第四章钢的热处理
一、填空题
1、钢的热处理工艺曲线包括_____________、_____________和冷却三个阶段。
2、常用的退火方法有_________、球化退火和___________。为了去除工作中由于塑性变形加工，切削
加工或焊接等造成的和铸件内存残余应力而进行退火叫____________。
3、淬火前，若钢中存在网状渗碳体，应采用_________的方法予以消除，否则会增大钢的淬透性。
4、淬火时，在水中加入___________，可增加在650℃—550℃范围内的冷却速度，避免产生软点。
5、工件淬火及__________________的复合热处理工艺，称为调质。
6、通常用____________热处理和___________热处理来强化钢的表面层。
二、单项选择题
7、下列是表面热处理的是（）
A、淬火
B、表面淬火
C、渗碳
D、渗氮
8、完全退火（）
A、不能用于亚共析钢
B、不能用于过亚共析钢
C、二者皆可
D、二者皆不可
9、下列是整体热处理的是（）
A、正火
B、表面淬火
C、渗氮
D、碳氮共渗
10、正火是将钢材或钢材加热保温后冷却，其冷却是在（）
A、油液中
B、盐水中
C、空气中
D、水中
11、双介质淬火法适用的钢材是（）
A、低碳钢
B、中碳钢
C、合金钢
D、高碳工具钢
12、下列是回火的目的是（）
A、得到马氏体或贝氏体
B、稳定工件尺寸
C、提高钢的强度和耐磨度
D、提高钢的塑性
13、高温回火后得到的组织为（）
A、马氏体
B、贝氏体
C、回火托氏体
D、回火索氏体
14、为保证较好的综合力学性能，对轴、丝杠、齿轮、连杆等重要零件，一般采用的热处理方式是（）
A、淬火
B、正火
C、退火
D、调质
15、为了减小淬火内应力和降低脆性，表面淬火后一般要（）
A、正火
B、低温回火
C、中温回火
D、高温回火
16、常用的渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳，其中应用较广泛的是（）
A、三种同样重要
B、第一种
C、前两种
D、后两种
17、渗碳钢件常采用的热处理工艺是（）
A、淬火加低温回火
B、淬火加中温回火
C、淬火加高温回火
D、不用再进行热处理
18、目前工业上应用最广泛的是气体渗氮法。它是在渗氮罐中进行加热时，不断通人空气介质
A、氮气
B、氨气
C、一氧化碳
D、二氧化碳
19、渗氮后的钢材常采用的热处理工艺是（）
A、淬火加低温回火
B、淬火加中温回火
C、淬火加高温回火
D、不用再进行热处理
20、工作中有强烈摩擦并承受冲击载荷或交变载荷的零件广泛应用的热处理方法（）
A、渗碳
B、渗氮
C、调质
D、淬火
21、淬火钢回火后的冲击韧度是随着回火温度的提高而（）
A、提高
B、降低
C、不变
D、先提高后降低
22最常用的淬火剂是（）
A、水
B、油
C、空气
D、氨气
23、在钢的整体热处理过程中，常用的作预备热处理的是（）
A、正火和淬火
B、正火和回火
C、淬火和回火
D、退火和正火
24、球化退火前有网状渗碳体的钢件，在球化退火前先进行（）
A、退火
B、正火
C、淬火
D、回火
三、简答题
25、什么是退火？简述其种类及应用。
26、什么是回火？回火的主要目的是什么？
27、有一20钢（Wc=0.20%）制轴，直径为35mm，经渗碳、淬火和低温回火后，轴的表层和心部各为什么组织？
附：参考答案
一、填空题
1、加热保温
2、完全退火去应力退火去应力退火
3、正火
4、盐或碱
5、高温回火
6、表面化学
二、选择题
7—11 BBACD 12—16 BDDBC 17—21 ABDBA 22—24 ADB
三、简答题
25、退火是将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速
度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。
种类：完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火等。
退火的应用: 主要用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件（或冷拔件）及机加工的残余内应力.
