热处理基础理论知识
一.热处理基本原理
1.碳合金的基本知识
钢和铁常通称为铁碳合金，其基体金属是铁，合金中除铁而外的其他组元如碳等，通称为合金元素。
我们通常在实际使用中只分析铁碳二元合金系，合金系中基本相有铁素体（F、α）、滲碳体（Fe
C）、奥氏体（γ）三种。
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图1.铁碳相图
根据Fe-Fe3C相图，我们把钢分三类：
亚共析钢(含碳量＜0.77％C)
共析钢（0.77％C）
过共析钢（0.77～2.11％C）
铁碳合金的组织与它的含碳量关系极大，所以它的性能也随含碳量的多少而变。合金的室温组织是铁素体和滲碳体构成的机械混合物，随合金含碳量增加，合金中的滲碳体量愈来愈多，滲碳体的分布也随之发生变化。
2.奥氏体
铁－滲碳体相图是研究铁碳合金热处理的基础。例如，钢加热到A1温度以上时，将发生组织转变，形成奥氏体，而随后进行冷却时，会因冷却速度值不同而获得稳定组织、不稳定组织和介于两者之间的所谓亚稳定组织。这就说明，经过加热和冷却这样的处理之后，可使钢材表现出不同的性能。
奥氏体的形成当把钢加热到Ac1温度时，组织中的珠光体即开始转变为奥氏体，一般将奥氏体的形成过程分为生核、长大、剩余滲碳体溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。
2.1奥氏体形核，奥氏体的晶核通常优先地产生于珠光体中铁素
体与渗碳体的相界面上。
因为在相界面上空位密度较高，原子排列较不规整，容易获得形成奥氏体所需要的能量和浓度的条件。
2.2奥氏体长大奥氏体晶核形成后，一面与渗碳体相接，另一面与铁素体相接。在靠近铁素体处的碳含量较低，因此在奥氏体中出现了碳浓度梯度，引起了碳在奥氏体中不断地由高浓度向低浓度的扩散。随着碳扩散的影响，奥氏体与铁素体接触处的碳浓度增高，而使奥氏体与渗碳体接触处碳浓度降低，因此失去平衡。为了恢复平衡，渗碳体势必不断地溶解，又有碳原子溶入奥氏体，使其含碳量升高而恢复到奥氏体碳的最大溶解量，与此同时发生奥氏体的碳原子又向铁素体扩散，促使这部分铁素体转变为奥氏体，并使其自身的碳含量又下降，回复到奥氏体碳的最低溶解量。这样碳浓度再一次失去平衡和恢复平衡这种反复循环过程，就使奥氏体一方
面逐步向渗碳体长大，另一方面向铁素体长大，直至铁素体消失，全部转变为奥氏体。
2.3残余碳化物（渗碳体）溶解珠光体转变为奥氏体刚结束时，钢中还保留一些未溶解的碳化物（渗碳体）。
由于渗碳体的晶体构造和含碳量都与奥氏体差别很大，所以渗碳体向奥氏体溶解速度低于铁素体向奥氏体转变速度，铁素体总是比渗碳体先消失。残余的渗碳体需要一定的时间，随着时间的增长，残余渗碳体继续溶解于奥氏体中，直至全部溶解。
2.4奥氏体均匀化在刚形成的奥氏体晶粒中碳浓度并不均匀，原渗碳体片层的区域含碳量高，原铁素体区域的含碳量较低。碳原子的扩散需要一定的时间，最后才能获得成分均匀的奥氏体。
因此，钢在加热时需要一定的保温时间，这不但是为了使工件各处温度一致，而且是为了
得到成分均匀的奥氏体，以便在冷却后获得良好的组织与性能。
以上温度，组织中珠光体仍按上述过程转变从Fe-Fe3C相图看，亚共析钢在Ac
1
为奥氏体，而只有把亚共析钢加热到Ac
以上才能获得单相奥氏体。
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3.珠光体
通常，钢在退火、正火和索氏体化处理时，发生的主要相变即使珠光体转变。珠光体是由铁素体与渗碳体机械混合组成的。根据其形态我们分为片状珠光体和粒状珠光体。
片状珠光体是由一层铁素体与一层渗碳体紧密堆叠而成的。根据其层间距，我们又细分出屈氏体和索氏体。
粒状珠光体是在铁素体基体上分布着粒状渗碳体的组织。
工业上采用以上热处理工艺，是为了使钢获得比较均匀、稳定的组织。这类热处理方法，可以作为预先热处理，为后续的冷、热成型加工顺利进行做好显微组织准备。
4.马氏体
钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩散性分解，在较低温度下发生的转变称为
马氏体转变。马氏体转变是钢件热处理强化的主要手段。由于钢的种类、成分不同，以及热处理条件的差异会使淬火马氏体的形态和内部精细结构及形成显微裂纹的倾向性等发生很大变化。这些变化对马氏体的机械性能影响很大。据其特征，大体可分两类。
4.1板条状马氏体
板条状马氏体是低、中碳钢，马氏体时效钢，不锈钢等铁系合金中形成的一种典型的马氏体组织。因其显微组织是由许多成群的板条组成，故称为板条马氏体。
4.2片状马氏体
铁系合金中出现的另一种典型的马氏体组织是片状马氏体，常见于淬火高、中碳钢中。这种马氏体的空间形态呈双凸透镜片状，因与试样磨面相截而在显微镜下呈现为针状或竹叶状，故又称为针状马氏体或竹叶状马氏体。
4.3影响Ms点的主要因素
Ms点在生产实践中具有很重要的意义。如分级淬火的分级温度，水油淬火的转油温度都应在Ms点附近。Ms点还决定这马氏体的亚结构和性能。Ms点的高低还决定着淬火后得到的残留奥氏体量多少，而控制一定量的残留奥氏体则可以达到减小变形开裂，稳定尺寸及提高产品质量等不同目的。
4.3.1化学成分对Ms点的影响
奥氏体化学成分对Ms点的影响十分显著。一般来说，Ms点主要取决于钢的化学成分，其中又以碳含量的影响最为显著，随着含碳量的增加，马氏体转变温度下降。并且含碳量对Ms和Mf的影响并不完全一致。对Ms点的影响基本上呈连续的下降。对Mf点的影响，在含碳量小于0.6％左右时比Ms的下降更显著，因而扩大了马氏体的转变温度范围；当碳含量大于0.6％时，Mf点下降很缓慢，且因Mf点已降到0℃以下，致使这类钢在淬火冷至室温的组织中将存在较多的残留奥氏体。
N对Ms点有类似C的影响
钢中常见合金元素如Mn、V、Cr、Cu、Mo、W、Ti等，均有使Ms点降低的作用，但效果不如C显著。只有Al和Co有使Ms点提高的作用。降低Ms点的元素按其影响强烈的顺序排列为：Mn、Ni、Cr、Mo、Cu、W、V、Ti。其中W、V、Ti等强碳化物形成元素在钢中多以碳化物形式存在，淬火加热时一般溶于奥氏体中甚少，故对Ms
点影响不大。若钢中同时加入几种合金元素，则其综合影响比较复杂，如：钢中含碳量增加时，Cr、Mn、Mo降低Ms点的作用也增大。碳钢中Si含量高时，Si降低Ms点的影响很弱；而Ni-Cr钢中Si含量高时，Si会引起Ms点明显下降。
