钢的表面淬火和化学热处理

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钢的表面淬火和化学热处理苗雅丽 心部：硬度低，韧性高在生产中，有很多零件是在磨擦、冲击和交变载荷作用下工作，要求表面和心部具有不同的性能，一般是表面硬度高，有较高的耐磨性和疲劳强度；而心部要求有较好的塑性和韧性。表面：硬度高，耐磨六、钢的表面淬火 表面和心部性能要求不同的零件实例 例如齿轮工作时表面接触应力大，摩擦严重，要求表层高硬度，而齿轮心部通过轴传递动力、冲击力，即心部要求较高的塑性和韧性。而低碳钢可满足心部要求，表面要求不能满足；高碳钢可满足表面要求，心部要求不能满足；在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，都不能满足其要求。解决这一问题的方法就是钢的表面淬火（表面热处理）和化学热处理 表面热处理是只对工件表层进行热处理以改变其组织和性能的热处理工艺，其中以表面淬火最为常用。表面淬火不改变零件表层的化学成分，只改变表层的组织，并且心部仍保留原来退火、正火或调质状态的组织。其目的是使工件表层具有高硬度、耐磨性，而心部具有足够的强度和韧性。表面淬火后，一般需进行低温回火，以减少淬火应力和降低脆性。工业上常用的表面淬火方法有感应淬火和火焰淬火。１）感应加热表面淬火感应淬火是指利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表层、局部或整体加热，并快速冷却的淬火工艺，见下图所示。当感应线圈中通以交流电时，产生交变磁场，在工件中便产生相同频率的感应电流，由于工件本身具有电阻，因而集中于工件表面的电流可使表层迅速加热到淬火温度，而工件的心 部温度仍接近室温。感应加热后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液喷射淬火（合金钢浸油），淬火后进行180-200℃低温回火，以降低淬火应力，并保持高硬度和高耐磨性。 感应电流透入工件表层的深度主要取决于交流电频率的高低；频率越高，淬硬层深度越小。由于电源频率不同感应加热表面淬火分高频淬火、中频淬火和工频淬火，此外还有20世纪60年代后发展起来的超音频感应加热，它的频率为30～40kHZ，适用硬化层略深于高频且要求硬化层沿表面均匀分布的零件，例如中、小模数齿轮、链轮、轴、机床导轨等。生产中常用的电流频率与淬硬层深度的关系如下表所示： 名称频率淬硬深度（mm)适用零件高频感应加热100~500kHZ0.5~2.5淬硬层较薄的中、小型零件，如小模数齿轮、小的轴中频感应加热1~10kHZ3~10承受较大载荷和磨损零件，如大模数齿轮、较大凸轮等工频感应加热50HZ10~20要求硬层深的大型零件和钢材的穿透加热，如轧辊、火车车轮等感应加热表面淬火种类及应用 感应加热速度极快，时间很短仅为几秒钟，加热淬火有如下特点：表面性能好，硬度比普通淬火高2HRC～3HRC。疲劳强度较高，一般工件可提高20％～30%；工件表面质量高，不易氧化脱碳，淬火变形小；淬硬层深度易于控制，操作易于实现机械化、自动化，生产率高。感应加热淬火零件的加工工艺路线为：下料-----锻造-----调质或正火------切削加工-----感应加热淬火+低温回火-----精加工-----检验 ２）火焰表面淬火火焰表面淬火是应用氧－乙炔（或其它可燃气体）火焰，对零件表面加热，然后快速冷却的淬火。C:DocumentsandSettingsAdministrator桌面二维动画3火焰加热表面淬火示意图.swf 火焰表面淬火其淬硬层深度一般为2～6mm。火焰加热表面淬火设备简单，成本低，使用方便灵活。但生产效率低，淬火质量较难控制。适用于单件、小批量生产或用于中碳钢、中碳低合金钢制造的大型工件，如大齿轮、轴等零件的表面淬火。C:DocumentsandSettingsAdministrator桌面热处理录像4（钢的表面热处理与化学热处理）火焰加热表面淬火.rm 3）电接触加热表面淬火电接触表面淬火可显著提高工件表面的耐磨性和抗擦伤能力。设备及工艺简单易行，硬化层薄，一般为0.15～0.35mm。适用于表面形状简单的零件，目前广泛用于机床导轨、汽缸套等表面淬火。