26、回火是将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。
回火的目的：降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，使组织趋于稳定并获得所需要的性能。
27、略
SKD11热处理工艺 成分标准：GB/T1299-2000 化学成份：% C碳Si硅Mn锰Cr铬V钒Mo钼P磷S硫磺 1.50 0.25 0.45 1 2.0 0.35 1.00 ≤0.025 ≤0.010 特点：高碳高铬钢，高淬透性，高硬度、耐磨性及韧性极高。 用途：各种冷模，成形轧辊，剪刀，形状繁杂之冷压工具，塑胶模等。 硬度：出厂状态：HB≤255，最终热处理后HRC60°左右； A.预热处理：调质（获得稳定材料金相组织） 调质：淬火，940℃油或水冷（材料深度较大时油冷），640℃回火，硬度HRC29-33； 上海荔锋模具钢材有限公司https://www.doczj.com/doc/c08248844.html, B.最终热处理内容如下： 1．淬火：先预热700-750℃（宜二次预热~500℃~850℃），再加热至1000-1040℃，在静止空气中冷却，如钢具尺寸在6寸以上则加热至980-1030℃在油中淬硬更佳。 2．回火：加热至150~200℃，在此温度中停留保温≥2小时，然后在空气中冷却。回火温度，保温时间及HRC硬度变化（见以下参考图）。
C、采用试验比较的方法积累经验值： SKD11 https://www.doczj.com/doc/c08248844.html,/productinfo/detail_4_51_109.html 热处理工艺试验内容： 1．准备试棒,按以下规格数量备各零件（采用原P620-01-m01料单有误的两件坯料，棒料则按仓库现有的Cr12MoV或Cr12，但必须注明其材料牌号）； 2．在零件上作出序号标识：（1，2，3，4等）； 3．工艺路线： A、件号如（1，2）（温度调整异同各1件）：按预热处理精加工（铣或磨削）最终热处理； B、件号如（3，4）（温度调整异同各1件）：加工后最终热处理；（热处理及加工后应尽量平放，细长件应及时垂直吊放）； 4．各工序完成时请及时在附表中填写各加工后、热处理后的实际尺寸及平行度，直线度实际值等形位尺寸实际值，热处理温度及保温时间，各起始时间及详细操作过程和时间，实际硬度值,操作者姓名等内容。 附注：a、SKD11：200*20*20 4件; b、SKD11：55*55*55 4件; c、SKD11：55*55*55 4件（按图加工形状）; d、Cr12或Cr12MoV φ20*200 2件; e、Cr12或Cr12MoV 库房中现有较小规格材料2件; 资料来源：https://www.doczj.com/doc/c08248844.html,/articleinfo/detail_5_10_365.html
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
热处理资料与讨论 a.材料成分和机械加工性能（成分比例大同没有提供） DC53的主要化学成分 背景:DC53是对SKD11进行改良的新型冷作模具钢，其技术规范载于日本工业标准（JIS）G4404。它克服了SKD11高温回火硬度和韧性不足的弱点，将在通用及精密模具领域全面取代SKD11 性能：用DC53制造的工具很少出现裂纹和开裂，大大提高了使用寿命与此同时DC53之三个优良特性(1)DC53的热处理硬度比SKD11高（可从大同提供的热处理参数表验证） 热处理性能特点：DC53是在SKD11(Crl2MoV)基础上改进的冷作模具钢，常规热处理条件下，残余奥氏体几乎全部分解，一般可省略深冷处理，在较强硬度下仍可保持较高的韧性。思考点： 硬度需要决定了热处理的工艺路线。不同的硬度、韧性需求有不同的处理方式 硬度决定了模具的耐磨性。硬度高耐磨性强，承载冲击量高，模具精度稳定性好。 外径落料模（二次外径冲孔）、时穴冲孔模具及字钉连续模的要求相较差别。 1.外径精度要求一般（公差-8~0）冲制批量一般用淬火+低温（230℃）回火处理 2.时穴精度要求高（公差±3）冲制批量一般用淬火+低温（230℃）回火处理 3.字钉精度要求高（公差±1）冲制批量大出于保险考虑用淬火+低温（230℃）回火处理（可实验淬火+530℃）回火处理）。 b.热处理实验工艺制定 DC53热处理图 在实际热处理中，保温时间为每25mm厚20-30分钟。
