第四章 钢的热处理

河北轨道运输职业技术学院函授教育课程作业年级：层次：专业名称：课程名称：作业序号：学号：姓名：第四章钢的热处理一、填空题1．热处理工艺过程由、和三个阶段组成。

2．整体热处理分为、、和等。

3．共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有：、以及。

4．贝氏体分为和两种。

5．常用的退火方法有：、和等。

6．根据淬火介质不同，淬火方法有：淬火、淬火、淬火和淬火等。

7．常用的淬火冷却介质有、等。

8．按回火温度范围可将回火分为回火、回火和回火三种。

9．化学热处理是由、和三个基本过程组成。

10．化学热处理包括、和等。

11．目前常用的渗氮方法主要有渗氮和渗氮两种。

二、单项选择题1．过冷奥氏体是温度下存在，尚未转变的奥氏体。

A．Ms； B. M f； C. A1。

2．为了改善高碳钢（W C＞0.6%）的切削加工性能，一般选择作为预备热处理。

A．正火； B. 淬火； C.退火；D．回火。

3．过共析钢的淬火加热温度应选择在，亚共析钢的淬火加热温度则应选择在。

A. Ac1+30℃～50℃；B．Ac cm以上；C．Ac3+30℃～50℃。

4．调质处理就是的热处理。

A．淬火+低温回火；B．淬火+中温回火；C．淬火+高温回火。

5．化学热处理与其它热处理方法的基本区别是。

A．加热温度；B．组织变化；C．改变表面化学成分。

6．零件渗碳后，一般需经处理，才能达到表面高硬度和高耐磨性目的。

A．淬火+低温回火；B．正火；C．调质。

三、判断题1．高碳钢可用正火代替退火，以改善其切削加工性。

( )2．淬火后的钢，随回火温度的提高，其强度和硬度也提高。

( )3．钢的最高淬火硬度，主要取决于钢中奥氏体的碳的质量分数。

( ) 4．钢的晶粒因过热而粗化时，就有变脆的倾向。

( )四、简答题1．指出Ac1、Ac3、Ac cm；Ar1、Ar3、Ar cm及A1、A3、A cm之间的关系。

2．控制奥氏体晶粒长大的措施有哪些？3．简述共析钢过冷奥氏体在A1～M f温度之间，不同温度等温时的转变产物及基本性能。

钢的热处理方法钢是一种重要的金属材料，在工业生产和日常生活中得到广泛应用。

为了提高钢的性能和使用寿命，需要对钢进行热处理。

热处理是指通过控制钢材的加热和冷却过程，使钢材的组织和性能发生变化，从而达到预期的效果。

本文将介绍几种常见的钢的热处理方法。

第一种热处理方法是退火。

退火是将钢材加热到一定温度，保持一定时间后，缓慢冷却的过程。

退火可以消除钢材中的应力，改善钢材的塑性和韧性，提高加工性能。

退火分为全退火和局部退火两种。

全退火是将整个钢材进行退火处理，局部退火是只对钢材的某一部分进行退火处理。

退火的温度和时间需要根据钢材的成分和要求来确定。

第二种热处理方法是淬火。

淬火是将钢材加热到临界温度以上，然后迅速冷却的过程。

淬火可以使钢材的组织转变为马氏体组织，从而提高钢材的硬度和强度。

淬火的冷却介质可以是水、油或气体，不同的冷却介质会对钢材的硬度和组织产生影响。

淬火后的钢材通常需要进行回火处理，以提高其韧性和减少内应力。

第三种热处理方法是正火。

正火是将钢材加热到临界温度，然后在空气中冷却的过程。

正火可以使钢材的组织转变为珠光体组织，从而提高钢材的韧性和塑性。

正火的温度和时间需要根据钢材的成分和要求来确定，通常需要多次进行正火处理。

第四种热处理方法是回火。

回火是将淬火后的钢材加热到一定温度，保持一定时间后，缓慢冷却的过程。

回火可以降低钢材的硬度和脆性，提高其韧性和塑性。

回火的温度和时间需要根据钢材的成分和要求来确定，通常需要多次进行回火处理。

第五种热处理方法是表面处理。

表面处理是通过加热和冷却的方式改变钢材表面的组织和性能。

常见的表面处理方法包括渗碳、氮化、镀层等。

渗碳是将钢材加热到高温，使其表面吸收碳元素，从而提高表面的硬度和耐磨性。

氮化是将钢材加热到高温，使其表面吸收氮元素，从而提高表面的硬度和耐腐蚀性。

镀层是将钢材表面涂覆上一层金属或非金属材料，以改变其表面的性质和外观。

以上是几种常见的钢的热处理方法。

第四章 钢的热处理?复习与思考一、名词解释 1.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。

2.等温转变 等温转变是指工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保 持时，过冷奥氏体发生的相变。

