第一篇：熱處理考點1介紹

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1、金屬固態(tài)相變基礎

1．什么是金屬熱處理？什么是金屬固態(tài)相變？二者有什么關系？

金屬熱處理：是將固態(tài)金屬通過特定的加熱和冷卻 方法，使之得到工程技

術上所需要性能的一種工藝過程的總稱。

固態(tài)相變：固態(tài)金屬在溫度和壓力改變時其組織和結構會發(fā)生變化的通稱。熱處理就是利用金屬固態(tài)相變的原理來得到相應的特性。

2．金屬固態(tài)相變分為平衡相變與非平衡相變兩大類，它們各包括哪些常見的固態(tài)相變類型？在這些固態(tài)相變類型中，哪些相變只有結構的變化？哪些相變既具有結構的變化也具有成分的變化？

平衡相變：同素異晶轉變 多形性轉變平衡脫溶轉變 共析轉變 調幅分解

有序化轉變

非平衡相變：偽共析轉變、馬氏體轉變、貝氏體轉變、非平衡脫溶沉淀

只有結構變化：同素異晶轉變、多形性轉變、馬氏體轉變

兼有結構成分的變化：共析轉變、偽共析轉變、平衡脫溶轉變、非平衡脫溶轉變、貝氏體轉變

只有成分的變化：調幅分解

3．簡述固態(tài)相變的一般特點

1.相變阻力大，相變需要較大的過冷度。

2.新相與母相之間存在一定的晶體學位向關系，導致母相對新相的組織

有一定的遺傳性。

3.母相的晶體缺陷對相變起促進作用。

4.擴散過程是固態(tài)相變的控制因素，在溫度較低時還可能改變轉變的類

型，如從擴散型改變?yōu)閰f(xié)同型。

5.易出現(xiàn)過渡相，有些反應不能進行到底，過渡相可以長期保留。

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2、熱處理原理之加熱轉變

1.簡述珠光體奧氏體化的一般過程，在這個過程中耗時最多的是那些階段？

奧氏體晶核的形成 奧氏體的長大 殘余滲碳體的溶解 奧氏體成分的均勻化

2.簡述奧氏體晶核在α/Fe3C界面上優(yōu)先形核的原因

① 在α/Fe3C界面處的濃度起伏較大，有利于達到奧氏體形核所需要的碳

濃度；

② 在α/Fe3C界面處，原子排列不規(guī)則，有利于鐵原子通過短程擴散實現(xiàn)

晶體結構的轉變；

③ 在α/Fe3C界面處，存在著其它晶體缺陷及雜質等，能量起伏較大，有

利于形核。

3.鋼中含碳量越高，奧氏體的形成速度越快，為什么？

①含碳量增高，滲碳體增多，α/Fe3C的相界面積增加

奧氏體的形核率提高

②含碳量增高，碳原子的擴散能力增大

以上兩方面導致奧氏體形成速度增加，所以鋼中含碳量越高，奧氏體的形成 速度越快。

4.簡述奧氏體等溫形成的動力學特點。

① 奧氏體形成需要一定的孕育期

② 等溫轉變開始階段，轉變速度 逐漸增大，在轉變量約為50％ 時達到最

快，然后逐漸減慢。

③ 轉變溫度越高，奧氏體的形成速度越快。

5.什么是奧氏體起始晶粒度、奧氏體實際晶粒度和奧氏體本質晶粒度？

奧氏體起始晶粒度：將鋼加熱至臨界溫度以上，奧氏體轉變剛剛完成、其晶

粒邊界剛剛相互接觸時的晶粒大小，稱為奧氏體起始晶粒度。

奧氏體實際晶粒度：在一定熱處理加熱、焊接或熱加工制度下，所獲得 的奧

氏體晶粒大小，稱為奧氏體實際晶粒度。

奧氏體本質晶粒度：根據(jù)標準試驗方法規(guī)定，將鋼材加熱至930±10 ℃，保

溫3～8小時，然后冷卻至室溫，測得的奧 氏體晶粒大小，稱為奧氏

體本質晶粒度。

6.簡述生產(chǎn)中控制奧氏體晶粒度的方法。

①利用AlN顆粒細化晶粒

②利用過渡族金屬的碳化物或氮化物來細化晶粒 ③ 采用加熱制度和保溫時間的影響來細化晶粒 ④ 采用預先熱處理工藝細化晶粒

7.什么是組織遺傳，消除組織遺傳的方法和具體措施。

組織遺傳：鋼過熱后冷卻，得到的原始組織為馬 氏體、貝氏體等組織時，在再次正常 加熱后，形成的奧氏體仍然保留原來 的粗大晶粒、甚至原來的晶體學取向關系和晶界，這種現(xiàn)象稱為組織遺傳

消除組織遺傳的方法：

破壞第二次轉變中新相、母相之間嚴格的晶體學取向關系。

具體措施：

① 避免由不平衡組織直接加熱A化，先進行一次高溫回火或中間退火；

② 避免新的A以無擴散機理形成，可控制加熱速度和加熱溫度，以防止

M逆轉變的發(fā)生；

③ 通過加熱-冷卻的多次循環(huán)，來破壞新舊相間的取向關系。

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3、熱處理原理之冷卻轉變

1．簡述共析碳鋼C-曲線的建立步驟

① 把具有相同組織、相同尺寸(φ10×1.5mm)的試 樣，分成若干組，每組有多個試樣；

② 將各組試樣都在相同條件下奧氏體化，以獲得比較均勻的奧氏體；

③ 迅速將奧氏體化后的各組試樣過冷到Ar1點以下不同溫度(如650℃、600℃、500℃、350℃、230℃ 等)的等溫鹽浴爐中、保溫一系列時間，進行等溫轉變；

④ 每隔一定時間取出其中一個試樣淬于水中，將不同時刻的等溫狀態(tài)固

定到室溫；

⑤ 將各個試樣用硝酸酒精刻蝕，在顯微鏡下觀察組織變化并測定組織轉 變量；

2．簡述碳濃度對過冷奧氏體等溫轉變的影響規(guī)律。

① 亞共析鋼的C-曲線上多出一條γ→α轉變的開始線，過共析鋼的C-曲

線上多出一條γ→Fe3C轉變的開始線；

② P轉變區(qū)域：共析碳濃度的A最穩(wěn)定，碳濃度離共析成分越遠，則A→P 的轉變越快；

③ B轉變區(qū)域：A碳濃度越小，A→B轉變越快； ④ 隨著碳濃度的增高，Ms點逐漸降低。

3． 試說明亞共析鋼C－曲線中Ms線右端下斜、而過共析鋼C－曲線中Ms線右端上翹的原因。

亞共析鋼Ms線右端下斜的原因：由于鐵素體析出和貝氏體轉變都使周圍奧

氏體富碳，因而使Ms點降低。鐵素體和貝氏體的形成量越多，則奧氏體富

碳越多，因而Ms點降低越多。

過共析鋼Ms線右端上翹的原因：這是由于 二次滲碳體的析出，使周圍奧

氏體貧碳，奧氏體貧碳越多，Ms點升高越厲害。

4． 試說明過冷奧氏體轉變曲線在工業(yè)生產(chǎn)中有哪些應用。

①制定熱處理工藝 ②分析轉變產(chǎn)物 ③選用焊接方法并分析產(chǎn)生裂紋的傾向 §

4、熱處理原理之珠光體轉變

1．什么是珠光體？珠光體分類的依據(jù)是什么？珠光體分為哪幾類珠光體？其中最常見的珠光體是哪兩類？這兩類珠光體的性能各有什么特點？ 珠光體是滲碳體和鐵素體片層相間、交替排列形 成的機械混合物。珠光體分類的依據(jù)是滲碳體形態(tài)不同，分為三類：片狀珠光體 粒狀珠光體 針狀珠光體，其中最常見的是片狀珠光體和粒狀珠光體。

片狀珠光體的強度、硬度較高，但塑性較差；

粒狀珠光體的強度、硬度稍低，但塑性較好。2．什么是珠光體的片層間距？珠光體片間距S0與過冷度ΔT之間存在怎樣的定量關系？簡要說明珠光體片間距S0與過冷度ΔT之間必然存在一定定量關系的理由。