第一次预热温度：650℃，升温时间30分钟，保温时间初设 2 小时 第二次预热温度：850℃，升温时间20分钟，保温时间初设 2 小时 第三次升温温度：1030℃，升温时间20分钟，保温时间初设1.5小时 回火温度选择230℃、520℃每次回火时间初设1.5-2小时回火3次 做热处理实验，回火次数为3次。务必要做到。所有过程真空炉完成。完成后用洛式硬度计打表面硬度。 淬火、回火钢材金相组织的实际变化和对性能的意义 淬火是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。 经过回火，钢的组织趋于稳定，淬火钢的脆性降低，韧性与塑性提高，消除或者减少淬火应力，稳定钢的形状与尺寸，防止淬火零件变形和开裂，高温回火还可以改善切削加工性能。同理其它热处理的工艺如下： SKD11模具钢热处理规范: 过程与DC53相似。但是如果强调线切割性能的话，应当采取较高温度的回火，因此在硬度得到满足的条件下在回火温度区域里可选择尽量选择较高温度的回火。 SKD11热处理图 SKH51热处理工艺 SKH51热处理图 第一次预热温度：650℃，升温时间30分钟，保温时间初设 2 小时 第二次预热温度：850℃，升温时间20分钟，保温时间初设 2 小时 第三次升温温度：1220℃，升温时间20分钟，保温时间初设1.5-2小时 淬火后油冷。 回火温度选择200℃、560℃每次回火时间初设1.5-2小时回火3次 SKS3模具钢热处理规范: 淬火:先预热至550℃~650℃，再加热至800~850℃在油冷。 回火:加热至280℃~320℃，在此温度中停留，然后在静止空气冷却。 硬度:HRC56℃以上 SKS3热处理比SKH51容易（热处理图略） 手动洛氏硬度计
工程材料作业（4）答案 1.解释下列现象: (1) 在相同含碳量下，除了含Ni和Mn的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。 奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解，奥氏体均匀化4阶段。多数合金元素减缓A形成，Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲和力大，形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用，又必须使其更多的溶入奥氏体中，合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度，保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素，因增大碳的扩散速度，使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大，合金钢需要更高的加热温度，更长的保温时间，才能保证奥氏体均匀化。 （加热温度升高了，但一般不会引起晶粒粗大：大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显，因其形成的碳化物高温下稳定性高，很难完全溶入奥氏体，未溶的细小碳化物颗粒，分布在奥氏体晶界上，有效的阻止晶粒长大，起到细化晶粒的作用。所以，合金钢虽然热处理加热温度高，但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素：V、Ti、Nb、Zr；中等阻碍的：W、Mo、Cr；影响不大的：Si、Ni、Cu；促进晶粒长大的：Mn、P、B） (2) 在相同含碳量下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。
回火过程一般分为：马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变和碳化物长大。 合金元素在回火过程中，推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变（即在较高温度才出现分解和转变），提高铁素体的再结晶温度，使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时，比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度和强度（对工具钢，耐热钢更重要），或在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而韧性更好（对结构钢更重要。） (3) 为何含C大于0.4%，含Cr大于12%的Cr钢属于过共析钢，含碳1.5%，含Cr12%的钢属于莱氏体钢。 在合金元素的作用下，使得铁碳相图的S点（即﹤﹤0.77%）和E点（即﹤﹤2.11%）因此，C大于0.4%，含Cr大于12%的Cr钢属于过共析钢，含碳1.5%，含Cr12%的钢属于莱氏体钢。 (4) 高速钢在热轧或锻造后，经空冷获得马氏体组织。 高速钢由于合金元素含量高，使得C曲线右移很多，即过冷奥氏体区很大，淬火临界冷却速度大为降低，因此采取空冷即可获得马氏体组织。高速钢俗称“风钢”（锋钢） 2．何谓合金渗碳钢？为何渗碳钢的含碳量都较低？合金渗碳钢常用的合金元素有哪些及其主要作用？为何渗碳后要进行淬火和低温回火？ 经过渗碳热处理后使用的低碳合金结构钢。 含碳量低是为了保证零件心部有足够的塑性和韧性。 渗碳钢常用的合金元素是：Cr，Ni，Mn，B，主要目的是提高淬透性。还
