热加工工艺详述

1、一 加热温度的确定:退火温度：亚共析钢ac3+20-50共析钢和过共析钢ac1+20-50正火温度：亚共析钢ac3+30-50共析钢或过共析钢accm+30-50淬火温度：亚共析钢ac3+30-50共析钢或过共析钢ac1+30-501工作的形状尺寸 对同一钢种的工件，如果尺寸小，则加热快，温度高容易引起过热和增大变形，应使得即热温度较低。大尺寸工件需要加热慢些。温度可能造成加热不足，淬透性差，延长工时，应采用较高的加热温度。对于形状复杂容易变形或者开裂的工件，为了防止在加热过程中产生较大的内应力，应在保证性能要求的前提下，尽量采用较低的加热温度。2冶金质量 对奥氏体晶粒不易长大的本质细晶粒钢，

2、其加热温度范围较宽，为了提高加热速度可适当提高加热温度 3原始组织状态 工具钢的原始组织球化不良存在片状珠光体，则加热时，奥氏体晶粒容易长大，冷却后得到粗大马氏体组织，性能变坏。因此 必须采用较低的加热温度。原始组织中出现碳化物偏析 加热时，碳化物聚集处容易 引起过热，淬火过程中容易变形开裂，在这二种情况下应去加热温度的下限。二 工件加热时间 包括 工件入炉后表面打到指定温度的升温时间，工件心部与表面温度趋于一致的云热时间与使奥氏体成分均匀的保温时间的总和加热=升+均+保。三 金属加热时的物理化学现象：1金属在加热时的氧化过程氧化的实质与特征 工件在加热到高温时通常要与氧 二氧化碳以及水蒸气

3、二氧化硫等氧化性气体发生作用，而使表面形成一层氧化铁，他不仅使工件表面失去光泽 并变得粗糙不平，降低尺寸精度么 而且使得工件的机械性能如弯曲疲劳强度等变坏，同时在冷拔 冷冲 模锻时容易引起模具损坏。这是一种扩散过程 氧气 fe离子影响氧化的因素 加热温度和加热时间的影响：随着钢的加热温度升高，由于氧化扩散速度加快，氧化过程也就越剧烈，因为形成的氧化皮也越厚。加热时间浴场，氧化损失也越大。炉气成分的影响：火焰加热炉的炉气通常有o2 co2 h2o so2氧化气体 co h2还原气体和n2中性气体三种组成。当供给空气过多时，炉气性质为氧化性，形成厚的氧化皮；相反，当供给空气不足，炉气成还原性，可以

4、减少甚至不产生氧化。刚的化学成分影响：钢中含碳量大0.3%时，随含碳量的增加，形成的氧化皮将减少（生成co）；如刚中有cr ni al mo等合金元素，这些元素在表面形成致密氧化膜，减少氧化。控制措施：保护介质中加热；快速加热；表面覆盖一层涂料。2金属在加热时的脱碳过程脱碳的实质和特征 钢在高温加热时不仅表面发生氧化，而且钢中的表层中的碳也回和炉中的气氛发生化学反应，造成钢表层的含碳量减少，这种现象叫做脱碳。脱碳也是一种扩散过程 氧 c影响脱碳的因素 刚化学成分的影响：含碳量越高 脱碳倾向越大；w al si co等合金元素使脱碳倾向增加，二cr mn等元素组织钢脱碳。 加热温度和保温时间的影

5、响：700-1000摄氏度时 由于氧化皮阻碍碳的扩散 因此脱碳过程比氧化慢随着温度升高氧化速度增加 脱碳也增加 此时氧化皮失去作用 达到某一温度后 脱碳比 氧化更剧烈。钢加热时间越长 脱碳曾厚度越厚 炉气成分的影响：脱碳能力最强的是h2o气态 其次是co2 o2 较弱的是h2。一般在在中性介质或弱氧化性介质中加热 可以减少脱碳。通常防止氧化的措施也可以防止脱碳.四 加热过程中的变形开裂工件加热不当，会引起变形和开裂。原因有二：1 温度升高 刚强度下降 如果防止不当 长时间保温在重力下变形 2 工件表面和心部之间 厚薄截面之间，由于温差导致胀缩不同期，产生应力二变形。 引起开裂的原因是工件加热时

6、表面和心部因温差二才喊声的应力超过了钢的断裂强度。五 钢的加热缺陷：1 欠热 加热温度没到到规定温度或时间太短 奥氏体化不充分钢中碳化物没完全溶解 引起的成分与组织的某些缺陷。2 过热 加热温度过高或在高温下停留时间过长，奥氏体晶粒急剧长大，叫过热3 过烧 不仅奥剧烈粗化 而且晶界出现氧化甚至局部熔化的现象。六 钢的退火与正火1 退火工艺分类目的和用途退火目的：1降低钢的硬度 改善切削加工性能 2 消除应力或加工硬化 提高塑性 便于继续冷加工 3 消除组织缺陷 提高工艺性能和使用性能 4 细化晶粒 改善碳化物的分布和形态 为种种热处理做好组织准备。2 常用的退火工艺扩散退火：为改善或消除在冶金

7、过程中形成的成分不均匀性及夹杂物偏聚而形成的退火，加热温度一般高于ac3以上150-250即1100-1200，100-200摄氏度/h 保温时间按照工件截面厚度25mm/h完全退火：刚加热到ac3以上30=50 缓慢冷却获得接近平衡状态组织的工艺。碳钢150-200度/h 合金钢50-100度/h等温退火：加热温度与完全退火大致相似 冷却方式不同 是使奥氏体以较快冷速至ar1一下某一温度等温一段时间 使奥完全分解为珠光体 然后出炉空冷。球化退火：主要用于共析和过共析钢及合金工具钢 主要目的在于降低硬度 改善怯薛加工型并未以后淬火处理做好准备。 影响：球化退火的加热温度是影响球化质量的光剑因素

