【文章內(nèi)容簡介】 件表層存在殘余壓應力能提高鋼的疲勞強度；若存在殘余拉應力則降低疲勞強度，甚至發(fā)生早期疲勞損傷。 十三 熱處理變 形 1 淬火變形：淬火引起的變形是由組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積（熱應力引起的變形，組織應力引起的變形）變形和快速冷卻時熱應力和組織應力產(chǎn)生的形狀變形所組成。 2 影響淬火變形的因素：鋼的成分及原始組織；工件尺寸及形狀。一 成分及原始組織的影響： 1 鋼的化學成分 ：合金元素一般是 Ms 下降，參與奧氏體增多，因此可減少組織應力；同時合金元素的加入顯著提高鋼的淬透性和屈服強度，因此 可在緩和的淬火介質(zhì)中冷卻，降低工件的內(nèi)應力，從而明顯減少淬火變形。 2原始組織：經(jīng)預先球化處理的工件淬火后變形小。另外 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的回火索氏體組織， 淬火后變形量小于珠光體組織。 二 熱處理工藝參數(shù)的影響： 1 加熱溫度及加熱速度：提高溫度，溫差增大，熱應力相應增加，但同時提高了淬透性，工件淬硬層加厚，組織應力也相應增加，從而增大總變形量。但高合金鋼反而使得變形量減小。加熱速度過快，將會使熱應力增加而引起變形，因此可采取控制加熱速度領隊工件均勻加熱；適當預熱可以減小變形。 2淬火介質(zhì)及冷卻方式：目的是對冷卻速度的控制，冷卻速度越大，由內(nèi)應力引起的淬火變形越大。若在 Ms以上提高冷速，將會增加熱應力變形傾向；在 Ms 一下提高冷速將增加組織應力和體積效應的變性傾向 。 因此氺淬時改為氺淬油冷，可減少變形。采用鹽浴進行分級或等溫淬火，有效減少變形。 三 工件尺寸及形狀對變形的影響：形狀簡單，淬火變形?。环粗闪?；有傲奧角窄勾槽處冷速較慢；外表比內(nèi)表面冷卻快；園凸外表面比平面冷卻快。 十四 熱處理裂紋 1 淬火裂紋的類型：一 縱向裂紋 二 橫向裂紋（包括弧形裂紋） 三 網(wǎng)狀裂紋 四 剝離裂紋 五 顯微裂紋 2 影響淬火裂紋的因素：一 原材料因素 二 鍛造缺陷 三 熱處理工藝操作不當 1,試訴鋼加熱時引起氧化和脫碳的原因及對鋼性能的影響，如何加以預防？ 答：（ 1）氧化的原因及影響：工件在加熱到高溫時通常要與氧，二氧化碳及水蒸氣，二氧化硫及氧化性氣體發(fā)生作用，而使表面形成一層氧化鐵，它不僅使工件表面失去光澤，并變得粗糙不平，降低尺寸精度。而且使工件的機械性能，如彎曲疲勞強度等變壞，同時在冷拔，冷沖模鍛時容易引起模具損壞。 防治措施：控制爐氣性質(zhì)或在保護介質(zhì)中加熱，是工件表面與周圍有害介質(zhì)隔開，避免氧化性氣體的不良影響，以及采用快速加熱，以縮短工件在高溫下停留的時間，也可對工件表面覆蓋一層涂料： （ 2）脫碳：鋼表層中的碳與爐中的氣氛發(fā)生化學反應，造成鋼表層的含碳量降低 ：脫碳使工件的硬度，強度，耐磨性，疲勞強度等性能變壞，導致使用中發(fā)生早期失效。另外，脫碳對鍛造和熱處理等工藝性都有不良影響。 防治措施：在中性介質(zhì)或弱氧化性介質(zhì)中加熱，可以減少脫碳，或采用快速加熱，降低脫碳層厚度。 2,影響加熱速度的因素有哪些？為什么？答：影響因素：（ 1）材料本身的成分與性質(zhì)，工件的尺寸，加熱規(guī)范等（ 2）對于大型鑄鍛焊接件往往存在較大的殘余應力，必須控制加熱速度。在實際生產(chǎn)中，只要在設備條件和技術要求允許的情況下，應盡可能采用快速加熱：對于大型工件和高合金鋼件的加熱速度，則需要加以嚴格控制 。 3,將 ? 10mm 的 T8 鋼加熱到 760176。 