珠光體的片層間距：在片狀珠光體中，一片鐵素體和一片滲碳體的總厚度或

相鄰兩片滲碳體或鐵素體中心之間的距離，稱為珠光體的片間距離。S0=C/△T S和△T存在一定定量關系的理由：

①一方面，珠光體型相變?yōu)閿U散型相變，鐵素體片和 滲碳體片的長大是受碳、鐵原子的擴散控制的。

②另一方面，在過冷度△T一定的情況下S不可能過小。

3．什么是珠光體的片層間距？根據(jù)珠光體片間距S0的大小可把珠光體分為哪幾類？它們的強度與硬度有何特點，并說明理由。

普通珠光體P、索氏體S和屈氏體T P： S0>0.25μm，能清晰分辨出片層結構； S： S0=0.25~0.08μm，很難分辨出片層結構； T： S0<0.08μm，無法分辨片層結構

隨著珠光體片間距離的減小，珠光體的強度、硬度和塑性均升高。

理由：由于鐵素體與滲碳體片薄時，相界面增多，阻礙 位錯運動；需要協(xié)調的具有同位向的晶粒越多，在外力作用下，抵抗塑性變形的能力增高；

4.在共析鋼中，滲碳體和鐵素體作領先相的趨勢是相同的，為什么一般認為其珠光體形成時的領先相是滲碳體？

①珠光體中的滲碳體與從奧氏體中析出的先共析滲碳體具有相同的晶體位向

②珠光體中的滲碳體與從奧氏體中析出的先共析滲碳體具有組織連續(xù)性

③奧氏體中未溶解的滲碳體有促進珠光體形成的作 用，而先共析鐵素體的存在，對珠光體的形成 則無明顯的影響。

5.在共析鋼的珠光體轉變過程中，領先相是什么組織及領先相形核的位置？領先相形核時呈什么形態(tài)并說明理由。領先相是滲碳體，形核位置：母相成分均勻時，優(yōu)先在原A相界面上形核；

母相成分不均勻時，則可能在晶粒內的亞晶界或缺陷處形核。呈片狀形核：新相產(chǎn)生時引起的應變能較??；片狀伸展時獲得碳原子的面

積增大;碳原子的擴散距離相對縮短。

6．簡述粒狀珠光體中的粒狀滲碳體通過片狀珠光體中片狀滲碳體的球狀化而得的機理。

根據(jù)膠態(tài)平衡理論，第二相顆粒的溶解度，與其曲率半徑有關?？拷乔驙?/p>

滲碳體的尖角處（曲率半 徑小的部分）的固溶體具有較高的C濃度，而靠

近平面處（曲率半徑大的部分）的固溶體具有較低的C濃度，這就引起了C 的擴散，因而打破了碳濃度的膠態(tài)平衡。結果導致尖角處的滲碳體溶解，而在平面處析出滲碳體（為了保持C濃度的平衡）。如此不斷進行，最后形

成了各處曲率半徑相近的球狀滲碳體。

7．合金元素對珠光體轉變有怎樣的影響規(guī)律？合金元素是從哪些方面對珠光體轉變產(chǎn)生影響的？

影響規(guī)律：

除Co和大于2.5％的Al 以外，所有常用合金元素皆使珠光體的鼻子右移，先共析鐵素體的鼻子右移。

除Ni以外，所有的常用合金元素皆使這兩個鼻子移向高溫區(qū)，并大幅降低 C的擴散系數(shù)。

從以下五方面產(chǎn)生影響： A)合金元素自擴散的影響 B)合金元素對碳原子擴散的影響 C)合金元素對鐵原子擴散的影響 D)合金元素改變共析點的位置 E)合金元素對γ/α相界面的拖曳作用

8．試說明奧氏體化條件影響隨后冷卻過程中珠光體轉變的規(guī)律。

鋼的加熱溫度和保溫時間，直接影響鋼的奧氏體化均勻性和晶粒大小。

提高加熱溫度或延長保溫時間，一方面促進滲碳體的進一步溶解和奧氏體的均勻化，導致珠光體成核率減??；另一方面，會使奧氏體晶粒粗大，從而降低珠光體形核率。最終導致珠光體形成速度降低。

9．什么是滲碳體魏氏體組織，簡述滲碳體魏氏體組織的危害，并說明消除滲碳體魏氏體組織的方法及原理。

工業(yè)上將具有先共析針片狀滲碳體＋珠光體的組織，稱為滲碳體魏氏體組織。危害：魏氏體組織及經(jīng)常與其伴生的粗大晶粒組織，會導致鋼的機械性能變

壞，尤其是塑性和沖擊性能顯著降低，并使鋼的韌脆轉變溫度升高。消除魏氏體組織及粗大晶粒組織，常用的熱處理方法是采用細化晶粒的正火、退火等。

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5、熱處理原理之馬氏體轉變

1．簡述馬氏體轉變的主要特點。⑴ 馬氏體轉變的切變共格和表面浮凸現(xiàn)象 ⑵ 馬氏體轉變的無擴散性

⑶ 馬氏體轉變具有特定的位向關系和慣習面 ⑷ 馬氏體轉變的不完全性 ⑸ 馬氏體轉變的可逆性

2．根據(jù)馬氏體的組織形態(tài)，通常將馬氏體分為哪幾類？其中最常見的兩類馬氏體是什么，并簡述它們的組織形態(tài)及亞結構。

板條狀M 片狀M 蝶狀M 薄板狀M 薄片狀M 其中板條馬氏體和片狀馬氏體最為常見。板條狀馬氏體是由許多成群的、相互平行排列的板條所組成，一個原A晶粒內可包 含3～5個板條群，一個板條群由尺寸大致相同、排列方向一定、且大致平行的M板條所組成；板條M的亞結構主要是高密度位錯纏結構成的位錯胞，位錯密度可高達3～9×1011/cm2，板條邊緣有少量孿晶。

片狀馬氏體中M片大小不一，M片間不平行且互成一定夾角，第一片M形成時慣穿整個奧氏體晶粒，形成明顯的中脊，后形成的M片逐漸變小，即M形成時具有分割奧氏體晶粒的作用；片狀馬氏體的主要亞結構是孿晶，這是片狀馬氏體的重要特征。孿晶的寬度大約為50?，一般不擴展到馬氏體片的邊界上，在馬氏體片的邊緣則為復雜的位錯組列。

3.什么是慣習面？鋼在馬氏體相變時有哪些常見的慣習面？這些慣習面受什么因素影響？并簡述其影響規(guī)律。

馬氏體轉變時，不僅新相和母相之間具有嚴格的位 向關系，而且馬氏體總是

在母相的一定晶面上開始形成，這個晶面稱為慣習面，通常以母相的晶面指

數(shù)表示。

鋼中常見的慣習面有三種：(111)γ、(225)γ、(259)γ。

慣習面隨含碳量和形成溫度不同而不同：

C%<0.6%為(111)γ，0.6-1.4%C為(225)γ，C%>1.4%為(259)γ。

慣習面指數(shù)隨M形成 溫度的降低而增大。

4.簡述鐵碳合金中碳含量及馬氏體形成溫度影響馬氏體形態(tài)及其內部亞結構的規(guī)律。

① 碳含量的影響

在Fe-C合金中：C% <0.3%：為板條M；0.3～1%：為板M和片M的混合組

織；>1%：為片狀M。

在Fe-Ni-C合金中：馬氏體的形態(tài)也是隨著C含量的增加，由板條狀向片

狀以及薄片狀轉化。

② Ｍ形成的溫度的影響

隨著 M 形成溫度的降低，M形態(tài)依次為板條狀、薄板狀、片狀、蝶狀 M亞結構由以位錯為主轉變到以孿晶為主。

5.簡述研究某個鋼種的馬氏體開始轉變溫度Ms對實際生產(chǎn)的意義。

①制定分級淬火工藝制度的依據(jù) ②鋼在工作溫度時的使用組織 ③淬火馬氏體的亞結構和性能 ④淬火后得到的殘余奧氏體的量

6.簡要說明C、N強烈降低馬氏體開始轉變溫度Ms點的原因。

①N、C在鋼中都形成間隙固溶體，對γ相和α 相都有固溶強化作用，其中對

α相的強化作用更為顯著，因而增大了馬氏體轉變的切變阻力，使相變需要的驅動力增大；

②C、N都是穩(wěn)定γ相的元素，它們降低奧氏體向馬氏體轉變的平衡溫度T0。

7.鋼中馬氏體最重要的特點是什么？并簡要闡述鋼中馬氏體具有這種特點的機理。

鋼中馬氏體最重要的特點是具有高硬度和高強度。

馬氏體高硬度、高強度的本質： 固溶強化、時效強化、相變強化

⑴ 固溶強化：C原子溶入M點陣中，使其扁八面體短軸伸長36%，而長軸則收縮4%，形成以C原子為中心的強烈應力場，這個應力場與位錯產(chǎn)生交互作用而成為碳釘扎位錯，從而使M的強度提高；

