1、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

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

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。

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。 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。

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. 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的工艺。

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）。

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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、简述钢的表面淬火的目的及应用。

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）

11、常见淬火的缺陷与预防。

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）氧化，脱碳，表面腐蚀及过烧

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

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

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 12 、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。

13、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。

14、奥氏体稳定化概念和奥氏体稳定化规律在生产中的应用

（1）保留一定Ar量，以减少工件变形，方法：

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

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。

15、写出20Cr2Ni4A钢重载渗碳齿轮的冷,热加工工序安排,并说明热处理工序所起的作用.(C)

(1)渗碳件的加工路线一般为:下料一锻造一正火一机械粗加工、半精加工一局部渗碳时,

不渗碳部位镀铜(或留防渗余量)一渗碳一淬火、低温回火一磨削

(2)热处理作用:

对20Cr2Ni4A等高合金渗碳钢制零件,在渗碳后保留有大量残余奥氏体,为了渗碳层表面硬度,在一次淬火加热钱应进行高温回火.回火温度的选择应最有利于残余奥氏体的转变为原则,对20Cr2Ni4A钢采用640~680℃、6~8小时的回火,使残余奥氏体发生分解,碳化物充分析出和聚集.

高温回火后,在稍高于Ac1的温度(780~800℃)加热淬火.由于淬火加热温度低,碳化物不能全部溶于奥氏体中,因此残余奥氏体量较少,提高了渗层强度和韧性.

16、有直径25mm,长125mm光轴一种,离轴端1/3处有5x5x25键槽一个,45钢制,自820度水淬,入水方向为轴线垂直水面,试分析淬火后可能引起的变形.(W)

(1)淬火前后组织变化而引起的体积变形45号钢为亚共析钢,淬火前的组织为先共析铁素体和珠光体,即铁素体和渗碳体的混合组织,而

淬火后大部分为为马氏体组织.由于这些组织的幽邃不同,淬火前后将引起体积变化,体面产生变形.

(2)入水方向为轴线垂直水面,结构上含键槽,高温时冷却不均匀,将会发生扭曲变形.

(3)直径25MM,大于45号钢的临界淬透直径,故不能完全淬透,所产生的应力我与热应力类似,尺寸较大的一方缩小,而尺寸较小的一方刚胀大,对于上述构件,长度方向缩短,直径方向胀大.键槽处壁向内凸出.

17、今有T8钢工件在极强的氧化气氛中分别与950度和830度长时间加热,试述加热后表层缓冷的组织结构,为什么?(H)

根据题意,由于气氛氧化性强,则炉火碳势低.在950℃长时间加热时,加热过程中工件表面发生氧化脱碳.工件最外层发生氧化反应,往里,由于950℃高于Fe-C状态图中的G点,所以无论气氛碳势如何低,脱碳过程中从表面至中心始终处于A状态,缓冷后,由表面至中心碳浓度由于脱碳和扩散作用,碳含量依次升高直至0.8%,所以组织依次为铁素体和珠光体逐渐过渡到珠光体,再至相当于碳含量为0.8%的钢的退火组织(P+C).当工件在830℃加热时,温度低于G点,最外层依然会发生氧化反应.往里,工件将在该温度下发生脱碳.由于气氛氧化性极强,则碳势将位于铁素体和奥氏体的双相区,所以工件发生完全脱碳.由外及里的组织在缓冷后依次是铁素体,铁素体加珠光体,珠光体加渗碳体.

18.用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的。

答：

加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机械粗加工→渗碳+淬火+低温回火→喷丸→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。

19、45钢普通车床传动齿轮,其工艺路线为锻造---热处理---机械加工----高频淬火m回火.试问锻后应进行何种热处理,为什么?常用淬火介质及冷却特性;(H)

进行正火处理,45钢市中碳钢,正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度.对45钢,虽然碳含量较高,硬度稍高,但由于正火生产率高,成本低,随意采用正火处理.