4.3.2奥氏体化条件对Ms点的影响
加热温度和时间对Ms点的影响较为复杂。加热温度和时间的增加有利于碳和合金元素进一步溶入奥氏体中，会使Ms点下降。但是，随加热温度升高，又会引起奥氏体晶粒长大，如果排除了化学成分的变化，即在完全奥氏体化条件下加热温度的提高和时间的延长将使Ms点有所提高（约在几度到几十度范围内）。
4.3.3淬火速度对Ms点的影响
在研究高速淬火对马氏体转变的影响时，发现很多铁基合金中Ms点过随淬火速度增大而升高。在淬火速度低时，看不到Ms点随淬火速度的变化。
5.钢的过冷奥氏体转变
钢的热处理过程基本上包括加热和冷却两个阶段。热处理后的性能在很大程度上取决与冷却时奥氏体转变产物的类型和形态。
将奥氏体迅速冷至临界温度以下的一定温度，并在此温度下进行等温，在等温过程中所发生的相变称为过冷奥氏体等温转变。过冷奥氏体等温转变图综合反映了过冷奥氏体在不同过冷度下等温转变的过程：转变开始和终了时间、转变产物和转变量与温度和时间的关系。由于等温转变图的曲线通常呈“C”形状，所以又称C 曲线。
对碳钢而言，亚共析钢和过共析钢的TTT图的形状基本上与共析钢相似。但是，
的某一温度范围内等温时，首先析出先共析铁素体（F3C）。亚共析钢奥氏体在低于A
3
在C曲线左上方有一条先共析铁素体开始析出线，随着碳含量增加，该线向右下方移动。
与亚共析钢相似，过共析钢（包括合金钢）在Acm 以上奥氏体化时，等温转变曲线的左上方有一条先共析碳化物析出线，且随含碳量增加逐渐向左上方移动。
下图是45＃钢在冷却时的转变，我们用等温转变图（TTT图）来说明：
从图中看，把钢迅速冷却到临界点以下各种不同温度，并保温，过冷奥氏体要
以下温经历一段时间后才开始转变，这段时间叫孕育期，过冷到“鼻子”以上Ar
1
度区的奥氏体将转变为珠光体，这样的转变叫珠光体转变，在Ms线以下，过冷奥氏体发生马氏体转变，这个温度区叫马氏体转变区。此外，钢的马氏体开始转变温度（Ms线），随钢的含碳量升高而降低。并且，共析钢的过冷奥氏体是最稳定，在它的等温转变图上，转变曲线离温度轴最远，亚共析钢和过共析钢其过冷奥氏体的稳定性较低，造成等温转变曲线向左方偏移。
所以我们在钢件滲碳时,当表面碳含量增加达到过共析成分,并经保温扩散,使滲层碳浓度达到共析点成分0.85%C,从而在冷却过程中得到稳定的过冷奥氏体,避开了珠光体转变区,我们淬火的温度的选择也必须在Ms线以下。
影响奥氏体等温转变图的因素
5.1合金元素的影响
一般的说，除Co之外，常用合金元素都增加过冷奥氏体的稳定性，推迟转变和降低转变速度，使等温转变曲线向右移，延长过冷奥氏体转变开始和终了时间。但是，应该指出，合金元素只有固溶于奥氏体中时才能起上述作用。否则，由于存在未溶解的碳化物或夹杂物，他们将其非均质晶核的作用，促使过冷奥氏体转变，导致C曲线向左移按照合金元素对过冷奥氏体等温转变影响的性质不同，可分为两大类：
第一类属于非（或弱）碳化物形成元素。他们对过冷奥氏体转变的影响在性质上与碳的影响相似，即减慢珠光体和贝氏体的形成，降低Ms点。这类合金元素中最重要的是Ni和Mn。Cu和Si的影响较小。
第二类属于碳化物形成元素。其中的大多数减慢铁素体－珠光体形成的作用大于减慢贝氏体形成的作用，同时也降低Ms点。
5.2奥氏体晶粒尺寸的影响
超细的奥氏体晶粒（13.5级）会加速过冷奥氏体向珠光体转变，而对贝氏体转变的影响较小；粗大的奥氏体晶粒（3.5级），显著推迟珠光体转变，而对贝氏体转变仅稍有推迟作用。
5.3原始组织、加热温度和保温时间的影响
工业用钢在相同加热条件下，原始组织越细，越容易得到较均匀的奥氏体，使等温转变曲线右移，Ms点降低；当原始组织相同时，提高奥氏体化温度或延长奥氏体化时间，将促使碳化物溶解、成分均匀和奥氏体晶粒长大，也会使等温转变曲线右移。
5.4变形的影响
变形对过冷奥氏体转变有加速的作用。
6.钢的临界冷却速度
为了使钢件在淬火后得到完全马氏体组织，应使奥氏体从淬火温度至Ms点的冷却过程不发生分解。为此，钢件的冷却速度应大于某一临界值，此临界值称为临界淬火速度或临界冷却速度，通常用Vc表示之。Vc 时得到完全马氏体组织（包括残余奥氏体）的最低冷却速度，Vc值表征了钢接受淬火的能力，它是决定钢件淬透层
深度的主要因素，也是合理选用钢材和正确制定热处理工艺的重要依据之一。
影响临界冷却速度的因素：
6.1碳含量低碳钢随含碳量增高，Vc显著降低；但是，从0.3％C增加到约1.0％C，Vc降低不多；碳含量超过约1.0％C后，Vc增高。大部分合金元素（除Co外）在溶入奥氏体时，都增大过冷奥氏体的稳定性，降低Vc。如有未溶解或未完全溶解则反而使Vc趋于增大。
6.2奥氏体晶粒度随着奥氏体晶粒尺寸增大，Vc降低。奥氏体晶粒度对抑制珠光体转变的临界冷却速度的影响较大，而对抑制贝氏体转变的临界冷却速度的影响较小。
6.3奥氏体化温度多数钢在高温加热时，会使奥氏体晶粒增大，促使碳化物及其他非金属夹杂物溶入和奥氏体成分均匀化，这将推迟过冷奥氏体的扩散型转变和降低Vc。
6.4奥氏体中非金属夹杂物和稳定碳化物硫化物、氧化物、氮化物及难溶入奥氏体的稳定碳化物等都阻碍加热保温时奥氏体晶粒的长大，而且在淬火时可以促使非马氏体组织的形成，从而增大Vc。
钢在冷却过程产生的应力有两种
一种是它从高温冷却时由于热胀冷缩，从表面到心部产生的内部力（压应力），叫热应力。
一种是冷却过程中进行组织转变时，由于体积变化产生的内部力（拉应力），叫组织应力。钢在淬火时所形成的残余应力，使这两种力作用的综合结果。
当零件形状差异较大或薄壁件淬火时，将产生很大的应力，引起变形开裂。因此，我们在处理如滑套、衬套、拨叉等零件时，采取热油淬火，以减少淬火时热应力和组织应力。
7.钢在回火时的转变
钢件淬火后获得的组织，主要是马氏体或马氏体加残留奥氏体。在室温下，这两种组织都处于亚稳定状态之下，并趋于向铁素体加渗碳体（碳化物）稳定状态转化。会或就是采用加热等手段，是亚稳定的淬火组织，向相对稳定的回火组织转化的工艺过程。回火温度，根据钢件的性能要求和淬火钢的性质而定，而且都在A1
温度以下。
二．热处理基本工艺方法（退火、正火、淬火、回火、化学热处理、高频）
1.钢的退火与正火
1.1退火和正火的目的:是为工件冷热加工服务的热处理方法,如降低硬度,细化
组织,改善切削加工性,去除残余应力,以作为其他热处理如淬火前的预处理.
