北工大2023年热处理工艺与设备复习资料.docx

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1、金属的加热与冷却1. 指出 A1、A3、Acm；Ac1、Ac3、Accm；Ar1、Ar3、Arcm 各临界点的意义。说明加热速度、冷却速度对他们的影响。A1 平衡状态下共析转变温度；A3 平衡状态下奥氏体中开头析出铁素体降温时10或铁素体全部溶入奥氏体升温时的温度；C/Acm 平衡状态下奥氏体中开头析出渗碳体降温 度时或渗碳体全部溶入奥氏体升温时的温度；温AC3A3Ar3Accm AcmArcmAc1、Ac3、Accm 实际加热条件下的临界温度；Ar1、Ar3、Arcm 实际冷却条件下的临界温度。加热速度越快 Ac1、Ac3、Accm 越高；冷却速度越快 Ar1、Ar3、Arcm 越低。，2.

2、 加热的主要工艺参量是什么？它们对热处理过程有何影响？Ac1Ar1A1在加热标准中，加热温度、加热速度及保温时间是根本工艺参数。他们打算了加热后金属内部的组织构造及各相的成分。加热温度：依据具体的热处理工艺而定。总的来说，加热温度高，能耗高，设备要求高，晶粒简洁粗大，热处理后的力学性能差，加热温度低，加热缺乏，不能够到达最终的热处理效果。加热速度：加热速度快，工件内外温差大，零件简洁变形甚至开裂，加热速度慢， 生产周期长，生产效率低，耗电量较大，本钱高。保温时间：时间长，能耗高，晶粒简洁粗大，热处理后的力学性能差，时间短， 加热缺乏，零件不能够透热，最终达不到技术要求。冷却速度或冷却方式：每一

3、种热处理工艺，都有对应的冷却速度和冷却方式，影响各不一样，具体问题具体分析。3. 钢在加热时会消灭哪些缺陷？如何防止？1) 缺陷：钢铁在加热过程中与大气或燃烧产物气体氧、二氧化碳、水蒸汽、硫等相互作用使工件外表腐蚀。最常见的气体腐蚀形式是氧化、脱碳现象。氧化材料中金属元素在加热过程中与氧化性气氛形成金属氧化物层。金属的氧化过程往往伴随脱碳，当氧化速度很大时，氧化皮不断开裂、破落，脱碳不明显。内氧化内氧化是在工件内部沿晶界形成的氧化物相或脱碳区，其深度可达十几微米。生铁肿胀铸铁工件在氧化性介质中加热时，沿着表层下的晶界及石墨夹杂快速发生氧化， 从而导致铸件体积增大12-15%现象。是一种特别的内

4、氧化现象。脱碳脱碳是指工件在加热过程中表层的碳与介质中的脱碳气体氧、氢、二氧化碳、水蒸汽相互作用而烧损的现象。脱碳也是材料的氧化过程，当炉温在 700-850时简洁发生。上述常见缺陷超过允许限度时，将严峻影响使用性能，甚至造成不行挽救的废品。这些缺陷的产生和进展受到介质的成分、状态、以及加热温度、加热及保温时间、加热方式等的影响，同时也和金属材料的成分及外表加工状态有关。2) 把握在可控气氛中无氧加热可以有效防止金属加热过程中的氧化脱碳，并准确把握工件外表碳含量。在熔融浴炉中无氧化加热正确把握浴槽成分和脱氧标准，可以防止金属加热过程中的氧化脱碳。常用的液体加热介质有：盐浴、金属浴等。真空加热在

5、真空中加热由于氧分压降低可以防止加热工件外表氧化。满足上述要求，真空度要高于 0.1Pa10-3Torr。防氧化涂层在工件外表涂覆防氧化涂料，具有简便易行、不受工件外形限制特点。4. 什么是过冷奥氏体连续冷却转变曲线CCT 图？试比较共析钢的 TTT 图和CCT图有何一样与不同？过冷奥氏体连续冷却转变曲线可综合反响过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转 变过程：转变开头和转变终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系等。一样点：a. 横纵坐标一样，都可以表示在同一坐标系中，均位于 A1 线和 Mf 线之间；b. 都是制定合理热处理工艺的重要依据，都可以反映不同热处理后金相组织与性能。不

