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"钢的热处理"习题与思考题参考答案〔一〕填空题1．板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与韧性。
2．淬火钢低温回火后的组织是 M回〔+碳化物+Ar〕，其目的是使钢具有高的强度和硬度；中温回火后的组织是 T回，一般用于高σe 的构造件；高温回火后的组织是S回，用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。
3．马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体两种。
4．珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体。
5．钢的淬透性越高，则临界冷却却速度越低；其C曲线的位置越右移。
6．钢球化退火的主要目的是降低硬度，改善切削性能和为淬火做组织准备；它主要适用于过共析〔高碳钢〕钢。
7．淬火钢进展回火的目的是消除内应力，稳定尺寸；改善塑性与韧性；使强度、硬度与塑性和韧性合理配合。
8．T8钢低温回火温度一般不超过 250℃，回火组织为 M回+碳化物+Ar ，其硬度大致不低于 58HRC 。
〔二〕判断题1．随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减小，板条状马氏增多。
〔×〕2．马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体。
当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。
〔×〕3．高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。
〔×〕4．低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺。
〔√〕5．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧。
〔×〕6．经加工硬化了的金属材料，为了根本恢复材料的原有性能，常进展再结晶退火处理。
〔√〕〔三〕选择题1．钢经调质处理后所获得的组织的是 B 。
A．淬火马氏体 B．回火索氏体 C．回火屈氏体 D．索氏体2．假设钢中参加合金元素能使C曲线右移，则将使淬透性 A 。
A．提高 B．降低 C．不改变 D．对小试样提高，对大试样则降代3．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进展正火，其加热温度是 A 。
渗碳钢20Cr钢淬火与热加工的影响20Cr钢渗碳钢低温冲击韧性良好，回火脆性不明显。
渗碳时钢的晶粒有长大倾向，所以要求二次淬火，以提高心部韧性，不宜降温淬火。
当正火后硬度为170～217HB时，相对切削加工性约为65%，焊接性中等，焊前应预热到100～150℃，冷变形时塑性中等。
该钢具有较好的淬透性、中等的强度和韧性，油淬到半马氏体硬度的淬透性为φ20～φ23mm。
该钢经渗碳淬火表面强化处理后，在模具表面会获得细针状回火马氏体，硬度为58～62HRC；心部获得低碳马氏体组织，硬度35～40HRC，基体强韧性高，可满足冷作模具高硬度、高强度、高韧性和适当的耐腐蚀性的使用性能要求，正火可促进组织球化，细化大块状先共析铁素体，改进毛坯的切削性能。
对于使用寿命要求不很高的模具，也可以直接进行调质处理，国内也有不少应用低碳马氏体钢强烈淬火制造冷作模具的实例。
该钢模具零件工艺路线为下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成型→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
供货状态及硬度退火态，硬度≤179HBS。
化学成分（质量分数，%）C 0.17～0.24、Si 0.17～0.37、Mn 0.50～0.80、Cr 0.80～1.10、Ni≤0.30。
参考对应钢号日本JIS标准钢号SCr22、美国AISI/ASTM标准钢号5120、德国DIN标准钢号20Cr4、英国BS标准钢号590M17、法国NF标准钢号18C3、我国GB标准钢号20Cr、国际标准化组织ISO标准钢号20Cr4。