⑵時效強化：C原子擴散引起碳原子的偏聚和析出，從而對位錯的運動產(chǎn)生釘扎作用而產(chǎn)生時效強化；

⑶ 相變強化：M相變的切變特性，造成在馬氏體晶體內產(chǎn)生大量微觀缺陷，如位錯、孿晶等亞結構，從而使M強化。

8.什么是奧氏體的熱穩(wěn)定化，簡述奧氏體熱穩(wěn)定化的機制，并簡要說明生產(chǎn)中可采用哪些方法來使奧氏體產(chǎn)生熱穩(wěn)定化。

奧氏體的熱穩(wěn)定化：在淬火冷卻過程中時，因冷卻緩慢或途中等溫停留而引

起Ａ向Ｍ轉變呈現(xiàn)遲滯的現(xiàn)象。

機制：一般認為，奧氏體的熱穩(wěn)定化，是由于在適當溫度停留過程中，奧氏

體中的Ｃ、Ｎ原子與位錯相互作用，形成了釘扎位錯即柯氏氣團，因而

強化了奧氏體，使馬氏體轉變的切變阻力增大所致。也有人認為，在適

當溫度停留過程中，奧氏體中的Ｃ、Ｎ原子向點陣缺陷處偏聚，形成柯

氏氣團，阻礙了晶胚的長大，從而引起穩(wěn)定化。

方法：① 分級淬火；② 等溫淬火；③ 提高A化溫度。

9.什么是奧氏體的穩(wěn)定化？它包括那兩種穩(wěn)定化？并簡述各自產(chǎn)生穩(wěn)定化的機機理。奧氏體的穩(wěn)定化：是指Ａ在外界因素的作用下，由于其內部結構發(fā)生了某種變化而使Ａ向Ｍ轉變呈現(xiàn)遲滯的現(xiàn)象。包括熱穩(wěn)定化和機械穩(wěn)定化。

A熱穩(wěn)定化的機理：在適當溫度停留過程中，奧氏體中的Ｃ、Ｎ原子與位錯相互作用，形成了釘扎位錯即柯氏氣團，因而強化了奧氏體，使馬氏體轉變的切變阻力增大所致。

A體機械穩(wěn)定化的機理：當變形量較大時，A中將形成大量的高密度位錯區(qū)和亞晶界，使母相強化，從而引起A的穩(wěn)定化；此外，在M的形成過程中，因M的形成而引起其相鄰A的協(xié)作形變，以及M形成時伴有3％左右的體積膨脹，均使未轉變Ａ處于受壓狀態(tài)，從而造成A 的機械穩(wěn)定化。

10.在實際生產(chǎn)過程中，如何通過奧氏體的穩(wěn)定化或反穩(wěn)定化來提高熱處理工件的強度和硬度。

① 普通淬火：采用冷卻較快的普通淬火（油淬或水淬），它可以使A具有最小的穩(wěn)定化程度，但這僅適用于形狀簡單的工件；

② 分級淬火：采用在Ms點附近作短時停留的分級淬火，這時A穩(wěn)定化程度比在較高溫度的分級淬火來得要小，從而減少殘余A的量；

③ 淬火后冷處理：在確保不發(fā)生開裂的前提下，冷處理時兩者的時間間隔應盡

量縮短，使A進一步轉變成M；

④ 淬火后回火：淬火后在一定溫度下回火，使殘 余A發(fā)生反穩(wěn)定化，在隨后的回火冷卻中轉變?yōu)?M，以提高鋼的硬度和強度、尺寸穩(wěn)定性。

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6、熱處理原理之貝氏體轉變

1．什么是貝氏體？簡述貝氏體轉變一般不能進行到底的原因。

奧氏體冷卻時，中溫轉變所得產(chǎn)物則稱為貝氏體。B轉變的不完全：

一方面，B總是優(yōu)先在A中貧碳區(qū)形成，隨著B轉變量的增加，碳不斷向A中擴散而使得未轉變A中的碳濃度越來越高，從而增加未轉變A的穩(wěn)定性，進而導致B轉變難以進行。

另一方面，B的比容比A大，產(chǎn)生 A的機械穩(wěn)定化作用，也不利于B轉變的繼續(xù)進行。

2．什么是貝氏體轉變？在貝氏體轉變過程中，貝氏體轉變的轉變程度隨溫度的升高具有什么趨勢，并簡述其原因。

貝氏體轉變：是過冷奧氏體在介于珠光體轉變和馬氏體轉變溫度區(qū)間的一種轉變。

隨轉變溫度升高，B轉變的不完全程度增大：

①溫度越高，A與B之間的自由能差減小，從而使得轉變的驅動力減??； ②溫度越高，越有利于C的擴散而形成柯氏氣團，從而增加未轉變A的熱穩(wěn)定性

3．簡述貝氏體轉變的基本特征。

⑴ B由α相與碳化物組成的非層片狀機械混合物；

⑵ B轉變有一個溫度范圍；

⑶ B轉變也是一個形核和長大過程；（可略去）

⑷ B轉變過程中只有碳原子的擴散；

⑸ 能產(chǎn)生表面浮凸：M是N形，B上大致平行，B下為∧形；

⑹ B中鐵素體具有一定的慣習面，并與母相A之間保持一定的晶體學位向關系；

⑺ B轉變具有不完全性；通常隨轉變溫度的升高，轉變的不完全程度增大。

4．根據(jù)貝氏體的組織形態(tài)，通常將貝氏體分為哪幾類？其中最常見的兩類貝氏體是什么，并簡述它們的組織形態(tài)及亞結構。

無碳化物、粒狀貝氏體、上貝氏體、反常貝氏體、下貝氏體、柱狀貝氏體，上貝氏體、下貝氏體最常見。

上貝氏體：是一種兩相組織，是由板條狀F與粒狀或 條狀碳化物組成的非層片

狀機械混合物。F板條自A晶粒晶界(一側或兩側)向A晶粒內部長大，粒狀或條狀滲碳體(有時還有殘余A)分布于F板條之間，整體呈羽毛

狀。亞結構為位錯，位錯密度較高，能形成纏結。

下貝氏體：由針狀或片狀F與分布其中的細片狀或粒狀碳化物組成，F(xiàn)相呈片狀

或針狀，與片M相似。形核部位大多在A晶界上，也有相當數(shù)量位于 A晶內。碳化物呈細片狀或顆粒狀，約以55-60°角度與下貝氏體的長

軸相交。亞結構為為位錯，無孿晶。

5．簡述貝氏體轉變所需要過冷度比馬氏體轉變所需過冷度小很多的原因。B轉變的驅動力同樣是新舊兩相之間的自由能之差：△G=-V△Gv+Sσ+Vε-△Gd ①B轉變時A中碳發(fā)生了再分配，使貧碳A區(qū)中碳含量 降低導致貧碳A的自由能 降低，從而△GV增大；

②B與A的之間的比容差，小于M與A之間的比容差，因此ε減小 因而B轉變不需要M轉變那樣大的過冷度。

6.什么是上貝氏體？什么是下貝氏體？簡述下貝氏體比上貝氏體具有更好韌性的原因。

①在B上中，存在粗大碳化物顆?；蚨虠U狀碳化物，所以容易形成大于臨界尺寸的裂紋，并且裂紋一旦擴展，便不能由BF之間的小角晶界來阻止，而只能由大角度BF“束”界或原A晶界來阻止，因此B上中裂紋擴展迅速。

②在B下組織中，較小的碳化物顆粒不易形成裂紋，即使形成裂紋也難以達到臨界尺寸。即使形成裂紋，裂紋的擴展將受到大量彌散碳化物顆粒和位錯的阻止，因此形成的裂紋不易擴展。

7.在相同強度的基礎上，哪些情況下貝氏體組織的韌性比回火馬氏體的韌性更好。

①在B下形成溫度范圍的中、上區(qū)域，所形成B的韌性優(yōu)于同強度回火M的韌性。②在具有回火脆性的鋼中，B的韌性高于回火M的韌性。③在高碳鋼中，回火M的韌性低于同強度B的韌性。