4）激光加热表面淬火这种表面淬火方法是用激光束扫描工件表面，使工件表面迅速加热到钢的临界点以上，而当激光束离开工件表面时，由于基体金属的大量吸热，使表面获得急速冷却而自淬火，故无需冷却介质。特点如下：激光淬火硬化层深度与宽度一般为：深度＜0.75mm，宽度小于1.2mm。激光淬火后表层可获得极细马氏体组织，硬度高且耐磨性好。激光淬火能对形状复杂，特别是某些部位用其它表面淬火方法极难处理的(如拐角、沟槽、盲孔底部或深孔)工件。 七、钢的化学热处理简介化学热处理是将工件放入一定温度的活性介质中加热并保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。其特点是既改变工件表面层的组织，又改变化学成分。它可比表面淬火获得更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并可提高工件表层的耐蚀性和高温抗氧化性。各种化学热处理都是由以下三个基本过程组成的。1）分解：由介质中分解出渗入元素的活性原子。2）吸收：工件表面对活性原子进行吸收。吸收的方式有两种，即活性原子由钢的表面进入铁的晶格形成固溶体，或与钢中的某种元素形成化合物。3）扩散：已被工件表面吸收的原子，在一定温度下，由表面往里迁移，形成一定厚度的扩散层。化学热处理的种类很多，最常用的是渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铬、渗铝等。 １）钢的渗碳渗碳是将工件放入含碳的介质中加热到高温，使碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺。渗碳目的是使工件表面获得高碳浓度，从而提高工件表面的硬度和耐磨性，而心部仍保持原有的低碳钢成分即心部保持良好的韧性。渗碳一般采用含碳量WC为0.15％～0.20％的低碳钢或低碳合金钢。渗碳后要进行淬火和低温回火，在工件的表面和心部分别得到高碳和低碳组织。根据渗碳介质的不同，渗碳法可分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳三种，其中气体渗碳应用最广泛。C:DocumentsandSettingsAdministrator桌面热处理录像4（钢的表面热处理与化学热处理）渗碳.rm气体渗碳是在专用的井式渗碳炉中进行的，如下图所示。气体渗碳时，将工件装挂在密闭的渗碳炉中，加热到900～950℃，通入渗碳气体（如煤气、石油液化气、丙烷等）或易分 井式渗碳炉解的有机液体（如煤油、丙酮等），保温一段时间，渗碳气体或有机液体在高温下分解产生活性碳原子，活性碳原子逐渐滲入工件表面，并向心部扩散，形成一定深度的渗碳层。渗碳层深度可通过控制保温时间来达到，一般为0.5～2.5mm。 第1章机械工程材料 工件渗碳后必须进行淬火和低温回火，最终表层为细小片状的回火高碳马氏体及少量的渗碳体，这样表面可获得高的硬度（60～64HRC）、耐磨性及疲劳强度；而心部组织取决于钢的淬透性，一般低碳钢心部组织为铁素体和珠光体，硬度为110～150HBS，低合金钢（20CrMnTi钢）通常心部组织为回火低碳马氏体和少量铁素体，硬度为35～45HRC，具有较高的强韧性和塑性。气体渗碳的渗碳层质量高，渗碳过程易于控制，生产率高，劳动条件好，易于实现机械化和自动化，适于成批或大量生产。主要用于受磨损和较大冲击载荷的零件，如齿轮、活塞销、凸轮、轴类等。 ２）钢的渗氮（氮化）渗氮是在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺，又称氮化。渗氮能使零件获得比渗碳更高的表面硬度、耐磨性以及提高其耐腐蚀性和疲劳强度。（１）气体氮化目前应用最广的是气体渗氮。气体渗氮是将工件置于通有氨气（NH3）的密闭炉内，加热到500～560℃，氨分解产生的活性氮离子[N]被工件表面吸收，并逐渐向心部扩散，从而形成渗氮层。渗氮层的深度一般为0.1～0.6mm。C:DocumentsandSettingsAdministrator桌面热处理录像4（钢的表面热处理与化学热处理）氮化.rm 渗氮最常用的钢是38CrMoAl，渗氮前应进行调质处理。因渗氮后表面形成一层坚硬的氮化物，渗氮层硬度高达1000～1200HV，耐磨性好；渗氮温度低，工件变形小；渗氮层存在压应力，耐疲劳性好；渗氮层致密，耐蚀性较好。