目前我们所进行热处理的齿轮、轴、拨叉等,都是在锻、铸后,经过正火处理,消除了锻造和铸造缺陷.
1.2 退火是将钢材或钢件加热到适当温度,经过保温一定时间后缓慢冷却,以获
得接近平衡状态组织的热处理工艺.
完全退火
等温退火
退火球化退火
去应力退火
扩散退火
1.3 正火是将钢材或钢件加热到临界点Ac3或Acm以上适当温度,经保温一定时
间后在空气中冷却,以获得珠光体型组织的热处理工艺.
2.钢的淬火与回火
淬火是将钢加热到临界点Ac
3或Ac
1
以上某一温度，保持一定时间,然后以适
当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺.
回或是把经过淬火的工件加热到Ac1以下适当温度保持一定时间，然后以符合要求的方法冷却，使工件的强度和韧性达到恰当配合的热处理工艺。
回火的目的：钢淬火后，其组织和内部应力都是不稳定的，这时钢的硬度虽然很高，但脆性大，为了稳定淬火钢的组织和盖上昂的机械性能，必须进行回火处理。
回火分低温、中温和高温三种
低碳钢回火时，一般选低温回火，其组织转变不明显，钢的机械性能基本上不发生变化，可以获得较为优良的综合机械性能。
高碳钢回火，一般也选低温回火，高碳钢淬火组织为片状马氏体加上一定数量的残余奥氏体。在200℃以下回火，因析出大量细小碳化物，钢的硬度不仅不下降，反而稍有提高，这种现象叫做弥散强化。
低碳合金钢滲碳后，心部成分不变，表层属高碳钢，所以我们对滲碳钢选择200℃以下回火。
三．化学热处理
将钢件置于一定温度的活性介质中，使一种或几种化学元素的原子滲入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。
1．化学热处理的基本过程
1.1介质的分解过程;滲剂的分解过程,是介质发生分解反应,释放出活性原子的过程.
1.2活性原子的吸收过程:为了使碳原子滲入钢中就必须使钢处于奥氏体状态.
1.3滲入原子的扩散过程
工件表面的形状和尺寸不同也会在相同的工艺条件下获得不同深度的滲层,扩散层的深度或体积的形成与工件表面的曲率有关.当一个筒形试样滲入元素自孔内向外壁方向扩散时（沿凹表面）,滲入元素将随着向外层的迁移而不断被散开（外层总比内层有更大的体积）,从而使滲入元素在向外层扩散后该元素的浓度总比平面滲入或自圆柱形试样表面向内扩散时要低,平均深度也较浅,这种形式的扩散可称为发散型.反之圆柱体表面的扩散则与之相反,最外壁表面积最大,沿凸表面越向内部扩散,每一层的体积相对减少,从而使滲入元素有向内聚的趋势,称内聚型.在相同热处理规范下,当表面积等量滲入时,显然聚集型的扩散易在表面获得较高的浓度和较大的层深.
四.滲碳的工艺过程
1.滲碳介质在工件表面产生活性碳原子,经过表面吸收和扩散将碳滲入低碳
钢或低碳合金钢工件表层,使其达到或略高于共析成分时的含碳量,以便将工件淬火和低温回火后,其表面的硬度、强度,特别是疲劳强度和耐磨性,较心部都有显著提高,而心部仍保持一定的强度和良好的韧性.
固体介质滲碳
气体介质滲碳
滲碳液态介质滲碳
特殊滲碳
2.艾协林箱式炉及Ipsen连续炉均为可控气氛的气体滲碳,保护气为发生炉
产生的吸热式气氛
(31.5％)
保护气的组成(丙烷:空气=1:7.2): CO(23.6％) H
2
N
(44.9％)
2
气
当炉内温度低通入N
2
滲碳后期降温时通入晶界氧化(非马)
丙烷气为富化气,使滲碳主要气体,他在炉内裂解在零件表面分解出活性碳原子
3. 滲层的技术要求
滲层的表面含碳量、滲层深度、滲碳淬火、回火后的表面硬度,心部硬度及金相组织要求(包括碳化物分布的级别,残余奥氏体等级,表面和心部组织粗细)。提高滲碳件表层含碳量将提高淬火后的表面硬度，但过高含碳量淬火后出现大量残余奥氏体将降低表面硬度，同时也将影响滲碳件的其他机械性能。
增加表层含碳量将提高钢的耐磨性，这与马氏体中含碳量增加以及形成均匀分布的过剩碳化物有关。表层含碳量0.6～1.1％接触疲劳强度最高。
4．滲碳工艺
传统的滲碳工艺如下：
分四个阶段：排气、强滲、扩散、降温
为得到预期的表层含碳量，滲碳层的深度以及浓度梯度和正常的滲碳组织，在滲碳工艺中应当控制滲谈介质的活性（炉内碳势）、滲碳温度、滲碳时间、及冷却方式。
在一定时间内滲碳温度越高，滲碳层越深，提高滲碳温度可显著加速滲碳过程。但过高的滲碳温度将导致晶粒粗化，表层碳浓度过高而形成网状碳化物及在淬火后形成大量残余奥氏体，并且在淬火时增加变形开裂倾向，降低滲碳设备的使用寿命。所以我们目前常用910～930℃。在薄层滲碳时可采用较低滲碳温度，此时滲碳速度较慢，易于控制滲碳层的深度。如细齿变速箱上的齿轮。
延长时间也能使滲层增加
提高碳势但过高碳势同样是表面出现网状碳化物和淬火后形成大量残余奥氏体
滲碳后直接淬火我们现在所用滲碳钢属于本质细晶粒钢，滲碳时晶粒不易
的温度，然后淬火，这样可减少零件变长大，将零件自滲碳温度降至略高于Ar
3
形，并且由奥氏体中析出部分二次滲碳体，减少淬火后表层残余奥氏体量，提高表层硬度。滲碳件在淬透情况下，其金相组织表层为淬火马氏体＋残余奥氏体＋部分二次滲碳体；心部为低碳马氏体。低温回火后，表层为回火马氏体＋残余奥氏体＋部分二次滲碳体；心部为低碳回火马氏体。
为了改善钢的某些使用性能，而把一种或几种合金元素滲入到固态钢表面的操作，统称为化学热处理。由于碳在铁素体中的溶解度几乎为零，因此，如果想把碳滲入钢中的话，就应当使钢处于溶解能力较强的奥氏体状态。从铁－碳相图看，只有把钢加热到A1以上温度，才能达到这个条件。
合金在加热和冷却时，各有一个实际相变温度与之相对应，通常是在A1、A3和Acm 三个理论相变温度的代号中加注字母，而以Ac1、Ac3和Acm表示钢在加热时的实际相变温度，以Ar1、Ar3和Arm表示钢在冷却时的实际相变温度。
奥氏体的形成当把亚共析钢加热到Ac1温度时，组织中的珠光体即开始转变为奥氏体，一般将奥氏体的形成过程分为生核、长大、剩余滲碳体溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。
亚共析钢在Ac
以上温度，组织中珠光体仍按上述过程转变为奥氏体，而只有把
1
以上才能获得单相奥氏体。
亚共析钢加热到Ac
3
目前我们使用的滲碳钢，材料为8620H或8627RH以及20CrMnTi,均属于亚共析
钢，其化学成分如下：
C Mn Ni Cr Mo Si
8620H 0.18～0.23 0.7～0.9 0.4～0.7 0.4～0.6 0.15～0.25 0.15～0.3
8627RH 0.25～0.3 0.7～0.9 0.4～0.7 0.4～0.6 0.15～0.25 0.15～0.3
20CrNi3 0.17～0.24 0.3～0.6 2.75～3.25 0.6～0.9
C Mn Cr Ti
20CrMnTi 0.17～0.24 0.8～1.10 1.0～1.30 0.06～0.12
因其碳含量在0.2％C，所以我们选择的滲碳温度在900℃以上，以获得单相均
匀的奥氏体组织，从而使碳能滲入钢中。同时由于钢件在此温度得到单相奥氏体，
滲碳体已完全溶解，从而也保证了在淬火冷却时心部能得到无扩散型的板条马氏体。
5．滲碳件常见缺陷
5.1滲碳层中网状或大块碳化物产生原因是滲剂活性太高是表面含碳量
过高和滲碳后冷却速度太慢。消除办法是进行Acm以上的高温淬火或正火。
5．2滲碳层中大量残余奥氏体产生原因是滲碳浓度太高，使表面含碳量过高和淬火温度过高。消除办法是进行高温回火后重新加热淬火冷处理。
5．3黑色组织（非马）表层组织中出现沿晶界断续的网状黑色组织。产生原因是由于滲碳介质中的氧向内扩散，在晶界上形成铬、锰、钛等元素的氧化物，
使得晶界处合金元素贫化，造成局部淬透性下降，而出现了黑色的奥氏体分解产
物（屈氏体）。
5．4过热滲碳时过热或滲碳后淬火加热时过热，将使钢的晶粒过分长大而增加脆性。
5．5表面脱碳产生原因是滲碳后期滲碳气氛碳势太低，或滲碳后冷却及加热时保护不良所致。消除办法是进行补滲，或磨削掉脱碳层，或喷丸处理（脱