8.試比較（馬氏體+貝氏體）混合組織與（馬氏體或貝氏體）單一組織之間的韌性，并簡述理由。

由于鋼的淬透性的不同，某些鋼淬火時往 往獲得M和B混合組織。對這種混合組織的韌性研究的結果表明：M和B混合組織的韌性優(yōu)于單一M和單一B組織的韌性。

這是由于先形成的B分割原A晶粒，使得隨后形成 的M條束變小。

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7、鋼的加熱、退火與正火

1.鋼在加熱過程中產(chǎn)生的加熱缺陷有哪些？其中哪兩種是最容易產(chǎn)生的加熱缺陷？給出這兩種最容易產(chǎn)生的加熱缺陷的預防措施。氧化、脫碳、欠熱、過熱、過燒。氧化、脫碳最易產(chǎn)生。

預防措施：鹽浴加熱、真空加熱、可控氣氛加熱、高溫短時快速加熱、清除工件表面的水漬和銹斑。

2.鋼在650℃以下加熱與在650℃以上加熱形成的氧化膜的結構有何不同的特點，它們在高碳鋼或高碳合金鋼的加熱過程中有何應用。

鋼在560℃以下加熱時，表面氧化膜由兩層構成：Fe2O3|Fe3O4|基體；由于這種氧化膜結構致密，且與基體結合牢固，可使鋼表面與氧化性氣氛隔離，阻止鋼表面進一步氧化，此時可以不考慮防止氧化的問題。

在560℃以上加熱時，表面氧化膜由三層構成：Fe2O3|Fe3O4|FeO|基體。主要由FeO組成。FeO是缺位固溶體，結構疏松，與基體結合不牢，易剝落，所以這種氧化膜不起防護作用，氧很容易穿過氧化膜向里氧化。因而鋼鐵表面一旦生成 FeO，就會使氧化速度大大增加，且溫度越高，氧化越厲害。

3.什么是完全退火？闡述低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火的理由。完全退火：將亞共析鋼加熱到 Ac3+(30～50)℃，完全A化后保溫緩冷，以獲得

接近平衡狀態(tài)的組織的熱處理工藝。低碳鋼：完全退火后 硬度偏低，不利于切削加工

過共析鋼：加熱至Accm以上奧氏體狀態(tài)緩冷退火時，有網(wǎng)狀二次滲碳體析出，使鋼的強度、塑性和沖擊韌性顯著降低。

4.什么是退火，什么是正火，二者有何異同，實際生產(chǎn)中如何選擇退火或正火？ 退火：將金屬加熱到一定溫度，保溫適當時間后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀

態(tài)組織的熱處理工藝。

正火：將鋼件加熱到Ac3(或Accm)以上30～50℃，保溫適當時間后，在空氣

中冷卻的熱處理工藝。

主要區(qū)別：正火的冷卻速度比退火稍快，過冷度較大，發(fā)生的是偽共析轉變；

正火后所得到的組織比較細，強度和硬度比退火高一些。退火與正火的選擇：

① 含碳量＜0.25％的低碳鋼，常采用正火代替退火 ② 含碳量在 0.25～0.5％之間的中碳鋼也可用正火代替退火 ③ 含碳量在 0.5～0.75％之間的鋼一般采用完全退火

④ 含碳量＞0.75％的高碳鋼或工具鋼，一般均采用球化退火作為預備熱處理，如有網(wǎng)狀二次滲碳體 存在，則應先進行正火消除。⑤ 正火只適用于碳素鋼及低、中合金鋼，而不適應于高合金鋼

⑥ 對于某些不太重要的工件，可在正火狀態(tài)使用，因為正火得到的S組織具有

較好的機械性能。

⑦ 從經(jīng)濟性角度考慮，在滿足性能的前提下，盡可能用正火代替退火?！?/p>

8、鋼的淬火

1．簡述確定亞共析鋼淬火加熱溫度的原則與理由。

亞共析碳鋼在Ac3＋30～50℃加熱，是為了獲得晶 粒細小的A，淬火后可獲得細小的M組織。

若加熱溫度過高，奧氏體晶粒粗化，馬氏體組織也粗大，鋼的性能嚴重脆化； 若加熱溫度過低，奧氏體+鐵素體轉變?yōu)镸+F(+殘余A)，淬火后硬度不足。

2.試說明共析鋼和過共析鋼的淬火加熱溫度確定為Ac1＋30～50的理由，溫度過高有什么危害。

①滲碳體融入A中的數(shù)量增大，使得未溶滲碳體顆粒減少和Ms點下降、殘A增

多，從而降低鋼的硬度和耐磨性；

②奧氏體晶粒粗大，片狀M也就粗大，顯微裂紋增多導致鋼的脆性增加，淬火應

力增加導致淬火變形和開裂傾向增大； ③氧化和脫碳加劇； ④縮短爐子的使用壽命。

3．簡述影響淬火加熱的因素及其影響規(guī)律。

①鋼的成分：碳含量和合金元素含量增多，由于導熱性下降、合金元素比碳擴散慢，高碳鋼比低碳鋼、合金鋼比碳素鋼、高合金鋼比低合金鋼的保溫時間要長； ②工件的形狀與尺寸：有效厚度增大、形狀復雜，保溫時間延長；

形狀復雜或尺寸較大的碳素工具鋼及合金工具鋼，常在淬火加熱前采用預熱，以消除殘余內應力，縮短高溫下保溫時間以減輕氧化和脫碳及過熱傾向； ③加熱介質：不同加熱介質的加熱速度不同，保溫時間不同； ④裝爐情況：在爐中的放置及排列情況不同，保溫時間也隨之不同； ⑤爐溫：提高爐溫，縮短保溫時間。

4．簡述有物態(tài)變化的淬火介質的冷卻過程。① 蒸汽膜內冷卻階段（簡稱蒸氣膜階段）

初期，由于工件放出的熱量大于介質從蒸氣膜吸走的熱量，所以膜不斷增厚。隨冷卻的進行，工件溫度不斷下降，膜的厚度及其穩(wěn)定性也逐漸變小，直至破裂而消失；

② 沸騰冷卻階段（簡稱沸騰階段）

當蒸氣膜破裂時，工件就與介質直接接觸，介質在工件表面激烈沸騰，不斷逸出的氣泡帶走了大量的熱量，以至工件的冷卻速度很大。此階段直到工件冷卻至介質的沸點為止；

③ 對流冷卻階段（簡稱對流階段）

當工件冷到低至介質的沸點時，主要只能靠對流傳熱的方式進行冷卻，工件的冷卻速度甚至比蒸氣膜階段還要緩慢，而且隨工件表面與介質的溫差不斷減小冷速越來越小。

5．畫出鋼的理想淬火冷卻曲線，并說明理由。650℃以上緩冷，以降低熱應力。650℃～400℃快冷，保證全部A不分解。400℃以下緩冷，減少M 轉變時的相變應力。

6．簡述影響鋼的淬透性的因素，并說明各因素的影響規(guī)律。①碳含量：

在碳鋼中，共析鋼的臨界冷速最小，淬透性最好；非共析鋼中，碳含量偏離共

析成分越遠，淬透性越低。②合金元素：

除Co和大于2.5％Al以外，其余合金元素溶于奧氏 體后，都使過冷奧氏體的轉變曲線右移，提高鋼的 淬透性，因此合金鋼的淬透性往往比碳鋼要好。③奧氏體成分均勻性及晶粒度：

A成分越均勻、晶粒度越大，過冷A的穩(wěn)定性越好，因而降低鋼的臨界冷卻速

度，增加其淬透性。④鋼中未溶第二相：

鋼中未溶第二相會成為A分解的非自發(fā)形核核心，使臨界冷卻速度增大，降低

淬透性。⑤ 奧氏體化溫度：

提高鋼材的A化溫度，將使A成分均勻、晶粒長大，因而可增加其淬透性。7．試說明淬透性和淬硬性的差異。淬透性：是指鋼在淬火時獲得M的能力，主要取決于鋼的臨界冷卻速度，鋼的臨界冷卻速度又取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性。