第四章钢的热处理 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，如图4--1 热处理的分类见表4--1。 第一节钢在加热时的组织转变 大多数零件的热处理都是先加热到临界点以上某一温度区间，使其全部或部分得到均匀的奥氏体组织，然后采用适当的冷却方法，获得所需要的其它组织结构，如马氏体、贝氏体等。 金属或合金在加热或冷却过程中，发生相变的温度称为相变点或临界点，如图4—2。 在铁碳合金状态图中，A 1、A 3 、A c m 是平衡条件下的临界点； 实际加热时的临界点标为A c1、A c3 、A c c m ； 冷却时的临界点标为A r1、A r3 、A r c m 。 一、奥氏体的形成 以共析钢为例来分析共析钢奥氏体的形成过程。珠光体向奥氏体的转变，是由化学成分和晶格都不相同的两相，转变为另一种化学成分和晶格的过程，因此，在转变过程中必须进行碳原子的扩散和铁原子的晶格重构，即发生相变。 研究发现：奥氏体的形成是通过形核和核长大过程来实现的。珠光体向奥氏体转变可以分为四个阶段：①奥氏体晶核形成；②奥氏体晶核长大；③残余渗碳体溶解；④奥氏体化学成分的均匀化，如图4—3。 钢在热处理时之所以需要一定的保温时间，不仅是为了把零件热透，而且也是为了获得化学成分均匀的奥氏体，以便在冷却时得到良好的组织和性能。 由铁碳合金状态图可以看出，亚共析钢需加热到A c3 以上，并保温适当时 间，才能得到化学成分均匀单一的奥氏体组织；过共析钢需加热到A c c m 以上，并保温适当时间，才能得到化学成分均匀单一的奥氏体组织。 二、奥氏体晶粒长大及其控制措施 钢中奥氏体晶粒的大小直接影响到冷却后的组织和性能。奥氏体晶粒细小，则其转变产物的晶粒也较细小，其性能也较好；反之，转变产物的晶粒则粗大，其性能则较差。
“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、说明相界面和应变能在固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。 4、固－固相变的等温转变动力学曲线是“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、珠光体形成的热力学特点有哪些？相变主要阻力是什么？试分析片间距S与过冷度△T的关系。 2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响？珠光体团直径大小对机械性能影响如何？ 3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后，发现其组织中除有球状珠光体外，还有部分细片状珠光体，试分析其原因。 4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后，以同样冷却速度使之发生珠光体转变，它们的片层间距和硬度有无差异？ 5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。 6、为达到下列目的，应分别采取何热处理方法？ （1）为改善低、中、高碳钢的切削加工性； （2）经冷轧的低碳钢板要求提高塑性便于继续变形； （3）锻造过热的60钢毛坯为细化其晶粒； （4）要消除T12钢中的网状渗碳体； 第四章、马氏体转变 1、马氏体相变有哪些主要特征？ 2、试述Ms点的物理意义及主要影响因素。 3、如何用金相法测定Ms点？ 4、试述板条马氏体和片状马氏体的形成条件和组织结构特点。
第4章 习题 4-1 分析w C =0.2%、w C =0.6%、w C =1.2%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物和组织组成物的含量。 解：在室温下，铁碳合金的平衡相是α-Fe(碳的质量分数是0.008%)和Fe 3C(碳的质量分数是 6.69%)，故 (1) w C =0.2%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为 3 6.690.2%100%97.13%6.690.008 %197.13% 2.87% Fe C α-=?=-=-= w C =0.2%的合金在室温下平衡态下的组织是α-Fe 和P ，其组织可近似看做和共析转变完时一样，在共析温度下α-Fe 碳的成分是0.0218%，P 的碳的成分为0.77%，故w C =0.2%的合金在室温时组织中P 和α的相对量分别为 0.20.0218%100%23.82%0.770.0218 %123.82%76.18%P α-= ?