6、同点：a. 在连续冷却过程中，珠光体转变所需的孕育时间比相应的过冷度下的等温转变略长，而且是在确定温度范围中发生的，有转变终止点；b. 共析钢在连续冷却时一般不会得到贝氏体组织；c. 连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方。5. 共析钢加热奥氏体化后，以不同冷却速度冷却均得不到贝氏体，说明其缘由及获 得贝氏体的方法。缘由是共析钢贝氏体转变的孕育期很长，当过冷奥氏体连续冷却通过贝氏体转变区内尚未发生转变时，就已过冷到 Ms 点而发生马氏体转变。使过冷奥氏体在中温转变区等温转变依据共析钢的 TTT 曲线常用热处理加热设备1. 比较说明箱式电阻炉与井式电阻炉的一样与不同，各适合何种热处理？ 一样：

7、完成热处理加热工序所用的设备不同：构造不同，箱式电阻炉炉门在前面，井式电阻炉炉门在上端箱式电阻炉：1) 中温箱式电阻炉：可用于碳钢、合金钢的退火、淬火、正火和固体渗碳。最高使用温度为 9502) 高温箱式电阻炉：用于高速钢刃具、高铬钢模具和高合金钢的淬火加热、零件快速加热、高温固体渗碳。最高使用温度为 13003) 低温箱式电阻炉：用于回火加热，也可用于有色金属热处理。最高使用温度一般为 650井式电阻炉：1) 中温井式电阻炉：主要用于轴类等长形零件的退火、正火、淬火加热高速钢拉刀的淬火预热及回火等。最高使用温度为 9502) 低温井式电阻炉：主要用于各类零件的回火，最高使用温度为 6502.

8、 盐浴炉加热具有什么特点？适于何种热处理？常用的盐主要分为哪几类？ 特点：1) 工件在浴炉中加热具有加热速度块、温度均匀、不易氧化脱碳。2) 构造简洁、在 1300仍具有较长的使用寿命。3) 与电阻炉相比热损失大、启动困难、消耗盐碱材料、劳动条件差。热处理：浴炉工作范围很宽 60-1350，可用于淬火、回火、分级淬火、等温淬火、局部热处理以及化学热处理。常用盐分类：1) 硝酸盐、亚硝酸盐或其混合盐，使用温度 600以下。2) 氢氧化钠、氢氧化钾或其混合物，使用温度 600以下。3) 氯化钠、氯化钙或其混合物，使用温度 1000以下。4)氯化钡使用温度在 1100-1350。3. 可控气氛炉构造

9、具有哪些特点？气氛种类有哪些？使用可控气氛炉可以进展何 种热处理？可控气氛炉构造特点：可控气氛炉为防止炉外空气入侵和炉内空气的溢出，一般要求炉内维持 10-30mm水柱正压。炉子要有良好的密封性。气氛种类：放热式气氛、吸热式气氛、氨分解气氛、滴注式气氛、氮基气氛等。热处理：可控气氛是一种成分、性能可适当把握并能适应多种热处理要求的气氛。依据工艺要求把适当的可控气氛通入热处理炉内，可以实现光亮热处理、渗碳、氮化等多种热处理工艺。该种处理工艺方法特别适合大批量、连续自动化处理。4. 真空热处理具有哪些特点？常用的真空系统如何获得?常用的测量方法有哪些？ 特点：优点：是工件不氧化、脱碳、增碳。缺点：