8、。合理的温度应该是技能是原始组织珠光体消失 又能保留部分未完全溶解的渗碳体温度过高，可增加碳化物在奥氏体中的姑容度，参与渗碳体减少，冷却时将在奥氏体境界上产生碳化物核心，形成片状珠光体。温度过低，奥氏体成分极不均匀，冷却过程中渗碳体将沿着原来珠光体片层方向折出，链状神探替。其次冷却速度的大小和等温温度的高低，对球化组织的形成也有重要影响，冷却太闷或者等温温度过高，渗碳体的颗粒比较粗大；冷却过快或等温温度偏低，则渗碳体颗粒太细，甚至球化不完全。另外原始组织和化学成分对球化组织的形成也有一定的影响。3钢的正火：把钢加热到临界点ac3或accm以上30-50或更高的温度，保温足够时间，然后再空气中冷

9、却，这种工艺方法称为正火。低碳钢目的:提高切削性能，但硬度不足，为了提高硬度应适当提高加热温度ac3+100。中碳钢正火根据钢的成分和工件尺寸确定冷却方式：含碳量较高 含有合金元素可采用较缓慢冷却速度反之采用较快冷却速度。过共析钢正火：为了消除网状碳化物，加热时必须保证碳化物全部溶于奥氏体，对于大截面 应高出20-40 为抑制自由碳化物析出 必须较大速度冷却。某些工件一次正火候进行两次重复正火 第一次ac3+150-200 第二次正常加热温度。4退火与正火的选用原则：1从切削加工性考虑：含碳量低于0.3或0.3-0.5范围内的地中碳钢采用正火作为预备热处理。含碳量较高0.75-1.2的高碳结构

10、钢和工具钢应该采用退火；对含碳量不超过0.45的低合金结构钢以正火为宜；中合金钢和高合金钢则应选择退火。2从使用性能上考虑如果工件达不到性能 则用正火作为最终热处理 但对于形状比较复杂的大型工件则用退火以免开裂。3从经济效益角度尽量采用正火代替退火，以降低成本。七 钢的淬火（不能只根据冷却速度判断是否为淬火）1 定义 目的及分类：淬火是将钢加热到临界温度ac3或ac1以上 保温一定时间后随着以大于冷却速度vc的冷速进行冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的工艺方法。目的：提高共建中的硬度和耐磨性；提高强韧性；提高弹性；获得某些物理化学性能。分类：按温度：完全淬火，不完全淬火，二次淬火，

11、循环加热淬火；按加热速度：普通淬火，快速加热淬火，超快速加热淬火；按淬火部位：整体淬火，表面淬火，局部淬火；按冷却方式：直接淬火，等温淬火，形变等温淬火。2淬火加热温度：碳钢：亚共析钢加热到a3+30-50 共析钢和过共析钢加热到ac1+30-503淬火冷却方法：单液淬火：将奥氏体化的工件直接淬入单一的淬火介质中的方法。过程简单，经济 适合大批量作业应用最广泛。双重冷却淬火：采用先后在两种介质中进行冷却的方法。关键是控制工件的水冷时间，碳钢工件厚度5-30mm可按3-4mm停留1秒来计算，形状复杂零件4-5mm停留1秒，大截面低合金1.5-3分级淬火：将奥实体化后的工件首先淬入温度较低的分级燕

12、语中停留一段时间，使得表面与心部温差见笑，再取出空冷工件在缓慢冷素霞进行马氏体相变的淬火方法。关键是选择淬火温度，分级温度和分级时间。1加热温度比普通淬火高10-20以提高淬透性。2形状复杂 变形严格控制的高合金工模具钢，可采用多次分级淬火3分级停留时间主要取决于工件尺寸等温淬火：将工件淬入低于bs温度的等温盐浴中较长时间保温使其获得贝氏体组织然后空冷。显著特点是在保证有较高硬度的同时保有很高的韧性同时淬火变形显著减小。冷处理：将淬火至室温的工件继续冷却到零度以下的处理方法。又叫做零下处理。目的：事残余奥氏体继续转变为马氏体。冷处理效果取决于钢的马氏体点ms马氏体点月底 崔后后参与奥氏体多，冷

13、处理效果越显著。理想淬火介质的冷却曲线：4淬火介冷却机理：三个阶段：1蒸汽膜阶段2沸腾阶段3对流阶段5淬火烈度：淬火介质的冷却强度，规定18度静止水的冷却能力作为标准，令其冷却强烈度为h=16钢的淬透性：就是钢在淬火时能够获得马氏体的能力，是钢材本身的固有属性。淬透深度，淬硬性：钢在正常淬火条件下，所能达到的最大硬度。表示方法：末端淬火试验法：直径为25乘以100mm圆柱试棒，加热到ac3加30 停留30到40分 然后再5秒钟以内迅速放在端淬试验台上喷水冷却。7影响淬透性的因素：凡是影响奥氏体稳定性的因素都影响淬透性。1含碳量增加显著降低临街冷却速度提高淬透性但继续增加含碳量大于1.2临街冷却

14、速度反而升高 2大多数合金元素降低临街冷却速度 3奥氏体实际晶粒大小对淬透性也有明显影响 晶粒越细 领结冷却速度越小淬透性越高八 钢的回火1 回火的目的和分类：将淬火后的钢加热到地狱ac1 保持一段时间后再冷却到室温的工艺；淬火后大多回火原因：淬火后强度和硬度提高但塑性韧性明显下降；淬火组织中的马氏体和参与奥氏体均不稳定；淬火工件存在很大的内应力。主要目的：消除应力，调整性能，稳定组织。分类:低温回火：小于250度 回火后组织为回火马氏体 保持高的硬度和耐磨性 避免第一类回火脆性：250-350中温度回火：350*-500 钢的弹性极限出现极大值 高温回火：大于500 调质处理 由铁素体和弥散

15、分布于其中的细粒状渗碳体组成的回火索尸体组织。2 回火工艺的确定：回火温度：回火后性能取决于回火温度1根据回火温度硬度关系曲线或图标来确定 2采用各种经验公式 影响因素：钢的化学成分；采用的淬火介质；工件淬火后的硬度。回火时间的确定：1保证工件透热2组织转变能够充分进行3考虑消除应力的需要。九 钢的表面热处理1钢的表面淬火：工件快速加热 使其表面层打到淬火温度 不等热量传导心部即迅速冷却。分类：感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 接触加热表面淬火 电解液加热表面淬火 高频脉冲冲击加热表面淬火 电子束加热表面淬火目的：强化钢件表面2 感应加热表面淬火：利用电磁感应 原理在工件表面产生感应电流 将