淬硬性：是指鋼淬火后形成的M組織所能達到的硬度，主要取決于馬氏體中的含碳量。

8．簡述防止工件氧化和脫碳的有效措施。

①在保證組織轉變的前提下，加熱溫度應盡可能低，保溫時間應盡可能短；

②采用脫氧良好的鹽浴爐、保護氣氛爐或真空爐加熱；

③若采用空氣電爐或燃燒爐加熱時，必須采用適當保護措施，如包套、裝箱、控制爐氣等

§

9、鋼在回火時的轉變與回火 1．簡述回火的三個基本目的。

①提高淬火鋼的塑性和韌性，降低其脆性

②降低或消除淬火所引起的殘余應力，防止零件的變形和開裂 ③促使淬火后的馬氏體和殘余奧氏體的轉變，穩(wěn)定工件尺寸

2．為什么說淬火組織是高度不穩(wěn)定的。

淬火鋼的組織由馬氏體和殘余奧氏體組成，M中的碳是高度過飽和的并且M具有很高的應變能和界面能，一定數(shù)量的殘A一旦具備動力學條件（就是使原子具有足夠的活動能力），M轉變就會自發(fā)進行，所以說淬火組織是高度不穩(wěn)定的。

3．簡述二次硬化產(chǎn)生的原因。

①合金鋼在回火過程中，由于合金元素的擴散能力很低，新生成的特殊碳化物彌散度極高；

②新生成的特殊碳化物與α相保持共格，隨回火溫度的升高，特殊碳化物尺寸增大且數(shù)量增多，從而使α相的共格畸變增大。

4．什么是二次淬火？什么是二次硬化？二者有何異同？它們在生產(chǎn)實踐中有何意義。

二次淬火：由于殘A本身的穩(wěn)定性高，它在P和B區(qū)之間比較穩(wěn)定的區(qū)域保溫時

可以不發(fā)生分解，而在隨后的冷卻過程中轉變?yōu)镸，從而提高材料的強度和硬度的現(xiàn)象。

二次硬化：當M中含有足夠量強碳化物形成元素時，在500℃以上回火時將析出

細小的特殊碳化物，導致因回火溫度升高、滲碳體粗化而軟化的鋼再

度硬化，這種現(xiàn)象稱為二次硬化。

合金鋼具有較高的回火穩(wěn)定性，同時由于回火時可以出現(xiàn)二次淬火和二次硬化現(xiàn)象，使零件回火后仍具有較高的硬度和強度，使鋼具有紅硬性和熱強性，這對高溫下工作的零件是非常重要的。

5．簡述淬火鋼回火時彈性極限在300～400℃間出現(xiàn)峰值的原因及應用。低溫回火后的彈性極限值低是由于內應力未得到充分消除； 而高溫回火后的彈性極限值低，是因為高溫回火后鋼的強度太低。應用：彈簧鋼一般在 300～400℃回火。

6.什么是第一類回火脆性，它有哪些主要特征？可采取哪些措施減輕第一類回火脆性？

在200～350℃之間出現(xiàn)的回火脆性稱為第一類回火脆性（低溫回火脆性）； 主要特征：①具有不可逆性 ②與回火后的冷卻速度無關 ③斷口為沿晶脆性斷口 減輕措施：

① 降低鋼中雜質元素的含量；

② 用Al脫氧，或加入Nb、V、Ti等合金元素細化 A晶粒；

③ 加入Mo、W等可以減輕；

④ 加入Cr、Si調整溫度范圍（推向高溫）；

⑤ 采用等溫淬火代替淬火回火工藝。

7.什么是第二類回火脆性，它有哪些主要特征？可采取哪些措施減輕第二類回火脆性？

在450～600℃之間出現(xiàn)的回火脆性稱為第二類回火脆性（高溫回火脆性）； 主要特征：①具有可逆性 ②對回火后冷速敏感 ③斷口為沿晶(晶間)斷裂 減輕措施：

①選用高純度鋼種，盡量降低鋼中雜質元素含量；

②加入能細化A晶粒的合金元素(如Nb、V、Ti等)以細化奧氏體晶粒，增

加晶界面積，降低單位面積雜質元素的含量；

③采用高溫形變熱處理，使晶粒細化，晶界面積增大，降低雜質元素在晶

界的偏聚濃度；

④對亞共析鋼采用亞溫淬火(Ac1～Ac3)，在淬火加熱時使P等元素溶入F，降低P等元素在奧氏體晶界的偏聚濃度；

⑤加入適量的能扼制第二類回火脆性的合金元素，如Mo、W等；

⑥避免在450～650℃范圍內回火，在650℃以上回火后應采取快冷。

⑦把已經(jīng)產(chǎn)生回火脆性的鋼材加熱到發(fā)生回火脆性以上的溫度重新回火后

采取快冷。

§

10、鋼的化學熱處理

1．什么是化學熱處理，簡述化學熱處理的目的，并列舉四種以上常見的化學熱處理類型。

鋼的化學熱處理：是將鋼件置于特定的活性介質中加熱保溫，使一種或幾種元素滲入鋼件表層，從而改變鋼件表層化學成分和組織，達到改進表面性能、滿足技術要求的熱處理過程。

目的：提高耐磨性、提高疲勞強度、提高抗蝕性、提高抗高溫氧化性 類型：滲碳、滲氮、滲硫、滲硼、滲鋁、滲釩、滲鉻等

2．簡述采用化學熱處理方法進行表面硬化的優(yōu)勢

①能更好地解決鋼件硬化與其韌性的矛盾，提高表面硬度時，仍能保持心部處于

較好的韌性狀態(tài)

②比表面淬火硬化方法的效果更好，化學熱處理同時改變鋼件表層的化學成分與

組織

③如果滲入元素選擇適當，可獲得適應零件多種性能要求的表面層

3．簡述化學熱處理的基本過程。

①分解：鋼件周圍的介質分解，形成滲入元素的活性原子

②吸收：活性原子被鋼件吸收，其先決條件是活性原子能夠溶解于鋼件表層金

屬中

③擴散：滲入原子在基體金屬中的擴散，是化學熱處理得以進行和獲得一定深

度滲層的保證

4．試寫出固體滲碳時以BaCO3作為催滲劑進行滲碳所發(fā)生的四個反應方程式。

5．鋼件滲碳后常采用何種熱處理，并簡述鋼件滲碳后必須進行熱處理的目的。滲碳后必須進行熱處理，即進行淬火和回火。工件滲碳后熱處理的目的：

①提高滲層表面的強度、硬度和耐磨性

②提高心部的強度和韌性

③細化晶粒

④消除網(wǎng)狀滲碳體和減少殘A

6．簡述鋼件經(jīng)滲碳處理后、其疲勞強度顯著提高的原因。

① 表面碳含量越高，Ms點越低，表面M的量小于表層內部M的量，在表面層得

到的殘余壓應力越大，它可以抵消相當部分由外加負載引起的拉應力，從而

提高疲勞強度；

② 一定層深的高硬度滲碳層，可以提高抵抗微裂紋形成和擴展的能力，從而提

高疲勞強度。

7．簡述離子氮化的原理

離子氮化是利用輝光放電這一物理現(xiàn)象對金屬材料表面強化的氮化法。在低壓的氮氣或氨氣等氣氛中，作為陽極的爐體和作為陰極的被處理工件之間加以直流電壓，使氣體產(chǎn)生輝光放電。

氣體中的正離子向陰極移動，當接近工件表面時，由于工件表面數(shù)毫米處的急劇電壓降而被強烈加速，正離子轟擊工件表面，離子具有的動能轉變?yōu)闊崮芏訜岜惶幚砉ぜ?，同時一部分離子直接注入工件表面；

與此同時，部分離子引起陰極濺射，從工件表面濺射出電子和原子，濺出的Fe原子和N原子相結合形成 FeN，F(xiàn)eN由于受到高溫和離子轟擊而很快地分解為 低價氮化物而放出氮。一部分失去氮的Fe又被濺射到輝光等離子氣體中與新的N原子結合，促進氮化

§

11、鋼的特種熱處理

1．簡述感應加熱時既可以保證零件具有一定的淬硬層深而又不容易使表層過熱的原因。

隨著電流透入深度增大，整個電流透入層的電流密度迅速降低，從而使表層加熱速度變緩，導致溫度沿斷面的分布在表層較為平緩，這樣既可以保證零件具有一定的淬硬層深，又不容易使表層過熱。

2．簡述經(jīng)高頻感應加熱淬火后鋼件的表面硬度比普通淬火要高的原因。

①表層存在較大的壓應力； ②M晶粒細??；

③高碳M在低碳M中彌散分布；

④較少的殘A。

3．簡述感應加熱淬火的基本原理，以及感應加熱淬火時鋼的相變特點?；驹恚焊袘€圈通以交流電時，就會在它的內部和周圍產(chǎn)生與交流電頻率相同的交變磁場。若把工件置于感應磁場中，則其內部將產(chǎn)生感應電流并由于電阻的作用被加熱。（電磁感應）感應電流在工件表層密度最大，而心部幾乎為零，這種現(xiàn)象稱為集膚效應。（表面效應）相變特點：