=-=-= (2) w C =0.6%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为 3 6.690.6%100%91.14%6.690.008 %191.14%8.86% Fe C α-=?=-=-= w C =0.6%的合金在室温下平衡态下的组织是α-Fe 和P ，在室温时组织中P 和α的相对量为 0.60.0218%100%77.28%0.770.0218 %177.28%22.72%P α-= ?=-=-= (3) w C =1.2%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为 3 6.69 1.2%100%82.16%6.690.008 %182.16%17.84% Fe C α-=?=-=-= w C =1.2%的合金在室温下平衡态下的组织是P 和Fe 3C ，在室温时组织中P 的相对量为 3 6.69 1.2%100%92.74%6.690.77 %192.74%7.3%P Fe C -= ?=-=-= 4-2 分析w C =3.5%、w C =4.7%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的平衡结晶过程，画出冷却曲线和组织变化示意图，并计算室温下的组织组成物和相组成物的含量。
工程材料作业(4)答案 1.解释下列现象: (1) 在相同含碳量下,除了含Ni与Mn的合金钢外,大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高。 奥氏体形成分为形核、长大、残余渗碳体溶解,奥氏体均匀化4阶段。多数合金元素减缓A形成,Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳亲与力大,形成的合金元素的碳化物稳定、难溶解,会显著减慢碳及合金元素的扩散速度。但为了充分发挥合金元素的作用,又必须使其更多的溶入奥氏体中,合金钢往往需要比含碳量相同的碳钢加热到更高的温度,保温更长时间。 Co、Ni等部分非碳化物形成元素,因增大碳的扩散速度,使奥氏体的形成速度加快。而Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度的影响不大。 阻碍晶粒长大,合金钢需要更高的加热温度,更长的保温时间,才能保证奥氏体均匀化。 (加热温度升高了,但一般不会引起晶粒粗大:大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。碳化物形成元素的作用最明显,因其形成的碳化物高温下稳定性高,很难完全溶入奥氏体,未溶的细小碳化物颗粒,分布在奥氏体晶界上,有效的阻止晶粒长大,起到细化晶粒的作用。所以,合金钢虽然热处理加热温度高,但一般不用担心晶粒粗大。 强烈阻碍晶粒长大的元素:V、Ti、Nb、Zr;中等阻碍的:W、Mo、Cr;影响不大的:Si、Ni、Cu;促进晶粒长大的:Mn、P、B) (2) 在相同含碳量下,含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性。 回火过程一般分为:马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型转变与碳化物长大。 合金元素在回火过程中,推迟马氏体的分解与残余奥氏体的转变(即在较高温度才出现分解与转变),提高铁素体的再结晶温度,使碳化物难以聚集长大而保持较大的弥散度。因此,提高了钢对回火软化的抗力,即提高了钢的回火稳定性。使得合金钢在相同温度下回火时,比同样质量分数的碳钢具有更高的硬度与强度(对工具钢,耐热钢更重要),或在保证相同强度的条件下,可在更高的温度下回火,而韧性更好(对结构钢更重要。)
第四章钢的热处理 一、填空题 1、钢的热处理工艺曲线包括_____________、_____________和冷却三个阶段。 2、常用的退火方法有_________、球化退火和___________。为了去除工作中由于塑性变形加工，切削 加工或焊接等造成的和铸件内存残余应力而进行退火叫____________。 3、淬火前，若钢中存在网状渗碳体，应采用_________的方法予以消除，否则会增大钢的淬透性。 4、淬火时，在水中加入___________，可增加在650℃—550℃范围内的冷却速度，避免产生软点。 5、工件淬火及__________________的复合热处理工艺，称为调质。 6、通常用____________热处理和___________热处理来强化钢的表面层。 