10、是辐射传热加热不均匀，处理周期较长。常用真空的获得：用来获得人工真空的器械都称为真空泵。人们利用各种原理、承受各种构造型式制造了适应不同压强范围使用的多种类型真空泵，以满足获得人工真空的需求。1) 使用机械方法不断地转变泵内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵，称机械真空泵。2) 蒸汽流集中泵在历史上是最早用来获得高真空的泵，目前仍被广泛使用。它是利用气体集中现象来抽气的。常用的测量方法：1) 利用大气压与容器内气压的压强差显示。例如，各种 U 形管真空计。2) 利用气体热传导与气体压强的关系在确定的压强范围内气体的热导率 kP。例如，电阻式真空计、热偶真空计。3)

11、利用气体电离后离子流与气体压强的关系。在确定的压强范围内气体的电离率P。例如，各种电离真空计。5. 离子氮化炉有哪些局部组成，各局部的主要作用是什么？1) 炉体炉体为双层壁水冷焊接构造。由于内壁承压，通常承受厚度大于 6mm 不锈钢或碳钢制造。外壁承受大于 3mm 碳钢制造。2) 供电系统供电电压：0-1000V 连续可调直流电。电源功率：取决于工件起辉面积，一般按 2-5W/cm2 确定。3) 抽气与供气系统抽气系统：真空泵承受旋片式机械泵，真空测量为电阻真空计或热偶真空计。供气系统：气源承受氨气或氮氢混合气，承受流量计计量，针阀把握。退火与正火1. 名词解释：均匀化退火，再结晶退火，等温退

12、火，去应力退火，球化退火，正火。1) 均匀化退火：加热至略低于固相线的温度下Ac3 或 Accm 以上 150300C长时间保温截面厚度每 25mm 保温 3060min，后缓慢冷却。2) 再结晶退火：加热至再结晶温度以上通常为Ac1 温度以下，保温适当的时间后，空冷。3) 等温退火：将钢加热到高于 Ac3或 Ac1以上温度，保温适当时间后，较快冷却到珠光体转变温度区间的某一温度一般低于临界点(30100等温使其完成珠光体转变，后在空气中冷却。4) 去应力退火：一般在稍低于再结晶温度下进展。碳钢一般在 550650之间，合金钢、高速钢可适当提高到 650750之间。5) 球化退火a. 在略低于

13、 Ar1 温度以下长时间保温；b. 在加热到 Ac1 温度以上后，在炉中格外慢地冷却或在略低于 Ar1 温度等温；c. 在略高于 Ac1 温度和略低于 Ar1 温度进展交替加热和冷却；6) 正火：将钢加热到 Ac3(或 Accm)以上 3050，保温适当时间后，在静止的或略微搅动的空气中冷却，得到含有珠光体均匀组织的热处理工艺，称为正火。2. 对于大型铸锻件为什么需要均匀化退火？通过热处理能否完全改善钢中的偏 析？为什么？大型铸件在结晶过程中会发生偏析现象，造成大型铸件成分差异大，组织与性能不均匀，导致压力加工或热处理时形成废品以及机械性能恶化。通过过均匀化退火可以有效改善钢中偏析，防止带来危

14、害。对于未开坯或铸造的大型原件铸态组织未被破坏，无法完全改善钢中的偏析。3. 分析产生以下热处理缺陷的缘由及消退方法：1一批 35 钢冷镦螺钉，经再结晶退火后觉察晶粒特别长大。2一批 45 钢锻件完全退火后硬度偏高。3 一批 T12 钢手丝锥坯料，经球化退火后存在网状渗碳体，硬度偏高。1) 缘由：退火时加热温度过高；冷却速度太慢消退方法：再进展一次正火处理细化晶粒2) 缘由：奥氏体化温度低；冷速过快；球化不充分碳化物弥散度大等。消退方法：二次退火甚至在此之前先正火一次3) 缘由：球化不完全，温度过高或冷却过慢，渗碳体沿晶界析出成网状消退方法：补充低温球化退火先正火再进展球化退火更有效4. 分析

