工程材料与热处理 第5章作业题参考答案(2)

950℃点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。缓冷到室温后，组织：珠光体+铁素体。

（3）150℃点：低于160℃，水冷到室温后，组织不变，回火马氏体。

550℃点：高于160℃，低于A1线，相当于高温回火，水冷到室温后，组织：回火索氏体。

750℃点：高于A1线，相当于重新加热，部分奥氏体化，水冷到室温后，组织：马氏体+铁素体。

840℃点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：奥氏体。水冷到室温后，组织：马氏体

950℃点：高于A3线，完全奥氏体化，组织：粗大奥氏体。水冷到室温后，组织：粗大马氏体。

14. 现有20钢和40钢制造的齿轮各一个，为了提高轮齿齿面的硬度

和耐磨性，宜采用何种热处理工艺？热处理后的组织和性能有何不同？

20#钢：渗碳淬火，采用淬火加低温回火的工艺。渗碳淬火后表面硬度可达HRC56－62，齿面接触强度高，耐磨性好，芯部也有较高的韧性。表面组织是高碳回火马氏体，心部组织是铁素体和

工程材料与热处理 第5章作业题参考答案

珠光体。

40#钢：表面淬火加低温回火，淬火后表面硬度可达HRC45－50，齿面接触强度高，耐磨性好，芯部较软，有较高的韧性。表面组织是回火马氏体，心部组织组织是铁素体和珠光体。

15．什么是钢的淬透性和淬硬性?它们对于钢材的使用各有何意义?

淬透性是指钢件淬火时获得马氏体的能力，淬透性与C曲线的位置有关，主要取决于合金元素的含量与种类。而淬硬性是指钢在正常淬火条件下，以超过VK的速度冷却所形成的马氏体组织所能

达到的最高硬度，淬硬性与含碳量有关，含碳量越高，得到的马氏体的硬度越高。

淬透性对钢件热处理后的力学性能有很大影响。若钢件被淬透，经回火后整个截面上的性能均匀一致;若淬透性差，钢件未被淬透，经回火后钢件表里性能不一，心部强度和韧性均较低。因此，钢的淬透性是一项重要的热处理工艺性能，对于合理选用钢材和正确制定热处理工艺具有重要意义。淬硬性主要代表钢的淬火后能达到的最高硬度，淬硬性越大则淬火后的最高硬度越大。

16．回火的目的是什么?为什么淬火工件务必要及时回火?

回火的目的：

①、减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。

工程材料与热处理 第5章作业题参考答案

②、调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。

③、稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。

④、改善某些合金钢的切削性能。

淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。

17．为什么生产中对刃具、冷作模具、量具、滚动轴承等热处理常采

用淬火+低温回火，对弹性零件则采用淬火+中温回火，而对轴、连杆等零件却采用淬火+高温回火?

低温回火组织为回火马氏体，基本上保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，淬火内应力有所降低，所以生产中对刃具、冷作模具、量具、滚动轴承等热处理常采用淬火+低温回火。

中温回火后组织为回火屈氏体。具有高的屈强比，高的弹性极限和一定的韧性，淬火内应力基本消除，中温回火常用于弹性零件。 高温回火后组织为回火索氏体，具有强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。高温回火广泛用于汽车、拖拉机、机床等承受较大载荷的结构零件的热处理，如连杆、齿轮、轴类、高强

工程材料与热处理 第5章作业题参考答案

度螺栓等。

18．在硬度相同的条件下，为什么经调质处理的工件比正火后的工件

具有较好的力学性能?

因为正火得到的索氏体中的渗碳体是片状的，而调质处理得到的索氏体中的渗碳体是粒状的，粒状渗碳体阻止断裂过程的发展比片状渗碳体有利，塑性韧性好。因此，回火索氏体比索氏体组织综合力学性能好。

19．用T12钢制造的丝锥，其成品硬度要求为＞60HRC，加工工艺过

程为：轧制—→热处理1—→机加工—→热处理2—→机加工。

（1）写出各热处理工序的名称及作用：

（2）制订最终热处理的工艺规范(加热温度、冷却介质)。

（1）热处理1：

正火：细化晶粒，去除锻造应力，为下步热处理做组织准备。珠光体+渗碳体（一般呈网状分布）。

球化退火：降低正火硬度、改善切削加工性能，消除网状渗碳体，为后续淬火作组织准备。球状渗碳体+珠光体。

热处理2：淬火：提高硬度和耐磨性，满足使用所需。马氏体+残余奥氏体。低温回火：减少淬火应力，稳定尺寸，还有减少残余奥氏体量、进一步提高硬度和耐磨性的作用。回火马氏体+碳化物。

（2）第二次热处理工艺规范：

工程材料与热处理 第5章作业题参考答案

淬火 加热温度780℃，保温时间30分钟，用水或盐水为淬

火介质。回火温度为200℃，保温30分钟到1小时。

20． 什么是表面淬火?为什么机床主轴、齿轮等中碳钢零件常采用感

应加热表面淬火?

将工件的表层迅速加热到淬火温度进行淬火的工艺方法称为表面淬火。

工件经表面淬火后，表层得到马氏体组织，具有高的硬度和耐磨性，而心部仍为淬火前的组织，具有足够的强度和韧性。与普通加热淬火相比，感应加热表面淬火加热速度快，加热时间短；淬火质量好，淬火后晶粒细小，表面硬度比普通淬火高，淬硬层深度易于控制；劳动条件好，生产率高，适宜大批量生产。机床主轴、齿轮等中碳钢零件要求表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有足够的强度和韧性，因此常采用感应加热表面淬火。

21．什么是化学热处理?化学热处理包括哪几个基本过程？常用的化

学热处理方法有哪几种?

化学热处理是将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表层，以改变表面化学成分、组织和性能的热处理工艺。

化学热处理包括：分解、吸收和扩散三个基本过程。

工程材料与热处理 第5章作业题参考答案

常用的化学热处理方法有：渗碳、渗氮、碳氮共渗以及渗金属等。

22．渗碳的目的是什么?为什么渗碳零件均采用低碳钢或低碳合金钢

钢制造

?

渗碳的目的是提高工件表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，并使其心部保持良好的塑性和韧性。

低碳钢能满足心部韧性，但表面硬度低，不耐磨；高碳钢，热处理后表面硬度高，耐磨，但心部韧性太差，低碳钢渗碳淬火后能很好的满足要求。

23．为什么钢经渗碳后还需进行淬火+低温回火处理?

因为钢渗碳后缓慢冷却的平衡组织为表面为过共析组织P+Fe3CII,心部则为原始的亚共析组织F+P。

渗碳后淬火+低温回火的组织：

表层：M回+点状碳化物+少量A’，硬度为 HRC 58-60

心部：低碳回火马氏体+F+S，硬度为HRC 30-50

因此，工件经渗碳淬火及低温回火后表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有良好的韧性。

24． 经调质处理后，45钢的硬度为240HBS，若再进行200℃的回火，

能否使其硬度升高？为什么？经淬火、低温回火后，45钢的硬

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