① 臨界溫度(Ac1和Ac3)升高，轉變在一個較寬的溫度范圍內進行。加熱速

度越快，臨界溫度升高越厲害。

② 奧氏體晶粒細小

③奧氏體成分不均勻，有時組織中還殘存第二相

4．真空熱處理有哪些特異效果和伴生現(xiàn)象

表面保護作用、表面凈化作用、脫脂作用、脫氣作用、元素的蒸發(fā)現(xiàn)象、真空加熱油淬引起鋼件滲碳

5．簡述真空滲碳的優(yōu)缺點。

優(yōu)點：①滲碳時間顯著縮短 ②滲碳質量好 ③作業(yè)條件好 缺點：①設備投資大 ②成本高 ③周期式生產(chǎn)的產(chǎn)量低

6．什么是形變熱處理，并簡述形變熱處理的強韌化機理。

形變熱處理：是將壓力加工與熱處理相結合，對金屬材料進行形變強化和相變強化的一種綜合強化工藝。

鋼經(jīng)過形變熱處理后，能夠獲得良好的強韌性，是由其顯微組織和亞結構的特點所決定的。形變熱處理強韌化的機理大致可以歸納為：顯微組織細化、位錯密度和亞結構的變化以及碳化物的彌散強化作用。7.簡述時效的一般原理，以及時效發(fā)生的必備條件。

原理：如果在室溫或者某一高溫下溶質原子仍具有一定的擴散能力，那么隨著時間的延續(xù)，過飽和固溶體中的溶質元素將發(fā)生脫溶或析出，從而使鋼或者合金的性能發(fā)生變化。必備條件：

① 溶質元素在固溶體中應具有一定的固溶度，并隨 溫度的下降而減少； ② 經(jīng)高溫固溶處理后，溶質元素處于過飽和狀態(tài)； ③ 在較低溫度下溶質原子仍具有一定的擴散能力。

第二篇：熱處理爐考點總結(同上)=。=

1、傳熱的方式及其共同性和特殊性。

傳熱三種基本的方式：傳導傳熱、對流傳熱、輻射傳熱

傳導傳熱：通過熱振動和碰撞中發(fā)生能量傳遞，熱量從物體的高溫部分傳導低溫部分。對流傳熱：依靠流流體質點的導熱作用和位移而進行的熱量傳遞。輻射傳熱：

①輻射傳熱不需要任何介質；

②輻射傳熱伴隨著能量的轉化 ：熱能→輻射能→熱能；

③輻射體之間能同時向對方輻射能量和吸收對方投射來的輻射能量； ④ “對等性”——無論物體(氣體)溫度高低都向外輻射。

2、不同傳熱求解時要測量的主要參數(shù)，如反映材料熱傳導能力大小的熱導率；

傳導傳熱計算：

q?Qdt???(W/m2)Fdn

其中，F(xiàn)—與熱流方向垂直的傳熱面積（m2）

λ—比例系數(shù)，稱為熱導率，[W/（m·℃）] dt dn —溫度梯度，（℃/m）

對流傳熱計算：

Q?a(t1?t2)F 式中：Q一單位時間內對流換熱量，即熱流量(w)；

t1-t2一流體與固體表面的溫度差(℃)；

F一流體與固體的接觸面積(m2)；

a一對流換熱系數(shù)[w／(m2·℃)]，它表示流體與固體表面之間的溫度差為1℃ 時,每秒鐘通過1m2面積所傳遞的熱量。輻射傳熱計算：

Q12?C導[(T14T)?(2)4].F2.?21100100

C導 ——輻射系數(shù)，與兩物體為灰體或黑體相關； T1、T2—— 兩物體的溫度；

?21 ——物體2對物體1的角度系數(shù)

F2——物體2的面積。

3、黑體輻射基本定律：普朗克定律、斯蒂芬-波爾茲曼定律、灰體和實際物體的輻射力、克希荷夫定律。

4、分析不同情況下的傳熱方式，如描述工件和爐墻的綜合傳熱過程。實際熱處理加熱過程，熱源和工件表面主要進行輻射換熱和對流換熱。

Q?Q對?Q輻?a對(t1-t2)F?C導[(T14T24)-()]F100100 ?中、高溫電阻爐和真空電阻爐，爐膛傳熱以輻射為主，對流傳熱可忽略。?低溫空氣循環(huán)電阻爐及鹽浴爐，以對流換熱為主，其它可忽略。?裝有風扇的中溫電阻爐、燃料爐，對流和輻射都不可忽略。

熱處理爐內向車間散熱，傳遞過程：爐氣以對流和輻射方式傳給內壁，內壁以傳導方式傳到外壁，外壁則以輻射方式傳給周圍的空氣。

爐墻傳熱時的總熱阻等于各層爐墻熱阻＋爐墻外空間的熱阻之和； 要想減小熱量損失，實質是增大熱阻和減少散熱面積。

第二章

1、控制氣體流量的設備：電磁流量計，質量流量計和轉子流量計。

2、測試壓力的設備可分為：液柱式壓力計、彈性壓力表、負荷式壓力計、壓力傳感器、壓力開關六種。常見的有 活塞式壓力計、U型管壓力計、電阻應變片壓力傳感器、霍爾壓力傳感受器、移式壓力開關等。

3、如何判斷熱處理爐的不同位置發(fā)生溢氣和吸氣？

在相對零壓面以上，爐氣的靜壓頭為正，越往上其正值越大。如果從爐壁開口會向外溢氣；同理，在零壓面以下，爐氣的靜壓頭為負，越往下負值越大，從爐壁開口處會吸入冷空氣?！镬o壓頭的其實質：

爐內熱氣柱的密度小，重力小，爐內氣體的絕對壓力隨高度增加而減小得慢；而爐外空氣柱密度大，重力大，空氣的絕對壓力隨高度增加而減小得快的緣故。

4、如何判斷爐氣的上浮能力，解釋煙囪的作用；

●位壓頭——用于分析爐氣上浮能力的大小，始終為正。

物理意義是：因爐內是熱氣，其重度（密度）小于空氣時，空氣推著熱氣向上浮升，位壓頭就是這種上（?。┥Υ笮〉亩攘浚瑑煞N氣體重度（密度）差越大，這種升力就越大。排煙原理：熱煙氣在煙囪內具有向上浮的趨勢，這種作用稱為煙囪的抽力。這是煙囪內的煙氣重度γ（或密度ρ）小于煙囪外的空氣重度（或密度）的結果。第三章

1、根據(jù)熱處理處理條件，從耐火材料的高溫化學穩(wěn)定性等方面解釋選材的原因？

根據(jù)各種熱處理情況如使用溫度熱處理氣氛是否與耐火磚的成分發(fā)生化學反應電熱元件是否與電熱隔磚發(fā)生化學反應等要求對耐火材料進行選用: 由耐火材料的耐火度高溫結構強度高溫化學穩(wěn)定性耐急冷急熱性高溫體積穩(wěn)定性等方面選擇考慮。◆制造無罐氣體滲碳爐時，高碳氣氛對普通粘土磚有破壞作用，爐墻內襯的耐火材料需用含F(xiàn)e2O3小于1％的耐火磚，即抗?jié)B磚；

