热处理工艺实习报告
热处理是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺。世界工业发展表明，制造技术的先进性是产品竞争能力的保证，而热处理技术的先进程度，则是保证机械产品质量的关键性因素。老师提到了美国历经数年形成并制订的“美国热处理2020年技术发展路线图”，这是目前国际上最先进的热处理技术发展路线，资料显示，美国对于热处理技术设想目标是能源消耗减少80%，工艺周期缩短50%，生产成本降低75%，热处理实现零畸变和最低的质量分散度，加热炉使用提高到原先的10倍(增加9倍)，加热炉价格降低50%，实现生产零污染。而我国的热处理相对于制造业发达的美国仍然存在20年的差距。
在上工具厂，主要的产品有：齿轮刀具、螺纹刀具、拉销刀具、孔加工刀具、硬质合金刀具、铣刀、铰刀类刀具、量具类刀具、非标准特殊刀具。而每一种产品在加工过程中都要依据其材料及工艺要求的不同接受不同方式的热处理。根据加热、冷却的方式及钢组织性能的变化特点不同，热处理可以分为以下几种：1、普通热处理：退火、正火、淬火和回火;2、表面热处理：表面淬火、化学热处理;3、其他热处理：真空热处理、变形热处理、控制气氛热处理、激光热处理等。
随后，师傅为我们介绍了上海工具厂的热处理设备。在上海工具厂，有四台真空炉。热处理真空炉是具有高压(压力)气冷功能的真空热处理设备，适用于高速钢、高合金工模具钢、不锈钢等精密零件的真空气淬、退火、钎焊以及磁性材料的烧结及快速冷却等。在机床厂这四台真空炉中，有三台是91年从波兰引进的、美国技术制造的高压气淬真空炉，它由5bar的氮气进行冷却;有效零件炉塞尺寸为600×600×900mm、可承受最大重量为500kg;加热方式为高频辐射加热;真空度达到50~100pa(大气压为1×1000000pa。而另外一台真空炉是IPSEN的12bar高温气淬真空炉，这台设备属于国际领先技术，由着名的德国IPSEN公司生产。其特点有：1、低温对流循环加热，温度范围是150~850℃;循环加热对于型号大的模具便能达到均匀处理的效果。2、分级等温冷却，可以减少工件的变形和开裂;3、冷却风机可以在真空状态下启动，以达到快书冷却的目的。(普通的风机要在冲气以后才能启动);4、功率因数高，普通炉在升温时功率因数、保温时而IPSEN在升温时功率因数也是而保温的功率因数可以达到;5、IPSEN的水冷风机可以超载250%，正常装机容量为115kw在最大超载状态下可以达到。IPSEN公司是国际上知名的工业炉制造公司，总部设在德国Kleve，在欧洲、美洲、亚洲多个国家设有制造厂，在我国上海也设有制造厂，在北京设有办事处。IPSEN的主要产品有密封箱
式多用炉、推杆式连续渗碳炉、高压气淬炉、真空渗碳装置、真空钎焊炉、各类传感器及控制装置等，其中Supercab超级渗碳技术、AvaC低压渗碳技术、Carb-o-Prof碳势控制系统、HydroNit氢探头等项技术在我国热处理行业具有较高的知名度。除了真空炉以外，机床厂还有盐熔炉。盐熔炉是传统的模具热处理设备，它污染严重，热效率在30~35%，而且排除的废渣都是有毒物质。所以，盐熔炉的发展在各国都处于被禁状态，不过在制造业仍然保佑一定比例的盐熔加工厂，因为部分工件的加工必须用盐熔炉进行热处理，没有设备可以取代。盐熔炉整套设备包括四个炉子，前两个炉子是预热炉温度在800~900℃，预热炉使用的加热盐为70%~80%的BaCl2和20%~30%的NaCl,其熔点为760℃。在预热炉中的加热装置是箱式电阻炉;第三个是高温加热炉，温度在1000~1300℃，加热炉使用的加热盐为100%的BaCl2，其熔点为960℃。在加热炉中的加热装置为高频感应加热装置;最后一个是低温冷却炉，该冷却炉为分级冷却炉，使用的精盐是50%的KNO3和50%的NaNO2，分别可以进行400~450℃和240~280℃的两种温度范围的空冷。好用吗红血丝丝塔芙洗面奶卸妆美白产品哪个效果好润肤防晒什么牌子好隔离霜什么牌子的隔离霜好用
热处理的加工温度由材料的用材决定，所以，在工具加工的过程中，刀具材料的选择也十分重要。在刀具选材中，
90%是使用高速钢。常见的高速钢类型有：1、钨锡高速钢，牌号W18Cr4V;2、钨钼高速钢，牌号W6M6Cr4V2;3、低合金高速钢(合金元素低于15%);4、超硬高速钢(60~70HRC);5、粉末冶金高速钢，属于新型材料，是用高压氩气或氮气雾化熔融高速钢水，得到细小高速钢粉末，筛选后为以下的颗粒;在真空()状态下，密闭烧结达到密度65%;再在1100℃高温、300MPa高压下制成密度100%的钢坯，然后锻轧成的钢材。碳化物晶粒极细，小于，而熔炼高速钢碳化物晶粒为。钢材入厂要进行入厂检验，一般分为物理检验和化学检验。物理检验主要是检测钢材的表面涂碳层、裂纹以及内部缺陷，化学检验主要是检验钢材所含的化学成分是否符合标准，检验的化学成分包括：W、Mo、Cr、V、C、P、S，主要指标有含碳量、合金量、以及检查P、S含量是否超标。
上海工具厂是全国四大工具厂之一，是传统老厂。所以，工具厂的热处理工艺是很值得我们学习的地方。由于高速刚、高合金钢的导热性差，所以一般要进行多次预热，复杂的刀具先分别经过500~600℃、820~860℃、900~950℃的三次预热之后进行加热，一般刀具先进行820~860℃的预热后进行加热。低合金高速钢的加热温度在1170~1190℃。加热之后，复杂刀具先进入600~650℃—400~450℃—240~280℃的分级冷却;一般刀具加热后进入600~650℃的分级冷却然后进行空冷。刀具一般都要进行3到4次回火处理，回火温
度在540~560℃，每次保温小时;回火在硝烟炉中进行，硝烟炉中的冷却盐是100%的NaNO3.
