金属材料热处理的重要知识点

第一篇：金属材料热处理的重要知识点

一:珠光体类型组织有哪几种？他们形成条件、组织形态和性能方面有何不同？

答：珠光体分为片状主珠光体和粒状珠光体两种组织形态，前者渗碳体呈片状，后者呈粒状。它们的形成条件，组织和性能不同。

1、片状珠光体的形成，同其他相变一样，也是通过形核好和长大两个基本过程进行的。由Fe-Fe3C相图可知，Wc=0.77%的奥氏体在近于平衡的缓慢冷却条件下形成的珠光体是由渗碳体和铁素体组成的片层相间的组织。在较高奥氏体化温度下形成的均匀奥氏体于A1-500℃之间温度等温时也能形成片状珠光体。

根据片间距的大小，可将珠光体分为三类。在A1-650℃较高温度范围内形成的珠光体比较粗，在片间距为0.6-1.0um，称为珠光体，通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。在650-600℃温度范围内形成的珠光体，其片间距较细，约为0.25-0.3um，只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种细片状珠光体有称作索氏体。在600-550℃更低温度下形成的珠光体，其片间距极细，只有0.1-0.15um。在光学显微镜下无法分辨其层片特征而呈黑色，只有在电子显微镜下才能区分出来。这种极细的珠光体又称为托氏体。

片状珠光体的力学性能主要取决于珠光体的片间距。共析钢珠光体的硬度和断裂强度均随片间距的缩小而增大。片状珠光体的塑性也随片间距的减小而增大。

2、粒状珠光体组织是渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中。粒状珠光体组织即可以有过冷奥氏体直接分解而成，也可由片状珠光体球化而成，还可以由淬火组织回火形成。与片状珠光体相比，粒状珠光体的硬度和强度较低，塑性和韧性较好。

二:贝氏体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同？

答：在贝氏体区较高温度范围内（600-350℃）形成的贝氏体叫上贝氏体，在较低温度范围内（350℃-Ma）形成的贝氏体叫下贝氏体。上贝氏体形成温度较高，铁素体晶粒和碳化物颗粒较粗大，碳化物呈短杆状平行分布在铁素体板条之间，铁素体和碳化物分布有明显的方向性。这种组织状态使铁素体条间易产生脆裂，铁素体条本身也可能成为裂纹扩展的路径。

下贝氏体中铁素体针细小而均匀分布，位错密度很高，在铁素体内部又沉淀析出细小、多量而弥散的ε-碳化物。因此下贝氏体不但强度高，而且韧性也很好，即具有良好的综合力学性能。

三:马氏体形态有哪几种基本类型？它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能方面有何不同？

答：钢中的马氏体有两种基本形态：一种是板条马氏体；另一种是片状马氏体。

板条马氏体是在低碳钢、中碳钢、马氏体时效钢、不锈钢等铁基合金中形成的一种典型的马氏体组织。高碳钢（Wc>0.6%）、Wni=30%的不锈钢及一些有色金属的合金，淬火时形成片状马氏体组织

马氏体的力学性能的显著特点是具有高硬度和高强度。

四:比较珠光体、索氏体、托氏体和回火珠光体、回火索氏体、回火托氏体的组织和性能

答：在A1-650℃较高温度范围内形成的珠光体比较粗，在片间距为0.6-1.0um，称为珠光体，通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。在650-600℃温度范围内形成的珠光体，其片间距较细，约为0.25-0.3um，只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种细片状珠光体有称作索氏体。在600-550℃更低温度下形成的珠光体，其片间距极细，只有0.1-0.15um。在光学显微镜下无法分辨其层片特征而呈黑色，只有在电子显微镜下才能区分出来。这种极细的珠光体又称为托氏体。回火温度升高到400℃以后，由针状α相无共格联系的细粒状渗碳体组成的机械混合物叫回火托氏体

淬火刚在500-650℃回火得到了回复或再结晶了的铁素状和颗粒状Fe3c的机械混合物叫回火索氏体

五:比较过共析钢的TTT曲线和CCT曲线的异同点。为什么在连续冷却过程中得不到贝氏体组织？与亚共析钢CCT曲线中Ms线相比较，过共析钢的Ms线有何不同点，为什么？ 答：CCT曲线与TTT曲线的比较

相同点：CCT曲线与TTT曲线都没有贝氏体转变区，且CCT曲线可看成无数个温差很小的等温转变过程

不同点：

1、CCT曲线中珠光体开始转变线和珠光体转变终了线均在TTT曲线的右下方。这说明与等温转变相比，连续冷却转变的转变温度较低，孕育区较长。

2、TTT曲线珠光体开始转变线相切的冷却速度Vc“>CCT曲线中的Vc，Vc”大致为Vc的1.5倍

无贝氏体的原因：由于共析钢含碳量高，使贝氏体的孕育期延长，连续冷却时贝氏体转变来不及进行便冷却至低温

亚共析钢CCT曲线出现了先共析铁素体析出区域和贝氏体转变区域，此外Ms线右端下降，这是由于先共析铁素体的析出和贝氏体的转变使周围奥氏体富碳所致。过共析钢CCT曲线与共析钢较为相似，在连续冷却过程中也无贝氏体区。所不同的是有先共析渗碳体析出区域，此外Ms线右端升高，这是由于先共析渗碳体的析出使周围奥氏体贫碳造成的。

六:为了提高过共析钢的强韧性，希望淬火时控制马氏体使其具有较低的含碳量，并希望有部分板条马氏体。试问如何进行热处理才能大道上述目的？

答：可以用较低温度快速、短时间加热搓火方法，保留较多的未溶碳化物，降低奥氏体中的含碳量来阻止高碳的形成 七:何为钢的退火？退火种类及用途如何？

答： 退火：将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺

1、完全退火：将钢材加热至Ac3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。（主要用于呀共析钢Wc=0.3%-0.6%，目的是均匀组织，细化晶粒，消除内应力，降低硬度和改善钢的切削加工）

2、不完全退火：将钢加热至Ac1-Ac3或Ac1-Accm之间，经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺（对于呀共析钢来说，为了增大片间距，降低硬度，消除内应力。对于过共析钢主要为了获得球状珠光体组织以消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能）

3、球化退火：是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺（主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度，均匀组织，改善切削加工性，并为淬火作组织准备）