◆制造電極鹽溶爐時，由于熔鹽對耐火材料的沖刷作用，坩堝材料必須采用重質耐火磚或耐火混凝土；

◆電熱元件擱磚不得與電熱元件材料發(fā)生化學作用，鐵鉻鋁電熱元件要用高鋁磚作擱磚。

2、陶瓷涂料的作用；(1)耐火材料用陶瓷涂料： ◆是氧化鋯加水調制而成，無毒、不可燃，在室溫下涂敷于耐火材料表面，在空氣中干燥5分鐘即成。

◆陶瓷材料的輻射能力強，因而爐子升溫速度快、爐溫均勻，可降低能耗15％～30％。

◆涂料的氣孔率低，化學穩(wěn)定性好，可阻止使耐火材料損壞的各種氧化性氣氛擴散滲透，能成倍地提高耐火村料的使用壽命。

◆應用范圍廣，除石墨以外的其它耐火材料均可涂這種涂料。使用溫度高達2482℃。2)金屬構件用陶瓷涂料：

◆是用水調制的硅酸鋁涂料，無毒、不可燃，可涂敷于電熱元件、輻射管、換熱器、料筐等表面。

特點：

◆不影響爐內氣氛、被涂金屬的物理化學性質和力學性能；

◆可防止被涂金屬氧化、脫碳或滲碳、化學侵蝕；

◆與金屬間的結合牢固，耐磨性良好；

◆經(jīng)固化處理之后，表面比基體更細密，可大幅度地提高金屬構件的使用壽命(50％以上)。連續(xù)使用溫度1038℃，間斷使用可達1204℃。

3、保溫材料的作用? 為減少爐子熱傳導引起的熱損失，節(jié)省熱能，提高爐子的熱效率，改善勞動條件，在砌筑中溫或高溫爐時，均在耐火層外需砌一層保溫材料。

4、爐用金屬材料的要求? 因爐內構件是在高溫下工作，承受一定載荷，并受高溫介質的化學腐蝕，要求具有良好的抗高溫氧化性和高溫強度。所以要用耐熱鋼來制造。第四章

1、如何選擇熱處理電阻爐的基本類型？

.根據(jù)不同的金屬材料處理要求選用合適的熱處理電阻爐周期作業(yè)式熱處理電阻爐適用于多品種小批量生產(chǎn)而連續(xù)作業(yè)式電阻爐則適用于大批量生產(chǎn)投資大不易改變工藝。（1）箱式電阻加熱爐（分中高低三種）

中溫箱式電阻爐應用于退火、正火、淬火、回火或固體滲碳等。高溫箱式電阻爐用于高速鋼或高合金鋼模具的淬火加熱。低溫箱式電阻爐多用于回火、無定型產(chǎn)品。

（2）井式電阻加熱爐：圓形，一股適用于細長工件的退火、正火淬火及預熱等，與箱式爐相比，裝爐量少，生產(chǎn)效率地，常用語質量要求較高的零件。中溫井式電阻爐主要用于質量要求較高的細長工件的熱處理。

低溫井式電阻爐廣泛用于鋼件的回火處理，也可用作有色金屬的熱處理。

1200℃高溫井式電阻爐：采用0Cr27Al7Mo2高溫鐵鉻鋁電熱元件加熱。適用于合金鋼長桿件加熱。

1350℃高溫井式電阻爐：用碳化硅棒為電熱元件。適用于細長高速鋼拉刀和高合金鋼長桿件熱處理。

2、井式電阻加熱爐采取什么措施實現(xiàn)爐內的溫度均勻? 井式電阻加熱爐爐膛較深，為了爐膛均 勻加熱，常分區(qū)布置電熱元件，各區(qū)單獨供 電并控制溫度，還可以在爐蓋上裝風扇，強迫爐氣對流循環(huán)，使加熱均勻。第五章

1、根據(jù)工件的特點等情況選擇合適的熱處理爐電阻爐? 既要滿足工藝及產(chǎn)量要求，又技術先 進，經(jīng)濟合理。從以下六個方面考慮：

1.工件的特點（形狀，尺寸，質量）：加 工細長軸類工件，為防止變形宜用井式爐； 加工大中型鑄、鍛毛坯件的退火、正火、回 火等處理，宜用臺車爐；小型軸承鋼球、滾 子等則選用滾筒式爐。

2.技術要求：對加熱溫度、爐膛介質、冷 卻速度、冷卻方式、表面狀態(tài)、允許變型量 等有特殊要求時，如皋合金鋼模具淬火需要 用高溫爐，精加工零件表面要求不氧化則需 要保護氣氛爐或真空爐（罩式爐），有表面 硬度及化學熱處理要求的則需滲碳、滲氮爐 等。

3.產(chǎn)量大小。生產(chǎn)量大、品種單

一、工藝 穩(wěn)定情況下，可考慮使用連續(xù)爐；產(chǎn)量不大、品種多、工藝變化大的則可考慮使用箱式爐 或箱式多用爐。

4.勞動條件。提高機械化和自動化水平，防止污染。如氣體滲碳時，處理有毒氣體，空氣流通。

5.爐子性能。爐溫均勻性、準確性、控制 溫度以及升降溫速度、能耗指標等，避免工 件變形。

6.其他因素：車間廠房結構、地基、爐子 建造維修、維護、資金等，選用通用零件。

2、電熱元件的性能要求? 電熱元件的性能要求； 1.具有良好的耐熱性和性能要求 2.具有較 大的電阻率 3.具有較小的電阻溫度系數(shù)α 4.具有較小的熱膨脹系數(shù)5.具有良好的加工 性和焊接性能（電熱元件的連接）

2、電熱元件引出與焊接的要求? 采用成分與電熱元件相同或相近的焊 條，并嚴格按照焊接工藝規(guī)程進行焊接。（鎳 鉻元件焊接性較好，可采用電弧焊或氣焊。鐵鉻鋁元件，一般質量要求的可用電弧焊，質量高要求較高時應采用氬弧焊。）元件各 部分之間的焊接常采用搭焊，元件與引出棒 之間采用鉆孔焊或銑槽焊。第六章

1、燃料燃燒的階段，每個階段的作用；

1.混合：可燃氣體與空氣中的氧適當混合 是燃燒的前提，燃料燃燒速度，主要取 決于混合速度。2.活化：將可燃物加熱到著火溫度，混合 物活化后才能順利燃燒。3.燃燒反應：混合物中的可燃成分急劇與 氧反應形成火焰放出大量的熱和強烈的 光的過程。

2、回火和托火的原因； 回火：可燃氣噴出速度低于火焰?zhèn)鞑ニ俣?脫火：可燃氣噴出速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?無焰燒嘴和有焰燒嘴燃燒特點；

3、無焰燒嘴和有焰燒嘴燃燒特點； 無焰：這類燒嘴的燃燒方式式煤氣與空氣預 先在燒嘴內進行均勻混合，而后噴出進行燃 燒嘴。很易發(fā)生“回火”，甚至有爆炸的危 險 有焰：這類燒嘴燃燒方法是煤氣與空氣全部 或大部分在燒嘴外混合，邊混合邊燃燒，可 見較長火焰。不易回火，但管道系統(tǒng)以及儀 表自調系統(tǒng)復雜。有焰式燒嘴結構燒嘴若混合氣體噴出速 度過低會發(fā)生回火，過高則可能脫火。

4、提高燃燒爐熱效率的途徑？

1.減少煙氣帶走的熱量：Q 煙=B V n t 煙 c 煙，要減少煙氣帶走的熱量，則需降低煙氣溫 度t 煙或減少煙氣體積V 煙，即控制好過?？?氣量

2.有效地利用煙氣余熱：（1）預熱空氣 或燃料氣；（2）預熱工件或輔助工具；（3）作為回火爐的熱源；（4）作為廢熱鍋爐生產(chǎn) 蒸氣 熱處理浴爐為何不能進行退火處理；

第七章

1、熱處理浴爐為何不能進行退火處理；

退火是將鋼加熱到至臨界點 Ac1 以上 或以下溫度，保溫以后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。而鹽浴 爐，鹽類在隨爐冷卻的時候，也由熔融狀態(tài) 變成固態(tài)，在凝固過程中，工件也在冷卻中 與鹽類結合在一起，難以取出，因此熱處理浴爐不能進行退火處理。

2、啟動電阻的作用？

由于固態(tài)鹽不導電，電極鹽浴爐不能利 用工作電極直接啟動，啟動時必須用啟動電 阻，將熔鹽加熱到熔融狀態(tài)，鹽浴爐才能工作。

第八章

1、真空熱處理爐的優(yōu)點? 真空熱處理爐使工件具有不氧化、不脫 碳，處理后可保持表面光亮和原有色澤，表 面通?？刹患庸で夜ぜ蛔冃?，提高了耐磨 性和使用壽命，并對工件有脫脂、脫氣作用。

2、離子氮化爐的工作原理? 離子滲氮爐包括爐體、真空系統(tǒng)、供氣 系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。其工作原 理：工件放入爐內作為陰極，爐體作為陽極，抽真空到 13.3-1.33Pa 后再通入少量氨、氮 或 氮 氬 混 合 氣 體，使 爐 內 壓 強 達 133-1333Pa，然后在兩極間施加一定電壓使 氮電離，氮電離后即以高速沖擊工件，離子 的動能轉化為熱能將工件加熱至滲氮溫度。轟擊表面的一部分氮奪取電子喉直接滲入 工件表面，在工件表面上形成含氮很高的呈 蒸發(fā)狀態(tài)的FeN，并不斷向工件內部擴散，從而達到滲氮目的。（應用：

1、機場驅鳥

2、加電場，防止爐體受離子沖擊）第九章

1、感應熱處理爐的基本原理及中、高頻電流的特點；

原理：當感應器（施感導體）通過交變電流（交流變化）時，在其周圍產(chǎn)生交變磁場，將工件放入交變磁場中，按電磁感應定律，工件內將產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，感應 電流做功，將工件加熱。

特點：（1）熱處理能源選擇的一般原則：熱源選擇用 電或是用燃料或是用何種燃料，一般應從生 產(chǎn)成本、能源供應情況、操作與控溫的難易 程度、熱處理工藝的特殊性以及環(huán)境保護等 幾個方面來綜合考慮。（2）以電為主，因地制宜。用電作為熱處理設 備熱源具有許多優(yōu)點： ?隨著水電和核電比例的增加，用電成 本有逐漸下降的趨勢； ?用電對環(huán)境不造成污染，有利于創(chuàng)造 良好的熱處理環(huán)境；?用電熱處理設備控溫容易可靠；④新型的熱處理設備如電子束加熱設備，激光加熱設備等都可以以電為能源。第十章

1、根據(jù)平衡常數(shù)判斷氣體與鋼發(fā)生的是氧化還是還原反應?