碳层≤0.02mm）
5．6表层含碳量过低产生原因是滲碳气氛浓度过低，滲碳温度低，滲碳时间短，滲碳炉漏气，零件表面沉积碳黑，装炉量太多等。消除办法是补滲。
5．7滲碳层深度不足产生原因是滲碳温度偏低，滲碳时间过短，滲剂浓度不足，炉子漏气，装炉量过多，零件表面积碳或氧化，试样检验不准。消除办法是补滲。
5．8滲碳层过深产生原因是滲碳温度偏高，时间过长。
5．9滲碳层不均匀产生原因是零件表面不清洁或积碳，炉温不均匀，炉内气氛循环不良或漏气，原材料带状组织严重。消除办法是补滲，为避免层深增加太多，滲碳温度可适当取低些（如890℃），这样在深的部位层深增加少，而浅的部位可增加多些。
5．10表面腐蚀及氧化产生原因是滲剂中含有硫和硫酸盐，零件表面不清洁，炉子漏气。
5．11心部硬度不足产生原因是淬火加热温度偏低或保温时间不够，心部有未溶解的铁素体；另外淬火时冷却速度不够，心部有奥氏体分解产物。消除办法是重新加热淬火。
五．碳氮共滲
用碳、氮同时滲入金属表面的化学热处理称为碳氮共滲
我们目前采用的碳氮共滲工艺是中温碳氮共滲（780～880℃），大都应用于结构钢耐磨件，一般滲层在1mm左右。
碳氮共滲与滲碳相比有以下优点；由于碳、氮同时滲入，滲层表面具有比滲碳更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，同时氮降低了奥氏体形成温度，可在较低温度下进行共滲，工件不易过热，而且可直接淬火，淬火变形小。碳、氮同时滲入可使滲层淬透性提高，因而可在较缓和的淬火介质中淬火。另外碳氮共滲的滲速较快，可以缩短工艺周期。
共滲介质氨气加滲碳气体
气体碳氮共滲组织:在常用温度下进行共滲处理后,滲层中的碳含量约为0.7～1.0％，含氮量约为0.15～0.5％。
淬火后，共滲组织应由细针状马氏体、适量的碳氮化合物和少量残余奥氏体
组成。
淬火后，由于最外层的含氮量较高，造成残余奥氏体量较多，故碳氮共滲间最外层的硬度要比第二层低一些，但共滲层硬度的最高值比单纯滲碳高。
六.常见故障、判断、原因分析及后果，采取的措施
1.交接班应做的工作检查工艺记录是否完整、工艺运行是否正常（温度、碳势、油温），各流量计是否正确，各压力表（水压、淬火油压、炉压）是否正常，淬火油液面高度是否合适。
2.多用炉部分
2.1碳势显示为零氧探头参比气是否合适，吹扫气是否开着（时手动还是电磁阀关不住），管子是否脱落、接线是否断开（通知当值电工检查）。
后果：丙烷气常通，炉内实际碳势很高，炉膛和氧探头严重积碳，氧探头损坏，工件产生碳化物、A+M超标，层深厚，零件报废。
采取的措施：根据检查的具体情况分别采取调整参比气、关掉吹扫气，关断丙烷气，通知工艺人员。
2.2 碳势达不到设定值参比气是否合适，丙烷气量是否合适，空气电磁阀是否处于接通状态，管道是否漏气，氧探头中毒。
后果：炉内贫碳或严重积碳，工件层深不合适，金相组织不合格
采取的措施：调整丙烷气量，手动吹扫氧探头，修理电磁阀
2.3 碳势波动大丙烷量和空气量太大，氧探头损坏
2.4降温阶段（875℃后）碳势升高氨气量太大，炉内积碳严重
采取的措施：调整氨气量，停炉烧碳黑
2.5上位机故障或停电上位机上显示当前渗碳层深值为零。
后果：不降温，工件层深厚
采取的措施：按工艺时间手动跳段降温
2.6 淬火时未将料盘拉到前室料盘在后室推过位，料盘装偏，推头未抬起。
判断：看后室限位杆是否回原位并打开观察窗观察，前室两个踏板限位是否压上。
采取的措施：调空炉设定值为淬火温度、碳势为0.85％C，通氮气打开前室
炉门，检查推头，校正料盘位置，关闭外炉门，恢复炉气并保温一定时间后手动淬火。
2.7 油温冷却缓慢观察油冷却器温度表和冷却水温。
后果：冷却性能下降，零件硬度不合适和表面非马超标
采取的措施：打开排油阀，放掉管路内气体
2.8油温过低加热是否关闭，油温设定值是否合适
后果：冷却不均匀，变形大、易开裂
采取的措施：打开加热，调整设定值
2.9 淬火油里有水水压高于油压，水油交换器泄漏
后果：淬火时油剧烈沸腾，引起着火烧损炉子，工件出现淬火软点
采取的措施：切断可燃性气体，通入氮气，关闭外炉门，切断加热降温
2.10 后室风扇坏，加热辐射管坏，淬火油液面高度不够
3连续炉部分
3.1零件装卡时超出料盘在主炉向硬化区推时把料盘挂斜，碰弯限位杆，造成停炉。
3.2升温时未将主炉和硬化区接收单元处料盘推空在连续炉开始运转时，碰弯限位杆
3.3手动转自动时应注意的问题
3.4打手动时应注意的问题
七.淬火油
1.G油
特点：在淬火高温冷却阶段，有很快而均匀的冷却速度，保证一定截面厚度工件的快速冷却
◇在对流冷却阶段，冷却速度如普通淬火油一样缓慢，使工件的淬火变形和开裂危险降低到
最低限度
蒸气压和挥发量很低，用于保护气氛和渗碳淬火，不影响炉内气氛，工件淬后表面光亮。HOUGHTO-QUENCH G 油闪点高，粘度适中，含有油性剂，对工件表面润湿快，不会形成气罩
含有独特的抗老化剂
典型理化参数：
粘度（37.8°C）SUS 95~110
闪点（开口，℃）不低于180
燃点（℃）不低于200
水份无
倾点（℃）不低于-9
腐蚀（铜片100℃×3h）级不大于 1
酸值（mgKOH/g）不大于0.1
饱和蒸汽压（20℃）Atm 不高于3.9×10-5
热氧化安定性：
粘度比(不大于) 1.25
冷却性能：油温60℃，不搅拌
特性温度℃>670
最大冷速℃/S >85
密度（g/cm3）0.872
色泽暗褐色
HOUGHTO-QUENCH G 油的使用温度从20℃-100℃，但推荐的最佳使用温度为60℃-80℃，长时期超过100℃，对工件淬火后的硬度虽无影响，但会影响工件表面的光亮度。
建议用泵或螺旋浆对淬火油进行搅拌，不推荐压缩空气搅拌，因为它会加速油的氧化
2.MT355油
特点：MAR-TEMP 355具有中等淬火冷却效果，是好富顿热油中冷速快的一种分级淬火油，适于较低温度下的马氏体分级淬火、等温淬火及低温回火，尤适用于淬较大的工件
◇在马氏体转变点附近具有缓慢的冷速，可保证淬火工件极小的变形量
◇MAR-TEMP 355以溶剂萃取精炼的，较高粘度的石蜡基矿物油为基础油，含有优质的抗氧化剂。经长期高温使用，性能稳定。在推荐使用温度下，使用寿命长
典型理化性能：
外观深棕色油液
粘度（37.8℃）500~600 SUS
闪点（开口）≥230℃
燃点（开口）≥260℃
凝固点-26.1℃
密度（15.6℃，g/cm3）0.885
灰分 1.10%
康氏残碳值 1.50%
推荐的使用温度
最低温度26.7℃
最高温度
开式淬火槽
可控气氛炉内
开式回火釜190.6℃204℃204℃
常用温度100-160℃
八.备料时应注意的问题
按工艺规定在备料架上备活，严禁野蛮操作，零件之间保留间隙，不允许零件之间接触，检查挂具是否有裂纹，认真填写记录，防渗碳零件在上料时发现有脱落现象及时补涂。
九.防渗碳
1.目的：使不需要渗碳的部位保持原始的含碳量，使其有良好的焊接性能
2.使用方法：将瓶内涂料充分搅匀，不要加水稀释，按工艺要求均匀涂刷，不允许涂到其它部位。
3.防渗失败产生的后果：导致焊接部位在使用过程中开裂
金属热处理基础知识大全 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。 1．金属组织 金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。 珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。
金属材料与热处理含答 案 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气 态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。
1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（） A.屈服点 B.抗拉强度 C.弹性极限 D.以上答案都对 7.做疲劳试验时，试样承受的载荷为（）。