16、表面快速加热到临界点以上的一种表面淬火工艺。原理：电磁感应：涡流：感应电流的流线在工件中自行闭合形成回路。集肤效应：电流沿截面的分布是不均匀的 电流主要沿工件表面通过 交变电流的频率越高 这种不均匀性越严重 电流的密度集中于表面越多 这种现象叫做集肤效应。3 感应加热淬火后的组织与性能：金相组织：机械性能：1表面硬度 2耐磨性 3疲劳强度：采用高 中频表面淬火可以显著地提高零件的疲劳强度 因为淬硬层浅时 强化效果不显著 增大淬硬层深度时 疲劳强度的提高将随淬硬层深度增加而增大 但淬硬层过厚时 表面残余压应力下降 疲劳强度反而降低 因此 从高频表面淬火来看 在一定层深时-1最大。4 感应加热表面

17、淬火工艺技术条件：硬度按工作条件，一般hrc45-60；淬硬层深度通常为半径的1/10-1/5，直径大于40取下限，小尺寸取上限；过渡层为淬硬层的1/4-1/3感应加热表面淬火及回火：1淬火温度和加热方式的选择：淬火温度根据工件的材料与原始组织及硬度来确定，对不同的材料为了得到满意的淬硬层组织和硬度，都有一个最佳的淬火温度范围，由于表面淬火时受测量条件的限制，在生产中常采用加热时间来间接地控制加热温度；加热方式根据工件运动形式可以分为两种：同时加热（工件的淬火面积小于设备允许的最大加热表面积）和连续加热：工件以一定的速度相对感应器移动（轴类零件机床导轨及大模数齿轮） 2冷却方式和冷却介质的选择

18、：喷射冷却：通过感应器上的许多小孔将淬火剂以一定龚雅丽喷射到工件表面进行冷却，30-45度角避免飞溅，常用于连续加热淬火过程；浸液冷却：一次加热后立即将工件浸入淬火槽中冷却；埋油淬火：感应器和工件同时放入油槽中加热，用于细薄工件或合金铜齿轮；预冷淬火：淬火前先断电在空气中停留几秒钟再喷水或浸液冷却。 3感应加热表面淬火后的回火：一般只进行低温回火，有以下几种方式：炉内回火：装入炉中进行180-200回火保温1-2小时；自行回火：利用淬火工件心部尚未散失的剩余热量来加热淬硬层的回火；感应回火：采用中频或工频加热回火。5 其他表面淬火：电阻加热表面淬火：电接触加热表面淬火的缺点是硬化层较浅，形状复

19、杂的工件不宜采用。 十 钢的化学热处理作用：一强化表面 提高工件的某些机械性能；二 保护工件表面 提高工件的物理化学性能。1化学热处理的分类 特点及发展趋势：分类：一般以渗入元素来命名 如渗氮 渗金属 渗金属-非金属特点：一 最有效改善钢件表面化学成分、组织和性能，而且这种改善是由表面向心部逐渐过渡，渗层和基体结合牢固。二 不受工件外形限制 渗层和淬硬层均匀。三 大部分表行小，精度高，尺寸稳定性好；四 还提高表面耐腐蚀性 抗氧化 减磨 抗咬合等多种性能。 发展趋势：一 多种复合工艺 二 自动化 程序化 计算机的使用保证优越性 三测试手段的革新 四 推行无毒新型渗剂、无公害化学热处理工艺。2 钢

20、的渗碳：低碳钢或低碳合金在工件加工后进行表面渗碳，而后进行淬火和回火分类：固体渗碳 液体渗碳 气体渗碳（应用最广） 渗碳钢：通常为0.1-0.25c的低碳钢，保证心部有足够的强度和韧性。影响因素：渗层表面的碳浓度 渗层深度 浓度梯度碳浓度：一般控装置在0.85-1.05c深度：轴类：=0.1-0.2r（半径） 齿轮0.2-0.3m（模数） 薄片 0.2-0.3t（厚度）3 渗碳工艺 气体渗碳：将工件放在一定温度的富碳气体介质中加热和保温进行渗碳的工艺。一 渗碳剂的选择：渗碳剂有两类，一类是碳氢化合物有机液体（考虑因素：1渗碳能力要强2气氛成分的稳定性3形成炭黑的倾向小4安全经济） 一类是气体介

21、质（天然气 城市煤气 液化石油气） 渗碳的基本过程：分解 吸收 扩散 三个基本过程。渗碳剂在高温下分解，产生活性碳原子，ch4和co是提供活性碳原子的气体，分解产生的活性碳原子呗工件表面所吸收，与集体金属形成固溶体或化合物，过量的活性碳原子将形成炭黑，沉积于工件表面或炉罐上。碳溶于奥氏体后，表面的含碳量迅速提高，导致碳的定向扩散。气体渗碳的主要工艺参数：一 渗碳温度：温度升高，碳在奥氏体中的扩散系数成指数增加，渗碳速度加快，但温度过高会导致奥氏体晶粒长大，影响机械性能 二 渗碳时间：925度时深层深度=0.63根号t， 900 0.54，870 0.46 。三 渗碳剂的供应量:强渗阶段每平方米

22、吸碳表面积每分钟的煤油供应量为1ml，扩散阶段的耗没有量为强渗阶段的1/5。 . 4 钢的渗氮：在一定温度下500-600使活性氮原子深入工件表面的工艺。基本过程：和渗碳一样，渗氮也是由分解 吸收 扩散三个基本过程。可分为渗氮介质的分解，活性氮原子呗工件表面吸收和氮原子向内部扩散三个阶段。碳和合金元素对渗氮层的影响：一 碳的影响：碳原子在a r铁 中形成间隙固溶体，钢中含碳量越高，碳原子所占据的间隙位置就越多，n原子的运动阻力大，扩散就困难。二 合金 元素的影响：大多数合金元素能与n形成氮化物，当表面层合金元素形成氮化物之后，再继续渗氮便会使a fe变成或 e（一批西陇）。大多数氮化物成弥散状