4、均匀化退火：它是讲钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度下时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。（用于消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化）

5、去应力退火和再结晶退火：①去应力退火：在精加工或淬火之前将工件加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺（用于消除铸件、锻件、焊接件及机械加工件中的残留内应力，以提高尺寸稳定性，防止工作变形和开裂）②再结晶退火：把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒。（用于消除、加工硬化和残留内应力）

八:何为钢的正火？目的如何？有何应用？

答：正火：是将钢加热到Ac3或Accm以上适当温度（30-50℃），保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺

目的：①可作为预备热处理，为机械加工提供适宜的硬度，又能细化晶粒，消除应力，消除魏氏组织和带状组织，为最终热处理提供合适的组织状态②可作为最终热处理，为某些受力小，性能要求不高的碳素钢结构工件提供合适力学性能③消除过共析钢网状碳化物，为球化退火做好组织准备

应用：①改善低碳钢的切削加工性能②消除中碳钢的热加工缺陷③消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火④提高普通结构件的力学性能

九:淬火的目的是什么？淬火的方法有几种？比较淬火的方法的优缺点。

答：主要目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体，然后配上以不同温度回火获得各种需要的性能。

1、单液淬火法：将加热至奥氏体状态的工件放入某种淬火介质中，连续冷却至介质温度的淬火方法。优点是操作简便。但只适合用于较小尺寸且形状简单的工件，对尺寸较大的工件实行单液淬火容易产生较大的变形或开裂

2、双液淬火法：将加热至奥氏体状态的工件先在冷却能力较强的淬火介质中冷却至接近Ms点温度时，再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却，直至马氏体的转变。

3、分级淬火法：将奥氏体状态的工件首先淬入温度略高于钢的Ms点的盐浴或浴炉中保温，当工件内外温度均匀后，再从浴炉中取出空冷至室温，完成马氏体的转变

4、等温淬火：将奥氏体化后的工件淬入Ms点以上某温度盐浴中，等温保持足够长时间，使之转变为下贝氏体组织，然后取出在空气中冷却的淬火方法

十:试诉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？

答：亚共析钢通常加热至AC3以上30-50℃，过共析钢加热至AC1以上30-50℃

如果超过Acm，碳化物将全部溶入奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加，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；淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化，含碳量又高，淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大；此外高温加热，淬火应力大，氧脱碳严重，也增大钢件的变形和开裂倾向

十一:何谓钢的淬透性、淬硬性？影响钢的淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素是什么？

答：淬透性的概念：钢的淬透性是指奥氏体化的钢在淬火时获得马氏体的能力，其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层的深度和硬度分布表示。

淬透层：钢是马氏体的那一部分为淬透层

淬透层深度：从淬火工件表面至半驱体驱距离作为淬透层深度 淬硬性：表示钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可得到的最高硬度表示，它主要取决于M中含碳量，M中含碳量越高，钢的淬硬性越高 淬透性是钢的一种属性，相同奥氏体化温度同一钢，其淬透性不变，它不随工件形状尺寸，和介质冷却能力而变化 淬透层深度与钢的淬透性、工件尺寸，淬火介质有关

十二:何谓调质处理？回火索氏体比正火索氏体的力学性能为何较优越？

答：习惯上将淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质处理

回火索氏体一般为球状和粒状碳化物，其硬度较好，塑性好，有利于车加工等，综合机械性能较好。而正火索氏体对碳化物量细片状，硬度较高。抗弯曲的机械性能较好，不利于机械加工，应该是各有其用，取其所长

第二篇：金属热处理名词概念

第一章

【比容差应变能】由于新相和母相的比容往往不同，故新相形成时的体积变化将受到周围母相的约束而产生弹性应变能，称为比容差应变能Es。

【伪共析】从这一转变过程和转变产物的组成相来看，与钢中共析转变(即珠光体转变)相同，但其组成相的相对量(或转变产物的平均成分)却并非定值，而是依奥氏体的碳含量而变，故称为伪共析转变。

【惯习面】在许多固态相变中，新相与母相间往往存在一定的取向关系，而且新相往往又是在母相一定的晶面族上形成，这种晶面称为惯习面。

【共格界面】当界面上的原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置时，两相在界面上的原子可以一对一地相互匹配。

【半共格界面】当错配度增大到一定程度时，便难以继续维持完全共格，这样就会在界面上产生一些刃型位错，形成界面上两相原子部分地保持匹配的半(或部分)共格界面，以补偿原子间距差别过大的影响，使弹性应变能降低。

【非共格界面】当两相界面处的原子排列差异很大，即错配度很大时，其原子间的匹配关系便不再维持。这种界面称为非共格界面。

【等温转变（IT）曲线】在实际工作中，人们通常采用一些物理方法测出在不同温度下从转变开始到转变不同量，以至转变终了时所需的时间，做出“温度—时间—转变量”曲线，通称为等温转变曲线，缩写为TTT(Temperature-Time-Transformation)或IT（Isothermal Transformation)曲线。

【CT曲线】如果转变在连续冷却过程中进行，则有过冷奥氏体连续冷却转变图，又称CT或CCT(Continuous Cooling Transformation)图。

【韧脆转变温度】(简称：NDT)主要针对钢铁随着温度的变化其内部晶体结构发生改变，从而钢铁的韧性和脆性发生相应的变化。

第二章 奥氏体

【奥氏体】奥氏体是碳在-Fe中的间隙固溶体

【组织遗传】在生产中有时能遇到这样的情况，即过热后的钢(过热是指加热温度超过临界点太多，引起奥氏体晶粒长大，结果在冷却后得到的组织，如马氏体或贝氏体，也十分粗大)再次正常加热后，奥氏体仍保留原来的粗大晶粒，甚至原来的取向和晶界。这种现象称为组织遗传。