相变点温度（近似值）A c1=765℃，A c3=863℃，A r3=799℃，A r1=702℃。
热加工规范加热温度1220℃，开始温度1200℃，终止温度≥800℃，堆冷。
冷压毛坯软化处理规范（700～720）℃×（8～15）h保温，再以50～100℃／h的冷速，降温到温度≤550～600℃，出炉空冷，处理前硬度≤179HBS，软化后硬度≤140HBS。
CBN刀具车削加工淬火钢件的切削参数范围CBN刀具车削加工淬火钢件，已经是非常普遍的一种现象，采用CBN刀具以车代磨加工淬火钢件效率成倍提高，而且干式切削，车削加工过程中不添加切削，绿色环保，更适合制造业的绿色制造。
CBN刀具虽然广泛应用于淬火钢件的车削加工，但很多工人还不太了解CBN刀具的切削参数，经常刚上去就出现崩刀、打刀现象。
主要就是不了解CBN刀具的切削参数，用硬质合金刀具的参数测试，效果不好。
小编在机械加工行业摸爬滚打了十几年，还算是有一点小心得，今天分享给大家。
在先介绍CBN刀具车削加工淬火钢件的切削参数范围之前，先来了解一下淬火钢都有哪些难加工问题。
1、淬火钢件的粗加工：车削加工淬火过的齿轮，齿圈的生产过程中，一些齿轮、齿圈淬火或渗碳淬火后，硬度一般在HRC55以上，而且变形严重，如高铁齿轮，工程机械大齿圈，重工行业用大齿圈等，这些大型齿轮齿圈淬火后变形量非常大，这就涉及到淬火钢粗加工。
同样，在模具钢生产过程中，淬火钢的粗加工也经常看到，但很多厂家采取的措施也五花八门，有的先把大余量线切割掉，有的用硬质合金刀具慢慢啃，有的用立方氮化硼（PCBN）刀具多次走刀才能完成加工，工人感慨粗加工淬火钢是有劲使不出，干着急，没办法。
2、淬火钢件的断续加工：间断切削加工一直是个难题，何况是动辄HRC60左右的淬火钢。
特别是在高速车削淬火钢时，刀具在间断车削淬火钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工，对刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。
以汽车齿轮加工为例，淬硬齿轮以车代磨已经成为一种趋势，据了解，作为齿轮产业的三大市场之一，车辆齿轮占据了齿轮市场总额的62%，其中汽车齿轮又占据了车辆齿轮市场份额的62%。
也就是说，汽车所用齿轮占有了整个齿轮市场近40%的比重，可见齿轮对于汽车产业的重要性。
虽然淬火钢的以车代磨和硬车削已经很普及，其实汽车淬硬齿轮加工过程中仍然遇到很多问题，如一些汽车齿轮内孔有油孔，这就出现间断切削加工难题，很多CBN刀具在高速运转时期遇到油孔容易崩刀，齿轮的位置公差难以保证，等等3、淬火钢件的切槽加工：举一个简单的例子，同步器滑套啮合槽淬火后的硬车削加工，虽然立方氮化硼刀具厂家开发出了同步器滑套专用立方氮化硼切槽刀具，但PCBN刀具的寿命仍然不尽如人意。
钢材加工工艺流程钢材加工工艺流程是指钢材从原料到成品的加工过程。
下面将介绍一个常见的钢材加工工艺流程，分为以下几个步骤：原料准备、热处理、精加工、表面处理和检验。
第一步是原料准备。
钢材的原料一般是铁矿石，通过冶炼和炼钢工艺得到钢坯。
钢坯的形状和尺寸根据需要进行调整，可以采用切割或破碎机械将钢坯切割成合适的尺寸。
第二步是热处理。
热处理是通过加热和冷却来改变钢材的组织和性能。
常见的热处理方法有退火、淬火、正火等。
退火是通过加热至一定温度再冷却，从而改变钢材的组织以消除应力和提高韧性。
淬火是将钢材迅速加热至高温再迅速冷却，使钢材的组织转变为马氏体，提高硬度和强度。
正火是将钢材加热至温度保持一段时间后再冷却，使钢材达到一定的强度和韧性。
第三步是精加工。
精加工是指对钢材进行成型和尺寸加工，以得到所需的形状和尺寸。
常见的加工方式有铣削、车削、冲床等。
铣削是通过旋转刀具在钢材上切削，去除多余的材料，从而得到所需的形状。
车削是通过刀具在工件上进行切削，去除多余的材料，得到所需尺寸和表面粗糙度。
冲床是利用冲压工艺将钢材加工成所需的孔洞和形状。
第四步是表面处理。
表面处理是为了提高钢材的耐腐蚀性、美观性和其他特殊要求。
常见的表面处理方式有镀锌、喷涂等。
镀锌是将钢材浸入含有锌的溶液中，使钢材表面镀上一层锌，从而提高钢材的耐腐蚀性。
喷涂是将涂料喷涂在钢材表面，形成一层保护膜，提高钢材的耐腐蚀性和美观性。
最后一步是检验。