15、以下不同退火工艺适于对象、工艺及最终组织性能。 1等温退火与球化退火2完全退火与正火3去应力退火与再结晶退火。等温退火适于对象：特别适于高合金钢、大型零件退火。工艺：将钢加热到高于Ac3或 Ac1以上温度，保温适当时间后，较快冷却到珠光体转变温度区间的某一温度一般低于临界点 (30100等温使其完成珠光体转变，后在空气中冷却。最终组织性能：工件外表与心部组织比较均匀球化退火适于对象：主要应用于含碳大于 0.6%的各种高碳钢、模具钢、轴承钢等预备热处理，有时也可用于中、低碳钢。工艺：a. 在略低于 Ar1 温度以下长时间保温；b. 在加热到 Ac1 温度以上后，在炉中格外慢地冷却或在略低于 Ar

16、1 温度等温；c. 在略高于 Ac1 温度和略低于 Ar1 温度进展交替加热和冷却； 最终组织性能：铁素体球状渗碳体碳化物完全退火适于对象：主要用于中碳钢0.30.6%C的锻件。工艺：将钢加热到临界温度 Ac3 以上 2030，完全奥氏体化后，承受缓慢冷却获得接近平衡状态组织的热处理工艺称为完全退火。最终组织性能：接近平衡组织珠光体+铁素体 正火适于对象：主要用于中碳钢0.20.5%C的锻件。工艺：将钢加热到Ac3(或 Accm)以上 3050，保温适当时间后，在静止的或略微搅动的空气中冷却，得到含有珠光体均匀组织的热处理工艺，称为正火。最终组织性能：晶粒细小，成分、组织均匀去应力退火适于对象

17、：碳钢、合金钢、高速钢工艺：一般在稍低于再结晶温度下进展。碳钢一般在 550650之间，合金钢、高速钢可适当提高到 650750之间。最终组织性能：趋于平衡态再结晶退火适于对象：碳钢、塑性变形件工艺：加热至再结晶温度以上通常为Ac1 温度以下，保温适当的时间后，空冷。最终组织性能：趋于平衡态1. 名词解释：淬火和回火1临界淬火冷却速度：淬火后获得全部马氏体组织的最小冷却速度2钢的淬透性：钢在淬火时获得马氏体的力气。其大小用规定条件下获得的淬硬层深度也称为淬透层深度来表示。（3） 临界直径：临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体或 50%马氏体组织时的最大直径。衡量钢的淬透性（4

18、） 淬硬性：钢在正常淬火时获得马氏体淬火组织的最大硬度，其主要取决于含碳量。（5） 热应力：表层与心部温差引起膨胀不均匀产生，普遍存在。（6） 组织应力：快速冷却表层与心部相变不同时进展产生的应力。（7） 直接淬火：将过冷奥氏体以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms 以下或Ms 四周等温进展马氏体转变的热处理工艺。（8） 预冷淬火：为了削减工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，把欲淬火工件在淬入淬火机介质之前，先空冷一段时间的方法。（9） 双介质淬火：把加热到淬火温度的工件，先在冷却力气强的淬火介质中冷却至接近 Ms 点，然后转入慢冷的淬火介质中冷却至室温空冷，以到达不同淬火冷却温度区间，并有比较

19、抱负的淬火冷却速度。（10） 马氏体分级淬火：钢材奥氏体化，随之浸入温度稍高或稍低于钢的上马氏点的液态介质(盐浴或碱浴)中，保持适当时间，待钢件的内、外层都到达介质温度后取出空冷，过冷奥氏体缓慢转变成马氏体的淬火工艺。（11） 贝氏体等温淬火：将工件淬入该钢下贝氏体温度的浴槽中等温，使其发生下贝氏体转变，一般在浴槽中保温 3060min。（12） 深冷处理：钢件淬火到室温后，连续在 0以下介质中冷却处理工艺。削减剩余奥氏体量（13） 调质：淬火高温回火，以获得回火索氏体组织。其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。（14） 时效：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，