A . 单液淬火 B. 双液淬火 C. 分级淬火 D. 等温淬火 4、下列牌号中属于优质碳素结构钢的是（） A、45 B、T8 C、Q235 D、9SiCr 5、奥氏体是（）晶格。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 D、复杂斜方 6、铁碳合金相图中的A1线是（）。 A、共析线 B、共晶线 C、碳在奥氏体中的溶解度线 D、缓慢冷却时 7、在机械零件的加工过程中，往往将（）作为控制零件性能的最后一道热处理工序。 A)退火B)回火C) 正火D)淬火 8、钢的淬透性由（）决定。 A . 淬火冷却速度 B. 钢的临界冷却速度 C. 工件的形状 D. 工件的尺寸 9、亚共析钢的淬火加热温度为（）。 A . Ac3以上30～50 ℃ B. Ac1以上30～50 ℃ C. Accm以上30～50℃ D. Ac3以上50～80 ℃ 10、过共析钢的淬火加热温度为（）。 A . Ac3以上30～50 ℃ B. Ac1以上30～50 ℃ C. Accm以上30～50℃ D. Ac3以上50～80 ℃ 11、钢淬火的目的主要是为了获得（）。 A . 马氏体 B. 珠光体 C. 索氏体 D. 托氏体
12、正火后的组织比退火的（）。 A . 细 B. 粗 C. 相等 D. 几乎一样 2、淬火的目的是什么？ 13、属于淬火缺陷的是（）。 A . 偏析 B. 气泡 C. 白点 D. 硬度不足 三、判断题（10小题，每小题2分，共20分） 1、HV表示材料的布氏硬度。（） 2、去应力退火组织无变化。（） 3、Q235属于碳素结构钢。 ( ) 4、钢件淬火后发现裂纹，如裂纹两侧有氧化脱碳现象，则淬火前裂纹就已存在。 （） 5、碳素钢随含碳量的增加，其塑性、韧性将升高。（） 6、硬度愈低，金属的切削加工性能愈好。（） 7、高速钢由于具有极高的硬度而可以进行高速切削。（） 8、由于铸铁含碳量比钢高，所以硬度都比钢高。（） 9、表面热处理都是通过改变钢材表面的化学成分而改变表面性能的。（） 10、低碳钢为了改善组织结构和机械性能，改善切削加工性，常用正火代替退 火。（） 四、问答题（2小题，每小题15分，共30分） 将同一棒料上切割下来的4块45#试样，同时加热到850°，然后分别在水、油、 炉和空气中冷却，说明：各是何种热处理工艺？排列一下硬度大小。
热处理基础理论知识 一.热处理基本原理 1.碳合金的基本知识 钢和铁常通称为铁碳合金，其基体金属是铁，合金中除铁而外的其他组元如碳等，通称为合金元素。 我们通常在实际使用中只分析铁碳二元合金系，合金系中基本相有铁素体（F、α）、滲碳体（Fe C）、奥氏体（γ）三种。 3
图1.铁碳相图 根据Fe-Fe3C相图，我们把钢分三类： 亚共析钢(含碳量＜0.77％C) 共析钢（0.77％C） 过共析钢（0.77～2.11％C） 铁碳合金的组织与它的含碳量关系极大，所以它的性能也随含碳量的多少而变。合金的室温组织是铁素体和滲碳体构成的机械混合物，随合金含碳量增加，合金中的滲碳体量愈来愈多，滲碳体的分布也随之发生变化。 2.奥氏体 铁－滲碳体相图是研究铁碳合金热处理的基础。例如，钢加热到A1温度以上时，将发生组织转变，形成奥氏体，而随后进行冷却时，会因冷却速度值不同而获得稳定组织、不稳定组织和介于两者之间的所谓亚稳定组织。这就说明，经过加热和冷却这样的处理之后，可使钢材表现出不同的性能。 奥氏体的形成当把钢加热到Ac1温度时，组织中的珠光体即开始转变为奥氏体，一般将奥氏体的形成过程分为生核、长大、剩余滲碳体溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。 2.1奥氏体形核，奥氏体的晶核通常优先地产生于珠光体中铁素 体与渗碳体的相界面上。 因为在相界面上空位密度较高，原子排列较不规整，容易获得形成奥氏体所需要的能量和浓度的条件。 2.2奥氏体长大奥氏体晶核形成后，一面与渗碳体相接，另一面与铁素体相接。在靠近铁素体处的碳含量较低，因此在奥氏体中出现了碳浓度梯度，引起了碳在奥氏体中不断地由高浓度向低浓度的扩散。随着碳扩散的影响，奥氏体与铁素体接触处的碳浓度增高，而使奥氏体与渗碳体接触处碳浓度降低，因此失去平衡。为了恢复平衡，渗碳体势必不断地溶解，又有碳原子溶入奥氏体，使其含碳量升高而恢复到奥氏体碳的最大溶解量，与此同时发生奥氏体的碳原子又向铁素体扩散，促使这部分铁素体转变为奥氏体，并使其自身的碳含量又下降，回复到奥氏体碳的最低溶解量。这样碳浓度再一次失去平衡和恢复平衡这种反复循环过程，就使奥氏体一方
金属材料与热处理基础考试题 部门__________姓名___________工号__________得分____________ 一、选择题 1、拉伸试验时，试样拉断前所能够承受的最大应力称为材料的（）。 A、弹性极限 B、抗拉强度 C、屈服点 2、用拉伸试验可测定材料的（）性能指标。 A、强度 B、韧性 C、硬度 3、将钢件奥氏体化后，先浸入一种冷却能力强的介质中，然后迅速浸入另一种冷却能力弱的介质中，使之发生马氏体转变的淬火方法称（）。 A、分级淬火 B、等温淬火 C、水冷淬火 D、双介质淬火 4、制造小弹簧宜选用（），制造冷压件宜选用（）钢。 A、08F B、45 C、65Mn D、T12A 5、滚动轴承钢GCrl5中的平均含铬量为（）。 A、% B、% C、15% D、% 6、合金渗碳钢渗碳后必须进行（）热处理才能使用。 A、淬火加高温回火 B、淬火加中温回火 C、淬火加低温回火 D、高温回火 7、工业纯铝的特点的是（）。 A、密度小 B、导电性好 C、强度高 D、抗腐蚀能力高 二、判断题 1、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。（） 2、对钢进行热处理的目的都是为了获得细小、均匀的奥氏体组织。（） 3、退火与正火的目的大致相同，它们主要的区别是保温时间长短。（） 4、回火的目的主要是消除应力，降低硬度，便于进行切削加工。（）
5、感应加热表面淬火时所使用的电流频率越高，则工件表面的淬硬层深度 越深。（） 6、渗碳的零件可以是低碳钢也可以是高碳钢。（） 7、在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。（） 8、合金钢只有经过热处理，才能显著提高其力学性能。（） 9、工业纯铝具有较高的强度，常用作工程结构材料。（） 三、填空题 1、金属材料的使用性能包括、和等；工艺性能包括、、、和 ` 等。 2、材料的力学性能包括、、和等。 3、强度是指金属材料在作用下，抵抗和的能力。 4、热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行、 和以获得所需要的组织结构与性能的工艺。 5、生产中常用的冷却介质有、和等。 6、生产中在钢淬火后进行的热处理工艺称为调质，调质后的组织 为。 7、Q235—A 表示为235MPa，质量为级的钢。 8、T10A表示含碳量为的钢。 9、常用来制造高速切削的车刀、刨刀的高速工具钢有和。 10、不锈钢是指在介质或大气中具有抗腐蚀性能的钢，其成分特点是 含量较高，含量较低。 11、表面要求具有高的，而心部需要足够的的零件应进行表面热处理。 12、滚动轴承钢的热处理首先采用，以降低锻造后钢的硬度， 便于切削加工，然后采用，以提高轴承的硬度和耐磨性。
第二节钢在热处理加热和冷却时的组织转变 在热处理过程中，由于加热、保温和冷却方式的不同，可以使钢发生不同的组织转变，从而可根据实际需要获得不同的性能。 一、钢在热处理加热与保温时的组织转变 ——钢热处理加热的目的是获得部分或全部奥氏体，组织向奥氏体转变的过程称奥氏体化。 加热至Ac1以上时：首先由珠光体转变成奥氏体（P→A）； 加热至Ac3以上时：亚共析钢中的铁素体将转变为奥体（F→A）； 加热至Ac cm以上时：过共析钢中的二次渗碳体将转变成奥氏体（Fe3C I→A） 1、奥氏体的形成过程 共析钢奥氏体化：热处理加热至Ac1以上时，将全部奥氏体化，过程如下图。 亚共析钢奥氏体化：原始组织为F+P，加热至Ac1以上时，P先奥氏体化，组织部分奥氏体化；加热至Ac3以上时，F奥氏体化，组织全部奥氏体化 过共析钢奥氏体化：原始组织为P+Fe3C，加热至Ac1以上时，P先奥氏体化，组织部分奥氏体化；加热至Ac m以上时，Fe3C奥氏体化，组织全部奥氏体化 2、奥氏体的晶粒大小
