钢的热处理原理及工艺作业题答案

“钢的热处理原理及工艺”作业题

第一章 固态相变概论

1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点？ 2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。 3、为何新相形成时往往呈薄片状或针状？

4、说明相界面结构在金属固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。 5、固－固相变的等温转变动力学图是“C”形的原因是什么？

第二章 奥氏体形成

1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存？亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段？

2、连续加热和等温加热时，奥氏体形成过程有何异同？加热速度对奥氏体形成过程有何影响？

3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。

4、试设计用金相－硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。

5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间，试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些？

6、有一结构钢，经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象，试分析可能原因。

第三章 珠光体转变

1、珠光体形成的热

钢的热处理原理及工艺复习重点及课后习题

一、复习重点

1、什么是加工硬化？产生加工硬化的根本原因是什么？

2、什么是再结晶？再结晶的实际应用是什么？金属再结晶是通过什么方式发生的？再结晶退火的主要作用是什么？ 3、冷加工和热加工的区别是什么？

4、热处理的定义及三个基本过程。为什么钢能够进行热处理？奥氏体化的目的是什么？

5、珠光体、贝氏体、马氏体分别都有哪几种组织形态？每种组织力学性能如何？

6、退火、正火、淬火、回火的定义是什么？ 7、什么是钢的淬透性？ 二、课后复习题 （一）、填空题

1、加工硬化现象是指随变形度的增大，金属强度和硬度显著提高而塑性和韧性显著下降的现象。加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是位错密度提高，变形抗力增大。消除加工硬化的方法是再结晶退火。

2、再结晶是指冷变形金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重新产生无畸变的新等轴晶粒，而性能也发生明显的变化，并恢复到冷变形之前状态的过程。

3、在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工。在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工。

4、金属在塑性变形时所消耗的机械能，绝大部分(占90%)转变成热而散发掉。但有一小部分能量（约10

第五章 钢的热处理工艺

第五章

钢的热处理工艺供 应 窄 带 钢 行 业 热 处 理 设 备

Engineering Materials

MAT,SWJTU

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第五章 钢的热处理工艺

教学内容5.1 钢的退火与正火工艺 5.2 钢的淬火与回火 5.3 钢的表面热处理 5.4 钢的化学热处理

一般要求1. 钢在加热和冷却时组织转变的机理； 2. 各种热处理的具体工艺过程； 3. 钢在加热和冷却过程中产生的缺陷.

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第五章 钢的热处理工艺

重点掌握1. 钢在加热时组织转变的过程中及影响因素；

2. 本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大小的因素；3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C曲线中种温 度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。 4. 非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C典线的因素； 5. 奥低体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化 和最终性能的影响； 6. 各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途 和适用的钢种，零件的范围。Engineering Materials MAT,SW

钢的热处理及表面热处理

热处理

1．定义：指将材料在固态下加热到一定温度，保温一定时间，以适当速度冷却，以获得所需组织结构和性能的工艺方法。

2．热处理的工艺过程。包括三个阶段：加热、保温和冷却，如图所示。 加热：热处理的第一道工序。不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。

保温：目的是要保证工件烧透，防止脱碳、氧化等。保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。一般，按每分种1～2毫米计算；工件越大，材料的导热性越差，保温时间就越长。

冷却：最后一道工序，也是最重要一道工序。冷却速度不同，工件热处理后的组织和性能不同。

3．目的和作用

在工业生产中，热处理的应用很广泛。据统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。

目的：一是提高材料的使用性能，延长零件的使用寿命。二是改善材料的工艺性能，确保后续加工的顺利进行。其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。

4．基本类型

（1）根据加热和冷却方式，以及组织和性能特点的不同分类（见教材） （2）按热处理在零件生产

1 试对珠光体片层间距随温度的降低而减小作出定性的解释。

答：S与ΔT成反比，且 ，这一关系可定性解释

如下：珠光体型相变为扩散型相变，是受碳、铁原子的扩散控制的。当珠光体的形成温度下下降时，ΔT增加，扩散变得较为困难，从而层片间距必然减小（以缩短原子的扩散距离），所以S与ΔT成反比关系。在一定的过冷度下，若S过大，为了达到相变对成分的要求，原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；若S过小，则由于相界面面积增大，而使表面能增大，这时ΔGV不变，σS增加，必然使相变驱动力过小，而使相变不易进行。可见，S与ΔT必然存在一定的定量关系，但S与原奥氏体晶粒尺寸无关。

分析珠光体相变的领先相及珠光体的形成机理。

答：从热力学上讲，在奥氏体中优先形成α相或Fe3C相都是可能的，所以分析谁是领先相，必须从相变对成分、结构的要求着手，从成分上讲，由于钢的含碳量较低，产生低碳区更为有利，即有利于铁素体为领先相；但从结构上讲，在较高温度，特别在高碳钢中，往往出现先共析Fe3C相，或存在未溶Fe3C微粒，故一般认为过共析钢的领先相为Fe3C，而共析钢的领先相并不排除铁素体的可能性。

珠光体形成时，在奥氏体中的形核，符合一般的相变规律。即母相奥氏

钢的热处理

钢的热处理： 是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺 。热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。

第一节 钢的热处理原理

热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的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。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。

热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下） 1、 整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质； 2、 表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等； 3、 化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。

