【正文】 ，并編寫(xiě)簡(jiǎn)明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，并且鋼材具有足夠的淬透性）：（1）某機(jī)床變速箱齒輪（模數(shù)m=4），要求齒面耐磨，心部強(qiáng)度和韌性要求不高，材料選用45鋼；（2）某機(jī)床主軸，要求有良好的綜合機(jī)械性能，軸徑部分要求耐磨（HRC 5055），材料選用45鋼；（3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機(jī)械性能，材料選用38CrMoALA。（2）終熱處理后的顯微組織為回火馬氏體 ，大致的硬度60HRC。，工藝路線為：鍛造—熱處理—機(jī)加工—熱處理—磨加工（1） 試寫(xiě)出各熱處理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用；（2） 指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度；（3） 制定最終熱處理工藝規(guī)定（溫度、冷卻介質(zhì)）答：（1）工藝路線為：鍛造—退火—機(jī)加工—淬火后低溫回火—磨加工。氮化處理適用于耐磨性和精度都要求較高的零件或要求抗熱、抗蝕的耐磨件。3）氮化表面形成致密氮化物組成的連續(xù)薄膜，具有一定的耐腐蝕性。與滲碳相比、氮化工件具有以下特點(diǎn)：1）氮化前需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，以便使心部組織具有較高的強(qiáng)度和韌性。滲碳主要用于表面受?chē)?yán)重磨損，并在較大的沖載荷下工作的零件（受較大接觸應(yīng)力）如齒輪、軸類、套角等?！?C范圍。~%的低碳鋼和低碳合金鋼,如20Cr、20CrMnTi、20SiMnVB等。（2）中頻感應(yīng)加熱表面淬火主要用于承受較大載荷和磨損的零件,例如大模數(shù)齒輪、尺寸較大的曲軸和凸輪軸等。它是利用快速加熱使鋼件表面奧氏體化，而中心尚處于較低溫度即迅速予以冷卻，表層被淬硬為馬氏體，而中心仍保持原來(lái)的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。答：表面淬火一般適用于中碳鋼（~%C）和中碳低合金鋼（40Cr、40MnB等），也可用于高碳工具鋼，低合金工具鋼（如T9Mn2V、GCr15等）。滲氮主要用于要求耐磨性和精密度很高的各種高速傳動(dòng)的精密齒輪、高精度機(jī)床主軸(如鍾軸、磨床主軸)、分配式液壓泵轉(zhuǎn)子,交變載荷作用下要求疲勞強(qiáng)度高的零件(高速柴油機(jī)曲軸),以及要求變形小和具有一定耐熱、抗蝕能力的耐磨零件(閥門(mén))等。3)滲氮層的致密性和化學(xué)穩(wěn)定性均很高,因此滲氮工件具有高的耐蝕性。氮化的主要特點(diǎn)為：1)工件經(jīng)滲氮后表面形成一層極硬的合金氮化物(如CrN、MoN、AIN等),滲氮層的硬度一般可達(dá)950~1200HV(相當(dāng)于6872HRC),且滲氮層具有高的紅硬性(即在600~650℃仍有較高硬度)。答：在一定溫度(一般在AC1以下)使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝稱為滲氮。 ，并說(shuō)明其技術(shù)條件的標(biāo)注方法。化學(xué)熱處理的過(guò)程：1分解：化學(xué)介質(zhì)要首先分解出具有活性的原子；2吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶體或化合物；3擴(kuò)散：被工件吸收的活性原子，從表面想內(nèi)擴(kuò)散形成一定厚度的擴(kuò)散層。但感應(yīng)加熱設(shè)備比火焰加熱淬火費(fèi)用較貴,維修調(diào)整比較困難,形狀復(fù)雜的線圈不易制造表面淬火前應(yīng)采用退火或正火預(yù)先熱處理。3）感應(yīng)加熱表面淬火后,淬硬層中存在很大殘余壓應(yīng)力,有效地提高了工件的疲勞強(qiáng),且變形小,不易氧化與脫碳。感應(yīng)加熱表面淬火與火焰加熱淬火相比較有如下特點(diǎn):1)感應(yīng)加熱速度極快,只要幾秒到幾十秒的時(shí)間就可以把工件加熱至淬火溫度,:而且淬火加熱溫度高(AC3以上80~150℃)?；鹧婕訜岜砻娲慊鹗且愿邷鼗鹧鏋闊嵩吹囊环N表面淬火法。常用的表面淬火方法有：；。并說(shuō)明表面淬火前應(yīng)采用何種預(yù)先熱處理?；鼗瘃R氏體是過(guò)飽和的α固溶體（鐵素體）和與其晶格相聯(lián)系的ε碳化物所組成，其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性得到降低?；鼗鹚魇象w和回火屈氏體相對(duì)于索氏體與屈氏體其塑性和韌性較好。答：由奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變而成的屈氏體(淬火屈氏體)和索氏體(淬火索氏體)組織,與由馬氏體分解所得到的回火屈氏體和回火索氏體組織有很大的區(qū)別,主要是碳化物的形態(tài)不同。