所以，渗氮主要用于耐磨性和精度要求高的精密零件、承受交变载荷的重要零件及较高温度下工作的耐磨零件，如精密丝杠、镗床主轴、汽轮机阀门、高精度传动齿轮、高速柴油机曲轴等。但渗氮生产周期长，成本高，渗氮层薄而脆，因而不宜承受集中重载荷。为克服渗氮工艺时间长、成本高等缺点，出现了碳氮共渗、离子氮化等新方法。 （２）离子氮化离子氮化是将工件放在低于一个大气压的真空容器内，通入氨气或氮、氢混合气体，以真空容器为阳极，工件为阴极，在两极间加直流高压，迫使电离后的氮正离子高速冲击工件（阴极）使其渗入工件表面，并向内扩散形成氮化层。离子氮化优点是氮化时间短，仅为气体氮化的1/2～1/3，易于控制操作，氮化层质量好，脆性低一些。此外，省电、省气、无公害。缺点是工件形状复杂或截面相差悬殊时，由于温度均匀性不够，很难达到同一硬度和渗层深度。C:DocumentsandSettingsAdministrator桌面热处理录像4（钢的表面热处理与化学热处理）离子氮化.rm （３）钢的碳氮共渗分气体碳氮共渗和气体氮碳共渗①、气体碳氮共渗在一定温度下同时将碳、氮渗入工件表层奥氏体中，并以渗碳为主的化学热处理工艺称碳氮共渗。由于共渗温度（850℃～880℃）较高，它是以渗碳为主的碳氮共渗过程，因此处理后要进行淬火和低温回火。共渗深度一般为0.3~0.8mm。气体碳氮共渗所用的钢大多为低碳钢或中碳钢和合金钢。气体碳氮共渗与渗碳相比，处理温度低且便于直接淬火，因而变形小，共渗速度快、时间短、生产率高、耐磨性高。②、气体氮碳共渗工件表面渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理，称为氮碳共渗。常用的共渗温度为560℃～570℃，由于共渗温度较低，共渗1～3h，渗层可达0.03~0.02mm，又称低温碳氮共渗。与气体氮化相比，渗层硬度较低，故又称软氮化。 3、热处理常用加热设备热处理中常用的加热设备主要有加热炉、测温仪表、冷却设备和硬度计等。其中加热炉有很多种，常用电阻炉和盐浴炉。1）电阻炉电阻炉是利用电流通过电热元件产生的热量来加热工件。根据加热的温度不同，可分为高温电阻炉、中温电阻炉和低温电阻炉等。又根据形状不同分为箱式电阻炉和井式电阻炉等多种。这种炉子的结构简单，操作容易，价格较低，主要用于中、小型零件的退火、正火、淬火、回火等热处理。其主要缺点是加热易氧化、脱碳，是一种周期性作业炉，生产率低。2）盐溶炉盐浴炉是用熔融盐作为加热介质（即工件放入熔融的盐中加热）的加热炉。使用较多的是电极式盐浴炉和外热式盐浴炉。盐浴炉常用的盐为氯化钡、氯化钠、硝酸钾和硝酸钠。由于工件加热是在熔融盐中进行，与空气隔开，工件的氧化、脱碳少，加热质量高，且加热速度快而均匀。盐浴炉常用于小型零件及工、模具的淬火和回火。 钢的形变热处理、喷丸热处理和冷处理１、钢的形变热处理形变热处理是把塑性变形（锻、轧等）和热处理工艺紧密结合的一种热处理方法。由于它可以使钢同时受到形变强化和相变强化，因此可以大大提高钢的综合力学性能，另外，它还能大大简化钢件生产流程，节省能源，因而受到愈来愈广泛的重视。根据形变温度的高低，可分为中温形变热处理和高温形变热处理两种。２、喷丸处理喷丸处理是利用高速喷射的沙丸或铁丸，对工件表面进行强烈的冲击，使其表面发生塑性变形，从而达到强化表面和改变表面状态的一种工艺方法。喷丸的方法通常有手工操作和机械操作两种。喷丸主要目的是清除表面杂质。当较大铁件经过调质以后，表面会附有厚度不一的氧化层，利用高速的硬质钢丸冲击表面。可以在到理想的去杂效果。其原理和抛丸差不多。其主要作用是去除零部件表面残余应力、除锈和提高金属表面的疲劳强度。 ３、冷处理将淬火以后回火以前的锻钢，放入-40至-120低温槽进行深冷保温的一个工艺过程。随着钢中合金元素的增加，钢的马氏体转变终了温度降低，这样，3%Cr以上材质的锻钢，经过常规水冷淬火后，还保持着很高的残余奥氏体量，过高的残余奥氏体对锻钢的性能有害，通过深冷过程，让部分残余奥氏体分转变成马氏体，所以，锻钢的冷处理是淬火的延续，目的是调整钢中的残余奥氏体，提高锻钢的淬火硬度。 八、热处理工艺的应用在机械零件制造过程中，确定零件热处理方法和合理安排零件加工工艺路线中的热处理工序位置，直接关系到产品质量和经济效益。因此，掌握热处理技术条件的相关内容、正确制定和实施热处理工艺规范是非常重要的。