热处理习题整理
⾦属热处理原理与⼯艺习题及解答
1、给出简化后得Fe-Fe3C相图，并标出各个区间得相得组成，根据Fe-Fe3C相图，回答下列现象得原因。
(1)含碳量1%得铁碳合⾦⽐含碳量0、5%得铁碳合⾦得硬度⾼。
含碳量1%得铁碳合⾦(过共析)与含碳量0、5%得铁碳合⾦(亚共析)硬度对⽐实际上就是解释渗碳体与铁素体之间得得硬度区别。 (2)⼀般要把刚才加热到1000~1250°C⾼温下进⾏热轧加⼯。
奥⽒体得塑性好
海洋工程船(3)靠近共晶成分得铁碳合⾦得铸造性能好。
对铸造性来说，铸铁得流动性⽐钢好，易于铸造，特别就是靠近共晶成分得铸铁，其结晶温度低，流动性也好，结晶温度范围⼩，更具有良好得铸造性能。 某度给得超长答案:
（1）含碳量1%得铁碳合⾦⽐含碳量0、5%得铁碳合⾦硬度⾼。
答：因为铁碳合⾦就是由⽐较软得相——铁素体与⽐较硬得相——渗碳体两相组成，渗碳体就是铁与碳得化合物，含碳量越⾼，碳化物越多，硬度就越⾼，所以含碳量⾼得铁碳合⾦硬度⾼。
（2）⼀般要把钢材加热到1000~1250°C，在⾼温下进⾏锻轧加⼯。
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答：铁碳合⾦中有3种独⽴得组织，铁素体、奥⽒体与渗碳体(珠光体就是由铁素体与共析渗碳体构成，莱⽒体就是由奥⽒体与共晶渗碳体构成，都不就是独⽴组织)，其中，奥⽒体就是⾯⼼⽴⽅结构晶格,⽽⾯⼼⽴⽅结构滑移系最多，塑性最好，最容易塑性变形,⽽锻轧加⼯就就是对钢材进⾏塑性变形得⼯艺，但就是奥⽒体⼀般室温下不存在，所以，为了得到奥⽒体，必须把钢材加热到奥⽒体状态，才容易进⾏塑性变形。此外，如果只加热到奥⽒体状态，在锻造或轧制过程中，温度会下降，故应该加热到温度⽐较⾼得奥⽒体状态，所谓乘热打铁就就是如此。 （3）接近共晶成分得铁碳合⾦得铸造性良好。
答：所有成分得铁碳合⾦熔点最低得就就是共晶成分，当把铁碳合⾦加热到⼀定温度,⽐如1200度，其她成分得合⾦还没有熔化,⽽只有接近共晶成分(熔点1148度)得合⾦成为液体，故适合铸造。
2、⾦属加热过程中常见得缺陷有哪些？该采取什么措施予以防⽌？
缺陷⼀：过热现象。热处理过程中加热过热最易导致奥⽒体晶粒得粗⼤，使零件得机械性能下降。校正过热(此处参考教科书71页)
缺陷⼆：过烧现象。消除过热得⽅法(此处参考教科书72页)
缺陷三：脱碳与氧化。为了防⽌氧化与减少脱碳得措施有:1)降低氧在炉⽓中得分压。2)⼯件表⾯涂敷
防氧化涂层。3)快速加热。
缺陷四；氢脆现象。出现氢脆得⼯件通过除氢处理(如回⽕、时效等)也能消除氢脆，采⽤真空、低氢⽓氛或惰性⽓氛加热可避免氢脆。
3、分析时效铜合⾦具有⾼强度与⾼导电性得原因。
时效即固溶处理后冷却,⾼强度原因得⽤时效硬化，析出强化相解释;⾼导电性⽤时效处理中脱溶沉淀对电⼦散射作⽤解释
4、提⾼钢得强度有哪些措施？提⾼钢得韧性有哪些措施？
提⾼钢得强度参考教科书第5页四种强化机制；提⾼钢得韧性有细化晶粒、细化碳化物、提⾼钢得回⽕稳定性、改善基体(铁素体)得韧性(如加Ni)、消除回⽕脆性试(如加Mo)。
5、分析过共析碳钢奥⽒体得形成过程，并讨论为什么奥⽒体全部形成后还含有部分渗碳体未溶解？亚共析钢与过共析钢得奥⽒体形成过程与共析钢有何区别？
1.在奥⽒体晶核长⼤过程中，由于渗碳体溶解提供得碳原⼦远多于同体积铁素体转变为奥⽒体得需要,