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。

20. 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。

21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。

 

第二篇：热处理新工艺试题

热处理新工艺复习题

一、基本概念

1、何为钢的正火？目的如何？有何作用？正火与退火的主要区别是什么？

答：钢的正火：将钢材加热到Ac3或Acm以上适当温度，保温适当时间后在空气中冷却，

得到珠光体类组织的热处理工艺。

目的：获得一定的硬度，细化晶粒，获得比较均匀的组织和性能。

作用：消除某处理缺陷，提供适宜的组织状态或得到适宜的机械性能。

正火与退火的区别：冷却方式不同即冷却速度不同正火的冷却速度更快且正火温度更高

2、何为钢的淬透性？何为钢的淬硬性？影响淬透性、淬硬性的因素有哪些？

答：淬透性：指钢件被淬透的能力或者说淬透性是指表征钢材淬火时获得马氏体的能力的特

性。

淬硬性：指淬成马氏体可能得到的硬度。

影响因素：1钢的化学成分2奥氏体晶粒度3奥氏体化温度4第二相的存在和分布

3、淬火的目的是什么？淬火的方法有几种？比较几种淬火方法的优缺点？

答：目的：1提高工具、渗碳零件和其他高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性

2通过淬火回火获得良好的机械性能

3改善了钢的物理和化学性能

方法：单液淬火法：最简单的，只能用于小型工具，

中断淬火法：获得较高的淬硬层深度，防止淬火开裂，但很难确定在快冷介质的 冷却时间，

喷射淬火法：不会形成蒸汽膜，可获得更深的淬硬层，但主要用于局部淬火

分级淬火法：减小了热应力，较少了马氏体转变不同时的现象，用于尺寸较小的

工件，

等温淬火法：可获得变形少，硬度较高，并兼有良好韧性的工件

4、何谓透入式加热和传导式加热？是比较它们的优缺点？如何选择这两种加热方式？

答：透入式加热：当零件加热时，电流热透入深度大于淬硬层深度的方式

传导式加热：当零件加热时，电流热透入深度小于淬硬层深度的方式

透入式加热较传导式加热有如下优点

（a）表面的温度超过A2 点以后，最大密度的涡流流向内层，表层加热速度开始变慢，

不易过热，而传导式加热随着加热时间的延长，表面继续加热容易过热。（b）加热迅速，热

损失小，热效率高。（c）热量分布较陡，淬火后过渡层较窄，使表面压应力提高。

如何选择：（1）在大量生产条件下应选择透入式加热（2）透人式加热电能消耗少，淬

火成本低。（3）传导式加热时，随着淬硬层深度的增加，热的有效利用率更加降低，淬火

成本更趋增高。

5、何为碳势？何谓氮势？其本质有何异同点？

答：碳势：即纯铁在一定温度下与加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳不予炉气保持平

衡时表面的含碳量。

氮势：温度一定时，与炉气平衡的钢中氮的活度成正比，故可作为这气氛渗氮能力的度

量，并把它定义为氮势。

6、何为钢的退火？退火的种类及用途如何？

退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保温一段时间，人后缓慢冷却以达到接近平衡组织的热处理工艺

退火的种类：完全退火：用于完全奥氏体化

不完全退火：获得平衡组织

扩散退火：消除成分偏析及组织不均匀

球化退火：均匀组织，降低硬度，获得良好综合性能

7、分级淬火与等温淬火的主要区别是什么？举例说明他们的应用。

答：主要区别：等温淬火获得的是下贝氏体组织而分级淬火获得的是马氏体组织。 分级淬火用于小工件，薄件如齿轮等，等温淬火获得的综合性能比较好。

8、何谓淬硬层深度？影响淬硬层深度有哪些？

答:淬硬层深度：延垂直于硬化层表面的方向进行测量，当硬度值下降到规定的数值是，只一点距离表面的深度就是淬硬层深度，他是衡量钢材淬透性好坏的重要依据，通常以含50%马氏体的组织测量。