20、在较高的温度放置或室温保持，其性能，外形，尺寸随时间而变化的热处理工艺。过饱和固溶体脱溶过程2. 分析承受预冷淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火对淬火应力 带来的影响。1) 预冷淬火：通过削减工件与淬火介质之间的温度差来最大限度的降低工件变形、开裂等淬火畸变的可能，降低热应力。2) 双介质淬火：可使工件组织应力大为减小，从而降低变形及开裂的倾向。3) 马氏体分级淬火：分级冷却的目的，是为了使工件内外温度较为均匀，同时进展马氏体转变，可以大大减小淬火应力，防止变形开裂。热应力和组织应力均减小4) 贝氏体等温淬火：获得较高的外表剩余应力，热应力和组织应力均减小。3. 淬火裂纹有哪些类

21、型？产生缘由是什么？如何防止？零件淬火产生裂纹主要发生在淬火冷却后期，即马氏体相变根本完毕或完全冷却后。4) 主要裂纹形式有： 纵向裂纹：裂纹产生于零件表层最大拉应力处并向心部扩展确定深度。裂纹走向一般平行轴向，组织缺陷、应力集中可以使裂纹走向发生变化。常消灭于完全淬透零件中。 横向裂纹和弧形裂纹：裂纹特点是垂直于轴的方向，裂纹常常在零件外形突变部位以弧形分布。主要消灭于离表层确定距离应力突变区，往往发生在淬透零件中。直径突变，热应力与组织应力交互作用 网状裂纹外表裂纹：裂纹深度较浅0.011.5mm，裂纹方向与工件外形无关，很多裂纹相互连接成网。网状裂纹与外表受两向拉应力有关，高碳钢、渗碳钢

22、外表脱碳简洁形成该外形裂纹。 剥离裂纹、显微裂纹5) 产生缘由：钢中淬火裂纹主要来源于奥氏体向马氏体转变时体积增大产生的组织应力，且冷速过快、工件截面变化过大或外形过于简洁等也会导致组织应力过大。钢中冷却因表层与心部相变时间不全都，留神部材料发生马氏体相变时，他的膨胀受到早已形成的外层马氏体制约，而导致表层产生张应力。当大于马氏体的拉伸极限时，消灭开裂。其中径向拉伸产生纵裂纹，轴向拉伸产生横向裂纹，而网状裂纹由脱碳造成。6) 防止：工件设计避开应力集中。留意热处理冷却介质和工艺的选择。依据工件具体外形进展工艺处理。4. 20mm 材料为 T10A 钢制冲头，淬火前原始组织为网状渗碳体+珠光体。

23、试制订该冲头正确的预先热处理、淬火回火工艺规程T10A 钢 Ac1=730 Acm=820 Ar1=700 Ms=200要求硬度 HRc=5860。1)正火消退网状渗碳体：860Acm+305020min 空冷；加热到 860C 左右Accm 以上 30-50，保温适当时间后，在静止或略微搅动的空气中冷却，得到含有珠光体的均匀组织。2)球化退火改善加工性，为最终热处理做组织预备：745Ac1+102020min，675Ar1-203030min，三次循环后缓冷至 550，出炉空冷；再将工件加热到 760C 左右Ac1 以上 20-40，保温后缓冷，使珠光体片层状渗碳体变为球体。3)淬火：770

24、Ac1+305020min，水冷；盐水冷却加热到 770Ac1 以上左右，保温一段时间，使之全部或局部奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到 Ms 以下进展马氏体转变。4)低温回火：1801h，空冷；然后低温回火低于马氏体转变温度 Ms 点并保温一段时间后冷却到室温。回火后得到回火马氏体+粒状渗碳体+剩余奥氏体，硬度 6065HRC 。回火后得到回火马氏体+粒状渗碳体+剩余奥氏体，硬度 6065HRC 。5. 比较说明 45 钢经调质处理与正火处理后组织与性能的差异？在硬度一样的条件下，经调质处理的工件比正火后的工件具有较好的力学性能， 由于正火得到的索氏体中的渗碳体是片状的，且不均匀，