奥氏体晶粒对性能影响：奥氏体的晶粒越细小、均匀，冷却后的室温组织越细密，其强度、塑性和韧性比较高。 [奥氏体的晶粒度]：晶粒度是指多晶体内晶粒的大小，可以用晶粒号、晶粒平均直径、单位面积或单位体积内晶粒的数目来表示。GB/T8493-1987将奥氏体晶粒分为8个等级，其中1~4级为粗晶粒；5~8级为细晶粒。 4级5级6级7级 [本质粗晶粒钢]：热处理时随加热温度的升高，奥氏体晶粒迅速长大的钢。 [本质细晶粒钢]：热处理时随加热温度的升高，奥氏体晶粒不易长大的钢。一般完全脱氧的镇静钢、含碳化物元素和氮化物元素的合金钢为本质细晶粒钢。 3、影响奥氏体晶粒大小的主要因素 热处理工艺参数：加热速度、加热温度越、保温时间，其中加热温度对奥氏体晶粒大小的影响最为显著。 钢的化学成分：大多数合金元素（锰和磷除外）均能不同程度地阻止奥氏体晶粒的长大，特别是与碳结合能力较强的碳化物形成元素（如铬、钼、钨、钒等）及氮化物元素（如铌、钒、钛等），会形成难熔的碳化物和氮化物颗粒，弥散分布于奥氏体晶界上，阻碍奥氏体晶粒的长大。因此，大多数合金钢、本质细晶粒钢加热时奥氏体的晶粒一般较细。 原始组织：钢的原始晶粒越细，热处理加热后的奥氏体的晶粒越细。
锻造基础知识讲座 （一）锻造的基本概念。 锻造是锻压工艺的一部分，锻压包括锻造和冲压两部分。 锻造的根本目的：是获得所需形状和尺寸，同时要求其性能和组织符合一定的技术要求的毛坯。 锻造按温度来分有：热锻、温锻和冷锻。不同的锻造温度对锻件的组织和性能的影响也是不同的。 下面介绍的内容主要是热锻部分知识。 锻造分自由锻和模锻两部分。 自由锻是自由锻造的简称，自由锻包括胎模锻，适用于单件小批生产。 模锻适用于批量生产和大批量生产，如汽车制造行业。 自由锻和模锻是锻造工艺的主要支柱。 发达国家的模锻件占锻件总重量的70％以上；我国在50年 代模锻件占锻件总重量不到20％，现在有进步，但模锻件总重乃比自由锻件少。 自由锻又分手工锻和机器锻。 手工锻在现在工厂用得很少，只在工具修理部门有，农村的铁匠炉基本上还是用手工锻。 机器锻又分锤上自由锻和水压机上自由锻，前者用来生产大、中、小锻件；后者用来生产大型和特大型锻件。 自由锻特点： 1.所用工具简单，通用性强，灵活性大。 2.靠工人的手工操作来控制锻件的形状和尺寸，因此，锻件的 精度差，工人的劳动强度大，生产率低。 锻件的主要缺陷有： 1.裂纹：有横向、纵向裂纹及其它各种裂纹。 2.过烧。 3.白点（锻件内部银白色、灰白色圆形的裂纹） 4.折叠。 5.疏松、非金属夹杂物。 6.机械性能达不到要求（锻比不够）。 7.弯曲、变形。 产生以上缺陷的原因很多，有铸锭缺陷引起的，有锻造加热不当引起的，有锻造本身的原因，也有锻后冷却和热 处理不当引起的。总之，原因很多。所以当锻件的缺陷发现 后，需要综合起来进行分析，并要掌握在不同情况下产生缺
材料热处理基础知识 1、回火注意事项 回火必须及时，淬火后零件在4h内进行回火。常用回火方法有自行回火、炉中回火和感应回火。 2、感应加热电参数的调整 目的是使高、中频电源的工作处于谐振状态，使设备发挥较高的效率。 1）高频加热电参数的调整，（在7-8kv的低电压负载条件下，调整耦合，反馈手轮位置使栅极电流与阳极电流之比1:5-1:10，然后再将阳极电压升到使用电压，进一步调整电参数，使槽路电压调整到所需值，匹配最佳。） 2）中频加热电参数调整，根据零件大小、形状硬化区长短及感应器结构选择合适的淬火变压器匝数比和适当电容量，使其处于谐振状态下工作。 3、常用冷却介质有哪些 水、盐水、碱水、机械油、硝盐、聚乙烯醇、三硝水溶液、水溶性淬火剂、专用淬火油等。 4、试分析影响钢淬透性的因素？ ①含碳量的影响：亚共析钢随含碳量的增加A的稳定性增加C曲线右移；过共析钢随含碳量的增加，未熔碳化物的增加，A的稳定性降低，C曲线右移 ②合金元素的影响：除Co外固溶态的金属元素均是Ｃ曲线右移 ③Ａ化温度和保温时间：Ａ化温度越高，保温时间越长碳化物溶解越完全Ａ晶粒越粗大，C曲线右移 ④原始组织的影响：原始组织越细，越容易得到均匀Ａ，使Ｃ曲线右移，并使Ms下移
⑤应力应变的影响：使C曲线左移。 5、量具为什么要进行稳定化处理？常规的量具稳定化处理工艺是怎样的？ 通过处理可以减少M的正方度，成为较稳定的M，使为转变的A’陈化；降低淬火和深冷处理后的残余应力，对尺寸稳定有良好的作用。 6、轴承超细化处理有哪二种方法，目的是什么？ ①锻热淬火预处理目的：可使A’11.9％~12.1％残留K为7.11％，A晶粒度9~10级 ②轴承双细化处理目的：处理后可比原始晶粒细化1.5~2.0级碳化物颗粒尺寸小于 0.6μm有利于提高淬火后获得细小针状的M组织，并可以提高韧度、耐磨性和疲劳强度。 7、在制定热处理加热工艺时应考虑哪些问题? ①工艺的先进性充分采用新的工艺方法及热处理新技术及新型工艺材料 ②工艺的可靠、合理可行采用工艺要十分可靠、稳定 ③工艺的经济性工艺应合理利用能源，采用节能工艺设备要充分利用现有设备采用辅助工装的方法，满足不同零件的工艺要求 ④工艺的安全性工艺要安全可靠采取必要的安全防范措施 ⑤尽量采用机械化，自动化程度高的工艺装备，不仅可以提高劳动生产率，也有利于工艺过程的控制，保证热处理的质量可靠。 8、何谓球化退火？其工艺特点是什么？ 所谓钢的球化退火是使钢中的碳化物球化而进行的退火工艺。
金属热处理基础知识
金属热处理基础知识一 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。 1．金属组织 金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。 珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）
莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%） 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～
第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分：学习内容 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？ 答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13，退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢
金属热处理工培训计划 1.培训目标 1.1总体目标 培养中级技术工人所必须的一门技术基础课。其内容包括金属的机械性能、金属学的基础知识及金属材料等部分。并达到一定熟练程度。 1.2理论知识培训目标 (1)本课程的任务是使学生掌握金属材料和热处理的基础知 识，为学习各门专业工艺学课及今后从事生产技术工作打下必要的基础。 (2) 通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求： ①基本掌握常用金属材料的牌号，成分，性能及应用范围。 ②了解金属材料的内部结构，以及成分，组织和性能三者之间的一般关系。 ③懂得金属材料热处理的一般原理。 ④明确热处理的目的，了解热处理的方法及实际应用。 1.3操作技能培训目标 ①会评价工程材料力学性能指标。 ②运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； ③能为工程零件及结构正确选材； ④能为工件制定的热处理工艺参数。 2.教学要求 2.1理论知识要求
