马氏体为片状，亚结构为孪晶，强度硬度高，塑性和韧性差。

四十三、W18Cr4V是什么钢？主要性能特点是什么？合金元素在钢中的主要作用是什么？为什么此钢淬火加热的奥氏体化温度（1280±5℃）非常高？回火工艺是什么？最终组织是什么？

W18Cr4V是高速钢，主要性能特点是具有很高的红硬性，高硬度、高耐磨性和高的淬透性。

合金元素在钢中的主要作用是：①提高淬透性。②形成高硬度碳化物，在回火时弥散析出，产生二次硬化效应，显著提高钢的红硬性、硬度和耐磨性。③Cr能提高钢的抗氧化、脱碳和抗腐蚀能力。

目的是让钢中的碳化物形成元素W、Cr、V更多地溶解到奥氏体中，充分发挥碳和合金元素的作用，淬火后获得高碳、高合金的马氏体，回火时以合金碳化物形式析出，从而保证高速钢获得高的淬透性、淬硬性和红硬性。退火状态下这些合金元素大部分存在于合金碳化物中，而这些合金碳化物的稳定性很高，需要加热到很高的温度，才能使其向奥氏体中大量溶解。

回火工艺是：560℃三次回火，每次1小时。

1.低碳钢及低碳合金钢制模具 例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。 2.高合金渗碳钢制模具 例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。

3.调质钢制模具 例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。

4.碳素工具钢及合金工具钢制模具 例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。

5.预硬钢制模具

例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。

氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门等。由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。

论述钢材在热处理过程中出现脆化现象的主要原因及解决方法。

答：①过共析钢奥氏体化后冷却速度较慢出现网状二次渗碳体时，使钢的脆性增加，脆性的网状二次渗碳体在空间上把塑性相分割开，使其变形能力无从发挥。解决方法，重新加热正火，增加冷却速度，抑制脆性相的析出。②淬火马氏体在低温回火时会出现第一类回火脆性，高温回火时有第二类回火脆性，第一类回火脆性不可避免，第二类回火脆性，可重新加热到原来的回火温度，然后快冷恢复韧性。③工件等温淬火时出现上贝氏体时韧性降低，重新奥氏体化后降低等温温度得到下贝氏体可以解解。④奥氏体化温度过高，晶粒粗大韧性降低。如：过共析钢淬火温度偏高，晶粒粗大，获得粗大的片状马氏体时，韧性降低；奥氏体晶粒粗大，出现魏氏组织时脆性增加。通过细化晶粒可以解决。

20CrMnTi 、40CrNiMo、60Si2Mn、T12属于哪类钢？含碳量为多少？钢中合金元素的主要作用是什么？淬火加热温度范围是多少？常采用的热处理工艺是什么？最终的组织是什么？性能如何？

20CrMnTi为渗碳钢，含碳量为0.2%，最终热处理工艺是淬火加低温回火，得到回火马氏体，表面为高碳马氏体（渗碳后），强度、硬度高，耐磨性好；心部低碳马氏体（淬透）强韧性好。Mn与Cr 提高淬透性，强化基体，Ti阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。

40CrNiMo为调质钢，含碳量为0.4%，最终热处理工艺是淬火加高温回火，得到回火索氏体，具有良好的综合机械性能，Cr、Ni提高淬透性，强化基体，Ni提高钢的韧性，Mo细化晶粒，抑制第二类回火脆性。

60Si2Mn为弹簧钢，含碳量为0.6%，最终热处理工艺是淬火加中温回火，得到回火托氏体（或回火屈氏体），具有很高的弹性极限，Si、Mn提高淬透性，强化基体，Si提高回火稳定性。

T12钢为碳素工具钢钢，含碳量为1.2%，最终热处理工艺是淬火加低温回火，得到回火马氏体＋粒状Fe3C＋残余奥氏体（γ'），强度硬度高、耐磨性高，塑性、韧性差。

用T12钢（锻后缓冷）做一切削工具，工艺过程为：正火→球化退火→机加工成形→淬火→低温回火。各热处理工艺的目的是什么？得到什么组织？各种组织具有什么性能。

⑤ 正火：消除网状的二次渗碳体，同时改善锻造组织、消除锻造应力，得到片状的珠光体，片状的

珠光体硬度较高，塑性韧性较差。

⑥ 球化退火：将片状的珠光体变成粒状珠光体，降低硬度，便于机械加工；组织为粒状珠光体，这

种组织塑性韧性较好，强度硬度较低。

⑦ 淬火：提高硬度、强度和耐磨性；组织为马氏体＋粒状碳化物＋残余奥氏体；这种组织具有高强

度高硬度，塑性韧性差。

⑧ 低温回火：减少或消除淬火应力，提高塑形和韧性；组织为回火马氏体＋粒状碳化物＋残余奥氏

体。回火组织有一定的塑性韧性，强度、硬度高，耐磨性高。

什么是淬火？目的是什么？具体工艺有哪些？简述淬火加热温度的确定原则。

把钢加热到临界点（Ac1或Ac3）以上保温并随之以大于临界冷却速度（Vc)冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火。