25、而调质处理得到的索氏体中的渗碳体是粒状的，均匀性好，且粒状渗碳体阻挡断裂过程的进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。 回火产生片状珠光体和块状的铁素体-过饱和，且使珠光体片层变薄，片层间距减小6. 试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。为什么过共析钢淬火加热温 度不能超过 Accm 线？淬火加热温度选择原则：以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便获得细小的马氏体组织。亚共析钢通常加热至AC3 以上 30-50，避开大量铁素体过共析钢加热至 AC1 以上 30-50. 过共析钢的淬火加热温度超过 Accm 线，碳化物全部溶入奥氏体中，使奥氏体的含

26、碳量增加，降低钢的 Ms 和 Mf 点，淬火后残留奥氏体量增多，会降低钢的硬度和耐磨性 过共析钢淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后易得到有显微裂纹的粗针状马氏体，降低钢的塑韧性 高温淬火时淬炎热应力大，氧化脱碳严峻，也增大钢件变形和开裂的倾向。为了防止奥氏体晶粒粗化，一般淬火温度不宜太高，只允许超出临界点 30-50, 亚共析刚 Ac3+3050C； 过共析钢 Ac1+3050C 假设加热到 Accm 线以上，会带来一些不良后果：1由于渗碳体全部融入奥氏体，使淬火后钢的耐磨性降低2Ac1 Accm 之间，存在未溶二次渗碳体，反而阻碍奥氏体晶粒长大，能够细化晶粒，从而使形成显微裂纹

27、的倾向减小，3由于奥氏体中碳含量显著增高，使 Ms 点降低， 淬火后剩余奥氏体量增多，从而降低钢的硬度4加热温度高，使钢的氧化.脱碳加剧，也使淬火和开裂倾向增大，同时也缩短炉子的使用寿命。7. T10 钢经过何种热处理能获得下述组织1细片状珠光体2细小粒状珠光体3粗粒状珠光体。热处理工艺待论证：粗片状珠光体+少量球状渗碳体：亚温加热+等温；7) 细片状珠光体：正火处理；8) 细球状珠光体：淬火+中温回火或循环球化退火工；9) 粗球状珠光体：淬火+高温回火或球化退火工艺，提高球化退火温度、延长保温时间8. 外表快速加热对相变及以后热处理有什么影响？外表淬火后在组织、性能上有何 特点？（1） 快速

28、加热对外表淬火时相变的影响对相变临界点的影响提高加热速度将使 Ac3、Accm 上升，对 Ac1 影响要弱。对奥氏体晶粒度的影响相变温度提高将使奥氏体起始晶粒度显著细化。对奥氏体均匀化的影响快速加热条件下形成的奥氏体，其碳含量依加热速度提高而偏离平均成分，奥氏体成分不均匀。对过冷奥氏体转变的影响主要表现为：降低了过冷奥氏体稳定性，转变了马氏体点Ms，Mf及马氏体组织形态。对回火转变的影响快速加热淬火的表层多为板条马氏体，并且成分不均匀，在淬火过程中低碳马氏体区易发生自回火，为此回火温度比一般回火略低。（2） 外表淬火后的组织与性能外表淬火后的金相组织一般状况下由淬硬层全部为马氏体、过渡层马氏体