第三章 珠光体

【屈氏体】其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，根据片层间距分为屈氏体和索氏体。

在光学显微镜下可以分辨的（片层间距为0.25~1.9μm），称为珠光体。

无法分辨（片层间距为30~80nm）的称为屈氏体（托氏体也译做屈氏体）。介于两者之间的称为索氏体。

【索氏体】

【上临界冷却速度】Vc称为淬火临界冷速, 又称为上临界冷速。

【下临界冷却速度】

【完全退火】一般是指加热使钢完全得到奥氏体后慢冷的工艺。

【扩散退火（均匀化退火）】扩散退火的目的是消除钢锭或大型钢铸件中不可避免的成分偏析，尤其是在高合金钢中，应用更为普遍。

【球化退火】球化退火的目的是得到球化渗碳体组织，这是任何一种钢具有最佳塑性和最低硬度的一种组织，良好的塑性是由于有一个连续的、塑性好的铁素体基体。

【低温退火】低温退火的目的是消除因冷加工或切削加工以及热加工后快冷而引起的残余应力，以避免可能产生的变形、开裂或随后处理的困难。

【再结晶退火】这种退火的目的是为了使冷变形钢通过再结晶而恢复塑性，降低硬度，以利于随后的再变形或获得稳定的组织。

【周期球化退火】加热到Ac1以上20℃左右，然后在略低于A1的温度等温，又称等温球化退火。

【等温球化退火】在A1上、下20℃左右交替保温，又称周期球化退火。

第四章 马氏体

【马氏体】马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体，通常以符号，或M来表示，【KS关系】Kurdjumov和Sachs采用X-射线极图法测出碳钢(1.4C)中马氏体()和奥氏体()之间存在着下列取向关系：{011}//{111}，<111>//<011>

【宏观惯习面】实际上“宏观惯习面”是两相的界面，“微观惯习面”才是真正的惯习面．

【微观惯习面】

【位错马氏体】低碳的位错型马氏体就具有较高的塑性和韧性，只是马氏体的塑性和韧性随碳含量增高而急剧降低罢了

【孪晶马氏体】片状马氏体是在中、高碳(合金)钢及Fe-Ni(大于29％)合金中形成的一种典型的马氏体组织。其特征是相邻的马氏体片一般互不平行，而是呈一定的交角排列。它的空间形态呈双凸透镜片状，故简称为片状马氏体。由于它与试样磨面相截而往往呈现为针状或竹叶状，故也称为针状或竹叶状马氏体。又由于这种马氏体的亚结构主要为孪晶，故还有孪晶马氏体之称。

【板条马氏体】板条状马氏体是在低、中碳钢及马氏体时效钢、不锈钢，Fe-Ni合金中形成的一种典型的马氏体组织，其特征是每个单元的形状呈窄而细长的板条，并且许多板条总是成群地、相互平行地连在一起，故称为板条状马氏体，也有群集状马氏体之称。

【热弹性马氏体】马氏体片可随温度降低而长大，随温度升高而缩小，亦即温度的升降可引起马氏体片的消长。具有这种特性的马氏体称为热弹性马氏体。

【变温马氏体】

【等温马氏体】

【隐晶马氏体】片状马氏体的最大尺寸取决于原始奥氏体晶粒大小，奥氏体晶粒越大，则马氏体片越大，当最大尺寸的马氏体片小到光学显微镜无法分辨时，便称为隐晶马氏体。

【奥氏体稳定化】以上这些由于外界条件的变化而引起奥氏体向马氏体转变呈现迟滞的现象称为奥氏体稳定化。

【奥氏体热稳定化】所谓奥氏体的热稳定化是指钢在淬火冷却过程中由于冷却缓慢或中途停留而引起奥氏体向马氏体转变呈现迟滞的现象。

【奥氏体机械稳定化】在Md(形变诱发马氏体转变温度)点以上的温度对奥氏体进行大量塑性形变，将会抑制在随后冷却时的马氏体转变，使Ms点降低，即引起奥氏体稳定化，称为奥氏体的机械稳定化。

第五章 贝氏体

【上贝氏体（羽毛状贝氏体）】它是由成束的、大体上平行的板条状铁素体和条间呈粒状或条状的渗碳体(有时还有残余奥氏体)所组成的非片层状组织。

【下贝氏体】

【粒状贝氏体】粒状贝氏体一般是在低、中碳合金钢中存在，它是在稍高于其典型上贝氏体形成温度下形成的。是由条状亚单元组成的板条状铁素体和在其中呈一定方向分布的富碳奥氏体岛(有时还有少量碳化物)所构成的复相组织。

【魏氏体】

【魏氏铁素体】亚共析钢来说，是指从晶界向晶内生长形成的一系列具有一定取向的片(或针)状铁素体，通称为魏氏铁素体，【魏氏渗碳体】过共析钢来说，是指类似形态的渗碳体，通称为魏氏渗碳体。

第七章淬火

【不完全淬火】

【完全淬火】由于Ac3 + 30~50℃这一淬火加热温度处于完全奥氏体的相区，故又称作完全淬火。

【等温淬火】有两种等温淬火法，即贝氏体等温淬火法与马氏体等温淬火法。

贝氏体等温淬火法是将加热好的工件置于温度高于Ms点的淬火介质中，保持一定时间，使其转变成下贝氏体，然后取出空冷。

马氏体等温淬火法是将加热好的工件置于温度稍低于Ms点的淬火介质中保持一定时间，使钢发生部分马氏体转变，然后取出空冷。

【分级淬火】分级淬火法是将加热好的工件置于温度稍高于Ms点的热态淬火介质中(如融熔硝盐、熔碱或热油)，保持一定时间，待工件各部分的温度基本一致时，取出空冷(或油冷)。

【亚温淬火】所谓亚温淬火即亚共析钢的不完全淬火，或称临界区淬火、两相区加热淬火，是指将具有平衡态或非平衡态原始组织的亚共析钢，加热至铁素体+奥氏体双相区的一定温度区间（Ac1-Ac3），保温一定时间后进行淬火的热处理工艺。

【淬透性】所谓钢的“淬透性”，是指钢在淬火时能够获得马氏体组织的倾向(即钢被淬透的能力), 它是钢材固有的一种属性。

【淬硬性】淬硬性也叫可硬性，它是指钢的正常淬火条件下，所能够达到的最高硬度。

【组织应力】由于工件的表层和心部发生马氏体转变的不同时性而造成的内应力称为组织应力。

第八章 回火

【回火】将淬火后的钢在Ac1以下的温度加热、保温，并以适当速度冷却的工艺过程称为回火。

【二次硬化】二某些淬火合金钢在500～650℃回火后硬度增高，在硬度-次硬化：是指回火温度曲线上出现峰值的现象。

【回火脆性（回火脆化）】与强度和塑性的变化都不同，随着回火温度的提高，冲击韧性不是单调地降低或升高，而是可能出现两个马鞍形，回火时这种韧性下降的现象，通称为回火脆性或回火脆化。