第十一章

第十二章

1、熱處理節(jié)能途徑；

熱處理節(jié)能途徑； 1.從設備入手，重點進行新型熱處理設備 的研制、推廣、應用和進行舊設備的全 面技術改造。2.推廣節(jié)能熱處理工藝及材料的研究與應用。從實際出發(fā)，優(yōu)選熱處理工藝方案 的原則有：（1）.合理選擇零件材料，簡化熱處理工藝；（2 根據(jù)零件的實際服役條件，合理選擇處 理工藝；（3）根據(jù)不同材料合理確定保溫時間，達 到縮短加熱時間的目的4）提高加熱溫度，縮短加熱時間（5）充分利用淬火余熱或采用等溫淬火工 藝實現(xiàn)自回火，酌情省去回火工藝；（6）根據(jù)零件與整機壽命配比，酌情減少 硬化層深度；（7）鍛造余熱熱處理 3.熱處理生產(chǎn)的節(jié)能管理。

2、熱處理能源選擇的原則；（1）熱處理能源選擇的一般原則：熱源選擇用電或是用燃料或是用何種燃料，一般應從生 產(chǎn)成本、能源供應情況、操作與控溫的難易程度、熱處理工藝的特殊性以及環(huán)境保護等幾個方面來綜合考慮。（2）以電為主，因地制宜。用電作為熱處理設 備熱源具有許多優(yōu)點：

1、隨著水電和核電比例的增加，用電成 本有逐漸下降的趨勢；

2、用電對環(huán)境不造成污染，有利于創(chuàng)造 良好的熱處理環(huán)境；

3、用電熱處理設備控溫容易可靠；

4、新型的熱處理設備如電子束加熱設備，激光加熱設備等都可以以電為能源。

第十三章

煉鐵煉鋼設備、工藝原理

第十四章

連鑄連扎工藝流程及其優(yōu)點和缺點

第十五章

常見的塑性成形設備和原理

試卷結構：

第一大題填空題，1分×10空＝10分 第二大題論述題，6分×10題＝60分； 第三大題論述題，15分×2題＝30分；

答疑時間，周一~四上午10點～12點，地點工學四號館420，先聯(lián)系是否在辦公室***，答疑郵箱：dahutu985@163.com

第三篇：專業(yè)介紹-金屬材料及熱處理技術

金屬材料及熱處理技術專業(yè)招生宣傳

1.就業(yè)有保障，國企央企收入高。2.師資隊伍強，教學水平高。3.龍頭專業(yè)領跑，實習實訓效果好。4.訂單式培養(yǎng)，學生技能強。5.專業(yè)風氣好，學生素質棒。

6.專業(yè)對口率高，學一行干一行，職業(yè)發(fā)展好。

金屬材料及熱處理技術

一、培養(yǎng)目標

該專業(yè)培養(yǎng)掌握專業(yè)所需要的基礎知識、基本理論和操作技能，了解金屬壓力加工行業(yè)管理基礎知識，具有較強實踐能力和創(chuàng)新精神，具備該專業(yè)的綜合職業(yè)能力和素質，能適應生產(chǎn)、建設、管理、服務第一線需要的高技能人才。

二、專業(yè)特色

該專業(yè)以首鋼為依托，堅持工學結合的訂單式人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)的學生具有金屬材料加工和機、電、液壓控制技術等方面的知識和技能，擇業(yè)面寬、適應能力強。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：每年該專業(yè)的就業(yè)率都達到100%，專業(yè)對口率90%以上。近幾年，該專業(yè)畢業(yè)生都提前半年被首鋼遷鋼公司、首鋼首秦公司、首鋼京唐公司等簽約，各用人單位對本專業(yè)畢業(yè)生的素質和能力均給予了高度評價。

三、核心課程

金屬學及熱處理、機械工程基礎、工程制圖、電氣技術、金屬塑性變形與軋制理論、計算機輔助設計、計算機程序設計等。板帶鋼生產(chǎn)、加熱工藝與設備、型線材與管材生產(chǎn)、控制軋制和控制冷卻技術、軋鋼機械設備、車間設計基礎、專業(yè)英語、新技術講座等。

四、畢業(yè)后可適應的工作范圍

在金屬材料和熱處理行業(yè)從事：原料準備、鋼坯加熱、鋼材軋制、熱處理、鋼材精整、質量檢驗與控制、設備安裝與維護、車間生產(chǎn)與管理、產(chǎn)品銷售、計算機控制與維護等工作。適合的工作崗位有技術員、工藝員、生產(chǎn)操作員、設備員、質量檢驗員、材料員、營銷員、生產(chǎn)組織及管理的工段長、班組長等。

五、畢業(yè)生所需取得證書

該專業(yè)學生畢業(yè)時取得高等職業(yè)教育學歷證書和軋鋼生產(chǎn)相關崗位的中、高級工職業(yè)技能證書。

第四篇：金屬熱處理的工藝過程介紹

金屬熱處理的工藝過程介紹 熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。

加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應用液體和氣體燃料。電的應用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。

金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。，是保證熱處理質量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內外溫度一致，使顯微組織轉變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學熱處理的保溫時間往往較長。

冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據(jù)加熱介質、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。

鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。

淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關系密切，常常配合使用，缺一不可。

“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同。為了獲得一定的強度和韌性，把淬火和高溫回火結合起來的工藝，稱為調質。某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結合起來進行，使工件獲得很好的強度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進行化學熱處理。

使過多的熱量傳入工件內部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。

不同之處是后者改變了工件表層的化學成分。化學熱處理是將工件放在含碳、氮或其他合金元素的介質(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進行其他熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

熱處理是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說，它可以保證和提高工件的各種性能，如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應力狀態(tài)，以利于進行各種冷、熱加工。

例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性 壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼 ；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。

第五篇：熱處理

1．退火：指金屬材料加熱到適當?shù)臏囟?，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有：再結晶退火、去應力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應力，提高組 織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準備等。

2．正火：指將鋼材或鋼件加熱到或（鋼的上臨界點溫度）以上，30～50℃保持適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的：主要是提高低碳鋼的 力學性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織缺陷，為后道熱處理作好組織準備等。

3．淬火：指將鋼件加熱到 Ac3 或 Ac1（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持一 定的時間，然后以適當?shù)睦鋮s速度，獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝。常見的淬 火工藝有鹽浴淬火，馬氏體分級淬火，貝氏體等溫淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目 的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組 織準備等。

4．回火：指鋼件經(jīng)淬硬后，再加熱到 Ac1 以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷 卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有：低溫回火，中溫回火，高溫回火和多次回火等。

回火的目的：主要是消除鋼件在淬火時所產(chǎn)生的應力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并 具有所需要的塑性和韌性等。

5．調質：指將鋼材或鋼件進行淬火及高溫回火的復合熱處理工藝。使用于調質處理的鋼稱調質鋼。它一般是指中碳結構鋼和中碳合金結構鋼。

6．滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。

3.固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝

4.時效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨時間而變化的現(xiàn)象。

5.固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應力與軟化，以便繼續(xù)加工成型

6.時效處理：在強化相析出的溫度加熱并保溫，使強化相沉淀析出，得以硬化，提高強度

9.鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習慣上碳氮共滲又稱為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲(即氣體軟氮化)應用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。

11.釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