影响因素：钢材的淬透性，冷却介质的冷却特性和冷却速度，钢件尺寸，加热方式。

9、渗碳和氮化各应用什么场合？工件经渗碳和氮化化学热处理后，工件的性能有何特点？ 答：渗碳的应用：主要适用于承受磨损，交变接触应力和冲击载荷的机器零件，如轴，活塞销，齿轮，凸轮轴等，亦即表面要求有很高的硬度及心部要求有足够的强度和韧性。

氮化的应用：适合用于任何需要结局耐摩擦、抗啮合、耐磨损以及防腐蚀性能等问题的工件。

钢件的特点:有很高的表面硬度，耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，提高工件的耐腐蚀能力。

10、在渗碳和氮化过程中，怎样调整炉内的碳势与氮势？

调节：①改变两种液体的滴入比例来调节。

②使用几种渗碳能力不同的液体，通过改变液滴来调节。

11、化学热处理的基本过程有哪些？

答：一般为渗剂中的反应，渗剂中的扩散，渗剂与被渗金属表面的界面反应，被渗元素的扩散和扩散过程中相变等过程。

12、什么叫纯扩散？什么叫反应扩散？

答:纯扩散：渗入元素原子在母相金属中形成固溶体，在扩散过程中不发生相变或化合物的形成或分解。

反应扩散：与渗剂平衡的浓度高于该温度固溶体的饱和极限时的一种情况，有溶解度较低的固溶体转变成浓度更高的化合物。

13、为什么淬火后的钢一般都要进行回火？

答：减少或消除淬火应力。提高韧性和塑性，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。

14、什么是热处理？常用的热处理工艺方法有哪些？

答：热处理：通过加热，保温和冷却的方法是金属盒合金内部组织结构发生变化，以获得工件使用性能所要求的组织结构。

常用方法：退火，正火，淬火，回火，感应热处理，化学热处理。

15、钢在加热过程中所形成的奥氏体晶粒的大小对冷却转变后钢的组织和性能有何影响？

答：奥氏体晶粒细小，则冷却转产物的晶粒细小，气其强度、硬度、塑性、韧性、会较好，若晶粒粗大，转变产物晶粒粗大，强度、塑性较差，特别是冲击韧性显著降低。

二、试分析下列说法是否正确（正确打√，错误打×）

1、钢中碳含量愈高，则淬火后的硬度愈高。 （ √）

2、同一钢材在相同加热条件下， 10％的食盐水溶液（20℃）淬火比20号机油（20℃）

淬火的淬透性好。 （× ）

3、所有合金元素都能提高钢的淬透性。 （× ）

4、多种合金元素同时加入钢中，其对钢的淬透性影响是单个合金元素作用的迭加。（ × ）

5、工件在液体淬火介质中的冷却过程大致分为三个阶段：蒸汽膜阶段、沸腾阶段、对流阶

段。其中沸腾阶段是三个阶段中冷却最快阶段。 （ √ ）

6、感应加热表面热处理时，表面层淬得马氏体后, 由于体积膨胀在工件表面层造成较大的

残余压应力,显著提高工件的疲劳强度。 （ √）

7、淬火过程中零件的热应力是在加热和冷却过程中，零件内外层组织转变时间不同造成的

内应力。 （× ）

8、马氏体的硬度取决于冷却速度。 （ × ）

9、20钢经充分渗碳后缓冷下来的显微组织是表层为P ，心部为原始亚共析钢组织（P+F），中间为过渡组织。 （× ）

10、合适的碳、氮含量进行碳、氮共渗时，快冷后得到的共渗层具有比渗碳层更高的

拉应力, 因而疲劳强度更高, 耐蚀性较好。 （ × ）

11、同一钢材在相同加热条件下，水淬比机床冷却液淬火的淬透性好、小件比大件的淬透

性好。（ × ）

12、马氏体硬而脆。 （ × ）

13、过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高。（ × ）