热处理的三阶段：加热、保温、冷却

一、 钢在加热时的转变

加热的目的：使钢奥氏体化 （一）奥氏体（ A）的形成

奥氏体晶核的形成 以共析钢为例A1点则W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.6

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综述~

马氏体时效钢的热处理工艺及应用李成魁。殷俊林，,严摘

彪 卫

(. 1同济大学材料科学与工程学院，上海 2 0 9;. 00 2 2上海市金属功能材料开发应用重点实验室，海 2 0 9 )上 0 0 2

要：马氏体时效钢是一种超高强度钢，通过时效过程中从过饱和固溶体 (氏体 )是马中析出 C、 o T oM、i

等合金元素的碳化物实现强韧化。马氏体时效钢在具有高强度的同时还具有良好的塑性、断裂韧度、焊接性、冷热加工性和耐应力腐蚀性能。马氏体时效钢的热处理工艺比较简单，主要为退火、时效及形变热处理。马氏体时效钢已在航空航天、洋工程、子能工业及结构件、模具等领域得海原工到了广泛应用。

关键词：氏体时效钢；处理；学性能马热力中图分类号：G 4 .4 T 122文献标识码： A文章编号：0 819 ( 0 0 0 -0 5 0 5 10 -6 0 2 1 ) 5 0 1—0

H e tTr a m e tPr c s n p ia inso a a i t es a e t n o e sa d Ap lc to fM r gng S e lL h n—u .YI u— n一.YAN

第1章 钢的热处理

随着科学技术和生产技术的发展，对钢铁材料的性能也提出了越来越高的要求。改善钢材性能有两个主要方法：一个是加入合金元素，调整钢的化学成分，即合金化的方法；另一个则是通过钢的热处理，调整钢材内部组织的方法。

热处理是改善金属使用性能和工艺性能的一种非常重要的加工方法。在机械工业中，绝大部分重要机件都必须经过热处理。热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。根据所要求的性能不同，热处理的类型有多种，其工艺都包括加热、保温和冷却三个阶段，如图1.1工艺路线所示。

在工业生产中，热处理主要目的有两个：（1）消除上道工序带来的缺陷，改善金属的加工工艺性能，确保后续加工的顺利进行。（2）提高零件或工具的使用性能，例如，提高各类切削工具硬度的硬化处理（淬火）和提高零件综合力学性能的“调质”处理等。

并不是所有的金属材料都能进行热处理的，在固态下能够发生组织转变，这是热处理的一个必要条件。

按照应用特点，常用热处理工艺可大致分为下列几类： 1．普通热处理 包括退火、正火、淬火和回火等。

2．表面热处理和化学热处理 表面热处理包括感应加热淬火、火焰加热淬火和接触加热

１．３ 钢的热处理

钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。

热处理的目的是提高工件的使用性能和寿命。还可以作为消除毛坯（如铸件、锻件等）中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。 钢的热处理种类很多，根据加热和冷却方法不同，大致分类如下：

1.3.1 钢在加热时的组织转变

在Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图中，共析钢加热超过ＰＳＫ线（Ａ１）时，其组织完全转变为奥氏体。亚共析钢和过共析钢必须加热到ＧＳ线（Ａ３）和ＥＳ线（Ａｃｍ）以上才能全部转变为奥氏体。相图中的平衡临界点Ａ１、Ａ３ 、Ａｃｍ 是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的。加热转变在平衡临界点以上进行，冷却转变在平衡临界点以下进行。加热和冷却速度越大，其偏离平衡临界点也越大。为了区别于平衡临界点，通常将实际加热时各临界点标为Ａｃ１、Ａｃ３ 、Ａｃｃｍ ；实际冷却时各临界点标为Ａｒ１、Ａｒ３ 、Ａｒｃｍ，

任何成分的碳钢加热到相变点Ａｃ１以上都会发生珠光体向奥氏体转变，通常把这种转变过程称为奥氏体化。 １．奥氏体的形成

共析钢加热到Ａｃ１ 以上由珠光体全部转变为奥氏体

第一阶段是奥氏体的形核与

第2章 钢的热处理

为了提高钢的某些机械性能指标，保证机器零件和工具的工作可靠性及其使用寿命，为了对钢件顺利地进行机械加工，在生产实践中，通常要对钢进行热处理。

对于用普通钢材、其他金属材料制造的零件，往往要求其表面有耐腐蚀性、耐疲劳性，耐磨性，或者具有光亮、美观性；或者具有绝缘性、良好的导电性等。为了满足这些预定的性能要求，可采用金属表面处理工艺。

热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。热处理工艺方法较多，但其过程都是由加热、保温、冷却三个阶段组成的。热处理工艺曲线示意图如图2-1所示。

热处理是机械零件及工具制造过程中的重要工序。它可改善工件的组织和性能，充分发挥材料潜力，从而提高工件使用寿命。就目前机械工业生产状况而言，各类机床中要经过热处理的工件约占总质量的60%～70%；汽车、拖拉机中占70%～80%；轴承、各种工模具等几乎都需要热处理。因此，热处理在机械制造工业中占有十分重要的地位。

根据热处理的目的、加热和冷却方法的不同，热处理大致分类见表2-1。

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热处理

退火 正火 淬火 回火

整体热处理

调质

稳定化处理 固溶热处理

固溶热处理和时效处理 表面淬火和回