3.连续冷却转变 连续冷却转变是指工件奥氏体化后以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生 的相变。

4.马氏体 马氏体是碳或合金元素在α-Fe 中的过饱和固溶体。

5.退火 钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理 工艺。

6.正火 正火是指工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。

7.淬火 钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体 组织的热处理工艺。

8.回火 回火是指工件淬硬后，加热到 Ac1 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。

9.表面热处理 表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工 艺。

10.渗碳 为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗 碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。

11.渗氮在一定温度下于一定介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为 渗氮，又称氮化。

二、填空题 1.整体热处理分为 退火 、 正火 、 淬火 和 回火 等。

2.根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有： 感应加热 表面淬火、 火焰加热 表面淬火、 电接触加热 表面淬火、 电解液加热 表面淬火 等。

3.化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如 渗碳 、 渗氮 、 碳氮 共渗 和 渗硼 等。

4.热处理工艺过程由 加热 、 保温 和 冷却 三个阶段组成。

5.共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有： P 、 S 和 T。

6.贝氏体分 上贝氏体 和 下贝氏体 两种。

7.淬火方法有： 单介质 淬火、 双介质 淬火、 马氏体分级 淬火 和 贝氏体等温 淬火等。

第四章钢的热处理一、名词概念解释1、再结晶、重结晶2、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度3、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体4、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体5、临界冷却速度6、退火、正火、淬火、回火7、调质处理8、淬透性、淬硬性二、思考题1、何谓热处理? 热处理有哪些基本类型? 举例说明热处理与你所学专业有何联系?2、加热时, 共析钢奥氏体的形成经历哪几个基本过程? 而亚共析钢和过共析钢奥氏体形成有什么主要特点?3、奥氏体形成速度受哪些因素影响?4、如何控制奥氏体晶粒大小?5、珠光体、贝氏体、马氏体组织各有哪几种基本类型? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?6、何谓淬火临界冷却速度VK ? VK的大小受什么因素影响? 它与钢的淬透性有何关系?7、试述退火、正火、淬火、回火的目的, 熟悉它们在零件加工工艺路线中的位置。

8、正火与退火的主要区别是什么?生产中应如何选择正火及退火?9、常用的淬火方法有哪几种? 说明它们的主要特点及应用范围。

10、常用的淬火冷却介质有哪些? 说明其冷却特性、优缺点及应用范围。

11、为什么工件经淬火后往往会产生变形, 有的甚至开裂? 减少变形及防止开裂有哪些途径?12、常用的回火操作有哪几种? 指出各种回火操作得到的组织、性能及其应用范围。

三、填空题1、钢的热处理是通过钢在固态下＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿的操作来改变其＿＿＿＿＿＿＿, 从而获得所需性能的一种工艺。

2、钢在加热时P A的转变过程伴随着铁原子的＿＿＿＿＿＿, 因而是属于＿＿＿＿＿型相变。

3、加热时, 奥氏体的形成速度主要受到＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿的影响。

4、在钢的奥氏体化过程中, 钢的含碳量越高, 奥氏体化的速度越＿＿＿＿＿, 钢中含有合金元素时, 奥氏体化的温度要＿＿＿＿＿一些, 时间要＿＿＿＿＿一些。

5、珠光体、索氏体、屈氏体均属层片状的＿＿＿＿＿和＿＿＿＿的机械混合物, 其差别仅在于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

第二部分 机械基础第四章 金属材料和热处理本章重点1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。

2．了解：工艺性能的含义。

3．了解：热处理的概念及目的。

4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。

5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。

6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。

7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。

本章内容提要一．金属材料的性能1．物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。

化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。

如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。

2．金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。

主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

（1）强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。

可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。

常用的强度是抗拉强度。

工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。

（2）塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。

常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。

伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。

式中，L 0表示试样原长度（mm ），L 1表示试样拉断时的长度（mm ）。

断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A 1）的最大缩减量与原始横截面积（A 0）的百分比。

（3）硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。

目前最常用的硬度是布氏硬度（HB ）、洛氏硬度（HRC 、HRB 、HRA ）和维氏硬度（HV ）。

（4）韧性1o o 100%L L L -=⨯δ010A A 100%A -=⨯ψ韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。

工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。

（5）疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。

一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。

第四节淬火教学重点与难点1．重点淬火、回火2．难点淬透性和淬硬性教学方法与手段1．利用挂图等教具。

2．举生活中应用淬火与回火的现象，分析原理与应用，触类旁通。

教学组织1.复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容♦钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。

♦临界冷却速度是指获得马氏体的最低冷却速度。

♦马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱和固溶体，是单相亚稳组织，硬度较高，用符号M表示。