29、+自由铁素体、及毗 邻的心部原始组织。钢的成分转变硬化层组织趋于简洁化。奥氏体晶粒细化导致细小的板条状马氏体晶粒。外表淬火后的性能a. 外表硬度 高、中频淬火后外表硬度通常比一般淬火高 HRc25。其与快速加热条件下奥氏体晶粒细化、精细构造碎化以及外表压应力状态有关。b. 疲乏强度高、中频淬火显著提高零件的疲乏强度。c. 耐磨性高、中频淬火后受于马氏体晶粒细化、碳化物弥散以及外表压应力状态影响，耐磨性比一般淬火高。化学热处理1. 化学热处理包括哪些主要过程？各过程主要作用是什么？以渗碳为例加以说明。1) 渗剂中的反响：在确定温度下从渗剂中分解出含有被渗元素的“活性原子”的过程。2) 渗剂中的集

30、中：也称外集中。包括渗剂反响生成的渗入元素向工件外表集中及相界面反响产物从界面逸散。3) 相界面反响：渗入元素活性原子在工件外表的吸附与解吸。4) 金属工件中的集中：渗入元素从工件外表相内部集中。5) 金属中的反响：渗入元素到达确定浓度后，在金属公件中形成相。化学热处理包括三个根本过程，即化学渗剂分解为活性原子或离子的分解过程；活性原子或离子被钢件外表吸取和固溶的吸取过程；被渗元素原子不断向内部集中的集中过程。这些过程交互进展，其中相界面反响与被渗元素在金属中的集中是主要过程，以渗碳为例【1】产生活性碳原子，这些活性碳原子就是钢件外表进展渗碳碳原子的来源。【2】集中是相界面反响产生的原子渗入金

31、属外表后向钢件内部的迁移过程。2. 实际生产中用滴注式进展渗碳时，在不同阶段承受不同渗剂滴注量的缘由。1) 排气阶段，加大渗剂滴量，是为了排解炉内空气氧气。2) 强渗阶段，渗剂滴入量较多，是为了保持炉内有较高的碳势，提高渗碳速度，加快渗碳时外表的化学反响。3) 集中阶段，削减渗剂滴量，由于在工件外表生成碳的力气和承受碳的力气均是渗碳初期大于后期，所以集中器削减渗剂量，对提高渗碳有利。3. 何谓 C-N 共渗及 N-C 共渗？各有何特点？并说明这两种工艺的主要应用。在确定温度下，同时将碳、氮渗入工件表层。以渗碳为主的热处理工艺称为碳氮共渗；以渗氮为主的热处理工艺称为氮碳共渗。（1） 碳氮共渗中温

32、碳氮共渗 特点：工艺温度低820860 晶粒不会长大，可直接淬火比纯渗碳、渗氮速度快氮增加了奥氏体稳定性，可用降低冷速冷却，变形小渗层具有过高的耐磨性和疲乏强度比渗碳具有过高的抗压强度和较低的脆性应用：碳氮共渗主要用于渗层深度为 0.0750.75mm 的硬而耐磨渗层。C、N 渗入增加了奥氏体稳定性碳钢、低合金钢均可承受油冷淬火，减小了工件淬火变形。适用于要求耐磨、抗疲乏的低碳和中碳制各种薄小件。（2） 氮碳共渗特点：以渗氮为主的低温化学热处理工艺。形成组织与渗氮相像；氮碳共渗后渗层具有高硬度；外表化合物层具有良好的减磨作用和抗咬合、抗擦伤力气；疲乏强度显著提高；具有良好的耐蚀性。应用：模具、

33、量具、刃具等工具及齿轮、曲轴等零件。 渗层较薄，硬度梯度陡，故不适于重载零件处理。4. 什么叫离子氮化？并说明离子氮化的根本原理。在低于常压下的氮化气氛中，利用工件阴极和阳极之间产生辉光放电进展渗氮的工艺，称为离子氮化。离子氮化层形成原理：将氮化工件置于真空室，接上高压直流电的负极。抽真空后充入少量氨气或H2+N2 混合气，真空室压力保持在 410.6Pa。接通电源，把握在特别辉光放电区。辉光放电时，电子向阳极运动，并在运动中不断使气体分子电离，电离生成N+、H+等正离子在电场加速下射向阴极。离子具有较低动能，其一局部转化为热能使工件升温；一局部使离子直接渗入工件；还有一局部从阴极外表轰击出电