一定成分的淬火钢在350~550℃回火较长时间或回火后慢冷通过这个温度区间时会变脆,这种现象称为回火脆性，简称TE。

【回火屈氏体】碳钢中温回火后的组织中，渗碳体颗粒开始发生粗化和球化，但其尺寸仍很小，无法在光学显微镜下分辨，这种组织又称回火屈氏体。

【回火索氏体】钢经高温回火后，得到由铁素体和弥散分布于其中的细粒状渗碳体组成的回火索氏体组织。

【调质处理】调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。即淬火+高温回火=调质处理。

第九章 钢表面处理

【高温碳氮共渗】高温碳氮共渗主要是渗碳，但氮的渗入使碳浓度很快提高，从而使共渗温度降低和时间缩短。碳氮共渗温度为830～850℃，保温1～2小时后，共渗层可达0.2～0.5mm。

【低温碳氮共渗】以渗氮为主，也称软氮化，是较新的化学热处理工艺。常用的共渗介质是尿素。处理温度一般不超过570℃，处理时间很短，仅１~3小时，软氮化表层硬而具有一定韧性，不易发生剥落现象。

【正火】将钢件加热到上临界点(AC3或Acm)以上40~60℃或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。

【碳势】表征含碳气氛在一定温度下改变钢件表面含碳量的能力的参数。通常可用低碳钢箔在含碳气氛中的平衡含碳量来表示。

【合金渗碳体】

【晶界强化】向钢中加入一些微量的表面活性元素，如硼和稀土元素等，产生内吸附现象浓集于晶界，从而使钢的蠕变极限和持久强度显著提高的方法。

【固溶强化】通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。

【固溶处理】指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

【弥散强化】弥散强化指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。

【带状组织】金属材料内与热形变加工方向大致平行的诸条带所组成的偏析组织

【机械驱动力】

参考资料

钢的热处理（原理和工艺）（第三版）胡光立等

第三篇：(金属学与热处理)工程材料学总结

《工程材料学》总结

第一部分：晶体结构与塑性变形 一、三种典型的金属晶体结构

1．bcc、fcc、hcp的晶胞结构、内含原子数，致密度、配位数。Bcc：体心立方，内包含2个原子，致密度为0.68，配位数为8 Fcc：面心立方，4个原子，致密度0.74，配位数12 Hcp：密排六方，6个原子，致密度0.74，配位数12 2．立方晶系的晶向指数[uvw]、晶面指数(hkl)的求法和画法。

3．晶向族〈„〉/晶面族{„}的意义（原子排列规律相同但方向不同的一组晶向/晶面，指数的数字相同而符号、顺序不同），会写出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。4．bcc、fcc晶体的密排面和密排方向。

密排面 密排方向

fcc {111} <110> bcc {110} <111>

二、晶体缺陷

1．点缺陷、线缺陷、面缺陷包括那些具体的晶体缺陷。

点缺陷：特征“三个方向尺寸都很小”空位，间隙原子，置换原子 线缺陷：特征“两个方向上的尺寸很小”位错：刃型位错，螺型位错

面缺陷：特征“在一个方向上尺寸很小”外表面，内界面：晶界，亚晶界，孪晶界，堆垛层错和相界 2．刃型位错的晶体模型。

三、塑性变形与再结晶

1．滑移的本质：滑移是通过位错运动进行的。2．滑移系 =滑移面 + 其上的一个滑移方向。滑移面与滑移方向就是晶体的密排面和密排方向。

3．强化金属的原理及主要途径：阻碍位错运动，使滑移进行困难，提高了金属强度。

主要途径是细晶强化（晶界阻碍）、固溶强化（溶质原子阻碍）、弥散强化（析出相质点阻碍）、加工硬化（因塑变位错密度增加产生阻碍）等。

4．冷塑性变形后金属加热时组织性能的变化过程：回复→再结晶→晶粒长大。5．冷、热加工的概念

冷加工：在再结晶温度以下进行的加工变形，产生纤维组织和加工硬化、内应力。

热加工：在再结晶温度以上进行的加工变形，同时进行再结晶，产生等轴晶粒，加工硬化、内应力全消失。6．热加工应使流线合理分布，提高零件的使用寿命。第二部分：金属与合金的结晶与相图

一、纯金属的结晶

1．为什么结晶必须要过冷度？

由热力学可知，在某种条件下，结晶能否发生，取决于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-GL<0；只有当温度低于理论结晶温度 Tm 时，固态金属的自由能才低于液态金属的自由能，液态 金属才能自发地转变为固态金属，因此金属结晶时一定要有过冷度。

2．结晶是晶核形成和晶核长大的过程。

3．细化铸态金属的晶粒有哪些主要方法？（三种方法）控制过冷度，变质处理，振动搅动 二、二元合金的相结构与相图

1．固溶体和金属化合物的区别。（以下哪一些是固溶体，哪一些是金属化合物：α-Fe、γ-Fe、Fe3C、A、F、P、Ld、S、T、B上、B下、M片、M条？）

’2．匀晶相图

①在两相区内结晶时两相的成分、相对量怎样变化？ ②熟练掌握用杠杆定律计算的步骤：

⑴将所求材料一分为二，⑵注意杠杆的位置和长度，⑶正确列出关系式。3．共晶（析）相图

①熟悉共晶（析）相图的基本形式（水平线、一变二）。②会区分共晶（析）体、先共晶（析）相、次生相（二次相）。

③会在相图中填写组织组成物（或相组成物），掌握不同合金在室温时的平衡组织, 会熟练应用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。

三、Fe-Fe3C 相图（重点）

1.默绘相图并牢记共晶转变和共析转变的温度与各相成分。包晶转变：1495摄氏度 共晶转变：温度1148摄氏度 共析转变：727摄氏度

2.掌握各类合金平衡结晶过程与室温时的平衡组织，会画符合要求的平衡组织示意图： ①各组织组成物的形态，②在相图上标注各组织组成物。3.会用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。第三部分：各类材料与钢铁热处理（重点）

一、各类材料的牌号、热处理和用途

1． 会根据牌号确定钢的化学成分（碳及合金元素的含量范围）。①结构钢钢号特征： 前二位数字(万分比)普通碳素结构钢（如Q235等）、普通低合金钢（如Q295等）包括：⑴工程构件用钢： 含碳量小于0.20%。