在理论学习之后，我们先来到了盐熔炉车间，盐熔炉是开口的，我们可以直接看到火红的棒料。亲眼见到盐熔设备的四个炉子，感觉学到的东西更加具体了。我们进入的是低合金高速钢加工车间，所以车间里的温度特别高。随后来到了先进的真空炉车间，这个车间的环境就明显的好很多，没有噪音没有高温。工件在全自动的设备中进行着处理，顿时我们感受到了现代高科技为我们带来的便捷。见到了先进的IPSEN，看着这个庞大的机器在眼前，我想希望有一天我国也可以研制出自主品牌的真空炉来。那时，我们的也可以和国际上的先进技术媲美了。
扩展阅读：热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。热处理发展史：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至前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～%，而表面含碳量却达%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。
二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应
用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳;30年代出现露-点电位差计，使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法;60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺 ;激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。
第十章钢的热处理工艺 10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？ 答： 钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。 退火用途： 1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使 组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。 2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm （过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除应力、降低硬度的目的。对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除应力、降低硬度，改善切削加工性能。 3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。 主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。 4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相 线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。 5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后 缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。 6、去应力退火：在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，保温一段时间 然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其主要目的是消除铸件、锻轧件、焊接件及机械加工工件中的残留应力（主要是第一类应力），以提高尺寸稳定性，减小工件变形和开裂的倾向。 10-2 何谓钢的正火？目的如何？有何应用？ 答： 钢的正火：正火是将钢加热到AC3或Accm以上适当温度，保温适当时间进行完全奥氏体化以后，以较快速度（空冷、风冷或喷雾）冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。 目的：细化晶粒、均匀成分和组织、消除应力、调整硬度、消除魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷，为最终热处理提供合适的组织状态。
渗碳 渗碳热处理 渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。 概述 渗碳（carburizing/carburization）是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。 也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。 渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。 分类 按含碳介质的不同﹐渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳﹑和碳氮共渗（氰化）。 气体渗碳是将工件装入密闭的渗碳炉内，通入气体渗剂（甲烷、乙烷等）或液体渗剂（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层的一种渗碳操作工艺。 固体渗碳是将工件和固体渗碳剂（木炭加促进剂组成）一起装在密闭的渗碳箱中，将箱放入加热炉中加热到渗碳温度，并保温一定时间，使活性碳原子渗人工件表面的一种最早的渗碳方法。 液体渗碳是利用液体介质进行渗碳，常用的液体渗碳介质有：碳化硅，“603”渗碳剂等。 碳氮共渗（氰化）又分为气体碳氮共渗、液体碳氮共渗、固体碳氮共渗。 原理 渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。