2.1.1职业道德 2.1.2会评价工程材料力学性能指标。 2.1.3运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； 2.1.4能为工程零件及结构正确选材； 2.1.5能为工件制定的热处理工艺参数。 2.1.6热处理工艺管理知识。 2.1.7热处理各种淬火介质的冷却性能知识。 2.1.8热处理辅助设备、控温仪表知识。 2.1.9.热处理质量检验及校正知识。 2.2操作技能要求工装制作基础知识 (1)识图及绘图。 (2)钳工操作一般知识。 电工知识 (1)通用设备常用电器的种类及用途。 (2)电气传动及控制原理基础知识。 (3)安全用电知识。 安全文明生产与环境保护知识 (1)现场文明生产要求。 (2)安全操作与劳动保护知识。 (3)环境保护知识。 质量管理知识
《金属材料与热处理》教学大纲 一、说明 1、课程的性质和内容 金属材料与热处理是一门技术基础课。其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。 2、课程的任务和要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理 论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求: （1）了解金属学的基本知识。 （2）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 （3）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 （4）了解热处理的一般原理及其工艺。 （5）了解热处理工艺在实际生产中的应用。 3、教学中应注意的问题 （1）认真贯彻理论联系实际的原则，注重学生素质的全面提高。 （2）在组织教学时，应根据所学工种，结合实际生产，选择不同的学习内容，有“*”的为选学内容。 （3）加强实验和参观，增强感性认识和动手能力。 （4）有条件的可辅以电化教学，是教学直观而生动。 二、教学要求、内容、建议及学时分配。（总学时80课时，开课时间为：高 一上期） 绪论总学时1 教学要求 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的基本内容。 教学内容
1、学习金属材料与热处理的目的。 2、金属材料与热处理的基木内容。 3、金属材料与热处理的发展史。 4、金属材料在工农业生产中的应用。 教学建议 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的发展前景。 第一章金属的结构与结晶总学时2 教学要求 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学内容 §1-1金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 § 1-2纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的影响 四、金属晶体缺陷 § 1-3金属的同素异构转变 教学建议 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。
《金属材料与热处理》课程教学大纲 一、课程性质、目的和任务 属材料与热处理是一门技术基础课。其主要容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。 二、教学基本要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： (1)了解金属学的基本知识。 (2)掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 (3)了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 (4)了解热处理的一般原理及其工艺。 (5)了解热处理工艺在实际生产中的应用。 三、教学容及要求 绪论 教学要求： 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的基本容。 教学容： 1、学习金属材料与热处理的目的 2、金属材料与热处理的基本容 3、金属材料与热处理的发展史 4、金属材料在工农业生产中的应用 教学建议： 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的发展前景。 第一章金属的性能 教学要求： 1、掌握金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳等概念及各力学性能的衡量指标。 2、了解金属的工艺性能。 教学容： §1—1 金属的力学性能 一、强度 二、塑性 三、硬度
四、冲击韧性 五、疲劳强度 §1-2金属的工艺性能 一、铸造性能 二、锻造性能 三、焊接性能 四、切削加工性能 第二章金属的结构与结晶 教学要求： 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学容： §2-1 金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 §2—2纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的影响 ＊四、金属晶体结构的缺陷 §2—3 金属的同素异构转变 教学建议： 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。 ＊第三章金属的塑性变形与再结晶 教学要求： 1、了解金属塑性变形的基本原理。 2、掌握冷塑性变形和热塑性变形对金属性能的影响。教学容： §3—1 金属的塑性变形 一、单晶体的塑性变形 二、多晶体的塑性变形 §3—2 冷性变形对金属性能与组织的影响
热处理知识： 一、强化 1、细晶强化：细小等轴晶的晶界长，杂质分布较分散，各方向的力学性能差异小，晶粒越细小，强度、硬 度、塑性、韧性都好。 2、固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这 种现象叫固溶强化现象。 3、第二相强化：当合金中有第二相金属化合物质点存在时，使质点周围基体（固溶体）金属产生晶格畸变， 同时增加了基体与第二相的界面，两者都使位错运动阻力增大，故使合金的强度、硬度提 高。 合金硬度、强度优于纯金属，因为2、3、 4、热处理强化（相变强化）：利用重结晶的方法使相或组织发生变化。 二、相和组织 1、铁素体：碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 2、奥氏体：碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 3、渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。 4、珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 5、莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%） 三、热处理知识 1、热处理：把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。 2、退火：将金属或合金的材料或制件加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的一 种热处理工艺。 3、正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空气中冷却的一种热处理工艺。 4、淬火：将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却的热处理工艺。 5、回火：将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相变温度以下），保温一段时间，然后冷却的热处理工 艺。 6、调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合工艺称调质处理。 7、表面热处理：改变钢件表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。