二、单项选择题 7、下列是表面热处理的是（） A、淬火 B、表面淬火 C、渗碳 D、渗氮 8、完全退火（） A、不能用于亚共析钢 B、不能用于过亚共析钢 C、二者皆可 D、二者皆不可 9、下列是整体热处理的是（） A、正火 B、表面淬火 C、渗氮 D、碳氮共渗 10、正火是将钢材或钢材加热保温后冷却，其冷却是在（） A、油液中 B、盐水中 C、空气中 D、水中 11、双介质淬火法适用的钢材是（） A、低碳钢 B、中碳钢 C、合金钢 D、高碳工具钢 12、下列是回火的目的是（） A、得到马氏体或贝氏体 B、稳定工件尺寸 C、提高钢的强度和耐磨度 D、提高钢的塑性 13、高温回火后得到的组织为（） A、马氏体 B、贝氏体 C、回火托氏体 D、回火索氏体 14、为保证较好的综合力学性能，对轴、丝杠、齿轮、连杆等重要零件，一般采用的热处理方式是（） A、淬火 B、正火 C、退火 D、调质 15、为了减小淬火内应力和降低脆性，表面淬火后一般要（） A、正火 B、低温回火 C、中温回火 D、高温回火 16、常用的渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳，其中应用较广泛的是（） A、三种同样重要 B、第一种 C、前两种 D、后两种 17、渗碳钢件常采用的热处理工艺是（） A、淬火加低温回火 B、淬火加中温回火 C、淬火加高温回火 D、不用再进行热处理 18、目前工业上应用最广泛的是气体渗氮法。它是在渗氮罐中进行加热时，不断通人空气介质 A、氮气 B、氨气 C、一氧化碳 D、二氧化碳 19、渗氮后的钢材常采用的热处理工艺是（） A、淬火加低温回火 B、淬火加中温回火 C、淬火加高温回火 D、不用再进行热处理 20、工作中有强烈摩擦并承受冲击载荷或交变载荷的零件广泛应用的热处理方法（） A、渗碳 B、渗氮 C、调质 D、淬火 21、淬火钢回火后的冲击韧度是随着回火温度的提高而（） A、提高 B、降低 C、不变 D、先提高后降低 22最常用的淬火剂是（） A、水 B、油 C、空气 D、氨气 23、在钢的整体热处理过程中，常用的作预备热处理的是（）
?模具钢材的热处理 ?发布时间:2009-12-17 12:00:52 来源：互联网文字【大中小】 ?钢材经适当的热处理可显著增加硬度、强度、韧度、耐磨耗性等机械性质。施行电镀作表面处理，模具精度提高、表面光亮，使脱模更顺利，成品表面光度增加。因此欲模具寿命延长、质量提升，除了事先预选适当的模具材料外，对于加工后，模具的热处理方法的选定也极其重要，以下分点说明。 正常化 此项热处理旨在消除铸造、锻造、辊轧等高温高压处理所产生的粗晶组织，并将加工所生的内部应力消除。其方法为将工作加热到变态点AC3或ACm点以上30°～50℃的温度后，使之在空气中自然冷却，如图1所示。使用大型构造用钢，在材料经锻造成模型后，再施以正常化处理。 退火 退火是为了使钢料软化，调整结晶组织，除去内部应力。其方法为加热到AC3或AC1变态点以上30°～50℃，保持适当时间后，在炉中或灰中冷却。模具材料退火处理有两种方式。 消除应力退火 目的在除去加工所引起的内部应力。适用于粗切削、中切削或需淬火的模具零件。因淬火时麻田散铁变态所生的应力将加大，除非先行实施退火消除内部应力，否则将造成巨大的应变，而致淬火罅裂、翘曲。即使不淬火的零件，若经大量粗重切削，不经此项处理的话，也将因加工应力的残存，而终致尺寸的精度改变或发生翘曲。 球状化退火 目的在改善加工性，增加韧性，防止淬火罅裂，使钢中的碳化物变成球状组织。 淬火 淬火的目的是为了将钢硬化、增加强度。其方法为钢材加热到AC3或AC1变态点以上约30°～50℃，保持适当时间后，使它在淬火液中急速冷却，而产生高硬度的麻田散铁组织，如图3所示。模具零件常用的淬火方法有下列三种。 普通淬火 加热到变态点以上的温度后，在水或油中急冷以得麻田散铁组织。此方法，加热必需防止过热及氧化脱碳的现象发生。对于壁厚不均的模具，将会有加热不均匀。由于各部份的度差发生热膨胀差，致影响变态点，引起变态差，而致淬火罅裂。因此为了达到均匀加热，最好用盐浴或惰性气炉。 氧化、脱碳之防止可采用盐浴炉或可调整的隋性气炉。热处理变形的防止，宜使用淬火温度低，自硬性大，有气冷程度的淬火钢。含大量铬、镍的合金钢、高速钢具有此一空气中冷却而硬化的特性，对于加工后再行热处理的模具、精度、形状能保持而不致变形，精密度失掉。
模具钢常用到哪些热处理方法？其作用是什么？ 发布时间：2012/2/13 资讯来源：A-lancy 发布企业：金属表面处理的方法热处理就是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织结构，获得所需性能的一种加工工艺。模具制造过程中常用到的热处理方法有：退火、正火、淬火，回火、调质、渗碳、氮化处理。 ⑴退火处理 退火是将金属或合金表面加热到适当的温度，保温到一定的时间，然后随炉缓慢冷却的热处理的工艺，其实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变。 ①退火作用 a. 降低钢的表面硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变变形加工； b. 