华尔泰经贸有限公司铸钢件产品热处理艺规范 随着铸造件产品种类增多，对外业务增大，方便更好的管理铸造件产品，特制定本规定，要求各部门严格按照规定执行。 1目的： 为确保铸钢产品的热处理质量，使其达到国家标准规定的力学性能指标，以满足顾客的使用要求，特制定本热处理工艺规范。2范围 本规范适用于本公司生产的各种精铸、砂铸产品的热处理，材质为各种低碳钢、中碳钢、低合金钢、中合金钢、高合金钢、铸铁及有色合金。 3术语 3.1退火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 降温出炉的操作工艺。 3.2正火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 从炉中取出，在空气中冷却下来的操作工艺。 3.3淬火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 快速冷却的操作工艺。 3.4回火：指将淬火后的铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一 段时间后出炉，冷却到室温的操作工艺。 3.5调质：淬火＋回火 4 职责
4.1热处理操作工艺由公司技术部门负责制订。 4.2热处理操作工艺由生产部门负责实施。 4.3热处理操作者负责教填写热处理记录，并将自动记录曲线转换到 热处理记录上。 4.4检验员负责热处理试样的力学性能检测工作，负责力学性能检测 结论的记录以及其它待检试样的管理。 5 工作程序 5.1每次装炉前应对设备进行检查，把炉底板上的氧化渣清除干净， 错位炉底板应将其复位后再装，四周应留有足够的间隙，轻拿轻放，装炉应结实，摆放合理。 5.2装炉时大铸件产品放在下面，对易产生热处理变形的铸件，必须 作好防变形或反变形处理，力学性能试样应装在高温区，对特别小的铸件采用铁桶或其它框类工装集中盛放。 5.3炉车上的铸钢件入炉时，应缓慢推进，仔细观察铸钢件是否与炉 壁碰撞，关闭炉门，通电后应经常观察炉内工作状况。 5.4作好铸件产品后续热处理的准备工作，严格控制出炉温度，对水 淬铸件应控制入水时间，水池应有足够水量，以保证淬火质量。 5.5作业计划应填写同炉热处理铸件产品的材质、名称、规格、数量、 时间等要素，热处理园盘记录纸可多次使用，但每处理一次都必须与热处理工艺卡上的记录曲线保持一致。 6 不合格品的处置 6.1热处理试样检验不合格，应及时通知相关部门。
第一章金属及合金的晶体结构 一、名词解释: 1 ?晶体：原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。 2?非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。 3 ?晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。 4?晶胞：构成晶格的最基本单元。 5. 单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。 6?多晶体：由许多取向不同，形状和大小甚至成分不同的单晶体（晶粒）通过晶界结合在一起的聚合体。 7?晶界：晶粒和晶粒之间的界面。 8. 合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。 9. 组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。 10. 相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。 11. 组织：用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。 12. 固溶体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相 、填空题: 1 .晶体与非晶体的根本区别在于原子（分子、离子或原子集团）是否在三维空间做有规则的周期性重复排列。 2?常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。 3?实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。 4?根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。 5?置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。 6 ?合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。 7. 同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光—泽，正的电阻温度系数。 8. 金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。 9. 位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错，多余半原子面是刃型位错所特有的 10. 在立方晶系中，｛120｝晶面族包括(120)、(120)、(102)、(102)、(210)、(210)> (201)、
常用的几种热处理方法 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多相关表面处理及精密零件加工展示，就在深圳机械展！ 1.常用热处理方式 1.1.退火 把钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢冷却到室温。 退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。 a.将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却称为完全退火．目的是降 低钢的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力． b.把钢加热到750度，保温一段时间，缓慢冷却至500度下，最后在空气中冷却叫球 化退火。目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢。 c.去应力退火又叫低温退火，把钢加热到500～600度，保温一段时间，随炉缓冷到 300度以下，再室温冷却．退火过程中组织不发生变化，主要消除金属的内应力。 1.2.正火 将钢件加热到临界温度以上30-50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。 正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。 1.3.淬火 将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃，碳素工具钢的淬火温度为760～780℃），保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。