马氏体的硬度主要取决于马氏体中碳的质量分数。

马氏体中由于溶入过多的碳原子，从而使α-Fe晶格发生畸变，增加其塑性变形抗力，故马氏体中碳的质量分数越高，其硬度也越高。

一、淬火(一)淬火的目的淬火的目的主要是使钢件得到马氏体(和贝氏体)组织，提高钢的硬度和强度，与适当的回火工艺相配合，更好地发挥钢材的性能潜力。

(二)淬火工艺1．淬火加热温度的确定亚共析钢淬火加热温度为Ac以上30℃～50℃。

3以上30℃～50℃。

共析钢和过共析钢淬火加热温度为Ac12．淬火介质常用的淬火冷却介质有油、水、盐水、硝盐浴和空气等。

3．淬火方法(1)单液淬火。

♦将已奥氏体化的钢件在一种淬火介质中冷却的方法。

例如，低碳钢和中碳钢在水中淬火，合金钢在油中淬火等。

单液淬火方法主要应用于形状简单的钢件。

(2)双液淬火。

♦将工件加热奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质中，在组织即将发生马氏体转变时立即转入冷却能力弱的介质中冷却的方法，称为双液淬火。

例如，先在水中冷却后在油中冷却的双液淬火。

双液淬火主要适用于中等复杂形状的高碳钢工件和较大尺寸的合金钢工件。

(3)马氏体分级淬火♦工件加热奥氏体化浸入温度稍高于或稍低于Ms点的盐浴或碱浴中，保持适当时间，在工件整体达到冷却介质温度后取出空冷以获得马氏体组织的淬火方法，称为马氏体分级淬火。

马氏体分级淬火能够减小工件中的热应力，并缓和相变过程中产生的组织应力，减少淬火变形。

钢的化学热处理三个基本过程
钢的化学热处理包括三个基本过程：分解、吸收和扩散。

分解是指渗剂中生成能渗入钢表面的活性原子的化学反应，通常包括分解反应、置换反应和还原反应。

化学反应速度除取决于反应物的本性外，还与温度、压力、浓度、催化剂有关。

一般增加浓度和升高温度，能增加反应速度。

添加催化剂可以使反应速度剧增。

吸收是指一切固体都能或多或少地把周围介质中的分子、原子或离子吸附到自己的表面上来。

粗糙的表面比平滑的表面吸附作用强，晶界比晶内吸附作用强。

扩散是指活性原子从工件表层向内部的扩散，这是化学热处理过程中的重要环节。

扩散速度与温度和浓度梯度有关，通常温度越高，扩散越快。

以上三个过程是相互联系、相互影响的，必须同时进行，以保证化学热处理的顺利进行。

1/ 1。

第六节钢的表面热处理与化学热处理教学重点与难点1・重点表面淬火与化学热处理2 •难点渗碳与渗氮教学方法与手段1.利用挂图等教具。

2.列举生活与生产中应用表面淬火与化学热处理、渗碳与渗氮工艺的实例，分析原理与应用，以点带面，触类旁通。

教学组织1 •复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容的表面热处理♦表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。

其中表面淬火是最常用的表面热处理。

♦表面淬火是指仅对工件表层进行淬火的工艺。

其目的是使工件表面获得高硬度和耐磨性，而心部保持较好的塑性和韧性。

依加热方法的不同，表面淬火方法主耍有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、屯接触加热表面淬火及屯解液加热表面淬火等。

(一)感应加热表面淬火利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表而、局部或整体加热并进行快速冷却的淬火工艺称为感应加热淬火。

1.感应加热基木原理依靠感应电流的热效应，使工件表层在几秒钟内快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，淬帔工件表面层，这就是感应加热表面淬火的基本原理。

2.感应加热表面淬火的特点(1)加热时间短，工件基本无氧化、脱碳，且变形小。

奥氏休晶粒细小，淬火后获得细小马氏体组织，使工件表层比一般淬火駛度高2〜3HRC,且脆性较低。

工件表面淬火后，在淬硬的表面层中存在较大的残余压应力，因此，提高了工件的疲劳强度。

(2)加热速度快，热效率高，生产率高，易实现机械化、口动化，适于大批量生产。

(3)感应加热设备投资大，维修调试比较困难。

3 •感应加热表而淬火的应用感应加热表面淬火主要用于中碳钢和中碳合金钢制造的工件，如40钢、45 钢、400、40MnB 等。

生产上通过选择不同的电流频率来达到满足不同要求的淬硬层深度。

根据电流频率不同，感应加热淬火分为三类：高频感应加热表面淬火、中频感应加热表面淬火和工频感应加热表面淬火。

感应加热表而淬火后，需要进行低温回火。

感应加热表面淬火零件的工艺路线一般如下：毛坯锻造(或轧材下料)一退火或正火一粗加工一调质一精加工一感应加热表而淬火一低温回火一磨削加工。

钢的热处理原理及工艺钢热处理是指通过加热和冷却工艺来改变钢的组织结构和性能的方法。

钢的热处理可以使钢的硬度、强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性等性能得到提高，从而满足不同工程需求。