%的碳鋼和合金鋼制造的各類連接和傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)零件，如軸、連桿、螺栓等。%的碳鋼和合金鋼制造的各類彈簧。這種回火主要應(yīng)用于高碳鋼或高碳合金鋼制造的工、模具、滾動(dòng)軸承及滲碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般為HRC 5864。低溫回火得到的組織是回火馬氏體。答：回火的目的是降低淬火鋼的脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定并獲得所需要的性能。鋼的成分波動(dòng)愈小，淬透性帶愈窄，其性能愈穩(wěn)定，因此淬透性帶愈窄愈好。由淬透性曲線就可比較出不同鋼的淬透性大小。據(jù)此，末端組織應(yīng)為馬氏體，硬度最高，隨距水冷端距離的加大，組織和硬度也相應(yīng)變化，將硬度隨水冷端距離的變化繪成曲線稱為淬透性曲線。將鋼加熱奧氏體化后，迅速噴水冷卻。目前國(guó)內(nèi)外都普遍采用“頂端淬火法”測(cè)定鋼的淬透性曲線，比較不同鋼的淬透性。所謂臨界直徑就是指圓柱形鋼棒加熱后在一定的淬火介質(zhì)中能全部淬透的最大直徑。？用什么方法測(cè)定結(jié)構(gòu)鋼的淬透性？怎樣表示鋼的淬透性值。除Co和Al（＞%）以外的大多數(shù)合金元素都使C曲線右移，使鋼的淬透性增加，因此合金鋼的淬透性比碳鋼好。影響淬透性的因素：① 化學(xué)成分C曲線距縱坐標(biāo)愈遠(yuǎn)，淬火的臨界冷卻速度愈小，則鋼的淬透性愈好。淬硬性：是指鋼以大于臨界冷卻速度冷卻時(shí)，獲得的馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度。？影響鋼淬透性的因素有哪些？影響鋼制零件淬硬層深度的因素有哪些？答：淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層的能力。淬火內(nèi)應(yīng)力如不及時(shí)通過(guò)回火來(lái)消除,對(duì)某些形狀復(fù)雜的或碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的工件,在等待回火期間就會(huì)發(fā)生變形與開(kāi)裂。工件在加熱爐中安放時(shí),要盡量保證受熱均勻,防止加熱時(shí)變形。；正確確定加熱溫度與加熱時(shí)間,可避免奧氏體晶粒粗化。為減小變形或開(kāi)裂，出了正確選擇鋼材和合理設(shè)計(jì)工件的結(jié)構(gòu)外，在工藝上可采取下列措施：鍛造可使網(wǎng)狀、帶狀及不均勻的碳化物呈彌散均勻分布。組織應(yīng)力引起工件變形的特點(diǎn)卻與此相反：使平面變?yōu)榘济?，直角變?yōu)殁g角，長(zhǎng)的方向變長(zhǎng)；短的方向縮短，一句話，使尖角趨向于突出。工件淬火時(shí)各部位馬氏體轉(zhuǎn)變先后不一致,因而體積膨脹不均勻。熱應(yīng)力引起工件變形特點(diǎn)時(shí)：使平面邊為凸面，直角邊鈍角，長(zhǎng)的方向變短，短的方向增長(zhǎng)，一句話，使工件趨于球形。淬火內(nèi)應(yīng)力形成的原因不同可分熱應(yīng)力與組織應(yīng)力兩種。（3）T12鋼銼刀，工件的淬火溫度為780℃左右，回火溫度為150℃～250℃，其回火后獲得的組織為回火馬氏體 ，大致的硬度60HRC。答：（1）45鋼小軸（要求綜合機(jī)械性能），工件的淬火溫度為850℃左右，回火溫度為500℃～650℃左右，其回火后獲得的組織為回火索氏體 ，大致的硬度25～35HRC。%的碳鋼屬于過(guò)共析鋼，過(guò)共析碳鋼淬火加熱溫度Ac1+（30～50℃），而780℃在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，這時(shí)淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織，使鋼具有高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，而且也具有較好的韌性。（3）哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較多？答：因?yàn)榧訜釡囟?60℃已經(jīng)超過(guò)了Accm，此時(shí)碳化物全部溶于奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的Ms和Mf點(diǎn)，淬火后殘余奧氏體增多。因?yàn)?60℃加熱溫度高，加熱時(shí)形成的奧氏體晶粒粗大，冷卻后得到的馬氏體晶粒較粗大。%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780℃和860℃并保溫相同時(shí)間，使之達(dá)到平衡狀態(tài)，然后以大于VK的冷卻速度至室溫。840℃：它的加熱溫度在Ac3以上，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。答：700℃：因?yàn)樗鼪](méi)有達(dá)到相變溫度，因此沒(méi)有發(fā)生相變，組織為鐵素體和珠光體。