34、子和原子产生阴极溅射。被轰击出鉄原子与带点的氮原子结合生成 FeN，进而转化为低价氮化物Fe23N放出活性氮原子。氮原子一局部渗入工件外表并向内集中，形成氮化层， 一局部回到放电等离子区重参与氮化过程。5. 制订以下工件的热处理工艺：1某机床齿轮，要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，选用 20 钢制造2某机床主轴，要求有良好综合机械性能，轴颈局部要求耐磨HRc5560，选用 45 钢制造3镗床镗杆，外表要求耐磨和极高的硬度，心部要求有较高的综合机械性能，材料选用 38CrMoAl。1) 下料-锻造正火-粗加工-渗碳-半精加工-局部外表淬火+低温回火-精磨- 成品预先热处理：正火。 由于心部强

35、度和韧性要求不高，正火处理之后即可到达要求。且正火比调质处理的工艺简洁，热处理的变形小，承受正火处理是合理的。正火后的组织是细珠光体+少量铁素体。最终热处理：渗碳+外表淬火+低温回火。 由于渗碳提高工件外表材料的含碳量， 以便在后续淬火工序中得到高的外表硬度，同时保持芯部韧性，外表淬火+低温回火后使外表组织发生转变，成为回火马氏体，硬度高，耐磨性好，可到达齿面耐磨的目的。2) 下料-锻造正火-粗加工-调质-半精加工-局部外表淬火+低温回火-精磨-成品预先热处理：正火，通过正火可细化晶粒，改善切削加工性。最终热处理：调质处理+轴颈部外表淬火。由于机床主轴要求有良好的综合力学性能，而调质处理后的回

36、火索氏体组织综合力学性能。轴颈部外表淬火并低温回火使获得回火马氏体组织，硬度高可达 50 55HRC，耐磨。 最终热处理后的组织：回火索氏体，轴颈外表是回火马氏体。3)下料-锻造-退火-粗加工-调质-精加工-氮化-研磨-成品38CrMoAl 的含碳量为 0.35%0.42%属于亚共析钢可以承受正火为宜可以改善碳钢的可加工性，作为预备热处理。调制热处理得到的组织为回火索氏体其中渗碳体为颗粒状，作用使其力学性能优良且保持良好的塑性和韧性和获得均匀的索氏体为渗氮做预备。渗氮处理，作用提高工件表层硬度、耐磨性耐蚀性和疲乏强度，心部有较高的机械性能。最终得到的组织为渗氮层、回火索氏体、颗粒状渗碳体6.

37、某型号柴油机凸轮轴，要求外表有高的硬度HRc50，而心部具有良好的韧 性Ak40J。原承受45 钢调质处理和凸轮轴外表进展高频淬火，最终低温回火，现拟用 20 钢代替。试说明：1原 45 钢各热处理工序及作用2改用 20 钢后热处理工艺应做如何修改？1) 原 45 钢各热处理工序及作用正火处理可细化组 织，调整硬度，改善切削加工性；调质处理可获得高的综合机械性能和疲乏强度；局部外表淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。2) 改用 20 钢后按原热处理工序会造成心部较软，外表硬，会造成外表脱落。为到达所要求的性能，在心部强度足够的前提下承受渗碳工艺。含碳量C%0.2%0.2%0.3%0.3%0.5%0.5%0.8%用途构造钢渗碳钢调质钢弹簧钢工模具钢预先热处理正火正火完全退正火、完全退完全退火正火球化火火退火最终热处理渗碳+淬火+低温回火淬火+高温回火淬火+中温回火淬火+低温回火最终组织正火屈氏体正火索氏体渗碳钢组织球状渗碳体+回火索氏体+剩余奥氏体回火索氏体回火屈氏体球状渗碳体+ 回火马氏体+ 剩余奥氏体14