1.4.回火 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 A 低温回火150～250．降低内应力，脆性，保持淬火后的高硬度和耐磨性。 B 中温回火350～500；提高弹性，强度。 C 高温回火500～650；淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。 淬火+高温回火称为调质处理。 2.Q235热处理工艺 Q235属于碳素结构钢，含碳量大概0.12%-0.2%之间，相当于普通的10、20钢，淬火后硬度改变不大。具有较高的强度，良好的塑性，韧性和焊接性能，综合性能好，能满足一般钢结构和钢筋混凝土结构用钢的要求。 Q235一般买来就用不热处理，一般它都用在工程上大量需要钢材的地方，数量巨大，一般是热轧后就使用，热轧也就是有正火这个热处理，不热处理的原因有几个： 1)这些场合不需要太高的力学要求。 2)这些钢构件的体积太大了，你想热处理也不现实。 3)这些钢很多情况下要被焊接使用的，你热处理了被焊接后也被焊接过程中将焊缝的 热处理给破坏了。 4)材料价格便宜，质量要求比较低，而且是低碳钢，热处理的效果也不太好。 5)如果非要用Q235淬出硬度那只能渗碳，但是一件很不划算的事情。 Q235在理论上是可以淬火得到马氏体的。但是由于马氏体碳过饱和度很低，淬火后的硬度很低，只有170HBS左右。而这种钢的供应状态硬度大概就有144HBS左右(出
常用材料热处理工艺 Prepared on 22 November 2020
常用材料热处理工艺二、ASTM A182 F22 1．退火（A）≥90±10℃炉冷； 2．回火（T）≥675℃ 3．HB≤170（一级）156~207（三级） 三、ASTM A694 F60，F52 1．N+T或Q+T N（Q）：920±10℃保温，空冷（水淬） T：≥540±10℃保温，空冷 2．HB实测 四、16MnJB4726-2000 或N+T N：930±10℃保温，空冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB：121~178 五、16MnDJB4727-2000 1．Q+T Q：930±10℃保温，水冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB实测 六、A105ASTM A105-2002 1．正火（N）：900±10℃保温，空冷
2：HB：137~187 七、20# JB4726-2000 1．正火（N）：910±10℃保温，空冷 2．HB：106~159 八、LF2ASTM A350 LF2 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃保温，水冷 T：540~665℃保温，空冷 2．HB≤197 九、LF3ASTM A350-2002b 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃保温，水冷 T：540~665℃保温，空冷 2．HB≤197 十、15CrMo JB4726-2000 1．淬火+回火（Q+T） Q：900±10℃保温，水冷 T：≥620℃保温，空冷 2．HB：118~180 十一、1Cr5Mo JB4726-2000 1．淬火+回火： Q：880~900℃，保温，水冷
常用材料热处理
材料热处理中的特性： 淬透性（可淬性）：指钢接受淬火的能力 零件尺寸越大，内部热容量也越大，淬火时冷却速度越慢，因此，淬透层越薄，性能越差，这种现象叫做“钢材的尺寸效应”。但淬透性大的钢，尺寸效应不明显。 由于碳钢的淬透性低，在设计大尺寸零件时用碳钢正火比调质更经济。 常用钢种的临界淬透直径De mm 常用材料的工作条件和热处理 渗碳钢：（含碳量0.1～0.25％） 10、15、20、 15Cr、20Cr、20Mn2、20CrMn、20CrMnVB 25MnTiB、18CrMnTi、20CrMnTi、20CrMnMo 30CrMnTi、20Cr2Ni4A、12CrNi3A、18Cr2Ni4W A
渗碳钢在高温下长时间保温，晶粒易于长大，恶化钢的性能。 表面含碳量在0.85～1.05％，表层硬度≥56～65(HRC) 心部含碳量在0.18～0.25％，HRC30~45 含碳量在0.3％时，HRC30~47 常用渗碳钢渗碳后的硬度 调质钢（含碳量0.25～0.5％） 40、45、40Cr、50Mn2、35CrMo、30CrMnSi、 40CrMnMo、40MnB、40MnVB、40CrNiMoA 38CrMoAlA 碳素调质钢淬透性低。 常用调质钢的调质硬度 调质钢对表面耐磨性要求较高时还需高频淬火，要求耐磨性更高时则需渗氮。
弹簧钢含碳量：碳素弹簧钢0.6～0.9％ 合金弹簧钢0.45-0.7％ 弹簧钢的选用： 钢丝直径<12～15mm 65、75 弹簧≤25mm 65Mn、55Si2Mn 60Si2Mn、70Si3MnA 钢丝直径≤30mm 50CrVA、50CrMnVA 重要弹簧 60Si2CrVA、65Si2MnVA 弹簧钢的热处理一般是淬火加中温回火 热处理的硬度一般为 HRC41-48 对于一般小弹簧（钢丝截面D<10mm）不淬火，只作250～300去应力处理。 65Mn淬硬性好，硬度≥HRC59。 轴承钢含碳量0.95～1.10％ 含铬量0.5～1.65％ GCr9 GCr15 GCr15SiMn GsiMnV GMnMoVRE GSiMnMoV GSiMnVRE GSiMnMoVRE GMnMoV 轴承承受高压集中周期性交变载荷，由转动和滑动产生极大的摩擦。 轴承钢一般首先进行球化退火—淬火—低温回火，硬度为HRC61-65。
第一章习题 1作图表示出立方晶系(1 2 3)、(0 -1 -2)、(4 2 1)等晶面和［-1 0 2］ ［-2 1 1］、［3 4 6］等晶向 面心立方原子半径 R=Z2a/4贝卩a=4R/V2代入上式有 R=0.146X4R/ V 2=0.414R 10?已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为 0.286nm 和0.3607nm,求 1cm3中铁和铜的原子数。 解：室温下Fe 为体心立方晶体结构，一个晶胞中含 2个Fe 原子， Cu 为面心立方晶体结构， 一个晶胞中含有4个Cu 原子 1cm3=1021 nm3 解：面心立方八面体间隙半径 r=a/2-V 2a/4=0.146a