路灯远程控制系统所以铁素体⽐渗碳体先消失,⽽在奥⽒体全部形成之后，还残存⼀定量得未溶渗碳体。她们只能在随后得保温过程中逐渐溶⼊奥⽒体中，直⾄完全消失。
2、亚共析钢在形成奥⽒体时会先析出先析出铁素体，使剩余部分含碳量相对提⾼以此达到共析⽔平;
过共析钢在形成奥⽒体时会先析出先析出渗碳体，使剩余部分含碳量相对降低以此达到共析⽔平。6、试分析影响奥⽒体形成速度得因素。
奥⽒体形成就是形核与长⼤得过程，就是通过原⼦扩散⽽实现得。因此凡就是影响形核，长⼤与原⼦扩散得因素，都将影响奥⽒体得形成速度，其中最主要得就是加热条件、原始组织与钢得化学成分。7、试分析钢在连续加热对奥式体形成得特点。
1)随加热温度提⾼，转变温度升⾼;2)随加热速率提⾼，完成转变所需要得时间变短。
高建钢8、何谓奥式体得起始晶粒度，影响起始晶粒度得主要因素就是什么？
(此处参考教科书66页，吐槽：为什么不就是666页？)
9、何谓奥⽒体得本质晶粒度与实际晶粒度？本质晶粒度对钢得热处理有什么实际意义？本质晶粒度由什么因素决定？
(此处参考教科书67页)
10、何谓奥式体得实际晶粒度？它与什么因素有关？本质晶粒度钢总就是获得较⼩得实际晶粒吗？
(此处参考教科书67页，吐槽：上题不就是问过了吗？)
11、试述细化奥式体晶粒得主要⽅法。
(此处参考教科书68,69,70页)
12、试述奥⽒体晶粒得长⼤得过程及影响因素。
奥⽒体长⼤得过程有四步：形核，长⼤，未溶渗碳体得溶解，奥⽒体成分均匀化。影响因素参考第5题。
13.分析共析碳钢得TTT图，回答以下问题:
（1）最短孕育期就是多少？最短孕育期对应得温度就是多少？根据形核率与长⼤速率说明出现⿐尖得原因。
（2）过冷奥⽒体在不同温度等温能得到哪三种类型得组织？它们得硬度范围就是多少？
（3）画出0~700°C充分等温，硬度与温度得关系，说明硬度随等温温度降低⽽变化得规律并进⾏简要解释。
(4)⽤T8钢加⼯成5、10、15、20mm得试样，经过奥⽒体化后在⽔中进⾏冷却，得到得组织与硬度
相同吗？为什么？
1)共析钢C曲线⿐⼦⼤约在550°C。因为体积⾃由能差ΔGv就是相变驱动⼒，须有过冷度晶核才能
形核与长⼤。这就就是出现⿐尖得原因。2)珠光体，贝⽒体，马⽒体。硬度范围⾃⾏解决。(吐槽：这也考？)。3)图略；硬度随温度得降低⽽增加。简要解释：珠光体得⽚间距减⼩，相界⾯增多，对位错运动阻
碍增⼤，故硬度提⾼。；下贝⽒体得铁素体内含有过饱与得碳，其固溶量⽐上贝⽒体⾼，并随着温度降低⽽增⼤。(固溶强化)。随温度降低，马⽒体增多，因其就是碳得过饱与固溶体，具有⾼强⾼硬得特点，所以随着其含量增多，硬度增⼤。4)得到得组织不同，因为试样⼼部与表⾯得冷却速度不同。
14、在T8、GCr15、40CrNiMo与6Cr2Ni3四种钢中，按淬透性由低到⾼进⾏排序。在连续冷却条件下。上述四种钢中哪⼀种钢就是有可能得到贝⽒体？
淬透性排序:T8＜GCr15＜40CrNiMo＜6Cr2Ni3
根据淬透性排序与6Cr2Ni3得TTT图珠光体转变区与贝⽒体转变区就是分离得,6Cr2Ni3最有可能得到贝⽒体。
15、在40、40Cr与40CrNiMo三种钢中，按淬透性由低到⾼进⾏排序，如果⽤40Cr制造某零件，经过淬⽕后表⾯与⼼部得硬度完全相同(都就是马⽒体组织),⽤40代替40Cr有没有可能？⽤40CrNiMo代替40Cr有什么问题？