14、钢中合金元素的含量越高，淬火后的硬度也越高。（ × ）

15、 本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。 （ √ ）

16、淬火时变形和开裂都是由零件的外部应力引起的，零件的外应力分为热应力和组织应

力。（ × ）

17、淬火过程中零件的组织应力是在加热和冷却过程中，零件内外层加热和冷却速度不同

造成的内应力。（ × ）

18、淬火过程中零件的组织应力是在加热或冷却过程中，由于零件内部组织发生转变的时

间不一致造成的内应力。（ √）

19、淬火钢经回火获得的托氏体和索氏体组织与过冷奥氏体直接分解所得到的托氏体和索

氏体相比，具有较优的性能；在硬度相同时，前者具有较高的屈服强度、塑性和韧性。这主要是因为组织形态不同所致。（ × ）

20、一般将化学热处理过程看成由渗剂的分解、工件表面对活性原子的吸收和渗入工件表

面的原子向内部扩散三个基本过程组成。（√ ）

三、简述题

1、 确定下列钢件的预备热处理方法？并指出预备热处理的目的与处理的后的显微组织。 ⑴球磨机用大型ZG40Cr的铸造齿圈。

答：正火 提高切削性能 P+F

⑵锻造过热的55钢坯。要求消除魏氏组织。

答：完全退火 消除魏氏组织 P+F

⑶具有网状渗碳体的T13工具钢坯。

答：正火 消除网状渗碳体 P+Fe3C

⑷改善T12工具钢锉刀的切削加工性能。

答：球化退火 改善切削性能 球化P+Fe3C

⑸经冷轧后的20钢板，要求消除带状组织、提高切削加工性。

答：扩散退火 消除带状组织、提高切削加工性 P+F

2、 将T12钢（Ac1=730℃,Acm=820℃，G点910℃）工件在极强的氧化气氛及气氛碳势极低

的气氛中分别在950℃和840℃长时间加热，试述加热后表层缓冷至室温后的平衡组织及形成过程。

答：950℃从表层到心部依次是：氧化铁--F--F+P--P--P+Fe3C

840℃从表层到心部依次是：氧化铁--F+P--P--P+Fe3C（要结合铁碳相图进行说明）

3、指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织

⑴20钢齿轮 ⑵45钢小轴 ⑶T12钢锉刀

答：⑴20钢齿轮 均匀化组织 提高切削性能 F+P

⑵45钢小轴 均匀化组织 提高强韧性 F+P

⑶T12钢锉刀 消除网状K P+Fe3C

4、试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则，为什么过共析钢淬火加热温度不能超过Acm线？

答：亚共析钢：Ac3+30~50℃ 过共析钢：Ac1+30~50℃

过共析钢淬火加热温度若超过Acm线，会使碳化物完全溶入奥氏体中，碳含量增加，Ms 点降低，残余奥氏体量增加，温度过高会使奥氏体晶粒粗大，淬火后得到粗大马氏体，使钢件脆性增加。

5、指出φ10㎜的45钢（退火态）经下列温度加热并水冷后获得的组织：710℃、750℃、850℃（已知Ac1=724℃, Ac3=780℃,D水冷=20㎜）。

答：710℃ P+F

750℃ F+M+残余奥氏体

840℃ M+残余奥氏体（要有简要说明）

6、两个含碳量为1.2％的碳钢薄试样（T12），分别加热到780℃和920℃并保温相同的时间，奥氏体化后（Ac1=730℃,Acm=820℃）以大于临界冷却速度冷至室温，试分析，试样经淬火后：⑴马氏体晶粒大小？⑵马氏体含量多少？⑶残于奥氏体量多少？⑷未溶碳化物多少？⑸哪个温度淬火合适？为什么？