1、热处理技术条件的标注设计者根据零件的性能要求，提出热处理技术条件，并标注在零件图上。其内容包括最终热处理方法及热处理后应达到的力学性能，供热处理生产及检验时用。热处理技术条件可用国家标准（BG／T12693－1990）规定的热处理代号来标注，也可用简单的文字和数字来说明。一般零件只标出硬度值。对于化学热处理零件，还应标注渗层部位和渗层深度。标定的硬度值允许有一定的波动范围，布氏硬 度值一般为30～40个单位左右，洛氏硬度值为5个单位左右。如“调质230～250HBS”、“表面淬火、回火42～47HRC”等。热处理技术条件一般标注在零件图标题栏的上方（技术要求中），所标的内容应合理，不需规定具体的热处理工艺，热处理工作者可根据材料成分及技术要求等，结合实际情况和操作水平等因素决定。下面两张图纸是工厂在实际生产中使用的图纸，它们的“技术要求”标注如下。 喷丸处理是利用高速喷射的沙丸或铁丸，对工件表面进行强烈的冲击，使其表面发生塑性变形，从而达到强化表面和改变表面状态的一种工艺方法。喷丸的方法通常有手工操作和机械操作两种。喷丸的主要目的是清除表面杂质。当较大铁件经过调质以后，表面会附有厚度不一的氧化层，利用高速的硬质钢丸冲击表面。可以在到理想的去杂效果。其原理和抛丸差不多。其主要作用是去除零部件表面残余应力、除锈和提高金属表面的疲劳强度。 2、热处理的工艺位置根据热处理的目的和工序位置的不同，热处理可分为预先热处理和最终热处理两大类。其工序位置安排为：锻造→退火（正火）→粗加工→调质处理→半精加工→淬火、回火→精加工→检验。1）预先热处理预先热处理包括退火、正火和调质等。其工序位置一般安排在毛坯生产之后，切削加工之前，或粗加工之后，半精加工和精加工之前。2）调质处理的工序位置一般安排在粗加工之后，半精加工或精加工之前。 ２）最终热处理最终热处理包括各种淬火、回火及化学热处理。零件经这类热处理后硬度较高或处理层较浅，除磨削外，一般不再进行其他切削加工。所以其工序位置一般安排在半精加工之后，磨削之前。（1）淬火工序位置①整体淬火工艺路线一般为：下料→锻造→退火（正火）→粗加工、半精加工→淬火、回火→磨削。②表面淬火工艺路线一般为：下料→锻造→退火（正火）→粗加工→调质→半精加工→表面淬火→低温回火→磨削。（2）渗碳工序位置①整体渗碳的工艺路线一般为：下料→锻造→退火（正火）→粗加工、半精加工→渗碳→淬火、低温回火→磨削。②局部渗碳的工艺路线一般为：下料→锻造→退火（正火）→粗加工、半精加工→保护非渗碳部位→渗碳→切除防渗余量→淬火、低温回火→磨削。 （3）渗氮工序位置渗氮零件（38CrMoAlA钢）的工艺路线一般为：下料→锻造→退火→粗加工→调质→半精加工→去应力退火→粗磨→渗氮→精磨或研磨。 CA6140车床的主轴结构图３、确定热处理工序位置的实例车床主轴是传递力的重要零件，它承受交变载荷，轴承处要求耐磨。一般选用中碳非合金钢（如45钢）制造。热处理技术条件为：整体调质处理，硬度220HBS～250HBS；轴承处及锥孔表面淬火，硬度50HRC～52HRC。 主轴制造工艺路线：锻造→正火→切削加工（粗）→调质→切削加工（半精）→高频感应加热表面淬火→低温回火→磨削由于第一道工序是锻造，所以正火的目的是为了消除和改善前一道工序即锻造所造成的某些组织缺陷及内应力，也为随后的切削加工（粗加工）及热处理做好组织和性能上的准备。调质是为以后的表面淬火作预先热处理；调质后的硬度不高，便于为以后的切削加工（半精加工）最好准备。而高频感应加热表面淬火+低温回火作为最终热处理，高频感应加热表面淬火是为了使轴承处及锥孔表面得到高硬度、耐磨性和疲劳强度；低温回火是为了消除应力，防止磨削时产生裂纹，并保持高硬度和耐磨性。 4、热处理零件的结构工艺性热处理零件结构工艺性是指在设计需要进行热处理的零件时，特别是需淬火的零件时，既要考虑保证零件的使用性能要求，又要考虑热处理工艺对零件结构的要求。如果零件结构工艺性不合理，则可能造成淬火变形、开裂等热处理缺陷，从而使零件报废，造成不必要的损失。一般应注意以下几点：１）避免尖角与棱角零件的尖角与棱角是淬火应力集中的地方，容易成为淬火裂纹源。一般尽量将其设计成圆角、倒角，见下图。 ２）避免截面厚薄悬殊，合理安排空洞和键槽截面厚薄悬殊的零件，淬火冷却时，由于冷却不均匀造成零件变形和开裂。