热处理：热轧空冷后(相当于正火)直接使用 ⑵机器零件用钢： 按含碳量区分，由低到高是 渗碳钢(0.100.50%)(碳素钢：40, 45;合金钢：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、热处理：调质处理，即淬火＋高温回火 用途：轴，弹簧钢(0.500.60%的工具钢, 如：3Cr2W8V，5CrNiMo 热处理：淬火＋高温回火

⑶量具用钢：C:0.9-1.5%, 碳素工具钢:T10A, T12A 热处理：水（油淬）＋低温回火 低合金工具钢：9SiCr, GCr15, 热处理：淬火（油）＋冷处理＋低温回火

③不锈钢钢： Cr含量≥13%, 如：1Cr18Ni9Ti，3Cr13 2．钢的热处理工序及应用

①预先热处理： 完全退火（用于亚共析钢，用于组织均匀化，Ac3+30 C）

球化退火（用于共析钢、过共析钢, Ac1+30 C）

正火（过共析钢中消除网状二次碳化物，低碳亚共析钢中代替完全退火但强度硬度高一些, Ac3(ACcm)+30 C）

②最终热处理

⑴一般： 低温回火（用于刃具、冷模具等）

淬火 + 中温回火（用于弹簧等）

高温回火（即调质，用于轴类等）

⑵特殊： 构件用钢：不淬火，在热轧或正火（空冷）状态使用；

渗碳钢：先渗碳，再淬火 + 低温回火。

3． 铸铁、有色金属材料的分类

①要求掌握铸铁的分类并认识牌号（HT、QT、KT等）。②了解铸铁中石墨形态（几种形态？）对铸铁性能的影响。③ 要求认识铝合金、铜合金、钛合金的类型和强化途径。4.材料力学性能各指标的符号、名称。

二、热处理原理 1． 2． 3． 4． 钢加热到临界点（AC1/AC3/ACm）以上形成奥氏体，应控制加热温度和保温时间以避免晶粒长大。共析钢的TTT曲线示意图。

P、S、T、B上、B下、M片、M条的形态。

M的性能：硬度决定于马氏体内含碳量，韧性决定于马氏体的粗细及形态。

5．TTT曲线的应用： 冷却方式 画冷却曲线 所得组织 6．回火形成粒状组织M回、T回、S回（T回、S回与片状组织T、S无关）。

三、热处理工艺 1.会确定加热温度 ①退火、正火、淬火：

碳钢：临界点（AC1/AC3/ACm）+ 30℃；合金钢原则相同，但温度较高。②回火： 低温回火，中温回火，高温回火（用于淬火后的热处理）2.冷却方式与目的

① 退火—炉冷；②正火—空冷；③淬火—单液淬火，水淬油冷，分级淬火（减小内应力），等温淬火（获得B下）3．淬透性与淬硬性的区别

淬透性：钢淬火获得M多少的能力，决定于C曲线左右的位置。

淬硬性：钢淬火获得M的硬度高低，决定于M内的含碳量。故高碳钢的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金钢的淬透性好而淬硬性不够（如20CrMnTi）。

四、要求会定性分析合金元素在钢中主要作用的原因。①提高淬透性，②固溶强化，③弥散强化，④细化晶粒 ⑥所有合金元素都提高回火稳定性。

五、高速钢

1．莱氏体钢的锻造： 莱氏体钢内存在不均匀分布的粗大共晶碳化物，严重降低钢的性能，不能用热处理方法消除，必须进行反复多向的锻造击碎之，使之分布均匀，改善组织性能。高速钢及Cr12型钢都是莱氏体钢。2．为获得高速钢的红硬性，其热处理工艺应当： ① 高温淬火形成高碳高合金度的马氏体

高温加热（W18Cr4V 1280℃；W6Mo5Cr4V2 1220℃）使大量碳化物溶入奥氏体，形成高碳高合金度的奥氏体，经淬火形成高碳高合金度的马氏体 + 大量残余奥氏体 + 未溶碳化物，为二次硬化作准备。② 560℃多次回火时发生二次硬化，原因是：

⑴弥散强化，回火温度达500℃以上时，从马氏体内析出大量稳定的特殊合金碳化物，弥散分布，使硬度上升, 至560℃硬度达到峰值。

⑵二次硬化，在回火冷却时发生A向 M回 转变，也使硬度上升。多次回火可继续降低残余奥氏体量，进一步提高硬度。最终组织：回火马氏体 + 少量残余奥氏体 + 碳化物

，六、典型零件的选材、热处理及工艺路线（综合应用）

1、选材原则：力学性能；工艺性能；经济性；（轻型、高寿命）2． 轴类零件: 调质钢，如：40，40Cr等

热处理：调质（即淬火 + 高温回火）。（S回）

弹簧零件：弹簧钢。如：60Si2Mn 热处理：淬火 + 中温回火。(T回)机床齿轮：调质钢，如： 40，40Cr 热处理：调质表面淬火（高频）+ 低温回火。

汽车、拖拉机变速箱齿轮：渗碳钢，如：20Cr或20CrMnTi

热处理：渗碳 + 淬火 + 低温回火。

2．一般工艺路线： 锻（铸）造成形 → 预先（备）热处理 → 粗加工 → 最终热处理 → 精加工

第四篇：金属学与热处理课程教学大纲

机械设计制造及其自动化专业

参考教材

1.机械制图，参考书：胡建生.机械制图.北京：机械工业出版社 2.机械设计，参考书：陈良玉.机械设计基础.沈阳：东北大学出版社 3.机械制造基础，参考书：熊良山.机械制造技术基础.武汉：华中科技大学

第一部分 专业综合课考试大纲理论考试部分（200分）

《机械制图》（60分）

一、课程性质和任务

本课程是研究用正投影法绘制工程图样和解决空间几何问题的理论和方法的一门学科，培养学生具有初步绘制、阅读机械工程图样的能力和空间想像力，同时又为学生学习后续课程和完成课程设计和毕业设计打下不可缺少的基础。

