【正文】 熱處理工序必須遵守的準則，其基本形式是熱處理工藝卡。（2） 熱處理技術(shù)要求 熱處理工序完成后的質(zhì)量驗收指標。如零件化學(xué)熱處理后還要進行磨削加工，熱處理工藝卡上的硬化層深應(yīng)加上磨削量。（4） 裝爐方式及裝爐量。（6） 工藝參數(shù) 包括：保溫時間、冷卻方式、淬火介質(zhì)等。（7） 質(zhì)量檢查的內(nèi)容，檢查方法及抽查率。如果使用箱式電爐，工件離爐底板的距離應(yīng)大于或等于100mm；（3） 使用大型燃料爐時，工件有效厚度相差不能大于200mm，裝在臺車上要平衡穩(wěn)定，離臺車表面距離要大于200mm，橫向間隔應(yīng)大于或等于100mm，以保證爐氣良好循環(huán)；（4） 大件放在底層，小件放在上層，厚壁大件放在近火門處，上層工件的重量不應(yīng)集中在下層易變形處；（5） 力學(xué)性能試棒必須與所代表的工件同爐裝在工件有代表性的部位或工藝卡規(guī)定的地方；（6） 保護氣氛加熱爐、熱浴加熱爐、真空爐、連續(xù)作業(yè)爐等以及其它爐型用于退火或正火時，其操作可按各企業(yè)專用的操作規(guī)范處理。對某些工件要合理綁扎，以免因自重而變形；（7） 鹽爐的裝爐量要適當(dāng)，零件放入鹽浴后，鹽浴液面應(yīng)低于鹽浴規(guī)定的液面線，還要使零件之間保持大于或等于10mm距離；（8） 零件入鹽浴前要預(yù)熱或烘干，對于薄而長的工件，應(yīng)設(shè)法避免鹽浴翻滾時工件互相撞擊，還要防止工件碰撞電極或距電極太近而造成過熱或過燒；（9） 箱式爐的裝爐一般為單層排列，零件間距離10~30mm為宜。18． 答：熱處理工裝應(yīng)滿足如下要求：（1） 較好的耐熱性能 一般在高溫下承載工件的工裝，都要求具有較好的耐熱性能和一定的耐蝕性，以防止嚴重的氧化，有的還要求能抗?jié)B碳等。（2） 一定的高溫強度 高溫強度是指裝載工件的工裝在高溫長時間加熱的情況下，能夠承載被加熱工件的重量，而且工裝不發(fā)生嚴重變形甚至散架。（3） 較低的材料與制作成本 熱處理工裝是一種易損件，主要的失效形式是高溫氧化減薄，強度嚴重下降?？刂乒ぱb材料與工裝制作成本，是控制熱處理生產(chǎn)成本的重要方面。2） 保證工裝能安全可靠地承載工件完成熱處理工藝過程，并具有較長的使用壽命。4） 盡可能多地裝載工件，以提高熱處理生產(chǎn)效率，降低能源消耗。6） 盡可能地降低工裝用材料和制造成本。由于新形成的奧氏體和原來的鐵素體及滲碳體的碳質(zhì)量分數(shù)和晶格結(jié)構(gòu)相差很大，所以珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體的整個過程可以看成是由四個基本過程組成，如圖43所示，即奧氏體晶核的形成、奧氏體晶核的長大、殘余滲碳體的溶解和奧氏體成分的均勻化。它的大小直接影響工件的性能。本質(zhì)晶粒度并不指具體的晶粒，而僅僅是表現(xiàn)某種鋼奧氏體晶粒的長大傾向。22． 答：過冷奧氏體是指暫時存在于A1溫度線以下，尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變的處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體；而殘余奧氏體是指過冷到Mf溫度以下仍未發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的奧氏體。23． 答：退火就是將金屬或合金加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。②細化晶粒，消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或為以后的熱處理做準備。24． 答：常用的退火工藝方法有完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火和均勻化退火等幾種。