令1cm3中含Fe的原子数为N Fe,含Cu的原子数为N Cu，室温下一个Fe的晶胞题解为V F e, 一个Cu晶胞的体积为V皿贝S N Fe=1021/V Fe=1021/(0.286)3=3.5x1018 N cu=1021/V cu=1021/(0.3607)3=2.8X1018 11一个位错环能不能各个部分都是螺型位错或者刃型位错，试说明之。 解：不能，因为位错环上各点的位错运动方向是不一样的，而柏氏矢量的方向是确定的。 15?有一正方形位错线，其柏式矢量如图所示，试指出图中各段线的性能，并指出任性位错额外串排原子面所在的位置。 AD、BC段为刃型位错; DC、AB段为螺型位错 AD段额外半原子面垂直直面向里 BC段额外半原子面垂直直面向外 第二章习题 1?证明均匀形核时，形成临界晶粒的△ Gk与其体积V之间的关系
（1）为△ G k = V/2△ G v 证明：由均匀形核体系自由能的变化 可知，形成半径为r k的球状临界晶粒，自由度变化为W —斗咖。+忸9 （2）对（2）进行微分处理，有 4 * d（AG）川一§ 叼"J 金属工艺学课后答案 1、什么是应力？什么是应变？ 答：试样单位截面上的拉力，称为应力，用符号ζ表示，单位是MPa。 试样单位长度上的伸长量，称为应变，用符号ε表示。 2、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？ 答：b 点发生缩颈现象。若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑性变形，而是没有产生明显的塑性变形。 3、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？ 答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。 4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。下列情况应采用哪种硬 度法测定其硬度？ 答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度 较洛氏硬度法高。（2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品检验。 （3）应用：硬度值HB 小于450 的毛坯材料。 洛氏硬度法：（1）优点：设备简单，测试简单、迅速，并不损坏被测零件。 （2）缺点：测得的硬度值重复性较差，对组织偏析材料尤为明显。 （3）应用：一般淬火件，调质件。 库存钢材——布氏硬度锻件——布氏硬度 硬质合金刀头——洛氏硬度台虎钳钳口——洛氏硬度。 5、下列符号所表示的力学性能指标的名称、含义和单位是什么？ ζ：强度，表示材料在外加拉应力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，单位MPa。 ζs：屈服强度，指金属材料开始发生明显塑性变形时的应力，单位MPa。 ζb：抗拉强度，指金属材料在拉断前可能承受的最大应力，单位MPa。 ζ0.2：屈服强度，试样在产生0.2%塑性变形时的应力，单位MPa。 ζ-1：疲劳强度，表示金属材料在无数次的循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力，单位MPa。 δ：伸长率，试样产生塑性变形而发生破坏是的最大伸长量。 αk：冲击韧性，金属材料在一次性、大能量冲击下，发生断裂，断口处面积所承受的冲击功，单位是J/cm2 HRC：洛氏硬度，无单位。 HBS：布氏硬度，无单位。表示金属材料在受外加压力作用下，抵抗局部塑性变形的能力。HBW：布氏硬度，无单位。 1、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？ 答：晶粒越细小，ζb、HB、αk 越高；晶粒越粗，ζb、HB,、αk,、δ下降。 2、什么是同素异晶转变？试画出纯铁的冷却曲线，并指出室温和1100℃时的纯铁晶格有什 么不同？ 答：随温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，称为同素异 第4章热处理工艺 热处理工艺种类很多，大体上可分为普通热处理（或叫整体热处理），表面热处理，化学热处理，特殊热处理等。 4.1钢的普通热处理 4.1.1退火 将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），的热处理工艺叫做退火。 退火的实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变，退火后的组织是接近平衡后的组织。 退火的目的： z降低钢的硬度，提高塑性，便于机加工和冷变形加工； z均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，改善钢的性能或为淬火作组织准备； z消除内应力和加工硬化，以防变形和开裂。 退火和正火主要用于预备热处理，对于受力不大、性能要求不高的零件，退火和正火也可作为最终热处理。 一、退火方法的分类 常用的退火方法，按加热温度分为： 临界温度（Ac1或Ac3）以上的相变重结晶退火：完全退火、扩散退火、不完全退火、球化退火 临界温度（Ac1或Ac3）以下的退火：再结晶退火、去应力退火 碳钢各种退火和正火工艺规范示意图： 1、完全退火 工艺：将钢加热到Ac3以上20~30 ℃℃，保温一段时间后缓慢冷却（随炉）以获得接近平衡组织的热处理工艺（完全A化）。 完全退火主要用于亚共析钢（w c=0.3~0.6%），一般是中碳钢及低、中碳合金钢铸件、锻件及热轧型材，有时也用于它们的焊接件。低碳钢完全退火后硬度偏 低，不利于切削加工；过共析钢加热至Ac cm以上A状态缓慢冷却退火时，Fe3C Ⅱ 会以网状沿A晶界析出，使钢的强度、硬度、塑性和韧性显著降低，给最终热处理留下隐患。 目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。 亚共析钢完全退火后的组织为F+P。 实际生产中，为提高生产率，退火冷却至500℃左右即出炉空冷。 2、等温退火 完全退火需要的时间长，尤其是过冷A比较稳定的合金钢。如将A化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度等温，是A转变为P，再空冷至室温，可大大缩短退火时间，这种退火方法叫等温退火。 工艺：将钢加热到高于Ac3(或Ac1)的温度，保温适当时间后，较快冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使A?P然后空冷至室温的热处理工艺。 