一般采用将零件薄处加厚，或开工艺孔、变不通孔为通孔等方法，见下图。 ３）采用封闭、对称结构由于开口或不对称结构零件淬火时应力分布不均匀，容易引起变形，故应改为封闭或对称结构，见下左图。４）采用组合称结构对某些有淬裂倾向而各部分工作条件要求不同的零件或形状复杂的零件，尽可能采用组合结构或镶拼结构，见上右图。 九、热处理新技术简介近年来，随着热处理新工艺、新设备、新技术的不断创新以及计算机的应用，使热处理生产的机械化、自动化水平不断提高，其产品的质量和性能不断改进。目前，热处理技术一方面是对常规热处理方法进行工艺改进，另一方面是在新能源、新工艺方面的突破，从而达到既节约能源，提高经济效益，减少或防止环境污染，又能获得优异的性能。1、真空热处理在真空环境（低于一个大气压）中进行的热处理称为真空热处理。主要有：真空淬火、真空退火、真空回火等。真空热处理可大大减少工件的氧化和脱碳；升温速度慢，工件截面温差小，热处理变形小；表面氧化物、油污在真空加热时分解，被真空泵排出，使得工件表面光洁美观，提高了工件的疲劳强度、耐磨性和韧性；工艺操作条件好，易实现机械化和自动 化，节约能源，减少污染。但设备较复杂，价格昂贵。目前主要用于工模具和精密零件的热处理。 2、可控气氛热处理可控气氛热处理是指在成分可控的炉气中进行的热处理。其目的是防止工件加热时产生氧化、脱碳等现象，提高工件表面质量；有效地进行滲碳、碳氮共滲等化学热处理；对脱碳的工件施行复碳等。通过建立气体滲碳数学模型和计算机碳势优化控制以及碳势动态控制，在气体滲碳中实现滲层浓度分布的优化控制、层深的精确控制和生产率的提高，取得重大效益。可控气氛热处理炉 3、激光热处理激光热处理是利用专门的激光器发生能量密度极高的激光，以极快速度加热工件表面，自冷淬火后使工件强化的热处理。目前生产中大都使用CO2气体激光器，它的功率可达10～15kW以下，效率高，并能长时间连续工作。通过控制激光入射功率密度、照射时间及照射方式，即可达到不同的淬硬层深度、硬度、组织及其它性能要求。激光热处理具有加热速度快，加热到相变温度以上仅需要百分之几秒；淬火不用冷却介质，而是靠工件自身的热传导自冷淬火；光斑小，能量集中，可控性好，可对复杂的零件进行选择加热淬火；能细化晶粒，显著提高表面硬度和耐磨性；淬火后，几乎无变形，且表面质量好等优点。主要用于精密零件的局部表面淬火，也可对微孔、沟槽、盲孔等部位进行淬火。4、形变热处理形变热处理是将塑性变形和热处理有机结合起来，获得形变强化和相变强化综合效果的工艺方法。此工艺能获得单一强化方法所不能得到的优异性能(强韧性），此外还能简化工艺， 节约能源、设备，减少工件氧化和脱碳，提高经济效益和产品质量。形变热处理方式很多，有低温形变热处理、高温形变热处理、等温形变热处理、形变化学热处理等。以低温形变热处理为例，将工件加热至奥氏体状态，保温一定时间后，迅速冷至Ar1至Ms点之间的某一温度进行形变，然后立即淬火、回火。与普通热处理相比，可以显著提高钢的强度和疲劳强度，提高钢的抗磨损和抗回火的能力。它主要用于强度要求极高的工件，如高速钢刀具、模具、轴承、飞机起落架及重要弹簧等。5、计算机在热处理中的应用计算机首先用于热处理工艺基本参数（如炉温、时间和真空度等）及设备动作的程序控制；而后扩展到整条生产线（如包括滲碳、淬火、清洗及回火的整条生产线）的控制；进而发展到计算机辅助热处理工艺最优化设计和在线控制，以及建立热处理数据库，为热处理计算机辅助设计及性能预测提供了重要支持。 钢的热处理习题一一、填空题1、钢的热处理工艺曲线包括_____________、_____________和冷却三个阶段。2、常用的退火方法有_________、球化退火和___________。为了去除工作中由于塑性变形加工，切削加工或焊接等造成的和铸件内存残余应力而进行退火叫____________。3、淬火前，若钢中存在网状渗碳体，应采用_________的方法予以消除，否则会增大钢的淬透性。4、淬火时，在水中加入___________，可增加在650℃—550℃范围内的冷却速度，避免产生软点。5、工件淬火及__________________的复合热处理工艺，称为调质。6、通常用____________热处理和___________热处理来强化钢的表面层。二、单项选择题1、下列是表面热处理的是（）。