23、态分布在神单层，提高耐磨性和高的红硬性及良好的抗腐蚀性。5 渗氮工艺：一 渗氮前的热处理和装炉前的准备：形状复杂的精密工件在机加工后进行一到两次消除应力处理，温度低于调质回火温度，一面降低硬度；覆盖涂料或镀保护膜；工夹具也应保持干净。 二 强化渗氮的工艺参数：1 温度：480-560 复杂500-530 ；2 时间：渗氮层小雨0.4 ，0.015-0.02mm/h 渗氮深度0.4-0.7 0.005-0.015mm/h，渗层越深 申诉越慢； 3 氨分解率的确定：氨分解率就是炉气中氢 氮混合气占炉气体积的百分比。500 15-25%；510 20-30；535 25-35；540 35-50；5

24、60 40-60；600 45-60. 6 强化渗氮的工艺方法：生产商常用规范有三种：一段渗氮法：恒定温度下长时间进行保温的渗氮过程；二段渗氮法：先于一段相同，然后把渗氮温度提高到550-560；三段渗氮法：先在510渗氮 使最外层饱和 再将温度提高到560 再降到5207碳氮共渗：将碳氮同时渗入工件表面的化学热处理工艺。特点：一 n的渗入降低了钢的临界点 二 n的渗入增加了共渗层过冷奥氏体的稳定，降低了临界淬火温度。三 镀钛渗氮8 气体碳氮共渗工艺：共渗层的碳氮浓度和渗层深度取决于共渗温度，时间和戒指的配比等主要参数。一 温度：提高温度 可增加共渗介质的活性和碳氮原子的扩散系数，有利于共渗速

25、度的加快 二 时间：=k根号t。一般来说，延长共渗时间，表层碳氮化物量，次层参与奥氏体的量及其分布深度都有所增加，而且共渗温度越低，这种影响越显著。9碳氮共渗层的组织与性能：一 组织与性能：渗层的最外层往往形成碳氮化合物，在化合物曾里面为含碳氮的奥氏体，在接近化合物层处含氮量最高，并向心部逐渐降低。冷却以后分内层和外层，外层由含n渗碳体和或加上r组成的化合物。缓冷组织与渗碳相似，也可分为过共析区 共析区 和亚共析区。 二 共渗层的组织缺陷：1 一般缺陷：与渗碳类似。2黑色组织：是共渗中出现最多的缺陷，分为黑点 黑网 黑带，成为三黑组织 。十一 热处理应力的分类及其分布1 热处理应力的分类：一

26、由温差引起的胀缩不均匀而产生的热应力 二 有相变不同期及组织不均匀而产生的组织应力2热应力：热应力是钢在热处理时普遍存在的一种内应力。热应力造成残余应力的特点：表层为压应力，心部为拉应力。十二 热处理应力对机械性能的影响1 参与应力对硬度的影响：工件存在拉应力时，压入部位的苏醒变形提前发生，并且苏醒变形范围要增大，使硬度下降。反之 存在压应力 硬度值略升。2残余应力对疲劳强度的影响：实验表明，零件表层存在残余压应力能提高钢的疲劳强度；若存在残余拉应力则降低疲劳强度，甚至发生早期疲劳损伤。 十三 热处理变形1 淬火变形：淬火引起的变形是由组织转变产生的体积（热应力引起的变形，组织应力引起的变形）

27、变形和快速冷却时热应力和组织应力产生的形状变形所组成。2影响淬火变形的因素：钢的成分及原始组织；工件尺寸及形状。一 成分及原始组织的影响：1 钢的化学成分：合金元素一般是ms下降，参与奥氏体增多，因此可减少组织应力；同时合金元素的加入显著提高钢的淬透性和屈服强度，因此 可在缓和的淬火介质中冷却，降低工件的内应力，从而明显减少淬火变形。2原始组织：经预先球化处理的工件淬火后变形小。另外 经调质处理的回火索氏体组织，淬火后变形量小于珠光体组织。 二 热处理工艺参数的影响：1 加热温度及加热速度：提高温度，温差增大，热应力相应增加，但同时提高了淬透性，工件淬硬层加厚，组织应力也相应增加，从而增大总变

28、形量。但高合金钢反而使得变形量减小。加热速度过快，将会使热应力增加而引起变形，因此可采取控制加热速度领队工件均匀加热；适当预热可以减小变形。2淬火介质及冷却方式：目的是对冷却速度的控制，冷却速度越大，由内应力引起的淬火变形越大。若在ms以上提高冷速，将会增加热应力变形倾向；在ms一下提高冷速将增加组织应力和体积效应的变性倾向。因此氺淬时改为氺淬油冷，可减少变形。采用盐浴进行分级或等温淬火，有效减少变形。 三 工件尺寸及形状对变形的影响：形状简单，淬火变形小；反之成立；有傲奥角窄勾槽处冷速较慢；外表比内表面冷却快；园凸外表面比平面冷却快。十四 热处理裂纹1淬火裂纹的类型：一 纵向裂纹 二 横向裂

29、纹（包括弧形裂纹） 三 网状裂纹 四 剥离裂纹 五 显微裂纹2 影响淬火裂纹的因素：一 原材料因素 二 锻造缺陷 三 热处理工艺操作不当 1,试诉钢加热时引起氧化和脱碳的原因及对钢性能的影响，如何加以预防？答：（1）氧化的原因及影响：工件在加热到高温时通常要与氧，二氧化碳及水蒸气，二氧化硫及氧化性气体发生作用，而使表面形成一层氧化铁，它不仅使工件表面失去光泽，并变得粗糙不平，降低尺寸精度。而且使工件的机械性能，如弯曲疲劳强度等变坏，同时在冷拔，冷冲模锻时容易引起模具损坏。防治措施：控制炉气性质或在保护介质中加热，是工件表面与周围有害介质隔开，避免氧化性气体的不良影响，以及采用快速加热，以缩短工

30、件在高温下停留的时间，也可对工件表面覆盖一层涂料：（2）脱碳：钢表层中的碳与炉中的气氛发生化学反应，造成钢表层的含碳量降低：脱碳使工件的硬度，强度，耐磨性，疲劳强度等性能变坏，导致使用中发生早期失效。另外，脱碳对锻造和热处理等工艺性都有不良影响。防治措施：在中性介质或弱氧化性介质中加热，可以减少脱碳，或采用快速加热，降低脱碳层厚度。2,影响加热速度的因素有哪些？为什么？答：影响因素：（1）材料本身的成分与性质，工件的尺寸，加热规范等（2）对于大型铸锻焊接件往往存在较大的残余应力，必须控制加热速度。在实际生产中，只要在设备条件和技术要求允许的情况下，应尽可能采用快速加热：对于大型工件和高合金钢件

