工艺第10章 钢的表面淬火
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表面淬火定义表面淬火是一种金属热处理技术,通过控制金属材料的加热和冷却过程,使其表面形成一层具有较高硬度和耐磨性的淬火层。
这种技术广泛应用于各种机械零件和工具的制造中,能够提高其使用寿命和性能。
表面淬火的过程可以分为加热、保温和冷却三个阶段。
首先,将金属材料加热到适当的温度,以激活材料内部的晶体结构。
然后,通过保温使材料中的晶体结构重新排列,形成一种具有高硬度的相态结构。
最后,通过迅速冷却来固定这种相态结构,使其在表面形成一层淬火层。
表面淬火的关键是控制加热和冷却的速度。
加热温度和时间的选择需要根据金属材料的性质和要求进行调整。
过高的温度和时间可能导致材料内部的晶体结构发生变化,影响淬火效果;过低的温度和时间则无法激活和重组晶体结构。
冷却过程一般采用水、油或盐浴等介质,通过迅速吸热来实现快速冷却。
冷却介质的选择取决于材料的类型和形状。
表面淬火的优点是能够在保持材料的韧性和强度的同时,提高其硬度和耐磨性。
淬火层的硬度一般远高于材料的基体,能够有效抵抗磨损和变形。
因此,表面淬火广泛应用于汽车发动机零件、工具刀具、轴承等高负荷和高磨损的零件制造中。
然而,表面淬火也存在一些局限性和注意事项。
首先,淬火层的深度一般较浅,只有几个毫米左右,对于需要较深淬火层的零件不适用。
其次,淬火过程中会产生应力,可能导致材料的变形和开裂。
因此,在淬火后需要进行适当的回火处理,以减缓应力并提高材料的韧性。
最后,表面淬火的工艺要求较高,需要严格控制加热和冷却的参数,以保证淬火效果的稳定性和一致性。
表面淬火是一种能够提高金属材料硬度和耐磨性的热处理技术。
通过控制加热和冷却的过程,能够在材料表面形成一层具有高硬度的淬火层。
这种技术在机械制造和工具制造中得到广泛应用,能够提高零件的使用寿命和性能。
然而,表面淬火也存在一些局限性和注意事项,需要在实际应用中进行合理选择和控制。
《金属工艺学》复习题一、填空题第一章钢铁材料及热处理1. 机械设计时常用屈服点和抗拉强度两种强度指标。
2.金属材料的力学性能主要有强度、硬度、塑性、冲击韧性等。
3.工程上常用的硬度值有布氏硬度和洛氏硬度。
4.Q235A是碳素结构钢,其中“A”的含义是A级,235表示屈服点。
5.45钢是优质碳素结构钢,45表示含碳量为0.45 %。
6.T8钢是碳素工具钢,8表示含碳量为0.8 %。
7.常见的金属晶胞结构有体心立方晶格和面心立方晶格。
8.铁碳合金在室温时的基本组织有铁素体、渗碳体和珠光体三种。
9.珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物,其含碳量为0.77 %。
10.奥氏体只在高温时存在,其晶格结构为面心立方晶格,最大含碳量可达2.11 %。
11.钢的热处理一般可分为加热、保温、冷却三个步骤。
12,钢的热处理方法主要有退火、正火、淬火、回火。
13.回火可分为低温回火、中温回火、高温回火三种。
14.生产中常用的调质处理是淬火加高温回火。
15.钢的表面热处理有表面淬火和化学热处理两类。
16. 1Cr18Ni9Ti是不锈钢钢,其碳的质量分数是0.1 %。
17.在Fe-Fe3C相图中,钢与铸铁分界点的含碳量为 2.11 %。
18.QT600-03为球墨铸铁,其中的“600”的含义是抗拉强度为600MPa。
19.HT200为灰口铸铁,其中的“200”的含义是抗拉强度为200MPa。
第二章铸造1.通常把铸造方法分为_砂型铸造和特种铸造两类.2.特种铸造是除砂型铸造以外的其他铸造方法的统称, 如金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等。
3.制造砂型和芯用的材料,分别称为型砂和芯砂,统称为造型材料。
4.为保证铸件质量,造型材料应有足够的_耐火性_,和一定强度、透气性、退让性等性能。
5.用_芯砂和芯盒制造型芯的过程叫造芯。
6.为填充型腔和冒口儿开设于铸型中的系列通道称为浇注系统,通常由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道组成。
第九章钢的热处理原理第十章钢的热处理工艺1,.金属固态相变有哪些主要特征?哪些因素构成相变阻力?答:金属固态相变主要特点:1、不同类型相界面,具有不同界面能和应变能2、新旧相之间存在一定位向关系与惯习面 3、相变阻力大4、易于形成过渡相5、母相晶体缺陷对相变起促进作用6、原子的扩散速度对固态相变起有显著影响…..阻力:界面能和弹性应变能2、何为奥氏体晶粒度?说明奥氏体晶粒大小对钢的性能的影响。
答:奥氏体晶粒度是指奥氏体晶粒的大小。