检验是为了确保钢材的质量符合要求。
常见的检验方式有化学成分分析、机械性能测试和外观检查等。
化学成分分析是通过取样和化学分析，检测钢材中各种元素的含量。
机械性能测试是通过拉伸试验、冲击试验等，测试钢材的强度、韧性、硬度等机械性能。
外观检查是通过目视检查，检测钢材表面的缺陷、凸起和变形等。
综上所述，钢材加工工艺流程包括原料准备、热处理、精加工、表面处理和检验等步骤。
每个步骤都与钢材的性能、形状和质量密切相关，需要严格执行相应的工艺要求，以确保最终加工出符合要求的钢材产品。
淬火热处理热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。
这些过程互相衔接，不可间断。
是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，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。
正如有些人说，机械加工是外科，热处理就是内科，代表一个国家制造业的核心竞争力。
金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳（即钢铁零件表面碳含量降低），这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。
因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。
工艺过程热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。
这些过程互相衔接，不可间断。
金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳（即钢铁零件表面碳含量降低），这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。
因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。
加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。
另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。
采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。
工艺分类金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。
根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。
淬火钢的切削加工淬火钢的切削加工1．什么是淬火钢?它有哪些切削特点？淬火钢是指金属经过淬火后，组织为马氏体，硬度大于HRC50的钢。
它在难切削材料中占有相当大的比重。
加工淬火钢的传统方法是磨削。
但为了提高加工效率，解决工件形状复杂而不能磨削和淬火后产生形状和位置误差的问题，往往就需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等切削加工方法。
淬火钢在切削时有以下特点：(1)硬度高、强度高，几乎没有塑性：这是淬火钢的主要切削特点。
当淬火钢的硬度到达HRC50～60时，其强度可达σb=2100～2600MPa，按照被加工材料加工性分级规定，淬火钢的硬度和强度均为9a级，属于最难切削的材料。
(2)切削力大、切削温度高：要从高硬度和高强度的工件上切下切屑，其单位切削力可达4500MPa。
为了改善切削条件，增大散热面积，刀具选择较小的主偏角和副偏角。
这时会引起振动，要求要有较好的工艺系统刚性。
(3)不易产生积屑瘤：淬火钢的硬度高、脆性大，切削时不易产生积屑瘤，被加工外表可以获得较低的外表粗糙度。
(4)刀刃易崩碎、磨损：由于淬火钢的脆性大，切削时切屑与刀刃接触短，切削力和切削热集中在刀具刃口附近，易使刀刃崩碎和磨损。
(5)导热系数低：一般淬火钢的导热系数为7.12W/(m"K)，约为45号钢的1/7。
材料的切削加工性等级是9a级，属于很难切削的材料。
由于淬火钢的导热系数低，切削热很难通过切屑带走，切削温度很高，加快了刀具磨损。
2．怎样选择切削淬火钢的刀具材料？合理选择刀具材料，是切削加工淬火钢的重要条件。