但由于硝鹽浴或堿浴的冷卻能力低，只能適用于零件尺寸較小，要求變形小，尺寸精度高的工件，如模具、刀具等。分級(jí)淬火法：它是將加熱的工件先放入溫度稍高于Ms的硝鹽浴或堿浴中，保溫2～5min，使零件內(nèi)外的溫度均勻后，立即取出在空氣中冷卻。等溫淬火后獲得B下組織。適合于尺寸較大、形狀復(fù)雜的工件。雙液淬火法：采用先水冷再油冷的操作。但其缺點(diǎn)是不符合理想淬火冷卻速度的要求，水淬容易產(chǎn)生變形和裂紋，油淬容易產(chǎn)生硬度不足或硬度不均勻等現(xiàn)象。答：常用的淬火方法有單液淬火法、雙液淬火法、等溫淬火法和分級(jí)淬火法。淬火溫度過(guò)高，淬火后易得到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體，使鋼的脆性增加。 過(guò)共析碳鋼淬火加熱溫度Ac1+（30～50℃），淬火后的組織為均勻而細(xì)小的馬氏體和顆粒狀滲碳體及殘余奧氏體的混合組織。因?yàn)槿绻麃喒参鎏间摷訜釡囟仍贏c1～Ac3之間，淬火組織中除馬氏體外，還保留一部分鐵素體，使鋼的強(qiáng)度、硬度降低。答：淬火的目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體并配以不同溫度回火獲得各種需要的性能。要得到大小均勻的細(xì)小晶粒，選第二種工藝最合適。（2）因其在退火溫度范圍內(nèi)，加熱時(shí)全部轉(zhuǎn)化為晶粒細(xì)小的奧氏體，故冷卻后得到組織、晶粒均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體。（尺寸Φ15*10mm），因其組織、晶粒大小不均勻，需采用退火處理。 （3）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除網(wǎng)狀Fe3CⅡ，為球化退火做組織準(zhǔn)備，消除內(nèi)應(yīng)力。 （2）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力。：（1）20鋼齒輪 （2）45鋼小軸 （3）T12鋼銼刀答：（1）目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，提高硬度，改善切削加工性。（2）從使用性能上考慮如工件性能要求不太高，隨后不再進(jìn)行淬火和回火，那么往往用正火來(lái)提高其機(jī)械性能，但若零件的形狀比較復(fù)雜，正火的冷卻速度有形成裂紋的危險(xiǎn)，應(yīng)采用退火。對(duì)于低、中碳結(jié)構(gòu)鋼以正火作為預(yù)先熱處理比較合適，高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼則以退火為宜。一般金屬的硬度在HB170～230范圍內(nèi)，切削性能較好。當(dāng)鋼件尺寸較小時(shí)，正火后組織：S，而退火后組織：P。？生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火及退火？答：與退火的區(qū)別是①加熱溫度不同，對(duì)于過(guò)共析鋼退火加熱溫度在Ac1以上30～50℃而正火加熱溫度在Accm以上30～50℃。通過(guò)球化退火，使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性。4）具有片狀滲碳體的T12鋼坯；答：球化退火。因此退火目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性。3）鍛造過(guò)熱后的60鋼鍛坯；答：完全退火。因此退火目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性。2）ZG35的鑄造齒輪答：完全退火。細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以消除加工硬化現(xiàn)象。，并指出退火目的及退火后的組織：1）經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度；答：再結(jié)晶退火。 （2）過(guò)共析鋼組織若為層狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí)，不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產(chǎn)生淬火變形及開(kāi)裂。去應(yīng)力退火主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件（或冷拔件）及機(jī)加工的殘余內(nèi)應(yīng)力。有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。 （2）生產(chǎn)上常用的退火操作有完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火等。(2)13．退火的主要目的是什么？生產(chǎn)上常用的退火操作有哪幾種？指出退火操作的應(yīng)用范圍。