二、课程的基本要求

1．掌握机械制图的基本原理和方法。2．培养学生阅读、绘制工程图样的能力。

三、教学内容

绪论：了解本课程的性质任务和学习方法

1、正投影法基础

了解投影法的基本概念、正投影的基本特性；熟练掌握点的投影、点的相对位置和重影点、直线的投影、直线上的点、两直线的相对位置、平面的投影。

2、立体的投影

掌握平面立体、曲面立体的投影图。

3、立体表面交线

掌握平面立体的截交线、曲面立体的截交线、两曲面立体相贯线的画法。

4、制图基本知识

了解工程制图的基本知识。

5、组合体的视图

熟练掌握组合体的形体分析、画组合体视图、读组合体视图、组合体的尺寸标注。

6、机件常用的表达方法

熟练掌握视图、剖视图、断面图、局部放大图、简化画法、规定画法。

7、标准件和常用件

掌握螺纹和螺纹紧固件、齿轮的画法；了解键联接、销联接、滚动轴承及弹簧的基本知识和画法。

8、零件图

了解零件图的内容；掌握零件图技术要求的标注方法（表面粗糙度、公差与配合的标注）。

9、装配图

了解装配图的作用和内容；了解装配图的表达方法及尺寸标注；了解装配图中的零、部件序号和明细栏的标注；了解看装配图的方法。

《机械设计》（70分）

一、课程的性质、目的与任务

机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课。在教学上应着重基本知识、基本理论和基本设计方法等内容。培养学生综合运用本课程的知识来解决具体工程技术问题的能力。

二、课程基本要求

1．掌握机械中常用机构的结构原理、运动特性及有关机构动力学的基本知识，初步具有分析和设计基本机构的能力，并对机械运动方案的确定有所了解。

2．掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并初步具有设计简单的机械及普通机械传动装置的能力。

3．具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。

三、教学考试内容与要求 1．机械设计概述

了解机械的组成及课程的研究内容、性质和任务。2．平面机构运动简图和自由度

了解运动副和运动简图的概念。掌握一般机构简图及其测绘方法；机构具有确定运动的条件。熟练掌握平面机构自由度数的计算（能识别和正确处理机构中含有的复合铰链、局部自由度和虚约束）。

3．平面连杆机构

了解连杆机构的概念和特点。掌握四杆机构的基本知识。熟练掌握判断机构中存在两个周转副的条件，并能确定取不同构件为机架时该机构的类型。了解四杆机构的演化。掌握曲柄滑块机构的特性。掌握用图解法设计四杆机构的方法（包括按给定连杆的预定的位置，按给定行程速比系数Ｋ设计）。

4．凸轮机构和间歇运动机构

了解凸轮机构的特点、常用类型及应用。掌握从动件常用运动规律。掌握滚子对心和偏心直动从动件盘形凸轮轮廓线的图解法设计。掌握压力角、基圆半径的概念。一般了解棘轮机构、槽轮机构的工作原理、特点和应用。

5．联接

了解联接的分类；键和花键联接的类型、特点和应用。掌握平键联接的失效形式和设计计算。了解螺纹的形成、螺纹的参数及螺纹的类型、特点和应用。了解螺旋副的受力分析、效率和自锁。掌握螺纹联接的四种基本类型及应用场合；螺栓联接的强度计算；受横向外载荷、轴向外载荷的螺栓组联接进行受力分析和强度计算；螺纹联接的预紧和防松。

6．带传动

了解带传动的工作原理、特点、类型和应用。掌握有关尺寸参数；掌握弹性滑动、打滑的概念。熟练掌握带传动受力分析和带的应力分析；V带传动的失效形式和设计计算。一般了解齿形带传动的特点和应用。

7．链传动

了解链传动的特点和应用；滚子链与链轮的结构。掌握链传动的运动特性和减轻运动不均匀性的措施；链传动的失效形式和设计计算。

8．齿轮传动

掌握齿轮传动的特点；渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合的基本知识。熟练掌握其尺寸参数的含义及其计算。了解齿轮加工方法及标准齿轮不发生根切的最少齿数。一般了解变位齿轮传动。了解斜齿轮传动的特点，掌握其尺寸参数计算和斜齿轮的当量齿轮的概念。了解圆锥齿轮传动的特点及其有关参数。掌握直齿圆锥齿轮的主要几何尺寸计算。

了解齿轮的失效形式和设计准则；齿轮常用材料及热处理方法。掌握三种齿轮（直齿、斜齿、锥齿）的受力分析并掌握设计计算。

9．蜗杆传动

掌握蜗杆传动的工作原理和特点；主要参数和几何尺寸计算。掌握其受力分析。了解蜗杆传动的失效形式、设计准则、常用材料及热平衡的概念。其它知识一般了解。

10．轮系

了解轮系的类型和功用。掌握轮系的传动比计算（包括大小和方向）。11．轴

了解轴的分类、特点。掌握轴的结构设计及两种强度计算方法。12．滚动轴承

掌握滚动轴承的主要类型、特点、代号及选用。熟练掌握滚动轴承的寿命计算。掌握滚动轴承的组合设计。了解滚动轴承静强度计算。

《机械制造基础》（70分）

一、金属切削基本知识

1.掌握切削运动、切削形式和刀具材料；

2.掌握切削用量三要素、切削层参数、进给运动对刀具工作角度的影响； 3.掌握刀具标注角度。

二、金属切削过程及其控制

1.了解刀具磨损的形态和磨损过程； 2.能够合理选择刀具的几何参数；

3.掌握切削过程中产生的物理现象：切削变形、切削力、切削热、刀具磨损等及其内在联系。4.掌握：切削变形、切削力、切削温度、刀具寿命的影响因素和影响规律；磨钝标准和刀具寿命的概念；合理选择切削用量的原则和方法。

三、金属切削机床

1.了解金属切削机床的分类与型号编制方法、机床运动与传动原理； 2.掌握工件表面形状与成形方法；

3.根据零件加工表面的形状和技术要求，确定其加工方法，合理选择机床。

四、金属切削刀具

1.了解刀具的作用、分类及正确使用；理解各类刀具的工艺范围、加工精度、结构及参数、应用特点等。

2.根据零件加工表面的形状和技术要求，确定其加工方法，合理选择切削刀具。

五、机械加工工艺规程设计

1.了解工艺规程设计的指导思想和设计原则，设计工艺规程必需的原始资料；了解制订机械加工工艺规程的内容和步骤。

2.理解划分加工阶段的目的意义；按工序集中原则和工序分散原则组织工艺过程的工艺特点及其应用范围；安排工序顺序的一般原则；机床设备和工艺装备选择的一般原则。

3.掌握选择粗、精基准的基本原则；用极值法和统计法解算尺寸链的计算公式；工序尺寸公差的计算方法；时间定额的组成和提高生产率的工艺途径；机械产品设计工艺性评价。

六、机床夹具设计

1.了解机床夹具的作用、分类及其组成；常见夹紧装置；钻床夹具、铣床夹具、车床夹具的结构特点。2.掌握六点定位原理、夹具的常用定位方式和常用定位元件； 3．掌握常见定位方式的定位误差分析计算方法。