31、的加热速度，则需要加以严格控制。3,将10mm的t8钢加热到760c并保温足够的时间，问采用何种工艺可获得如下组织：珠光体，屈氏体，上贝氏体，下贝氏体，屈氏体+马氏体，马氏体+少量参与奥氏体，并在c曲线上描出工艺曲线图。p：将该状态下的钢冷却至p转变t区并保温屈氏体:将该钢冷却到屈氏体转变t区并保温上贝氏体：将该钢冷却至上贝氏体转变温度区并保温下贝氏体：。下贝氏体转变温度区并保温t+m：。冷却到屈氏体转变温度区并保温，在其未完全转变为屈氏体前将其冷却到mf以下m+a：将该钢冷却到ms点以下，mf以上温度4,今有一批40cr钢汽车连杆螺栓，其工艺路线为：锻造热处理机械加工调质，试问锻造后应进行何

32、种热处理？调质工艺如何制定？答：热处理应采用淬火工艺得到马氏体组织，调质工艺选用高温回火，得到回火索氏体组织，以获得良好的综合机械性能。5,今有zg15铸钢工件外形复杂，机械性能要求较高，铸造后应采用何种热处理？答：可先对工件进行淬火处理，再再进行高温回火调质处理。6,化学热处理包括那几个过程？常用的化学热处理方法有那几种？答：化学热处理包括三个基本过程：化学渗剂的分解；活性原子的吸收；渗入原子的扩散；常用的化学热处理方法有钢的渗碳，渗氮及碳氮共渗。7,解释下列名词并比较各自的区别：物理吸附和化学吸附；纯扩散和反应扩散。答：物理吸附：没有电子转移和化学键的吸附现象称为物理吸附;当气体吸附质与金

33、属表面吸附剂接触时，三者以高速度发生反应形成化学键，即发生化学反应，电子交换，组成离子键或共价键结合叫化学吸附。两者的区别：物理吸附没有电子转移和化学键生成，且在低温下发生，完全可逆，即当温度升高时吸附量下降，温度下降时吸附量又增加，且这种吸附不会使分子解离；而化学吸附中有电子转移和化学键的生成，有明显的选择性，在低温时速度较小，随温度升高明显增大，这种吸附可以使分子解离。 纯扩散和反应扩散：纯扩散：在固态有限固溶体中，由于溶质元素在溶剂中有一定溶解度，所以在开始时渗入原子溶解在金属中形成固溶体，这是只有浓度的变化，而没有晶体结构的变化，这样的扩散叫纯扩散；当渗入原子的浓度超过溶解度极限之后，

34、此时会有第二相形成，它可能是固溶体，也可能是化合物（中间相）。通过扩散引起新相生成的现象叫做反应扩散。区别：纯扩散无新相生成，只是浓度的变化，而反应扩散有新相的生成。8,今有45钢机床齿轮，根据工作条件，其承受载荷不大，但要求齿部耐磨性好，同时要求热处理变形小，试问应用何种表面强化方法？为什么？答：采用碳氮共渗处理，这样渗氮层能直接获得较高硬度，而避免了因淬火引起的变形，而渗碳仅能改变工件表面层的含碳量，只有经过随后的淬火及回火处理，才能使工件表层的组织和性能发生变化，但会引起变形，所以选用表面碳氮共渗最合适，其表面脆性比渗氮低，具有较高的抵抗强度，且耐磨性好！9,渗碳件常用的热处理工艺有哪些

35、？各有什么特点？答：直接淬火法：工件渗碳后经过预冷后直接淬火，这种方法只适用于本质细晶粒钢渗碳件。其特点是：操作简便，生产效率高，脱碳少，适用于大批量生产；一次淬火法：工件渗碳后随炉冷却或空冷至室温，然后再重新加热到淬火温度，经保温后淬火，其其淬火加热温度的选择适钢材成分和技术要求而定。两次淬火法：是将渗碳缓冷到室温的工件进行两次加热淬火。其加热次数多，工艺较复杂，生产成本高，能源消耗大，并容易造成氧化、脱碳和变形，仅适用于承受高载荷的工件。10,试说明碳氮共渗与渗碳、渗氮工艺对工件的组织、性能，应用范围等方面的异同点？答：对组织性能的异同：渗碳能改善钢件表面和心部组织，提高表面硬度和耐磨性，

36、增加工件的疲劳强度；渗氮能使工件获得比渗碳更高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度及抗咬合性，也可提高在某些介质中的抗腐蚀能力。而碳氮共渗可以显著提高零件的弯曲疲劳强度，提高幅度高于渗碳，而碳氮共渗层具有更高的耐磨性和接触疲劳强度。三者对工件的应用范围的异同：渗碳用钢通常为含0.10.25%的低碳钢及低碳合金钢;渗氮广泛应用在精密工件的表面处理上，如镗床主轴，精密机床的丝杠，内燃机曲轴精密齿轮，汽缸套和气阀，以及工模具等工件的最终热处理。11,试比较高频感应加热、火焰加热的异同点及各自的优缺点。答：异同点：感应加热表面淬火是利用电磁感应的原理在工件表面产生感应电流，将其表面加热至临界点以上而实现淬火的

37、一种工艺方法。而火焰加热表面淬火是利用氧乙炔混合气体或其他可燃气体的燃烧形成高温火焰，喷向工件表面，使其迅速加热到淬火温度然后淬火冷却，使其得到预期的应硬度和淬硬层深度。优缺点：感应加热的优缺点：加热速度快，热量集中在工件表面，加热时间短;淬火变形小，易实现机械化、自动化生产，质量稳定，生产效率高；火焰加热：简便易行，费用低，方法灵活，可对各种形状的大尺寸工件进行局部淬火，但其最大的缺点是加热温度无法测量，淬硬层不易控制。12,简述工件在冷却过程中热应力和组织应力的分布特点以及其变形开裂的影响。答：热应力的变化：冷却初期，式样表层冷速大于心部，因而表层是拉应力，心部为压应力，继续冷却，此应力值