目的：与完全退火相同，转变较易控制。 适用于A较稳定的钢：高碳钢（w(c)>0.6％）、合金工具钢、高合金钢(合金元素的总量>10％)。等温退火还有利于获得均匀的组织和性能。但不适用于大截面钢件和大批量炉料，因为等温退火不易使工件内部或批量工件都达到等温温度。 3、不完全退火 工艺：将钢加热到Ac1~Ac3(亚共析钢)或Ac1~Ac cm(过共析钢)经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。 主要用于过共析钢获得球状珠光体组织，以消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。球化退火是不完全退火的一种 4、球化退火 使钢中碳化物球状化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺。 ℃℃温度，保温时间不宜太长，一般以2~4h 工艺：加热至Ac1以上20~30 为宜，冷却方式通常采用炉冷，或在Ar1以下20℃左右进行较长时间等温。 主要用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。过共析钢经轧制、锻造后空冷的组织是片层状的珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，在以后的淬火过程中也容易变形和开裂。球化退火得到球状珠光体，在球状珠光体中，渗碳体呈球状的细小颗粒，弥散分布在铁素体基体上。球状珠光体与片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易粗大，冷却时变形和开裂倾向小。如果过共析钢有网状渗碳体存在时，必须在球化退火前采用正火工艺消除，才能保证球化退火正常进行。 目的：降低硬度、均匀组织、改善切削加工性为淬火作组织准备。 球化退火工艺方法很多，主要有： a)一次球化退火工艺：将钢加热到Ac1以上20~30 ℃℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却。要求退火前原始组织为细片状珠光体，不允许有渗碳体网存在。 热处理工艺规程（工艺参数） 编制： 审核： 批准： 生效日期： 受控标识处： 分发号： 目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火………………………………………………………………………………………………1 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15) 5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28) 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”（工艺参数），它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ－93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据（不包括高温合金），并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种： 第一章习题 1.作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向 3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=b≠c，c=2/3a。今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。 解：设X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a，取截距的倒数，分别为1/5a，1/2a，1/2a 化为最小简单整数分别为2,5,5 故该晶面的晶面指数为（2 5 5） 4.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面 解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/2，（1 1 1）面间距为√3a/3 三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0） 7.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633 证明：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如图所示 则OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a 因△ABC是等边三角形，所以有OC=2/3CE 由于(BC)2=(CE)2+(BE)2 则 有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2，即 因此c/a=√8/3=1.633 8.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R 解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a 面心立方原子半径R=√2a/4，则a=4R/√2，代入上式有 R=0.146X4R/√2=0.414R 9.a）设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。b）经X射线测定，在912℃时γ-Fe的晶格常数为0.3633nm，α-Fe的晶格常数为0.2892nm，当由γ-Fe转化为α-Fe时，求其体积膨胀，并与a）比较，说明其差别的原因。 解：a）令面心立方晶格与体心立方晶格的体积及晶格常数分别为V面、V 踢与a面、a体，钢球的半径为r，由晶体结构可知， 对于面心晶胞有4r=√2a面，a面=2√2/2r，V面=（a面）3=（2√2r）3 对于体心晶胞有4r=√3a体，a体=4√3/3r，V体=（a体）3=（4√3/3r）3 则由面心立方晶胞转变为体心立方晶胞的体积膨胀△V为 △V=2×V体-V面=2.01r3 B）按照晶格常数计算实际转变体积膨胀△V 实 ，有 △V 实=2△V 体 -V面=2x(0.2892)3-(0.3633)3=0.000425nm3 实际体积膨胀小于理论体积膨胀的原因在于由γ-Fe转化为α-Fe时,Fe原子的半径发生了变化，原子半径减小了。 