金属的晶粒越细小,晶界区所占的比例就越大,晶界数目越多(则晶粒缺陷越多,一般位错运动到晶界处即停),在金属塑变时对位错运动的阻力越大,金属发生塑变的抗力越大,金属的强度和硬度也就越高。
晶粒越细,同一体积内晶粒数越多,塑性变形时变形分散在许多晶粒内进行,变形也会均匀些,虽然多晶体变形具有不均匀性,晶体不同地方的变形程度不同,位错塞积程度不同,位错塞积越严重越容易导致材料的及早破坏,晶粒越细小的话,会使金属的变形更均匀,在材料破坏前可以进行更多的塑性变形,断裂前可以承受较大的变形,塑性韧性也越好。
所以细晶粒金属不仅强度高,硬度高,而且在塑性变形过程中塑性也较好。
3..珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片,粒状珠光体的形成过程?4、试比较贝氏体转变、珠光体转变和马氏体转变的异同。
答:从以下几个方面论述:形成温度、相变过程及领先相、转变时的共格性、转变时的点阵切变、转变时的扩散性、转变时碳原子扩散的大约距离、合金元素的分布、等温转变的完全性、转变产物的组织、转变产物的硬度几方面论述。
试比较贝氏体转变与珠光体转变的异同点。
对比项目珠光体贝氏体形成温度高温区(A1以下)中温区(Bs以下)转变过程形核长大形核长大领先相渗碳体铁素体转变共格性、浮凸效应无有共格、表面浮凸转变点阵切变无有转变时扩散Fe、C均扩散Fe不扩散、C均扩散转变合金分布通过扩散重新分布不扩散等温转变完全性可以不一定转变组织α+Fe3C α+Fe3C (上贝氏体)α+ε—Fe3C(下贝氏体)转变产物硬度低中5..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: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、消除内应力和加工硬化、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。
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内应力、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,以消除内应力、降低硬度,改善切削加工性能。
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。
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。
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内应力,使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。
第一章——热处理一.是非题1.金属材料的热处理是指金属材料在固态下加热到一定温度,保温一定时间,然后以设定的冷却速度冷取下来,以改变其内部组织,从而获得所需性能的一种工艺()2.热处理可以是机械零件制造过程中的一个中间工序,也可以是最终工序。
()3.获得马氏体的热处理工艺称为淬火。
()4.对过共析钢,它的含碳量越高,淬火温度也就越高。
()5.淬火操作除正确选择淬火温度、加热速度、保温时间及淬火介质外,还必须正确选择淬火的操作方法,否则将使淬火件变形、开裂或出现软点等淬火缺陷。
()6.淬火加回火的热处理工艺称为调质,调质后的零件能获得强度、韧性、塑性都较好的综合机械性能。
()7.弹簧淬火处理后一般都采用高温回火,因为高温回火后,其弹性极限最高。
()8.钢的表面淬火是将工件表层快速加热到淬火温度,而工件内部还来不及加热至淬火温度就被快速冷却的热处理工艺。
()二.选择题1.制造连杆、传动轴、齿轮等机械零件,一般应选用__________。
2.热处理调质工艺是_________。
3.弹簧钢零部件淬火后都采用_________。
4.对氧化脱碳有严格要求的零件,热处理时应选用_________。
5.为了使变速齿轮的啮合齿部获得高硬度、高耐磨性,而齿根部、齿芯部有高的韧性,常对低碳或低合金钢齿轮进行_________。
6.以下切削性能相对较好的钢是_________。
7.细长轴类零件进入冷却液淬火时应_________。
三.填空题1.退火是将钢加热到某一温度(加热温度由含碳量及合金元素含量来决定),保温一定时间,然后______________的一种工艺方法。
2.正火是将钢加热到某一温度(加热温度由含碳量及合金元素含量来决定),保温一定时间,然后______________的一种工艺方法。
3.淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一定时间,然后_____________以得到高硬度组织(马氏体)的一种热处理工艺。