38、随温差增大而增加，达到t1时，工件表层伸长和心部压缩的塑性变形，因而应力因松弛而减小，到达t2时刻，表层和心部的应力值都降为0，继续冷却，式样表层收缩比心部收缩的小，因而产生表层压应力，心部拉应力。组织应力的变化：冷却初期，表层生成的马氏体伴随体积的膨胀受到心部牵连，因而表层产生压应力，心部拉应力，到达屈服强度时，发生塑性变形而受到松弛而使应力减小，到达t2时，都减为0，此后继续冷却时，心部膨胀受表层的牵制，因而产生表层拉应力，心部拉应力。对变形开裂的影响：存在残余应力的工件受到外载荷作用时，当残余应力的方向与受力方向相反，能起着抵消外力的有效作用，从而提高工件的承载能力，反之，则加速零件失效

39、，但工件表层的残余应力其合成应力在离表面一定深度部位以超过材料强度，将在交变应力作用下产生裂纹源，引起工件早期破坏。13,说明高碳钢为淬透时易形成横向裂纹的原因答：因为高碳钢的脆性较大，而塑性较低，对于未淬透的工件，在淬硬层心部间的过渡区内，工件产生的组织拉应力最大，由于高碳钢的塑性较低，较大的拉应力不能通过塑性变形而释放，当超过工件的抗拉强度时，便产生了横向裂纹。14,为什么可以利用回火来减少和适当调整淬火工件的变形量？答：因为淬火工件中存在很大的残余应力，回火可以减少甚至消除这些残余应力，从而减少工件的变形倾向。15,浇注系统由哪些组元组成？它们的作用是什么？答：浇注系统由浇口杯、直浇道、

40、横浇道、内浇道四个组元组成。1）浇口杯的主要作用：只是承接来自浇包的金属液并引入直浇道，防止浇注过程中因金属流不易对准直浇道而溢出；2）直浇道的作用时把来自浇口杯的金属平稳的引入横浇道，并同时为铸型内金属建立充填压头；3）横浇道的作用是连接直浇道和内浇道，将金属液均匀而平稳的分配给各个内浇道；4）内浇道的作用是将金属液引入型腔。16,试述浇注系统的挡渣原理。答：1）当金属液在浇口杯中流动时，是否具有挡渣功能取决于所选的浇口杯类型；生产中常用的漏斗式不具挡渣功能；而滤网式、闸门式、拔塞式及旋流式等浇口杯均具有挡渣功能，如闸门式浇口杯的挡渣机理是利用金属液通过闸口时要改变流向，只有底部较纯净的金属

41、才能通过闸门，进入直浇道，从而达到挡渣目的；2）直浇道一般不具有挡渣功能；3）在横浇道中，可采取多种措施挡渣：除需减少横浇道中的流速和降低液流的紊流程度外，在直浇道与第一横浇道之间应有足够的长度；为了避免杂质因内浇道的吸动作用而被吸入内浇道，希望杂质在未到达吸动区作用范围内就能浮到横浇道上部；希望将内浇道开设在横浇道下部，并且最好在同一平面上，而不采用向下的台阶法，因为这种搭接方法不仅会增加紊流，而且浇注之初，内浇道不能很好保持空位，而过早地起作用，难以阻止最初进入的杂质流入铸型。17,灰铁、球铁、及铸钢件的浇注系统各自有何特点？答：1）灰铁：多采用设暗冒口充型的封闭式浇注系统，且内浇道的断面

42、积小于冒口颈的断面积2）球铁浇注系统：球铁径球化处理和孕育处理时，要加入易氧化材料，铁水降温较大，渣子较灰口铸铁的多，且比灰口铸铁的渣子更难用横浇道捕集，且球墨铸铁较灰口铸铁易于氧化；在相同的碳当量和温度下，球墨铸铁比灰口铸铁的流动性差；球铁的液态收缩大，并且呈糊状凝结，故缩孔及缩松的倾向比灰铁大；3）铸钢件：铸钢生产中，除了造型流水线上以及小件生产中使用转包外，绝大多数都是采用具有良好挡渣性能的漏包浇注。生产大型铸钢件时，浇包孔眼基本上应全部打开，浇注系统的同流能力应大于或至少等于浇包的浇出量。18,浇注系统有哪些分类方法？答：按内浇道的相对位置分类1）顶注式浇注系统2）底注式浇注系统3）中

43、注式浇注系统按浇注系统各组元截面比例划分1）封闭式2）开放式3）封闭开放式19,顶注、底注和中注式浇注系统各用在何种场合？答：1）顶注式浇注系统：简单顶注式浇注系统多用于生产一些不太重要的小型铸件，楔形浇口顶注式浇注系统多用于生产锅、盆等薄壁铸件；压边浇口多用于生产厚实及少芯的灰口铸铁及球墨铸铁件；雨林式浇注系统用于生产质量要求较高的大型筒状铸件。在生产大型中药铸件时，为了增进挡渣效果，雨林式浇口常与柱塞式浇口杯配合使用2）底注式浇注系统主要用于高度不超过500毫米的厚壁铸钢件3）中注式只是用于高度不大的铸件20,冒口的主要功能是什么？答：由于铸造合金凝固时伴有体积收缩，通常需对凝固中的铸件进

44、行补给，工艺上设置冒口，就是使铸型专门储存一定的液态金属，用于对凝固中的铸件提供补给。21,冒口要完成补缩作用需满足何种条件？答：1）对于铸钢、铝合金等合金，冒口及其根部的凝固时间，应大于铸件被补给部位的凝固时间；2）冒口应具有一定容量，比提供凝固中因收缩而需要的补给量；3）冒口中金属液在重力、大气压力、离心力等作用下，相对于补给部位应具有一定的流势，以使冒口中金属液能流至被补给部位。22,锻造用原材料有哪些种类？答：一：按化学成分分类：碳素钢，其中按钢的含碳量又分为低碳钢，中碳钢和高碳钢合金钢：按合金元素的总含量w分为低合金钢，中合金钢和高合金钢有色金属及其合金，按基体金属不同，又分为铝合金