C 并保溫足夠的時間，問采用何種工藝可獲得如下組織：珠光體，屈氏體，上貝氏體，下貝氏體，屈氏體 +馬氏體，馬氏體 +少量參與奧氏體，并在 C曲線上描出工藝曲線圖。 ① P：將該狀態(tài)下的鋼冷卻至 P 轉(zhuǎn)變 T 區(qū)并保溫 ②屈氏體 :將該鋼冷卻到屈氏體轉(zhuǎn)變 T 區(qū)并保溫 ③上貝氏體：將該鋼冷卻至上貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)并保溫 ④下貝氏體：。。下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)并保溫 ⑤ T+M：。冷卻到屈氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)并保溫，在其未完全轉(zhuǎn)變?yōu)榍?體前將其冷卻到Mf 以下 ⑥ M+A：將該鋼冷卻到 Ms 點以下， Mf 以上溫度 4,今有一批 40Cr鋼汽車連桿螺栓，其工藝路線為：鍛造 —— 熱處理 —— 機械加工 —— 調(diào)質(zhì)，試問鍛造后應進行何種熱處理？調(diào)質(zhì)工藝如何制定？ 答：熱處理應采用淬火工藝得到馬氏體組織，調(diào)質(zhì)工藝選用高溫回火，得到回火索氏體組織，以獲得良好的綜合機械性能。 5,今有 ZG15 鑄鋼工件外形復雜，機械性能要求較高，鑄造后應采用何種熱處理？ 答：可先對工件進行淬火處理，再再進行高溫回火調(diào)質(zhì)處理。 6,化學熱處理包括那幾個過程？常用的化學熱處理方法有那幾種？ 答：化學熱處理包括三個基本過程：化學滲劑的分解；活性原子的吸收；滲入原子的擴散；常用的化學熱處理方法有鋼的滲碳，滲氮及碳氮共滲。 7,解釋下列名詞并比較各自的區(qū)別：物理吸附和化學吸附；純擴散和反應擴散。 答： 1物理吸附：沒有電子轉(zhuǎn)移和化學鍵的吸附現(xiàn)象稱為物理吸附 。當氣體吸附質(zhì)與金屬表面吸附劑接觸時，三者以高速度發(fā)生反應形成化學鍵，即發(fā)生化學反應，電子交換，組成離子鍵或共價鍵結合叫化學吸附。兩者的區(qū)別：物理吸附?jīng)]有電子轉(zhuǎn)移和化學鍵生成，且在低溫下發(fā)生，完全可逆，即當溫度升高時吸附量下降，溫度下降時吸附量又 增加，且這種吸附不會使分子解離；而化學吸附中有電子轉(zhuǎn)移和化學鍵的生成，有明顯的選擇性，在低溫時速度較小，隨溫度升高明顯增大，這種吸附可以使分子解離。 2純擴散和反應擴散：純擴散：在固態(tài)有限固溶體中，由于溶質(zhì)元素在溶劑中有一定溶解度，所以在開始時滲入原子溶解在金屬中形成固溶體，這是只有濃度的變化，而沒有晶體結構的變化，這樣的擴散叫純擴散；當滲入原子的濃度超過溶解度極限之后，此時會有第二相形成，它可能是固溶體，也可能是化合物（中間相）。通過擴散引起新相生成的現(xiàn)象叫做反應擴散。區(qū)別：純擴散無新相生成，只是 濃度的變化，而反應擴散有新相的生成。 8,今有 45 鋼機床齒輪，根據(jù)工作條件，其承受載荷不大，但要求齒部耐磨性好，同時要求熱處理變形小，試問應用何種表面強化方法？為什么？ 答：采用碳氮共滲處理，這樣滲氮層能直接獲得較高硬度，而避免了因淬火引起的變形，而滲碳僅能改變工件表面層的含碳量，只有經(jīng)過隨后的淬火及回火處理，才能使工件表層的組織和性能發(fā)生變化，但會引起變形，所以選用表面碳氮共滲最合適，其表面脆性比滲氮低，具有較高的抵抗強度，且耐磨性好！ 9,滲碳件常用的熱處理工藝有哪些？各有什么特點？ 答： 1直接淬火 法：工件滲碳后經(jīng)過預冷后直接淬火，這種方法只適用于本質(zhì)細晶粒鋼滲碳件。