第四章金属材料的基础知识和热处理的 基本知识 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量 3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13、什么是金属的热处理？ 答：金属热处理是在一定的条件下，给金属加热与冷却，使金属获得一定的机械性能和化学性能的工艺方法。14、什么是正火？ 答：将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火快，这一过程叫正火。 15、什么是金属？ 答：所谓金属，就是指具有光泽、不透明、高的塑性、良好的导电性和导热性以及固定熔点特征的结晶物质。 16、什么是钢的淬火？ 答：将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间后，然后在水、油或盐水中快速冷却的过程称为淬火。 17、试述型号HT100的含义。 答：HT表示灰口铸铁，100表示抗拉强度为100Mpa. 18、按钢的化学成分、用途和质量分类，钢可分为哪几类？ 答：按钢的化学成分可分为碳素钢、合金钢两类。 按钢的用途可分为工具钢、结构钢和特殊性能钢三类。按钢的质量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢三类。 19、热处理的目的是为了什么？ 答：目的是为了：（1）改善钢的性能。 （2）热处理作为冷加工工艺的预备工序，可以改善金属材料的切削加工性和冲压等工艺性能。 （3）热处理对充分发挥材料的潜在能力，节约材料，降低成本有着重要意义。 20、合金焊口热处理的目的是什么？ 答：目的是：（1）除去焊口中的应力，防止焊口热影响区产生裂纹。 （2）改善焊口热影响区金属的机械性能，使金属增加韧性。 （3）改善焊口热影响区金属的组织。
精品文档 . A . 单液淬火 B. 双液淬火 C. 分级淬火 D. 等温淬火 4、下列牌号中属于优质碳素结构钢的是（） A 、45 B 、T8 C 、Q235 D 、9SiCr 5、奥氏体是（ ）晶格。 A 、体心立方 B 、面心立方 C 、密排六方 D 、复杂斜方 6、铁碳合金相图中的A1线是（ ）。 A 、共析线 B 、共晶线 C 、碳在奥氏体中的溶解度线 D 、缓慢冷却时 7、在机械零件的加工过程中，往往将（ ）作为控制零件性能的最后一道热处理工序。 A)退火 B)回火 C) 正火 D)淬火 8、钢的淬透性由（ ）决定。 A . 淬火冷却速度 B. 钢的临界冷却速度 C. 工件的形状 D. 工件的尺寸 9、亚共析钢的淬火加热温度为（ ）。 A . Ac3以上30～50 ℃ B. Ac1以上30～50 ℃ C. Accm 以上30～50℃ D. Ac3以上50～80 ℃ 10、过共析钢的淬火加热温度为（ ）。 A . Ac3以上30～50 ℃ B. Ac1以上30～50 ℃ C. Accm 以上30～50℃ D. Ac3以上50～80 ℃ 11、钢淬火的目的主要是为了获得（ ）。 A . 马氏体 B. 珠光体 C. 索氏体 D. 托氏体
精品文档 . 12、正火后的组织比退火的（ ）。 A . 细 B. 粗 C. 相等 D. 几乎一样 13、属于淬火缺陷的是（ ）。 A . 偏析 B. 气泡 C. 白点 D. 硬度不足 三 、判断题（10小题，每小题2分，共20分） 1、HV 表示材料的布氏硬度。 （ ） 2、去应力退火组织无变化。 （ ） 3、Q235属于碳素结构钢。 ( ) 4、钢件淬火后发现裂纹，如裂纹两侧有氧化脱碳现象，则淬火前裂纹就已存在。 （ ） 5、碳素钢随含碳量的增加，其塑性、韧性将升高。 （ ） 6、硬度愈低，金属的切削加工性能愈好。 （ ） 7、高速钢由于具有极高的硬度而可以进行高速切削。 （ ） 8、由于铸铁含碳量比钢高，所以硬度都比钢高。 （ ） 9、表面热处理都是通过改变钢材表面的化学成分而改变表面性能的。（ ） 10、低碳钢为了改善组织结构和机械性能，改善切削加工性，常用正火代替退火。 （ ） 四、问答题（2小题，每小题15分，共30分） 将同一棒料上切割下来的4块45#试样，同时加热到850°，然后分别在水、油、炉和空气中冷却，说明：各是何种热处理工艺？排列一下硬度大小。 2、淬火的目的是什么？
金属热处理基本知识 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。1．金属组织 ●金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电 能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 ●合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属 特性的物质。 ●相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 ●固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个 组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 ●固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格 发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 ●化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的 新的晶体固态结构。 ●机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两 面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 ●铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 ●奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
●渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。 ●珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） ●莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%） ●金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 ●为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 ●在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 ●公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 ●随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人