10.已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm，求1cm3中铁和铜的原子数。 解：室温下Fe为体心立方晶体结构，一个晶胞中含2个Fe原子，Cu为面心立方晶体结构，一个晶胞中含有4个Cu原子 1cm3=1021nm3 令1cm3中含Fe的原子数为N Fe，含Cu的原子数为N Cu，室温下一个Fe 的晶胞题解为V Fe，一个Cu晶胞的体积为V Cu，则 N Fe=1021/V Fe=1021/(0.286)3=3.5x1018 N Cu=1021/V Cu=1021/(0.3607)3=2.8X1018 11.一个位错环能不能各个部分都是螺型位错或者刃型位错，试说明之。 解：不能，看混合型位错 13.试计算{110}晶面的原子密度和[111]晶向原子密度。 解：以体心立方{110}晶面为例 {110}晶面的面积S=a x √2a {110}晶面上计算面积S内的原子数N=2 则{110}晶面的原子密度为ρ=N/S= √2a-2 [111]晶向的原子密度ρ=2/√3a 一、选择题 1、下列不是金属力学性能的是（ D ）。 A、强度 B、硬度 C、韧性 D、压力加工性能 2、工程上一般规定，塑性材料的δ为（ B ）。 A、≥1% B、≥5% C、≥10% D、≥15% 3、试样拉断前所承受的最大应力称为（ D ）。 A、抗压强度 B、屈服强度 C、疲劳强度 D、抗拉强度 4、珠光体是（ A ）。 A、铁素体与渗碳体的片层状混合物； B、铁素体与奥氏体的片层状混合物； C、奥氏体与渗碳体的片层状混合物； D、铁素体与莱氏体的片层状混合物。 5、钢的含碳量一般在（ B ）。 A、0.77%以下 B、2.11%以下 C、4.3%以下 D、6.69%以下 6、为了减小淬火内应力和降低脆性，表面淬火后一般要进行（ B ）。 A、正火 B、低温回火 C、中温回火 D、高温回火 7、20Cr是( D ) 。 A、调质合金钢 B、中淬透性钢 C、高淬透性钢 D、低淬透性渗碳钢 8、下列是铸造特点的是（C ）。 A、成本高 B 、精度高 C、适应性广 D 、铸件质量高 9、为防止坯料在镦粗时产生弯曲，坯料原始高度应小于其直径 ( C ) 。 A、1倍 B 、2倍 C、 2.5倍 D、 3倍 10、焊接时，焊接电流主要根据 ( A ) 选择。 A、焊条直径 B、焊接方法 C、焊接接头 D、坡口 11、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力—伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（A ）。 A、强度和塑性 B、强度和硬度 C、强度和韧性 D、塑性和韧性 12、共析钢的含碳量为（A ）。 A、Wc=0.77% B、Wc>0.77% C、Wc<0.77% D、Wc=2.11% 13、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（D ）。 A、淬火 B、正火 C、退火 D、调质 14、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，不断通入（B ）介质。 A、氮气 B、氨气 C、一氧化碳 D、二氧化碳 15、45钢是( B ) 。 A、碳素结构钢 B、优质碳素结构钢 C、碳素工具钢 D、优质碳素工具钢 16、机床的床身一般选（C ）。 A 、焊接 B 、锻造 C 、铸造 D 、冲压 典型零件热处理工艺方法 发布时间: 2007-5-05 21:36 作者: 网络转载来源: 字体: 小中大 | 上一篇下一篇 | 打印 a、紧固件的热处理 1）螺栓、螺钉和螺柱的力学性能。 2）螺母力学性能。 3）不同强度级别、不同之境的螺栓所对应的钢号。 4）钢材球化退火工艺。 5）螺栓和螺母用部分合金钢热处理规范。 6） 35、45钢螺栓和螺母热处理规范。 7）螺栓和螺母低碳合金钢的热处理和力学性能。 8）几种不锈钢热处理规范及力学性能。 9）几种钢材的高温力学性能。 10）几种钢材低温冲击值。 11）弹性垫圈及弹性挡圈的技术要求。 12）销的材料选用及热处理。 13）铆钉用材料、热处理机表面处理。 b、大型铸件的热处理 1）大型铸件的热处理。 c、模具的热处理内增加。 1）塑料模的热处理 塑料模具的工作条件和分类。 塑料模具的主要失效形式。 塑料模具材料的选用。 塑料模具的热处理工艺。 2）提高模具性能和寿命的途径 高强韧模具材料的应用及效果实例。 模具强韧化处理应用实例。 常用模具钢真空淬火工艺参数。 模具表面强化技术及应用实例。 d、轴类零件的热处理内增加 1）连杆 连杆材料。 常用碳素钢和合金结构钢连杆的调质工艺。 经不同工艺处理的40Cr和45钢连杆的力学性能。 连杆的常见热处理缺陷及预防补救措施。 2）活塞销 活塞销的服役条件和失效方式。 活塞销材料。 活塞销的渗碳热处理工艺。 活塞销常见热处理缺陷及预防补救措施。 3）挺杆 挺杆的服役条件和失效方式。 挺杆的材料。 各种挺杆的热处理工艺及技术要求。 冷镦合金铸铁挺杆的热处理工艺。 e、机床零件的热处理 1）机床导轨的热处理 导轨服役条件及失效形式。 机床导轨材料。 铸铁导轨的感应淬火。 灰铸铁导轨感应淬火常见缺陷及解决办法。 铸铁导轨的火焰淬火。 铸铁导轨的接触电阻加热淬火。 2）机床主轴的热处理 机床主轴的服役条件和失效方式。 机床主轴材料。 机床主轴的热处理工艺。 3）机床丝杠的热处理 机床丝杠的服役条件和失效方式。 机床丝杠材料。 机床普通丝杠的热处理工艺。 机床滚珠丝杠的热处理工艺。 4）机床离合器零件的热处理。 f、液压元件的热处理 1）齿轮泵零件的热处理。 2）叶片泵零件的热处理。 3）柱塞泵零件的热处理。 4）液压阀零件的热处理。 g、化工机械零件的热处理 1）压力容器的热处理。 压力容器的失效。 压力容器用碳钢和低合金钢的力学性能。 压力容器用低温钢和不锈钢的力学性能。 压力容器用耐热钢和抗氢钢的力学性能。 压力容器用不锈钢铸件的力学性能。 压力容器用钢的正火工艺。 各种压力容器用钢最佳回火温度。 各种压力容器用钢的去应力退火温度及保温时间。 第二章纯金属的结晶 2-1 a）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△Gk与其体积V之间关系式为△Gk=V△Gv/2 b）当非均匀形核形成球冠状晶核时，其△Gk与V之间的关系如何？ 答： 2-2 如果临界晶核是边长为a的正方体，试求出△Gk和a之间的关系。为什么形成立方体晶核的△Gk比球形晶核要大。 