40＜40Cr＜40CrNiMo；有可能;⼼部组织与表⾯组织不同造成⼼部硬度与韧性与表⾯有差别
16、何谓珠光体得⽚间距，影响珠光体⽚间距得因素有哪些？并分析⽚间距对珠光体⼒学性能得影响。
⽚间距：珠光体团中相邻得两⽚渗碳体(或铁素体)之间得距离称为珠光体得⽚间距。影响因素主要取决于珠光体得形成温度。随着冷却速度得加快，过冷度不断增⼤，珠光体得形成温度降低，转变所得得珠光体⽚间距也越⼩。
对⼒学性能得影响:1、韧性：当⽚间距⼤于150nm时，钢得塑性基本不变；当⽚间距⼩于150nm时，随⽚间距减⼩，钢得塑性显著增加。这就是由于渗碳体⽚很薄时，更易发⽣塑性变形；此外珠光体中层⽚状渗碳体就是不连续得，并未完全被渗碳体⽚隔离，因此塑性提⾼。2、强度，硬度：由于⽚间距减⼩，相界⾯增多，对位错运动得阻碍增⼤，故强度、硬度提⾼。
17、珠光体型组织可分为哪⼏种？它们之间得组织与性能有什么区别？
珠光体，索⽒体，屈⽒体；它们之间得组织没有差别，仅仅就是⽚间距得⼤⼩不同⽽已；它们之间性能得区别，由于⽚间距得⼤⼩不同得影响。(此处参考上⼀题)
18、以Fe3C为领先相说明⽚状珠光体得形成过程，并说明奥式体向珠光体转变过程中碳得扩散规律。
若渗碳体为领先相，在奥⽒体晶界上形成稳定得晶核后，就会依靠附近得奥⽒体不断供应碳原⼦不断向纵深与横向长⼤，形成⼀⼩⽚渗碳体。这样就为铁素体形核创造了有利条件。就在渗碳体⽚得两侧形成铁素体⽚,，随渗碳体⼀起长⼤。铁素体得长⼤⼜促进渗碳体得形核，如此不断进⾏，铁素体与渗碳体交替形核，形成珠光体团。当各个珠光体团相遇时，奥⽒体分解完全。
碳扩散规律：当珠光体刚刚出现时，此时得奥⽒体中碳浓度分布不均，即与铁素体相接得奥⽒体得碳浓度较⾼，与渗碳体相接得奥⽒体得碳浓度较低，从⽽引起了碳得扩散。扩散得结果破坏了该温度下奥⽒体中碳浓度得平衡。为了恢复平衡，铁素体界⾯附近得奥⽒体中将析出铁素体,⽽渗碳体界⾯附近得奥⽒体中必须析出渗碳体。( 此处参考教科书100,101页)
19、试述粒状珠光体得形成过程(包括渗碳体得球化机理与⽚状渗碳体得断裂过程)。
(此处参考教科书101,102页，我认为考得可能性很⼩)
20、试分析⽚状珠光体与粒状珠光体得形成条件。
提⾼奥⽒体化温度、延长保温时间与降低等温退⽕温度将有助于得到⽚状珠光体;⽽降低奥⽒体化温度、缩短保温时间与提⾼等温退⽕温度将有助于得到粒状珠光体。同样，在连续冷却条件下，增⼤冷却速度有助于得到⽚状珠光体；降低冷却速度将有助于得到粒状珠光体。
21、什么就是伪共析转变？亚共析钢中先共析铁素体得形态与哪些因素有关？
若将亚(过)共析钢⾃奥⽒体区以较快速度冷却下来，先共析铁素体(或渗碳体)将来不及析出，奥⽒体将被过冷到ES(GS)线得延长线SE＇(SG＇)以下。在该温度下保温⼀段时间，将⾃奥⽒体中同时析出铁素体与渗碳体，即过冷奥⽒体将发⽣珠光体转变。但此时得珠光体与共析成分得珠光体不同，其中得铁素体与渗碳体得相对量与珠光体不同，这种转变称为伪共析转变。联合签名入口
亚共析钢中得铁素体形态影响因素:1、转变温度。⑴转变温度较⾼时①奥⽒体得碳质量分数较⾼时，先共析铁素体将成⽹状分布得组织形态。②奥⽒体中碳质量分数较低时，先共析铁素体将呈块状分布得组织形态。另外如果奥⽒体晶粒较⼤，冷却速度较快时，先共析铁素体可能沿奥式体晶界呈⽹状析出。⑵转变温度较低时，铁素体将呈条⽚状沿奥⽒体某⼀晶⾯向晶内伸展。此外如果奥⽒体成分均匀，