七、机械加工质量

1.了解机械加工精度、机械加工表面质量的基本概念；

2.理解影响机械加工精度的因素、影响机械加工表面质量的因素； 3.掌握提高机械加工精度的工艺方法、控制表面加工质量的工艺途径。4.根据机械加工精度理论，能够对各种加工误差进行分析和计算。

八、机器装配工艺基础

1．了解装配的基本内容；理解装配精度与装配尺寸链、装配工艺规程的制订； 2.掌握保证装配精度的方法； 3.机器装配工艺规程设计。

参考教材

《机械制造技术基础》，于骏一主编，机械工业出版社

《机械制造技术基础》，熊良山主编，华中科技大学出版社

第二部分 专业技能测试（100分）

基本技能考核内容：根据所提供的零件、测绘工具及相关资料，完成零件测绘，用计算机绘图软件完成零件图，根据绘制的零件图拟定机械加工工艺路线。最后提交：1）徒手绘制的零件草图A3图纸一张2）计算机绘图的图形文件（文件名：考号姓名，例如：01张晓明）3）你定的工艺路线文件一份。考试时间为 100 分钟。考试要求

测绘零件类型范围：齿轮、齿轮轴、传动轴等轴类、轮盘盖类、叉架类零件一个。具体要求：

（一）测绘及徒手绘图部分：50分

1．给定零件名称、材料，分析零件的结构形状和零件的制造方法；

2．正确使用测量工具测绘零件，并能对标准结构（如标准齿轮的轮齿、键槽、退刀槽、中心孔、螺纹等）进行测量，并查表确定尺寸。

3．能够合理选择零件的表达方案，包括选择主视图、其它视图的数量和其它表达方法，掌握标准结构的规定表示法。

4．能够合理给出表面粗糙度、极限尺寸、形位公差等技术要求。5．具备徒手绘制零件草图的能力，将测绘结果通过零件草图记录下来。

（二）计算机绘图部分：30分

1．具有计算机绘图能力，掌握绘图软件的文件管理操作；掌握图层及对象特性工具的控制和使用；掌握定点、定向辅助工具的控制和使用；掌握一般绘图和编辑命令；掌握图库、块功能；能够控制文本和尺寸风格。

2．选择 AutoCAD2006（或CAXA2006）及以上版本的绘图软件，整理测绘得到的零件草图，用计算机绘图完成零件图。绘制的零件图应做到：表达方案合理、图形正确完整、线型规范清晰；尺寸标注正

确、完整、清晰，表面粗糙度、尺寸公差、形位公差及技术要求等标注齐备；图面布局合理，图纸幅面、比例选择恰当，图幅格式（A3横放或竖放、左边装订、制图作业可以采用的简化标题栏）正确。

（三）工艺路线拟定部分：20分 １．基准选择正确； ２．加工方法选择可行；

３．加工顺序安排符合原则； ４．加工阶段划分合理。

（二）参考书目

1．《现代工程图学》，杨裕根主编，北京邮电大学出版社

2．《AutoCAD 机械制图实用教程》，李银玉等主编，人民邮电出版社 3．《机械制造技术基础》，于骏一主编，机械工业出版社

（或）《机械制造技术基础》，熊良山主编，华中科技大学出版社

第五篇：金属学与热处理总结

名词解释：

退火：将钢加热到临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

正火：将钢加热到Ac3（或Acm）以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。

淬火：将钢加热到临界点Ac3或Ac1以上一定温度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。

回火：将淬火钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却到室温的工艺过程。表面淬火：将工件快速加热到淬火温度，然后快速冷却，仅使表面层获得淬火组织的热处理方法。

渗碳：将低碳钢件放入渗碳介质中，在900-950加热保温，使活性原子渗入钢件表面并获得高渗碳体的工艺方法。

渗氮：向钢件表面渗入氮元素，形成富氮硬化层的化学热处理。

淬透性：钢材淬火时获得马氏体能力的特征。

淬硬性：钢材淬火时淬成马氏体可能得到的最高硬度。

回火稳定性：淬火钢对回火时发生软化过程的抵抗能力。

回火脆性：钢在一定温度范围内回火时，其冲击韧度显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性热应力：工件在加热（或冷却）时，由于不同部位的温度差异，导致热胀（或冷缩）的不一致所引起的应力称为热应力。

组织应力：由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力。

过冷奥氏体：在临界温度以下处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。

退火的目的：均匀钢的化学成分及组织；细化晶粒；调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，为淬火做好组织准备。

正火的目的：改善钢的切削加工性能；消除热加工缺陷；消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火；提高普通结构零件的力学性能。

淬火目的：提高工具、渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性； 回火目的：减少或消除淬火应力，保持相变的组织转变，提高钢的塑形和韧性，获得硬度强度塑形和韧性的适当结合1.试述奥氏体钢的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法

制定合适的加热规范，包括控制加热温度和保温时间；碳含量控制在一定范围内，并在钢中加入一定阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素；考虑原始组织的影响

2.珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？

珠光体：片状珠光体，片间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状珠光体，Fe3C颗粒

越细小，分布越均匀，合金的强度越高。第二相的数量越多，对塑性的危害越大；片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性差；贝氏体：上贝氏体为羽毛状，亚结构为位错，韧性差；下贝氏体为黑针状或竹叶状，亚结构为位错，位错密度高于上贝氏体，综合机械性能好；马氏体：低碳马氏体为板条状，亚结构为位错，具有良好的综合机械性能；高碳马氏体为片状，亚结构为孪晶，强度硬度高，塑性和韧性差。