答： 2-3 为什么金属结晶时一定要由过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？ 答： 金属结晶时需过冷的原因： 如图所示，液态金属和固态金属的吉布斯自由能随温度的增高而降低，由于液态金属原子排列混乱程度比固态高，也就是熵值比固态高，所以液相自由能下降的比固态快。当两线相交于Tm温度时，即Gs=Gl，表示固相和液相具有相同的稳定性，可以同时存在。所以如果液态金属要结晶，必须在Tm温度以下某一温度Tn，才能使G s＜Gl，也就是在过冷的情况下才可自发地发生结晶。把Tm-Tn的差值称为液态金属的过冷度 影响过冷度的因素： 金属材质不同，过冷度大小不同；金属纯度越高，则过冷度越大；当材质和纯度一定时，冷却速度越大，则过冷度越大，实际结晶温度越低。 固态金属熔化时是否会出现过热及原因： 会。原因：与液态金属结晶需要过冷的原因相似，只有在过热的情况下，Gl＜G s，固态金属才会发生自发地熔化。 2-4 试比较均匀形核和非均匀形核的异同点。 答： 相同点： 1、形核驱动力都是体积自由能的下降，形核阻力都是表面能的增加。 2、具有相同的临界形核半径。 3、所需形核功都等于所增加表面能的1/3。 不同点： 1、非均匀形核的△Gk小于等于均匀形核的△Gk，随晶核与基体的润湿角的变 化而变化。 2、非均匀形核所需要的临界过冷度小于等于均匀形核的临界过冷度。 3、两者对形核率的影响因素不同。非均匀形核的形核率除了受过冷度和温度的 影响，还受固态杂质结构、数量、形貌及其他一些物理因素的影响。 2-5 说明晶体生长形状与温度梯度的关系。 答： 液相中的温度梯度分为： 正温度梯度：指液相中的温度随至固液界面距离的增加而提高的温度分布情况。负温度梯度：指液相中的温度随至固液界面距离的增加而降低的温度分布情况。固液界面的微观结构分为： 光滑界面：从原子尺度看，界面是光滑的，液固两相被截然分开。在金相显微镜下，由曲折的若干小平面组成。 粗糙界面：从原子尺度看，界面高低不平，并存在着几个原子间距厚度的过渡层，在过渡层中，液固两相原子相互交错分布。在金相显微镜下，这类界 面是平直的。 晶体生长形状与温度梯度关系： 1、在正温度梯度下：结晶潜热只能通过已结晶的固相和型壁散失。 光滑界面的晶体，其显微界面-晶体学小平面与熔点等温面成一定角度，这种情况有利于形成规则几何形状的晶体，固液界面通常呈锯齿状。 粗糙界面的晶体，其显微界面平行于熔点等温面，与散热方向垂直，所以晶体长大只能随着液体冷却而均匀一致地向液相推移，呈平面长大方式，固液界面始终保持近似地平面。 2、在负温度梯度下： 具有光滑界面的晶体：如果杰克逊因子不太大，晶体则可能呈树枝状生长；当杰克逊因子很大时，即时在较大的负温度梯度下，仍可能形成规则几何形状的晶体。具有粗糙界面的晶体呈树枝状生长。 树枝晶生长过程：固液界面前沿过冷度较大，如果界面的某一局部生长较快偶有突出，此时则更加有利于此突出尖端向液体中的生长。在尖端的前方，结晶潜热散失要比横向容易，因而此尖端向前生长的速度要比横向长大的速度大，很块就长成一个细长的晶体，称为主干。这些主干即为一次晶轴或一次晶枝。在主干形成的同时，主干与周围过冷液体的界面也是不稳的的，主干上同样会出现很多凸出尖端，它们会长大成为新的枝晶，称为称为二次晶轴或二次晶枝。二次晶枝发展到一定程度，又会在它上面长出三次晶枝，如此不断地枝上生枝的方式称为树枝状生长，所形成的具有树枝状骨架的晶体称为树枝晶，简称枝晶。 2-6 简述三晶区形成的原因及每个晶区的特点。 答： 三晶区的形成原因及各晶区特点： 一、表层细晶区 金属工艺学考试资料及答案 1、什么是熔模铸造？试述其大致工艺过程。(P169) 答：熔模铸造是用易熔材料制成模样，然后在模样上涂耐火材料，经硬化后，再将模样熔化，排出型外，获得无分型面铸型，浇注即可获得铸件。因为熔模广泛采用蜡质材料来制造，故这种方法也称失蜡铸造。它是发展较快的一种精密铸造方法。 工艺过程：1、压型制造 2、蜡模制造 3、蜡模组装4、结壳5、脱蜡 6、焙烧、浇注 7、落沙和清理。 2、与自由锻相比，模锻具有哪些优点？(P185) 答：与自由锻相比,模锻的优点：锻件的形状和尺寸比较精确，机械加工余量较小，节省加工工时，材料利用率高；可以锻制形状较为复杂的锻件；生产率较高；操作简单，劳动强度低，对工人技术水平要求不高，易于实现机械化；锻件内流线分布更为合理，力学性能高。 3、用φ50冲孔模具来生产φ50落料件能否保证冲压件的精度？为什么？P193 答：不能。落料和冲孔时，首先使金属发生弯曲，然后由于凸模和凹模刃口的作用，使坯料在与切口接触处开始出现裂纹，随着凸模继续往下压，上下两处裂纹扩展连在一起，使坯料分离。为了使成品边缘光滑，凸模刃口必须锋利，凸凹模间隙要适当均匀。而用φ50冲孔模具来生产φ50落料件没有间隙了。影响断面质量，模具寿命以及成品的尺寸精度。 4、用φ250×1.5板料能否一次拉深直径为φ50的拉深件？应采取哪些措施才能保证正常生产？ P194 答：不能，因为一次性拉伸，变形量过大，容易出现拉穿现象。为了避免拉穿，应分几次进行拉深，逐渐增加工件的深度，减小工件的直径，即所谓多次拉深。 5、解释应力与应变的概念 答：单位面积上所承受的附加内力称为应力，当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变 6、说明晶粒粗细对力学性能的影响。P28 答：细晶粒的金属不仅仅强度较高，而且塑性及韧性也较好。因为晶粒越细，一定体积的晶粒数目越多，在同样变形条件下，变形量分散在更多的晶粒内进行，使各晶粒的变形也比较均匀而不致产生过分的应力集中现象。此外，晶粒越细，晶界就越多，越曲折，越不利于裂纹的传播，从而使其在断裂前能承受较大的塑性变形，表现出较高的塑性和韧性。 7、何谓退火和正火？两者的特点和用途有什么不同？P53 答：退火是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。（退火主要用于铸、锻、焊毛坯或半成品零件，作为预备热处理。退货后获得珠光体型组织。退火的主要目的：软化钢材以利于切削加工；消除内应力以防止工件变形；细化晶粒，改善组织，为零件的最终热处理做准备。）正火是将钢加热到Ac3（或Accm）以上30到50摄氏度，保持适当时间，出炉后在空气中冷却的热处理工艺。正火与退火的主要差别：前者冷却冷却速度快，得到的组织比较细小，强度和硬度也稍高些。（正火主要应用：1、对力学性能要求不高的结构、零件，可用正火作为最终热处理，以提高其强度硬度和韧性。2、对低、中金属工艺学课后答案
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