屈氏體+馬氏體：以大于獲得馬氏體組織的最小冷卻速度并小于獲得珠光體組織的最大冷卻速度連續(xù)冷卻，獲得屈氏體+馬氏體。上貝氏體：冷卻至600～350℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來(lái)得到上貝氏體組織。索氏體：冷卻至650～600℃溫度范圍內(nèi)等溫停留一段時(shí)間，再冷卻下來(lái)得到索光體組織。5mm的T8鋼加熱至760℃并保溫足夠時(shí)間，問(wèn)采用什么樣的冷卻工藝可得到如下組織：珠光體，索氏體，屈氏體，上貝氏體，下貝氏體，屈氏體+馬氏體，馬氏體+少量殘余奧氏體；在C曲線上描出工藝曲線示意圖。因此，Vk越小，鋼的淬透層越深，淬透性越好。然而工件淬火時(shí)表面冷速最大，心部冷速最小，由表面至心部冷速逐漸降低。 (2)一定尺寸的工件在某介質(zhì)中淬火，其淬透層的深度與工件截面各點(diǎn)的冷卻速度有關(guān)。這是因?yàn)楣参鲣撠愂象w轉(zhuǎn)變的孕育期很長(zhǎng)，當(dāng)過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻通過(guò)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)就已過(guò)冷到Ms點(diǎn)而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，所以不出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。答：首先連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線與等溫轉(zhuǎn)變曲線臨界冷卻速度不同。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，細(xì)化晶粒、消除偏析、降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織和性能更加均勻。9．為什么要對(duì)鋼件進(jìn)行熱處理？答：通過(guò)熱處理可以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼的性能。答：等溫冷卻：把奧氏體迅速冷卻到Ar1以下某一溫度保溫，待其分解轉(zhuǎn)變完成后，再冷至室溫的一種冷卻轉(zhuǎn)變方式。（3）隨著含碳量的增加，鋼的硬度增加。隨含碳量增加，馬氏體的過(guò)飽和度增加，使塑性變形阻力增加，因而引起硬化和強(qiáng)化。低碳馬氏體強(qiáng)而韌，而高碳馬氏體硬而脆。隨含碳量增加，逐漸從體心立方向體心正方轉(zhuǎn)變。（2）奧氏體轉(zhuǎn)變后，所產(chǎn)生的M的形態(tài)取決于奧氏體中的含碳量，含碳量＜%的為板條馬氏體；—%之間為板條和針狀混合的馬氏體；%的為針狀馬氏體。下貝氏體具有高強(qiáng)度、高硬度、高塑性、高韌性，即具有良好的綜合機(jī)械性能。其硬度較高，可達(dá)HRC40～45，但由于其鐵素體片較粗，因此塑性和韌性較差。（2）上貝氏體的形成溫度在600～350℃。？它們?cè)谛纬蓷l件、組織形態(tài)和性能方面有何特點(diǎn)？答：（1）兩種。屈氏體是在600～550℃溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。 （2）珠光體是過(guò)冷奧氏體在550℃以上等溫停留時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變，它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。？它們?cè)谛纬蓷l件、組織形態(tài)和性能方面有何特點(diǎn)？答：（1）三種。本質(zhì)晶粒度只代表鋼在加熱時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向的大小。？本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細(xì)？答：（1）本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：加熱到臨界點(diǎn)以上直到930℃，隨溫度升高，晶粒長(zhǎng)大速度很緩慢，稱本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。 Ar3：實(shí)際冷卻時(shí)奧氏體析出鐵素體的開(kāi)始線。 Acm：實(shí)際加熱時(shí)碳在奧氏體中的溶解度曲線。 AC1：實(shí)際加熱時(shí)的共析轉(zhuǎn)變線。 A3：奧氏體析出鐵素體的開(kāi)始線。 AAAcm； ACAC Accm； ArArArcm各臨界點(diǎn)的意義。答：調(diào)質(zhì)處理：淬火后的高溫回火。 重結(jié)晶：由于溫度變化，引起晶體重新形核、長(zhǎng)大，發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變，稱為重結(jié)晶。從破碎拉長(zhǎng)的晶粒變成新的等軸晶粒。淬硬性