晶粒粗⼤，冷却速度⼜⽐较适中，先共析铁素体有可能呈⽚状析出。2、钢得成分。当ωc＞0、4%时，主要形成⽹状铁素体；当ωc＜0、2%时，主要形成块状铁素体；当0、4%＞ωc＞0、2%时, 主要形成魏⽒铁素体。
22、何谓魏⽒组织？简述魏⽒组织得形成条件、对钢得性能得影响及其消除⽅法。
⼯业上先共析⽚状铁素体与先共析针(⽚)状渗碳体称为魏⽒组织。
阻燃橡胶形成条件：过热得中碳钢或低碳钢在较快冷却速度下容易产⽣魏⽒组织。
消除⼿段：可以通过控制轧制、降低终锻温度、控制锻(轧)后得冷却速度或者改进热处理⼯艺，如采⽤细化晶粒得正⽕、退⽕、调质等⼯艺来防⽌或消除魏⽒组织。
23、何谓退⽕、正⽕？其⽬得如何？在实际⽣产中，如何正确选⽤退⽕与正⽕⼯艺？
退⽕：将刚加热到临界温度Ac1以上或以下，保温⼀定时间，然后缓慢冷却获得接近平衡组织得热处理⼯艺。称为退⽕。
⽬得:1、消除应⼒。2、降低硬度，改善切削性能。3、调整结晶组织。4、消除化学成分得不均匀性。
正⽕：将钢加热到Ac3或Accm以上30~50°C，保温⼀定时间使之完全奥⽒体化后，在空⽓中冷却得到珠光体类型组织得热处理⼯艺。称为正⽕。
⽬得:1、作为预备热处理⼯艺，为后续得热处理⼯艺提供合适得组织状态，例如消除⽹状碳化物。2、作为最终热处理⼯艺，正⽕可以细化晶粒，使组织均匀化，满⾜⼯件使⽤性能要求。
如何选⽤:⽣产上，根据钢种，前后连接得冷、热加⼯⼯艺、以及最终零件使⽤条件等来确定。⼀般按如下原则选⽤:⑴低碳钢。选⽤正⽕。此类钢主要应解决塑性过⾼不易切削加⼯得问题，故采⽤正⽕⼯艺。
⑵中碳钢。选⽤正⽕。因正⽕后硬度接近于最佳切削加⼯硬度，并且正⽕⽣产率⾼，成本低，此类钢⼀般
采⽤正⽕。⑶⾼碳钢。⼀般选⽤退⽕。因为其含碳量⾼，正⽕后硬度太⾼，不利于切削加⼯,⽽退⽕后得硬度适于切削加⼯。此外，这类钢多在淬⽕、回⽕状态下使⽤，因此⼀般⼯序先安排退⽕降低硬度，再切削加⼯，最终进⾏淬⽕、回⽕。
24、何谓球化退⽕？为什么⼯具钢采⽤球化退⽕⽽不采⽤完全退⽕？常⽤得球化退⽕⼯艺有哪⼏种？并⽤⼯艺曲线简⽰之。球化退⽕：使钢获得弥散分布于铁素体基体上得颗粒状碳化物组织(粒状珠光体)得热处理⼯艺称为球化退⽕。
因为⼯具钢为⾼碳钢，退⽕⼯艺中对⾼碳钢采⽤球化退⽕作为预备热处理，以改善切削加⼯性能及加⼯精度等。另外对⾼碳钢来说,⽆完全退⽕得概念。
常⽤得球化退⽕⼯艺:1、低温球化退⽕。2、⼀次球化退⽕。3、等温球化退⽕。4、周期球化退⽕。
各⼯艺曲线。(此处参考教科书115~118页)
25、何谓再结晶退⽕、去应⼒退⽕？其⽬得如何？
再结晶退⽕：将冷变形后得⾦属加热到再结晶温度以上保持适当得时间，使变形晶粒重新形核，同时消除加⼯硬化得热处理⼯艺称为再结晶退⽕。
⽬得：降低强度，硬度，提⾼塑性，韧性，消除内应⼒与冷作硬化，便于继续加⼯。
去应⼒退⽕：将冷变形后得⾦属在低于再结晶温度加热，以消除内应⼒，但仍保留加⼯硬化效果得热处理称为去应⼒退⽕。
⽬得：去除由于机加⼯、变形加⼯、铸造、锻造、热处理以及焊接后等产⽣得残余应⼒。
26、现有⼀批45钢普通车床传动齿轮，其⼯艺路线为：锻造→热处理→机加⼯→感应加热淬⽕→低温回⽕→磨削。试问锻后应进⾏何种热处理？为什么？