根据淬火钢的切削特点，刀具材料不仅要有高的硬度、耐磨性、耐热性，而且要有一定的强度和导热性。
(1)硬质合金：为了改善硬质合金的性能，在选择硬质合金时，应优先选择加入适量TaC或NbC的超细微粒的硬质合金。
因为在WC-Co类硬质合金中，加入TaC以后，可将其原来的800℃高温强度提高150～300MPa，常温硬度提高HV40～100。
加入NbC以后，高温强度提高150～300MPa，常温硬度提高HV70～150。
而且TaC和NbC可以细化晶粒，提高硬质合金抗月牙洼磨损的能力。
TaC还可以降低摩擦系数，降低切削温度，增强硬质合金抗热裂和热塑性变形的能力，同时也将WC的晶粒细化到～1μm，其硬度提高～2，抗弯强度可提高600～800MPa，高温硬度比一般硬质合金高。
常用来切削淬火钢的硬质合金牌号有：YM051、YM052、YN05、YN10、600、610、726、758、767、813等。
(2)热压复合陶瓷和热压氮化硅陶瓷：在Al2O3中加入TiC等金属元素并采用热压工艺，改善了陶瓷的致密性，提高了氧化铝基陶瓷的性能，使它的硬度提高到，抗弯强度可到达800～1200MPa，耐热性可达1200℃～1300℃，在使用中可减少粘结和扩散磨损。
其主要牌号有AG2、AG3、AG4、LT35、LT55、AT6等。
氮化硅基陶瓷是在Si3N4中加入TiC等金属元素，其硬度为HRA93～94，抗弯强度为700～1100MPa。
其主要牌号有HS73、HS80、F85、ST4、TP4、SM、HDM1、HDM2、HDM3。
这两种陶瓷适用于车、铣、镗、刨削淬火钢。
(3)立方氮化硼复合片(PCBN)刀具：它的硬度为HV8000～9000，复合抗弯强度为900～1300MPa，导热性比较高，耐热性为1400℃～1500℃，是刀具材料中最高的。
它十分适合于淬火钢的半精加工和精加工。
综上所述，切削淬火钢最好的刀具材料是立方氮化硼，其次是复合陶瓷，再其次是新牌号硬质合金。
3．怎样选择切削淬火钢刀具的几何参数？切削淬火钢时，光有好的刀具材料，而没有合理的刀具几何参数，也不能到达满意的效果。
所以要根据具体的刀具材料、工件材料和切削条件，合理地选择刀具几何参数，才能有效地发挥刀具材料应有的切削性能。
(1)前角：前角的大小对切削淬火钢影响很大。
由于淬火钢的硬度、强度高，切削力大，而且集中在刀具刃口附近。
为了防止崩刃和打刀，前角应选零度和负值，一般γ0=-10°～0°。
工件材料硬度高、断续切削时，应选较大的负前角，γ0=-10°～-30°。
如果采用正前角可转位刀片时，应磨出bγ～1mm宽，γ01=-5°～-15°较大的负倒棱，以增强刀刃强度。
(2)后角：切削淬火钢刀具的后角应比一般刀具的后角大一些，以减小后刀面的摩擦，一般α0=8°～10°为好。
(3)主偏角和副偏角：为了增强刀尖强度和改善散热条件，主偏角κr=30°～60°，副偏角κ’r=6°～15°。
(4)刃倾角：刃倾角为负值时，可以增大刀尖强度。
但负值太大时，会使Fp力增大，在工艺系统刚性差时，引起振动。
所以在一般情况下，λs=-5°～0°；断续切削时，λs=-10°～-20°；硬齿面刮削滚刀，它的刃倾角λs=-30°。
(5)刀尖圆弧半径：它的大小影响刀尖强度和已加工外表粗糙度。
因工艺系统刚性的影响，刀尖圆弧半径γε～2mm为宜。
切削淬火钢刀具，在合理选好几何参数的基础上，必须经过仔细刃磨和研鐾，提高刀具各外表的刃磨质量，使刀具耐用度得到提高。
4．怎样选择切削淬火钢时的切削用量？切削加工淬火钢的切削用量，主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件形状、工艺系统刚性和加工余量来选择。
在选择切削用量三要素时，首先考虑选择合理的切削速度，其次是切削深度，再其次是进给量。
(1)切削速度：一般的淬火钢耐热性在200℃～600℃，而硬质合金的耐热性为800℃～1000℃，陶瓷刀具的耐热性为1100℃～1200℃，立方氮化硼的耐热性为1400℃～1500℃。
除高速钢外，一般淬火钢到达400℃左右时，它的硬度开始下降，而上述刀具材料仍保持它原有的硬度。
所以在切削淬火钢时，充分利用上述这一特性，切削速度不宜选择太低或太高，以保持刀具有一定的耐用度。
从目前的经验来看，不同的刀具材料切削淬火钢的切削速度，硬质合金刀具Vc=30～75m/min；陶瓷刀具Vc=60～120m/min；立方氮化硼刀具Vc=100～200m/min。