第一章1.伸长率的数值与试样尺寸有关,因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定,以便进行比较。
答案:对2.布氏硬度测试简单、压痕小。
答案:错3.疲劳断口由两部分组成,疲劳裂纹的产生及扩展区和最后断裂区。
答案:对4.冲击韧度在判别金属材料抵抗大能量冲击能力方面有一定的作用,但对小能量多次冲击不够准确。
答案:对5.判断韧性的依据是答案:冲击韧6.在金属的力学性能中,σb代表金属的答案:抗拉强度7.在金属的力学性能中,50HRC代表金属的答案:洛氏硬度8.引起疲劳断裂的应力很低,常常低于答案:屈服极限9.下列属于金属材料工艺性能的是答案:焊接;可锻性10.金属材料常用的塑性指标是答案:断面收缩率;伸长率第二章1.一般来说,同一成分的金属,晶粒愈细,其强度、硬度愈高,而且塑性和韧性也愈好。
答案:对2.共析钢等温转变时,等温温度越低,则珠光体层片间距越粗大答案:错3.完全退火主要用于过共析钢。
答案:错4.钢的表面淬火是通过改变表面成分使其表面组织发生变化。
答案:错5.莱氏体是一种答案:机械混合物6.铁碳合金的共析转变温度是答案:727℃7.弹簧钢的热处理为淬火加答案:中温回火8.铁碳合金中,过共析钢在平衡条件下冷却,其室温组织为答案:珠光体加二次渗碳体9.大部分金属的晶格结构类型为以下三种答案:密排六方;面心立方;体心立方10.按照组元间相互作用形式的不同,合金中的基本相有()两种形式。
答案:固溶;金属化合物第三章1.国家标准GB/T13304-2008《钢分类》中,按照化学成分将钢分为非合金钢、低合金钢、合金钢三大类答案:对2.正确的选材,应该是在满足使用性能要求的前提下,具有良好的经济性和加工工艺性能。
答案:对3.选材时,零件所要求的力学性能数据,要同手册、书本中所给出的完全相同。
答案:错4.优质碳素结构钢的牌号是以其强度等级来表示的。
答案:错5.Q235是一种答案:碳素结构钢6.手工钢锯条应该选用答案:T107.40Cr是一种答案:合金结构钢8.拖拉机履带板选用答案:ZGMn139.钢中的有害元素是答案:硫;磷10.在考虑选材的经济性原则时,主要考虑:答案:材料的价格;国家资源状况;加工费用第四章1.纯金属和共晶成分的合金流动性最好答案:对2.提高浇注温度有利于提高合金充型能力,所以浇注温度越高越好。
第十章齿轮传动一、选择与填空题10-1 在齿轮传动的设计计算中,对下列参数和尺寸应标准化的有__________;应圆整的有_______;没有标准化也不应圆整的有___________。
(1)斜齿轮的法面模数m n(2)斜齿轮的端面模数m t(3)直齿轮中心距a(4)斜齿轮中心距a(5)齿宽B(6)齿厚s(7)分度圆压力角α(8)螺旋角β(9)锥距R(10)齿顶圆直径d a10-2 材料为20Cr钢的硬齿面齿轮,适宜的热处理方法是_________________。
(1)整体淬火(2)渗碳淬火(3)调质(4)表面淬火10-3 将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱外齿轮,该齿轮制造工艺顺序应是_______________为宜。
(1)滚齿、表面淬火、磨齿(2)滚齿、磨齿、表面淬火(3)表面淬火、滚齿、磨齿(4)滚齿、调质、磨齿10-4 在齿轮传动中,仅将齿轮分度圆的压力角α增大,则齿面接触应力将_____________。
(1)增大(2)不变(3)减小10-5 在齿轮传动中,将轮齿进行齿顶修缘的目的是_____________________,将轮齿加工成鼓形齿的目的是_____________。
10-6 影响齿轮传动动载系数K v大小的两个主要因素是_________________________________。
10-7 一对正确啮合的渐开线标准齿轮作减速传动时,如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同,则齿根弯曲应力_______________。
(1) σF1>σF2(2)σF1=σF2(3)σF1<σF210-8 有两个标准直齿圆柱齿轮,齿轮1的模数m1=5mm,齿数z l=30;齿轮2的模数m2=3mm,齿数z2=50,则齿形系数和应力校正系数的乘积Y Fa1Y Sa1_________Y Fa2Y Sa2。
(1)大于(2)等于(3)小于(4)不一定大于、等于或小于10-9 齿轮的弯曲疲劳强度极限σF lim和接触疲劳强度极限σHlim是经持久疲劳试验并按失效概率为_________来确定的,试验齿轮的弯曲应力循环特性为__________________循环,10-10 直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以_________________的当量圆柱齿轮为计算基础的。