45、，镁合金，铜合金，钛合金，镍合金等；二：按用途分类结构钢：其中又分工程结构钢（包括碳钢和低合金钢）和机器制造钢（包括渗碳钢，调质钢，弹簧钢和滚珠轴承钢等）工具钢：包括刃具钢，模具钢，量具钢等特种钢和合金，如不锈钢，耐热钢，耐热合金，磁性钢等；三：按加工状态分类：分为铸锭，轧材，挤材和锻坯。23,简述钢锭的组织结构，内部缺陷和对锻件的影响？答：钢锭的组织结构按结晶组织特征不同分为：细晶粒区柱状晶区倾斜树枝晶区粗大等轴晶区沉积堆冒口区；冒口区的钢夜补充整个钢锭的体积收缩，而形成一个大缩孔，在缩孔周围存在大量疏松。因此，钢锭的组织结构很不均匀，外层良好，心部较差，而冒口底部最低劣，因此，在锻造时，应

46、保留外层，锻造心部，冒口和底部必须完全切除；钢锭的内部缺陷有：偏析夹杂气体缩孔和疏松；影响：钢锭内严重的偏析，将导致锻件各部分组织性能不均匀，并且使锻件对应偏析处的机械性能很低夹杂破坏了锻件基体的连续性，当锻件制成零件受力工作时，会在夹杂处引起应力集中，容易产生裂纹，以致疲劳断裂气体，当钢锭中氢含量超过一定极限时，锻件在锻后冷却过程中，将会引起致命缺陷-白点缩孔和疏松：疏松会使钢锭的组织致密程度降低。24,比较各种下料方法的特点和应用范围。剪切发 特点：生产率高，操作简单，切口无金属损耗，通常在专用剪床上进行，但坯料剪切端面倾斜度大，端面不平整；轴向加压精密剪切法 由于该方法剪出的坯料端面光洁

47、平整，精度高能满足精密成形工艺对坯料的质量要求，但剪刀寿命太低，目前仍处于试验性阶段；冷折法 生产效率高，断口几乎无金属损耗，所用工具简单，无需专用设备，坯料长度尺寸精度比较差，适用于硬度较高的碳钢和合金钢。锯切法 生产效率较低，锯口金属损耗较大，但锯切端面平整，端部不变形，下料长度也比较精确，适用性广，除对各种钢外，对有色合金和高温合金，由于塑性关系，不宜采用冷折法和剪切下料，均可在常温下进行锯切。25,分析影响剪切下料质量的因素。刀刃的利钝程度，刀片刃口磨钝时，塑性变形区扩大，裂纹出现晚，结果形成较大的压扁和明显的拉裂现象，剪切端面不平整；刀片间隙：刀片间隙过大，坯料容易弯曲和倾转，会使剪

48、切面倾角增大，对于软的坯料还会拉出端头毛刺，刀片间隙过小，上下裂纹不重合，断面容易成锯齿状。材料的性质和规格：塑性差硬度高和截面大的材料，冷切时可能产生端面裂纹；剪切速度：剪切速度快，塑性变形区小，加工硬化集中，上下裂纹方向靠近，有利于获得平整切口。26,分析白点产生的原因及消除措施。白点的成因主要是钢中含氢量高，组织应力大造成，即当钢中氢含量超过某一极限值，加上组织应力就会形成白点。因为钢中氢原子如果在位错附近的歪扭晶格中聚集，导致钢材塑性急剧下降，形成所谓的“氢脆”。加上工件冷却时，各部位冷却不均，相变不一致，体积变化不协调，于是产生了组织应力，这样两者共同作用造成了锻件白点。消除措施：在

49、冶炼时防止氢进入钢液中，浇注时真空除氢，冷却热处理时充分扩散氢气，充分减少组织应力。27,为什么要合理加热，合理冷却于热处理？金属坯料的加热过程可分为预热、升温、均温三个阶段。预热是为了防止炉温与料温的温差过大，升温主要是控制升温速度，以防加热速度过快，产生过大温度应力造成坯料开裂，均温的目的是使坯料内部温度分布均匀并充分进行高温扩散。锻件冷却不当，会造成内部温度应力，组织应力大，如果该应力和锻件内残余应力叠加，其值超过钢料强度极限，便会产生冷却裂纹，尤其是在尖角，裂痕及非金属夹杂物聚集处更易开裂。锻件热处理的目的：调整硬度，以利于锻件切削加工；消除锻造内应力；改善锻后组织；细化晶粒，为最后热

50、处理做好组织准备；对不再进行热处理的锻件，应保证产品图规定的技术要求。28,分析加热裂纹与冷却裂纹产生的原因及防止措施热裂纹产生的原因：未经预热，致使坯料内外温差大产生热裂纹；升温阶段加热速度过快，产生过大的温度应力造成坯料开裂。防止措施：进行预热和采用适宜的升温速度。冷裂纹的产生与原因：锻件冷却不当，使得内部温度应力和组织应力过大。预防措施：采用合理的冷却速度。29,选择铸型种类的依据是什么？小型铸铁件和大型铸钢件各应选择何种铸型？答：根据所需铸件的性能要求，具体的生产条件来选择铸型种类；小型铸铁件应选择湿型；大型铸钢件可选用干型，表面干型和自硬型。30,确定浇注位置有哪些原则？何种情况下应

51、采用倾斜浇注？答：1、把重要的加工面朝下，或放在侧面；2、尽量使大平面朝下，并采取倾斜浇注，以避免夹砂、夹渣缺陷3、应保证铸件充满；4应该有利于顺序凝固，薄壁部分在下，厚大部分在上，以便安装冒口和发挥冒口的补缩效果；5、尽量减少砂芯数量，尽可能避免出现吊砂、吊芯或悬臂芯6、应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致，避免翻转铸型。当采用大平板类铸件时，应采用倾斜浇注。31,何谓工艺补正量？举例说明答：由于选用的缩尺与实际收缩不符，铸件变形，错箱及偏芯等操作误差而导致铸件加工后的部分厚度小于图纸要求尺寸，工艺上需增加该部分厚度（非加工面上加厚），所以厚的尺寸叫工艺补正量。工艺补正量常用于带法兰的管