其特點是：操作簡便，生產(chǎn)效率高，脫碳少，適用于大批量生產(chǎn)； 2一次淬火法：工件滲碳后隨爐冷卻或空冷至室溫，然后再重新加熱到淬火溫度，經(jīng)保溫后淬火，其其淬火加熱溫度的選擇適鋼材成分和技術要求而定。 3兩次淬火法：是將滲碳緩冷到室溫的工件進行兩次加熱淬火。其加熱次數(shù)多，工藝較復雜，生產(chǎn)成本高，能源消耗大，并容易造成氧化、脫碳和變形，僅適用于承受高載荷的工件。 10,試說明碳氮共滲與滲碳、滲氮工藝對工件的組織、性能，應用范圍等方面的異同點？ 答：對組織性能的異同： 1滲碳能改善鋼件表面和心部組織，提高表面硬度和耐磨性，增加工件的疲勞強度；滲氮能使工件獲得比滲碳更高的表面硬度、耐磨性、疲勞強度及抗咬合性，也可提高在某些介質(zhì)中的抗腐蝕能力。而碳氮共滲可以顯著提高零件的彎曲疲勞強度，提高幅度高于滲碳，而碳氮共滲層具有更高的耐磨性和接觸疲勞強度。 2三者對工件的應用范圍的異同：滲碳用鋼通常為含 —— %的低碳鋼及低碳合金鋼 。滲氮廣泛應用在精密工件的表面處理上，如鏜床主軸，精密機床的絲杠，內(nèi)燃機曲軸精密齒輪，汽缸套和氣閥，以及工模具等工 件的最終熱處理。 11,試比較高頻感應加熱、火焰加熱的異同點及各自的優(yōu)缺點。 答：異同點：感應加熱表面淬火是利用電磁感應的原理在工件表面產(chǎn)生感應電流，將其表面加熱至臨界點以上而實現(xiàn)淬火的一種工藝方法。而火焰加熱表面淬火是利用氧 —— 乙炔混合氣體或其他可燃氣體的燃燒形成高溫火焰，噴向工件表面，使其迅速加熱到淬火溫度然后淬火冷卻，使其得到預期的應硬度和淬硬層深度。優(yōu)缺點：感應加熱的優(yōu)缺點：加熱速度快，熱量集中在工件表面，加熱時間短 。淬火變形小，易實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高；火焰加熱：簡便易行，費 用低，方法靈活，可對各種形狀的大尺寸工件進行局部淬火，但其最大的缺點是加熱溫度無法測量，淬硬層不易控制。 12,簡述工件在冷卻過程中熱應力和組織應力的分布特點以及其變形開裂的影響。 答：①熱應力的變化：冷卻初期，式樣表層冷速大于心部，因而表層是拉應力，心部為壓應力，繼續(xù)冷卻，此應力值隨溫差增大而增加，達到 T1時，工件表層伸長和心部壓縮的塑性變形，因而應力因松弛而減小，到達 T2 時刻，表層和心部的應力值都降為 0，繼續(xù)冷卻，式樣表層收縮比心部收縮的小，因而產(chǎn)生表層壓應力，心部拉應力。 ②組織應力的變化：冷卻初期， 表層生成的馬氏體伴隨體積的膨脹受到心部牽連，因而表層產(chǎn)生壓應力，心部拉應力，到達屈服強度時，發(fā)生塑性變形而受到松弛而使應力減小，到達T2 時，都減為 0，此后繼續(xù)冷卻時，心部膨脹受表層的牽制，因而產(chǎn)生表層拉應力，心部拉應力。 ③對變形開裂的影響：存在殘余應力的工件受到外載荷作用時，當殘余應力的方向與受力方向相反，能起著抵消外力的有效作用，從而提高工件的承載能力，反之，則加速零件失效，但工件表層的殘余應力其合成應力在離表面一定深度部位以超過材料強度，將在交變應力作用下產(chǎn)生裂紋源，引起工件早期破壞。 13,說明高碳 鋼為淬透時易形成橫向裂紋的原因 答：因為高碳鋼的脆性較大，而塑性較低，對于未淬透的工件，在淬硬層心部間的過渡區(qū)內(nèi)，工件產(chǎn)生的組織拉應力最大，由于高碳鋼的塑性較低，較大的拉應力不能通過塑性變形而釋放，當超過工件的抗拉強度時，便產(chǎn)生了橫向裂紋。 14,為什么可以利用回火來減少和適當調(diào)整淬火工件的變形量