在断续切削和工件材料硬度太高时，应降低切削速度，一般约为上面最低切削速度的1/2。
在连续切削时的最正确切削速度，以切下的切屑呈暗红色为宜。
(2)切削深度：一般根据加工余量和工艺系统刚性选择，一般情况下，α～3mm。
(3)进给量：一般为～。
在工件材料硬度高或断续切削时，为了减小单位切削力，应当减小进给量，以防崩刃和打刀。
5．怎样用陶瓷刀具切削淬火钢?采用陶瓷刀具材料切削淬火钢，比用硬质合金切削淬火钢，有其显著的效果。
这主要表现在陶瓷刀具的硬度和耐热性高于硬质合金。
用它来制造的车刀、铣刀、螺纹刀具，均可成功地切削淬火钢，其耐用度均高于YT05、643、YM052等硬质合金。
(1)充分发挥陶瓷刀具材料硬度和耐热性比硬质合金高这一特点，选择的切削速度应高于硬质合金切削淬火钢的切削速度，一般高50％。
如在切削速度50m/min时，陶瓷刀具的后刀面磨损量与硬质合金接近。
当切削速度增至95m/min时，它的耐磨性远远高于YT05等硬质合金。
如用陶瓷刀片作成的三面刃铣刀，以102m/min的切削速度铣完深、宽16mm、长700mm 的淬火钢键槽，刀具基本上无磨损。
(2)陶瓷刀具在切削中受冲击载荷时，刀具应选择小的主偏角、大的刀尖圆弧或采用圆形刀片，以增加刀尖强度，防止刀具损坏。
如采用圆形陶瓷刀片作成的机夹端铣刀，铣削淬火钢，Vc=120～150m/min，Vf=230～290mm/min，αp=1～2mm。
(3)应采用负前角和负刃倾角，以利于增加刀刃和刀尖强度。
刀刃和刀面的粗糙度Ra要小于μm。
(4)切削时一般不用切削液，假设要用，要自始至终充分供应，否则刀片会因热胀冷缩而产生裂纹。
(5)陶瓷刀具的抗弯强度低于硬质合金的抗弯强度，为了减小刀具单位面积受力，切削时进给量要小一些，一般为～。
6．怎样使用立方氮化硼刀具切削淬火钢?立方氮化硼刀具(CBN)不仅是制造磨具的好材料，而且它容易修磨(可用金刚石磨轮刃磨)，也是用于制造车刀、镗刀、铣刀、枪钻、铰刀、齿轮刀具等的好材料。
CBN主要用来切削各种淬火钢，也可用来切削其他难切削材料。
它不仅有很高的金属切除率，而且有很好的外表加工质量。
切削各种淬火钢可以有效地代替磨削，减少加工工序，提高生产率。
现在市场上所销售的CBN刀片，大都以它与硬质合金复合片的形式，作成可转位刀片或刀具，其目的就是提高CBN刀片的抗弯强度。
由于CBN刀具的硬度高(HV8000～9000)，耐热性高(1400℃～1500℃)，在使用时能允许以高于硬质合金几倍的切削速度切削淬火钢，而耐用度是硬度合金的几倍到几十倍。
切削淬火钢时CBN刀具与硬质合金刀具比照。
国内生产CBN刀片的厂家有成都工具研究所，生产的牌号为LDP―J；第六砂轮厂生产的DLS―F1、DLS―F2、DLS―F3。
还有不少厂家生产CBN可转位刀片和焊接刀。
LDP―J和DLS―F1主要用于切削各种淬火钢。
DLS―F2主要用于切削各种铸铁。
DLS―F3主要用于切削高温合金和钛合金。
CBN刀具不适于低速切削，CBN刀具靠切削时所产生的切削热，在切削区微小的范围内软化工件材料来切削的。
在切削硬度为HRC55～65的材料时，CBN刀具的切削速度应在50～120m／min。
铣削时的Vc=100～160m/min，每分钟进给量Vf=70～160mm/min；铰削时Vc=60～130m/min，～，～。
CBN刀具主要用于淬火钢的半精加工和精加工。
其加工外表不会像磨削那样产生烧伤现象，效率比磨削高十倍左右。
CBN刀具切削淬火钢时的几何参数是γ0=-15°～-5°，α0=α’0=10°～15°，κr=30°～60°，κ’r=5°～15°，λs=0°～10°，γε～1mm。
7．用CBN刀具切削淬火钢时，在哪些情况下代替磨削最为有效？(1)在数控机床上切削复杂的外表和几个复杂的外表，代替磨削工序，可以减少1/3～2/3的劳动量，而且能保证很高的位置精度。
(2)形状复杂的内孔或小孔。
如采用磨削，要求砂轮的形状也相应复杂，有的时候无法磨削，这时采用车削最为有利。
(3)一个零件几个外表(外圆、内孔、端面、阶台、沟槽)都需磨削，这时采用车削，一道工序即可完成，可减去磨削用的工装。
(4)零件淬火后易变形和留余量小时易造成废品，这时可留余量大一些，待淬火后，再用CBN 刀具切除多余余量，再磨削，以减少因变形大而产生的废品。