52、子，齿轮等铸件。32,砂芯设计应注意哪些事项？芯头的作用是什么？答：砂芯设计的注意事项：1砂芯数量的确定原则：尽量减少砂芯数量，以减少芯盒，制芯工艺时制芯费用，降低铸件成本，同时，也应考虑制芯下芯，检查方便，保证铸件质量精度，a、当内腔或孔的深径比不很大时，应采用自带砂芯b、整体砂芯与分块砂芯，对于尺寸过大，形状复杂的砂芯仍采用整体砂芯，操作就不方便，应分成两个或数个砂芯来制造。2芯头，芯头在保证定位可靠，支撑稳固，排气通畅的情况下，其数目越少越好。3、芯撑。把砂芯固定在砂型中主要靠芯头。当无法设置芯头时，或单靠芯头还不把握时，就得采用芯撑。对芯撑的要求及使用原则：a、芯撑表面最好镀锌防锈；b

53、、芯撑材料的熔点应比铸件材质高，至少相等，以防过早熔化丧失支撑作用；c、芯撑质量应适当，不能过大或过小；d、芯撑不能用于重要表面上，应设在非加工面或不重要表面上；e、芯撑在铸件凝固过程中，应与铸件很好焊合。4、芯骨。芯骨有线形，面形，体形三种，对芯骨的要求是：a、芯骨保证砂芯有足够强度，刚度的前提下，本身应尽量简单， 易于制造b、芯骨不应妨碍砂芯排气和阻碍铸件收缩，因此芯骨至砂芯表面必须留有适当距离，吃砂量要够；c、滑砂时，芯骨最好能完整取出。 芯头的作用是定位、支撑和排气。33,芯撑的作用？为保证铸件质量，对他的要求？答：芯撑的作用和芯头相似，也是将砂芯固定在砂芯中。要求：a、芯撑表面最好镀

54、锌防锈，使用时芯撑表面应无锈，无油无污物；b、芯撑材料的熔点应比铸件材质高，至少相等，以防过早熔化失去支撑作用；c、芯撑质量应适当，不能过大或过小；d、芯撑不能用于重要表面，应设在非加工面或不重要表面上；e、芯撑在铸件凝固过程中，应与铸件很好焊合。自由锻造1、 自由锻基本工序有镦粗、拔长、冲孔、芯轴拔长、芯轴扩孔、弯曲、错移、扭转、切割、锻接。2、 镦粗使坯料高度减小而横截面增大的锻造工序，拔长是使横截面减小而长度增加的工序3、 锻造比：坯料拔长前后横截面积之比。4、 冲孔在坯料上冲出通孔或盲孔的工序5、 叠镦：将两个坯料叠起来镦粗，镦到侧面呈鼓形后，把两件坯料翻转180再叠起来镦粗，钝刀侧面

55、为圆柱形为止。6、 拔长与镦粗不同之处，就在于每次压缩只是坯料一部分而不是全部变形，不变形部分对变形部分有限制其变形。7、 拔长砧子形状尺寸不仅对拔长效率有所影响，而且对内部应力状态和变形分布也有影响，以常见的上下v型砧、上平下v型砧和上下平砧。8、 冲孔：冲头下面的坯料，受冲头压缩变形，相当于柱体镦粗，但这种圆柱镦粗的边界不是自由的，他受到四周包围的环形坯料紧束的限制，于此同时，圆环受到霹雳哦啊中心部分的内压，产生扩孔变形，由于坯料是一个整体，所以冲孔时，一方面冲头下面金属被压缩胀大，另一方面坯料整个高度被拉低，外形产生一定的畸变，侧面受到拉应力。9、 锻件图是零件图加余块加余量加公差。锻件

56、图画法：锻件形状用粗实线画，零件轮廓形状用细实线或假想线画在锻件图内，这样可以清楚滴看出加工余量和锻造余块的大小及分布状况，锻件尺寸和锻造公差卸载尺寸线上面，零件尺寸加括号后标注在尺寸线下面，在锻件图上还需著名检验式样、热处理卡头的位置。10、 自由锻件分为饼块类锻件、空心类锻件、轴杆类锻件、曲轴类锻件、弯曲类锻件、复杂形状锻件11、 大型锻件锻造特点：1、钢锭冶金质量对锻件质量有重要的影响2加热工艺复杂3锻压工艺难度大4热处理过程复杂。锻造对金属组织和性能影响：1破碎粗晶、枝晶，消除铸态组织结构，获得锻造组织2打碎碳化物及非金属夹杂物并改善其分布状态3形成纤维组织4压实、锻合心部缺陷。12、

57、 提高大型锻件质量：从炼钢、注定、热锻和锻后处理的整个工艺缓解采取措施加以改进，在炼钢方面，主要是太高钢液纯净度，创造条件获得合理的结晶结构，在加热方面，主要是提高加热温度并均匀热透，在锻压方面要防止裂纹，尽可能压实心部缺陷，在热处理方面是充分扩散氢氧，充分细化云化组织结构，尽量发挥材料的潜力，生产优质锻件1采用炉外处理和二次精炼技术2选用合适的锭型3采用型砧锻造4改善操作方法5表面降温锻造法13、 高合金钢锻造特点：1组织的多相性与结构的复杂性3再结晶温度高，再结晶速度低3允许加热速度慢4锻造温度范围窄14、 高合金钢的热锻技术：1工具要预热，这不仅是因为高合金钢变形抗力大，防止锻造时工具脆烈的问题，而且热疗与冷工具接触降温快，会造成抗力提高，塑性降低，影响锻压变形。2采用二轻一重的操作方法，即初段、终锻要轻，中间锻压要重。3均匀变形4锻造比一般比碳钢要高5选择有利于改善塑性的变形方式：包套镦粗和采用圆弧凹砧锻轴类锻件6及时清除表面缺陷，防止应力集中开裂7高合金钢的主要锻造工序应在高温下进行。8高合金钢断后冷却和热处理的重要任务是防止裂纹和白点。模锻1、 模锻的主要成形工序有：开式模锻、闭式模锻、挤压、顶镦。2、 开式模锻的轴对称变形和平面变形，而这都是将简单几何形状的坯料截面变形为相应的带有毛边的锻件截面，二者的差别：平面变形的截面积变形前后相等，而轴对称变形是变形前