A、淬火B、表面淬火C、渗碳D、渗氮 2、完全退火（）。A、不能用于亚共析钢B、不能用于过共析钢C、二者皆可D、二者皆不可3、下列是整体热处理的是（）。A、正火B、表面淬火C、渗氮D、碳氮共渗4、正火是将钢材或钢材加热保温后冷却，冷却是在（）。A、油液中B、盐水中C、空气中D、水中5、双介质淬火法适用的钢材是（）。A、低碳钢B、中碳钢C、合金钢D、高碳工具钢6、下列是回火的目的是（）。A、得到马氏体或贝氏体B、稳定工件尺寸C、提高钢的强度和耐磨度D、提高钢的塑性7、高温回火后得到的组织为（）。A、马氏体B、贝氏体C、回火托氏体D、回火索氏体8、为保证较好的综合力学性能，对轴、丝杠、齿轮、连杆等重要零件，一般采用的热处理方式是（）。A、淬火B、正火C、退火D、调质 9、为了减小淬火内应力和降低脆性，表面淬火后一般要（）A、正火B、低温回火C、中温回火D、高温回火10、常用的渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳，其中应用较广泛的是（）。A、三种同样重要B、第一种C、前两种D、后两种11、渗碳钢件常采用的热处理工艺是（）。A、淬火加低温回火B、淬火加中温回火C、淬火加高温回火D、不用再进行热处理12、目前工业上应用最广泛的是气体渗氮法。它是在渗氮罐中进行加热时，不断通人空气介质（）。A、氮气B、氨气C、一氧化碳D、二氧化碳13、渗氮后的钢材常采用的热处理工艺是（）。A、淬火加低温回火B、淬火加中温回火C、淬火加高温回火D、不用再进行热处理14、工作中有强烈摩擦并承受冲击载荷或交变载荷的零件广泛应用的热处理方法（）。A、渗碳B、渗氮C、调质D、淬火 15、淬火钢回火后的冲击韧度是随着回火温度的提高而（）。A、提高B、降低C、不变D、先提高后降低16、最常用的淬火剂是（）A、水B、油C、空气D、氨气17、在钢的整体热处理过程中，常用的作预备热处理的是（）A、正火和淬火B、正火和回火C、淬火和回火D、退火和正火18、球化退火前有网状渗碳体的钢件，球化退火前先进行（）A、退火B、正火C、淬火D、回火三、简答题1、什么是退火？简述其种类及应用。2、什么是回火？回火的主要目的是什么？3、有一20钢（Wc=0.20%）制轴，直径为35mm，经渗碳、淬火和低温回火后，轴的表层和心部各为什么组织？ 钢的热处理习题二一、选择题1.钢的低温回火的温度为（）。A．500℃ B．350℃ C．300℃ D．250℃2.可逆回火脆性的温度范围是（）。A．150℃～200℃ B．250℃～400℃ C．400℃～550℃ D．550℃～650℃3.不可逆回火脆性的温度范围是（）。A．150℃～200℃ B．250℃～400℃ C．400℃～550℃ D．550℃～650℃4.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（）。A．均匀的基体组织B．均匀的A体组织C．均匀的P体组织D．均匀的M体组织 5.钢的高温回火的温度为（）。A．500℃ B．450℃ C．400℃ D．350℃6.钢的中温回火的温度为（）。A．350℃ B．300℃ C．250℃ D．200℃7.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。A．随炉冷却B．在风中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却8.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。A．随炉冷却B．在油中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却 9.完全退火主要用于（）。A．亚共析钢B．共析钢C．过共析钢D．所有钢种10.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（）。A．P B．S C．B D．M11.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。A．随炉冷却B．在油中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却二、是非题1.