细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，使钢的组织成分均匀，改善钢的性能活为以后的热处理做准备； c. 消除钢的内应力，以防止变形或开裂。 ②退火方法常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、扩散退火和等温退火等。 a. 完全退火又称中结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢的冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺，适用于含碳量为0.3% ~0.6%的中碳钢和中碳合金钢。
b. 球化退火使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。常用的球化退火有普通球化退火和等温球化退火两种，此工艺主要用于共析钢和过析钢的模具、量具和刃具钢等。 c. 去应力退火为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成的参与应力及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。 d. 再结晶退火又称中间退火，是指经冷形变后的金属加热再结晶温度以上，保持适当的时间，使变形晶粒重新结晶成均匀的等抽晶粒，以消除变强化和残余应力的热处理工艺。 e. 等温退火就是将钢件或毛坯加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快的冷却到珠光体温度区间的某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后再空气中冷却的热处理工艺，此种退火方法主要用于冷奥氏体Ac比较稳定的合金钢。 ⑵正火处理 正火是将钢材或钢件加热到Ac3以上表面30 ~50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火的作用： a. 可消除过共析钢中的网状碳化物，改善钢的切削加工性能； b. 细化过热铸、锻件晶粒和消除内应力； c. 对含碳量小于0.4%的中、低碳钢可用正火代替退火做预先热处理； d. 含碳量在0.4% ~0.7%的不太重要的工作可在正火状态下使用。 ⑶淬火处理
本文档由我的钢材网编辑分享 模具钢的热处理 模具钢材是目前增长速度比较快的行业之一,主要原因是社会工业化的发展处于一个高峰期,各种模具钢材性能北欧不断在改进,形成了一定的市场规模。而模具钢热处理的过程是决定模具钢性能的关键环节。 1.模具钢热处理是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。由热作模具钢和冷作模具钢的性能差异可以看出不同的模具钢,需要的热处理条件是不一样的。 2.模具钢热处理有几下几种工艺: (1)退火:将金属或合金的材料加热到相变或部分相变温度,保温一段时间,然后缓慢冷却。 (2)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。 (3)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。 (4)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。 (5)调质处理:将钢件淬火,随之进行高温回火。 (6)表面热处理:改变模具钢表面组织或化学成分,以其改面表面性能的热处理工艺。 表面热处理分为两大类,一类是表面淬火回火热处理,另一类是化学热处理,其硬度检验方法如下:
1.表面淬火回火热处理 表面淬火回火热处理常用感应加热或火焰加热的方式进行。主要参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。硬度检测可采用维氏硬度计,也可采用洛氏或表面洛氏硬度计。维氏、洛氏和表面洛氏三种硬度值可以方便地进行相互换算,转换成标准、图纸或用户需要的硬度值。表面淬火时,热作模具钢性能要求要比较耐高温,淬火温度会高些,冷作模具钢通常要求有较高的硬度。 2.化学热处理 本文档由我的钢材网编辑分享 化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子,从而改变工件表面的化学成分、组织和性能的一种处理方式。经淬火和低温回火后,工件表面具有较高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度,而工件的芯部又具有高的强韧性。化学热处理工件的表面硬度检测与表面淬火热处理工件的硬度检测相近,都可以用维氏硬度计、表面洛氏硬度计或洛氏硬度计来检测,只是渗氮厚的厚度较薄