答：⑴780℃ M正常大小 920℃M粗大

⑵马氏体含量：780℃

7、确定下列零件的热处理工艺，并制定简明的工艺路线：

（1）某机床变速箱齿轮，要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，选用45钢。

答：正火--表面淬火--回火

（2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴颈部要求耐磨（50～55HRC），材料选用

45钢。

答：调质--颈部淬火--回火

（3）柴油机凸轮轴，要求凸轮表面有较高的硬度（HRC>60），心部有较好的韧性（Ak>50J),

材料选用15钢。

答：表面渗碳--淬火--回火

（4）镗床用镗杆，在重载荷作用下工作，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬

度，心部有较高的综合力学性能，材料选用38CrMoAlA。

答：调质--表面渗氮--淬火--回火

四、分析题

1、今有一批20CrMnMo（Ac1=730℃,Ac3=820℃）汽车传动齿轮，其工艺路线为;下料→锻造→-热处理⑴→-切削加工→热处理⑵→-热处理⑶→热处理⑷→喷丸→磨加工。试问：a、热处理⑴、热处理⑵、热处理⑶、热处理⑷采用什么热处理工艺？b、画出热处理工艺曲线（保温时间略），标明工艺参数。C、说明四种热处理工艺的目的与热处理后组织。 答：a热处理（1）：正火 热处理（2）：表面渗碳 热处理（3）：淬火 热处理(4)：低温回火

b见下图

C 热处理（1）：正火 便于切削 P+F 热处理（2）：表面渗碳 增加表面耐磨性，韧性及硬度 P+Fe3C 热处理（3）：淬火 增加表面及心部的硬度强度 M+残余奥氏体 热处理(4)：低温回火

回火M+残余奥氏体

2、现有60Si2Mn（Ac1=724℃,Ac3=745℃）钢用做弹簧，40Cr钢（Ac1=735℃,Ac3=780℃）用做传动轴（要求有良好机械性能），T13A（Ac1=730℃,Acm=820℃）钢用做简单车刀。请分别针对这三种钢回答：⑴、淬火温度的选择原则。⑵、加热方式、保温时间的选择原则及加热后显微组织、淬火后组织。⑶、回火温度的选择原则？⑷、回火后的组织。⑸、画出热处理工艺曲线（保温时间略），标明工艺参数。

答：（1）60Si2Mn和40Cr淬火温度选择原则：Ac3以上30~50℃

T13淬火温度选择原则：Ac1以上30~50℃

60Si2Mn 油淬 T=870℃ 马氏体 中温回火 T=480℃ 回火屈氏体

t/h

40Cr 油淬 T=850℃ 马氏体 高温回火 T=500℃ 回火索氏体

t/h

3、 已知某机床主轴的材料为40Cr（Ac1=720℃,Ac3=775℃）钢，其生产工艺路线为：下料

→锻造→正火→-粗车→调质→精车-→锥部整体淬火→回火（HRC43）→粗磨→人工时效→精磨

要求: ⑴说明每道热处理工序的作用。

⑵分析组织变化的全过程。

⑶画出热处理工艺曲线

答：（1）正火：消除成分偏析 易于切削

调质：得到良好的综合性能

锥部整体淬火：是锥部获得良好的耐磨性，并有一定的强度。

回火：消除内应力

（2）P—回火S—S—回火S

4、某齿轮要求具有高的耐磨性，并承受一定的冲击载荷，拟采用下列材料和热处理工艺： （1）45钢的淬火和低温回火； （2）45钢的高频淬火和低温回火； （3）T8钢淬火和中温回火；

（4）20钢渗碳淬火和低温回火。你认为哪种工艺比较合适？为什么？ 答：（2）（4）都可以 5、用20钢制造的20mm的小轴，经930 ℃ ，5小时渗碳后，表面碳的质量分数增加至1.2％分析经下列热处理后表面及心部的组织：

(20钢Ac3为855℃，Ar3为835℃；T12钢Acm为820℃ ) (1) 渗碳后缓冷到室温。

(2)渗碳后直接淬火，然后低温回火。

(3)渗碳后预冷到820℃，保温后淬火，低温回火。

(4)渗碳后缓冷到室温，再加热到880 ℃后淬火，低温回火。 (5)渗碳后缓冷到室温，再加热到780 ℃后淬火，低温回火。 答：(1)由表至心：P+Fe3C—P—P+F

(2)由表至心：片状M+残余奥氏体—半条M+残余奥氏体 (3)由表至心：K+回火M+残余奥氏体

(4)由表至心：回火M+K+残余奥氏体--F+回火M+残余奥氏体 (5)由表至心：回火M+K—F+K