正⽕;45钢为中碳钢，采⽤正⽕以达到理想硬度，韧性，改善切削加⼯性能。为接下来得机加⼯作预备热处理。
27、退⽕与正⽕有哪些常见缺陷？其产⽣原因与补救⽅法有哪些？
1、硬度偏⾼。加热温度过⾼，冷速较快引起。可通过重新退⽕予以消除。
2、过热。加热温度过⾼,
保温时间过长即炉内温度不均引起。可通过完全退⽕加以消除。3、球化不完全。退⽕前严重得⽹状渗碳体引起。可通过正⽕与球化退⽕消除。4、脱碳。⼯件在氧化性介质中加热引起。可切削除去。
此外还有过烧、⿊脆、粗⼤魏⽒组织、反常组织、⽹状组织等缺陷。
28、确定下列钢件得退⽕⽅法，并指出退⽕得⽬得及退⽕后得组织。
(1)经冷轧后得15钢钢板，要求低硬度;
(2)ZG270-500(ZG35)得铸造齿轮;
(3)锻造过热得60钢钢坯;
(4)具有⽚状渗碳体得T12钢坯。
1、再结晶退⽕;⽬得：细化晶粒，均匀组织，使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，以消除加⼯硬化，降低了硬
度，消除加⼯硬化，消除了内应⼒，得到P(等轴)+F。
2、去应⼒退⽕/(等温退⽕或完全退⽕);⽬得：消除铸造内应⼒，得到P+F
3、完全退⽕或等温退⽕;⽬得：细化晶粒，均匀组织，消除内应⼒，降低了硬度，改善切削加⼯性能，得到
粒状P+F
4、球化退⽕:⼀次球化退⽕;⽬得：使⽚状渗碳体转变为球状渗碳体，降低硬度，均匀组织，改善切削加⼯
性能，为淬⽕做好组织准备。得到粒状P+Fe3C。
29、指出下列钢件得锻件⽑坯进⾏预先热处理正⽕得主要⽬得及正⽕后得显微组织:
(1)20钢齿轮;
(2)45钢⼩轴;
(3)T12钢锉⼑。
1、正⽕以细化晶粒，提⾼硬度，改善切削加⼯性能。组织：先共析F+P
2、正⽕以细化晶粒、均匀组织、消除内应⼒，可作为最终热处理之前得预备热处理。组织：先共析
F+P。
3、由于正⽕在空⽓中冷却速度较快,⼆次渗碳体不能像退⽕时那样沿晶界完全析出形成连续⽹状，可
以消除⽹状渗碳体得形成，有利于接下来得热处理(球化退⽕)。组织：先共析K+⽚P。
30、在⽣产中常⽤增加珠光体数量得⽅法来提⾼亚共析钢得强度，为此应采⽤何种热处理⼯艺，为什么？
常采⽤正⽕处理得⼯艺⽅法。
珠光体就是由铁素体与渗碳铁组成得机械混合物，其数量、⽚间距、含碳量、晶粒⼤⼩、组织分布对机械性能得提⾼有着直接得影响。⼀般得说其数量多,⽚间距⼩，含碳量⾼，晶粒细⼩，组织分布弥散均匀均能提⾼机械性能。⽽正⽕处理可以使得珠光体得数量增多,⽚间距减⼩，晶粒变细，组织分布均匀。
31、固溶处理得⽬得。什么就是时效处理？什么就是过时效？
固溶处理：降温度快速冷却到室温，使β相来不及析出，将得到过饱与固溶体，会⼤⼤增加固溶强化作⽤。
这种热处理⼯艺称为固溶处理。
时效：对过饱与固溶体在适当温度下进⾏加热保温，析出第⼆相，使强度、硬度升⾼得热处理⼯艺称为时效。
过时效:
与获得最佳⼒学性能(强度与硬度)得时效处理条件相⽐，过时效就是指在温度过⾼或时间过长条件下发⽣得时效现象。
32、画出共析钢过冷奥⽒体等温转变动⼒学图。并标出:(1)各区得组织与临界点(线)代表得意义;(2)临界冷却曲线;(3)分别获得M、P、B下,S,T＋M组织得冷却曲线。
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