下面将详细介绍钢的热处理原理及工艺。

1. 钢的热处理原理钢的热处理是基于钢的相变规律和固溶体的形成原理进行的。

钢的相变主要包括相变温度、相变点和相变组织的变化。

根据钢材的成分和热处理工艺的不同，钢的相变主要包括铁素体转变为奥氏体、奥氏体转变为马氏体、回火和淬火等。

2. 钢的热处理工艺（1）退火：退火是将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温的热处理方法。

退火可以消除钢内部的应力，恢复钢材的塑性和韧性，并改善钢的加工性能。

常见的退火工艺有全退火、球化退火和正火等。

（2）淬火：淬火是将钢加热到一定温度，然后迅速冷却的热处理方法。

淬火可以使钢的组织变为马氏体，从而提高钢的硬度和强度。

淬火的冷却介质可以选择水、油或空气等。

（3）回火：回火是将淬火后的钢再加热到一定温度，然后冷却的热处理方法。

回火可以消除淬火的残余应力，减轻和改变马氏体的形成，从而提高钢的韧性和耐脆性。

常见的回火温度通常在300-700之间。

（4）正火：正火是将钢加热到一定温度，然后在空气中冷却的热处理方法。

正火可以消除钢的残余应力，改善钢的韧性和塑性，并提高钢的强度。

正火的温度通常在700-900之间。

（5）调质：调质是将已经淬火或正火的钢加热到低于共析线或乳状奥氏体线的温度，然后冷却的热处理方法。

调质可以使钢的硬度和强度得到进一步提高，并保持一定的韧性和塑性。

（6）固溶处理：固溶处理是将含有合金元素的钢材加热到一定温度，使合金元素溶解在钢基体中，然后快速冷却的热处理方法。

固溶处理可以提高钢的硬度和强度，并改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。

总之，钢的热处理通过控制钢材的加热和冷却过程，使钢的组织结构得到改善，从而达到提高钢的性能的目的。

钢的热处理工艺选择应根据钢材的组成、要求和使用条件等因素进行合理的确定。

第四章钢的热处理一、判断题1. 实际加热时的临界点总是低于像图上的临界点。

( ×)2. 珠光体向奥氏体转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的。

( √)3. 渗透性好的钢,淬火后温度一定高。

( ×)4. 淬火后的钢,回火时随温度的变化组织会发生不同的转变。

( √)5. 下贝氏体是热处理后一种比较理想的组织。

( √)6. 马氏体组织是一种非稳定的组织。

( ×)7. A1线以下仍未转变的奥氏体称为残余奥氏体。

( ×)8. 珠光体、索氏体、屈氏体都是片层状的铁素体和渗碳体混合物所以他们的力学性能相同。

( √)9. 贝氏体具有较高的强度、硬度和较好的塑性、韧性。

( √)10. 钢的晶粒因过热而粗化时,就有变脆倾向。

( √)11. 索氏体和回火索氏体的性能没有多大的区别。

( ×)12. 完全退火不适用于高碳钢。

( √)13. 在去应力退火过程中,刚的组织不发生变化。

( √)14、钢的最高淬火硬度,只要取决于钢中奥氏体的含碳量。

( √)15、淬火后的钢其回火温度越高,回火后的强度和硬度也越高。

( ×)16、钢回火的加热温度在Ac1以下,因此在回火过程中无组织变化。

( √)17、感应加热表面淬火,淬硬层深度取决于电流频率;频率越低,淬硬层越浅;反之频率越高,硬层越深。

( ×)18、钢渗氮后,无需淬火既有很高的硬度及耐磨性。

( √)19、高速钢的热硬性可达600℃,常用于制造切削速度较高的刀具,且在切削时能长期保持刀口锋利,故又称锋钢。

( √)20、白口铸铁中的碳绝人多数足以渗碳体的形式存在,所以其具有高硬度、抗磨性和低脆性。

( √)21、在切削加工前先排预先热处理,一般说来低碳钢采用正火,而高碳钢及合金钢正火硬度太高,必须采用退火。

( √)22、一般清况下碳钢淬火用油,合金钢淬火用水。

( ×)23、双介质淬火就是将钢奥氏体化历,先浸入一种冷却能力弱的介质,在钢件还未达到该淬火介质温度之前即取出,马上浸入另一种冷却能力强的介质中冷却。