3.何谓回火脆性，说明回火脆性的类型、特点及其抑制办法

有些钢在一定的温度范围内回火时，其冲击韧性显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性.回火脆性类型分为两种，即第一回火脆性和第二回火脆性。第一回火脆性又称低温回火脆性，几乎在所有的工业用钢中都会出现，它与回火后的冷却速度无关。高温回火脆性亦称第二回火脆性，主要在合金结构钢中出现，碳钢一般不会出现这种特性，通常在回火保温后缓冷的情况下出现，若快速冷却，脆化现象将消失或受到抑制。

方法：对于第一类回火特性，由于其不可逆性，只能避免在淬火温度内回火，如果必须在该温度回火，可采用等温淬火，加Si使低温回火脆性温度移向高温。抑制高温脆性的方法;1回火后快速冷却2.降低钢中杂质元素的含量3.加入适量的Mo、W

4.比较回火索氏体与索氏体的主要异同点。

相同点：都是铁素体与渗碳体的机械的机械混合物。

不同点：①渗碳体的形态不同，回火索氏体的渗碳体的形态为颗粒状，索氏体的渗碳体的形态为片状；②来源不同，回火索氏体是淬火马氏体分解的到的，索氏体是奥氏体直接分解得到的；③性能特点不同，回火索氏体具有良好的综合机械性能，索氏体的抗拉强度高；韧性比回火索氏体低。

5.正火、退火工艺选用的原则是什么？

含0．25％C以下的钢，用正火可以提高钢的硬度，改善低碳钢的切削加工性能；在没有 其它热处理工序时，用正火可以细化晶粒，提高低碳钢强度。

对含碳0．25～0．50％的钢，一般采用正火。

对含碳0．50～0．75％的钢，一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。含碳0．75%以上的高碳钢，或工具钢一般均采用球化退火作预备热处理。

6.分析碳和合金元素在高速钢中的作用及高速钢热处理工艺的特点

化学成分：高碳的目的是为了和合金元素Cr、W、Mo、V等形成碳化物，并保证得到强硬的马氏体基体以提高钢的硬度和耐磨性。W、Mo、V主要是提高钢的红硬性、硬度和耐磨性，因为这些元素形成的碳化物硬度高，产生二次硬化效应；Cr主要提高钢的淬透性。

工艺特点：淬火加热温度非常高，回火温度高，次数多，淬火加热时采用预热。

7.用9SiCr刚制成圆板牙，其工艺路线为：锻造 球化退火、机械加工、淬火、低温回火、磨平面、开凿开口。试分析：1球化退火、淬火及回火的目的2大致工艺

球化退火是为了消除锻造能力、获得球状珠光体和碳化物，降低硬度以利于切削加工，并为淬火做好组织准备，减少淬火时的变形和开裂；淬火及回火是为了获得回火马氏体，保证热处理后具有高硬度，高耐磨性。

球化退火工艺：加热温度790-810，等温温度700-720

淬火工艺：加热温度850-870（油淬）

回火工艺：160-180

8.下料→锻造→正火→机械加工→淬火（淬透）→高温回火→花键高频表面淬火→低温回火→半精磨→人工时效→精磨。正火、淬火、高温回火、人工时效的目的是什么？花键高频表面淬火、低温回火的目的是什么？表面和心部的组织是什么？

正火处理是为了得到合适的硬度，以便切削加工，同时改善锻造组织，消除锻造应力。淬火是为了得到高强度的马氏体组织，高温回火是为了得到回火索氏体，淬火＋高温回火称为调质，目的是为使主轴得到良好的综合力学性能。人工时效主要是为了消除粗磨削加工时产生的残余应力。花键部分用高频淬火后低温回火是为了得到回火马氏体，增加耐磨性。表面为回火马氏体，心部为回火索氏体组织。

9.20CrMnTi、40CrNiMo、60Si2Mn、T12属于哪类钢？含碳量为多少？钢中合金元素的主要作用是什么？淬火加热温度范围是多少？常采用的热处理工艺是什么？最终的组织是什么？性能如何？

20CrMnTi为渗碳钢，含碳量为0.2%，最终热处理工艺是淬火加低温回火，得到回火马氏体，表面为高碳马氏体（渗碳后），强度、硬度高，耐磨性好；心部低碳马氏体（淬透）强韧性好。Mn与Cr 提高淬透性，强化基体，Ti阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。

40CrNiMo为调质钢，含碳量为0.4%，最终热处理工艺是淬火加高温回火，得到回火索氏体，具有良好的综合机械性能，Cr、Ni提高淬透性，强化基体，Ni提高钢的韧性，Mo细化晶粒，抑制第二类回火脆性。

60Si2Mn为弹簧钢，含碳量为0.6%，最终热处理工艺是淬火加中温回火，得到回火托氏体（或回火屈氏体），具有很高的弹性极限，Si、Mn提高淬透性，强化基体，Si提高回火稳定性。T12钢为碳素工具钢钢，含碳量为1.2%，最终热处理工艺是淬火加低温回火，得到回火马氏体＋粒状Fe3C＋残余奥氏体（γ'），强度硬度高、耐磨性高，塑性、韧性差

10.合金元素Cr、Mn、Ni、强碳化物形成元素在钢中的主要作用是什么？

Cr在钢中的主要作用有：溶入基体，提高淬透性，固溶强化；形成第二相提高强度、硬度；含量超过13%时提高耐腐蚀性；在表面形成致密的氧化膜，提高抗氧化能力。Cr促进第二类回火脆性的发生。

Mn在钢中的主要作用有：溶入基体，提高淬透性，固溶强化；形成第二相提高强度、硬度；含量超过13%时形成奥氏体钢，提高耐磨性；消除硫的有害作用。Mn促进第二类回火脆性的发生，促进奥氏体晶粒的长大。

Ni在钢中的主要作用有：溶入基体，提高淬透性，固溶强化；扩大奥氏体区，提高钢的韧性，降低冷脆转变温度。

强碳化物形成元素（Ti、Nb、Zr，V）的主要作用有：形成碳化物提高硬度、强度、耐磨性，提高回火稳定性，细化晶粒，防止晶间腐蚀。

11.石墨化的两个阶段

在p’s’k’线以上发生的石墨化称为第一阶段石墨化，包括结晶时共晶石墨、一次石墨、二次石墨的析出和加热时共晶渗碳体、一次渗碳体、及二次渗碳体的分解；在p’s’k’线以下发生的石墨化称为第二阶段石墨化，包括冷却时共析石墨的析出和加热时共析渗碳体的分解。