完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。 2.合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。3.渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。4.马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。三、填空题1.共析钢中奥氏体的形成过程是：（），（），残余Fe3C溶解，奥氏体均匀化。2.氰化处理是将（），（）同时渗入工件表面的一种化学热处理方法。3.化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即（），（），活性原子继续向工件内部扩散。4.马氏体是碳在（）中的（）组织。5.在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（）和（）两个基本过程来完成的。6.钢的中温回火的温度范围在（），回火后的组织为（）。7.共析钢中奥氏体的形成过程是：奥氏体形核，奥氏体长大，（），（）。 8.钢的低温回火的温度范围在（），回火后的组织为（）。9.在钢的回火时，随着回火温度的升高，淬火钢的组织转变可以归纳为以下四个阶段：马氏体的分解，残余奥氏体的转变，（），（）。10.钢的高温回火的温度范围在（），回火后的组织为（）。11.根据共析钢的C曲线，过冷奥氏体在A1线以下等温转变所获得的组织产物是（）和贝氏体型组织。12.常见钢的退火种类有：完全退火，（）和（）。13.根据共析钢的C曲线，过冷奥氏体在A1线以下转变的产物类型有（），（）和马氏体型组织。14.材料在一定的淬火剂中能被淬透的（）越大，表示（）越好。15.化学热处理的基本过程，均有以下三个阶段组成，即（），活性原子被工件表面吸收，（）。四、改正题1.临界冷却速度是指过冷奥氏体向马氏体转变的最快冷却速度。2.弹簧经淬火和中温回火后的组织是回火索氏体。 3.低碳钢和某些低碳合金钢，经球化退火后能适当提高硬度，改善切削加工。4.完全退火主要应用于过共析钢。5.去应力退火是将工件加热到Ac3线以上，保温后缓慢地冷却下来地热处理工艺。6.减低硬度的球化退火主要适用于亚共析钢。7.在生产中，习惯把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为预备热处理。8.除钴之外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线左移。9.马氏体硬度主要取决于马氏体中的合金含量。10.晶粒度是用来表示晶粒可承受最高温度的一种尺度。11.钢的热处理后的最终性能，主要取决于该钢的化学成分。12.钢的热处理是通过加热，保温和冷却，以改变钢的形状，尺寸，从而改善钢的性能的一种工艺方法。13.热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。 14.过共析钢完全退火后能消除网状渗碳体。15.淬火钢随着回火温度的升高，钢的硬度值显著降低，这种现象称为回火脆性。16.调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。17.马氏体转变的Ms和Mf温度线，随奥氏体含碳量增加而上升。五、简答题1.指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织。（1）20CrMnTi制造传动齿轮（2）T12钢制造铣刀2.用45钢制造主轴，其加工工艺的路线为：下料——锻造——退火——粗加工——调质处理试问：（1）调质处理的作用。（2）调质处理加热温度范围。3.热处理的目是什么？有哪些基本类型？4.简述过冷奥氏体等温转变组织的名称及其性能。5.氮化处理与渗碳处理相比有哪些特点。6.什么叫退火？其主要目的是什么？ 7.什么叫回火？淬火钢为什么要进行回火处理？8.什么叫淬火？其主要目的是什么？9.淬火钢采用低温或高温回火各获得什么组织？其主要应用在什么场合？10.指出过共析钢淬火加热温度的范围，并说明其理由。11.球化退火的目的是什么？主要应用在什么场合？12.共析钢的奥氏体形成过程可归纳为几个阶段？