淬火目的：提高工具、渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性；结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能；此外，还有很少数的一部分工件是为了改善钢的物理和化学性能。如提高磁钢的磁性，不锈钢淬火以消除第二相，从而改善其耐蚀性等。

具体工艺有：单液淬火法；中断淬火法(双淬火介质淬火法)；喷射淬火法；分级淬火法；等温淬火法。

淬火加热温度，主要根据钢的相变点来确定。对亚共析钢，一般选用淬火加热温度为Ac3＋(30～50℃)，过共析钢则为Ac1＋(30～50℃) ，合金钢一般比碳钢加热温度高。确定淬火加热温度时，尚应考虑工件的形状、尺寸、原始组织、加热速度、冷却介质和冷却方式等因素。在工件尺寸大、加热速度快的情况下，淬火温度可选得高一些。另外，加热速度快，起始晶粒细，也允许采用较高加热温度。 某车床主轴（45钢）加工路线为： 下料→锻造→正火→机械加工→淬火（淬透）→高温回火→花键高频表面淬火→低温回火→半精磨→人工时效→精磨。正火、淬火、高温回火、人工时效的目的是什么？花键高频表面淬火、低温回火的目的是什么？表面和心部的组织是什么？

正火处理是为了得到合适的硬度，以便切削加工，同时改善锻造组织，消除锻造应力。淬火是为了得到高强度的马氏体组织，高温回火是为了得到回火索氏体，淬火＋高温回火称为调质，目的是为使主轴得到良好的综合力学性能。人工时效主要是为了消除粗磨削加工时产生的残余应力。花键部分用高频淬火后低温回火是为了得到回火马氏体，增加耐磨性。表面为回火马氏体，心部为回火索氏体组织。

低碳钢（15、20）、中碳钢（40、45）、共析钢（T8）获得良好综合力学性能的最终热处理工艺及组织。

低碳钢：淬火加低温回火，组织为回火马氏体。中碳钢：淬火加高温回火，组织为回火索氏体。共析钢：等温淬火，组织为下贝氏体。

三十九、正火、退火工艺选用的原则是什么？

含0．25％C以下的钢，在没有其它热处理工序时，可用正火来提高强度。对渗碳钢，用正火消除锻造缺陷及提高切削加工性能。对含碳0．25～0．50％的钢，一般采用正火。对含碳0．50～0．75％的钢，一般采用完全退火。含碳0．75～1．0％的钢，用来制造弹簧时采用完全退火作预备热处理，用来制造刀具时则采用球化退火。含碳大于1．0％的钢用于制造工具，均采用球化退火作预备热处理。

珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？

片状P体，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状P体，Fe3C颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。第二相的数量越多，对塑性的危害越大；片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性差；上贝氏体为羽毛状，亚结构为位错，韧性差；下贝氏体为黑针状或竹叶状，亚结构为位错，位错密度高于上贝氏体，综合机械性能好；低碳马氏体为板条状，亚结构为位错，具有良好的综合机械性能；高碳马氏体为片状，亚结构为孪晶，强度硬度高，塑性和韧性差。

2） 热脆与冷脆。 答：热脆：S在钢中以FeS形成存在，FeS会与Fe形成低熔点共晶，当钢材在1000℃~1200℃

压力加工时，会沿着这些低熔点共晶体的边界开裂，钢材将变得极脆，这种脆性现象称为热脆。

冷脆：P使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所升高，使钢

变脆，这种现象称为“冷脆”。

12．某工厂仓库积压了许多碳钢（退火状态），由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占 80% ，问此钢材的含碳量大约是多少？

答：由于组织为珠光体+铁素体，说明此钢为亚共析钢。 Wα=80%=(0.8-WC)/(0.8-0.02)*100% WC=0.18% 16．根据 Fe-Fe3C 相图，说明产生下列现象的原因：

1）含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高；

答：钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为 1.0% 的

钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高。

2）在室温下，含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高；

答：因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使

钢的脆性增加，导致强度下降。因此含碳 0.8% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。 3）在 1100℃，含碳 0.4% 的钢能进行锻造，含碳 4.0% 的生铁不能锻造；

答：在 1100℃时，含碳 0.4% 的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；

含碳 4.0% 的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造。 4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60 、 65 、 70 、 75 等钢制成）；

答：绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；

而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60 、 65 、 70 、 75钢有高的强度和高的弹性极限。这样在吊重物时不会断裂。 5）钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝；

答：T8 ， T10,T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，

钢的硬度较高；而10,20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯 T8 ， T10,T12 等钢料时比锯 10,20 钢费力，锯条容易磨钝。

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