其目的主要有：①改善碳質(zhì)量分數(shù)較低的鋼材的切削性能。③消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體。26． 答：主要從以下三個方面加以考慮：（1） 從切削加工性考慮 一般來說，硬度在170～230HBS范圍內(nèi)的鋼材，其切削加工性能最好。因此作為預(yù)備熱處理，低碳鋼正火優(yōu)于退火，而高碳鋼正火后硬度太高，必須采用退火。如果零件的性能要求不高，則可用正火作為最終熱處理。（3） 從經(jīng)濟上考慮 正火比退火的生產(chǎn)周期短、成本低，且操作方便，故在可能的情況條件下優(yōu)先采用正火。淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體（或下貝氏體）轉(zhuǎn)變，得到馬氏體（或下貝氏體）組織，然后配合以不同溫度的回火，獲得所需的力學(xué)性能。29． 答：淬火加熱溫度是根據(jù)鋼的成分、組織和不同的性能要求來確定的。在具體選擇鋼的淬火加熱溫度時，除了遵守上述的一般原則外，還應(yīng)考慮工件的化學(xué)成分、技術(shù)要求、尺寸形狀、原始組織以及加熱設(shè)備、淬火介質(zhì)等諸多因素的影響，對加熱溫度予以適當(dāng)調(diào)整，如對合金鋼零件而言，通常取推薦溫度的上限或更高溫度。在具體生產(chǎn)條件下，工件保溫時間應(yīng)根據(jù)工件的有效厚度來確定。31． 答：回火就是將淬火后的零件加熱到Ac1以下某一溫度，保溫后冷卻到室溫，獲得較穩(wěn)定組織及所需力學(xué)性能的熱處理工藝。32． 答：一般根據(jù)回火溫度將回火分為以下三類：（1） 低溫回火 將淬火工件加熱到150~250℃回火，可得到回火馬氏體組織。硬度一般大于55HRC。主要用于彈性零件及熱鍛模等。（3） 高溫回火 將淬火工件加熱到500~700℃回火，習(xí)慣上將淬火加高溫回火的工藝稱為調(diào)質(zhì)處理，可獲得回火索氏體組織。硬度一般在25~40HRC。深冷處理的目的是提高硬度、穩(wěn)定尺寸及提高鋼的磁性（因奧氏體無磁性）。35． 答：氯化鈉（食鹽）水溶液是最常用的鹽水，一般使用濃度為5%~15%。由于鹽水能使工件冷卻均勻，因此用它作為淬火介質(zhì)，可使零件獲得高硬度，而且硬度均勻，避免產(chǎn)生軟點，變形、開裂傾向比清水小。36． 答：鹽浴和堿浴都屬于不發(fā)生物態(tài)變化的淬火介質(zhì)。工件淬入這類介質(zhì)中，開始冷卻時，由于工件與介質(zhì)間溫差最大，所以冷卻一開始就很快達到最大冷卻速度，也就是說在高溫區(qū)域它們的冷卻速度較快；此后，隨著溫差的減小，其冷卻能力逐漸降低，即低溫區(qū)域冷速較慢。這種冷卻特性可以保證某些鋼種和過冷奧氏體在高溫區(qū)域不發(fā)生分解，而在低溫區(qū)域，能以較低的速度發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，從而使工件的變形、開裂傾向大大減少。對于在彎曲、扭轉(zhuǎn)以及各種交變載荷作用下服役的一些機械零件，如軸、曲軸、齒輪和凸輪等，其表面外層承受的應(yīng)力要比心部承受的高出許多，另外，在有摩擦作用時，這些零件還要受到不同程度的磨損。此時，若采用常規(guī)的整體熱處理的方法，就很難滿足上述的要求，這就需要采用表面改性熱處理。淬火時把零件放在銅質(zhì)的感應(yīng)器中，接上某一固定頻率的交流電以產(chǎn)生電磁感應(yīng)，其結(jié)果會在零件表層產(chǎn)生與感應(yīng)圈中電流相反的感應(yīng)電流。在渦流及零件本身電阻的作用下，電能便在零件表層轉(zhuǎn)化為熱能，使表層很快升溫至淬火溫度，此后將零件立即進行快速冷卻，就達到了表面淬火的目的。這種現(xiàn)象就稱為交流電的集膚效應(yīng)。③當(dāng)交變電流通過圓環(huán)狀或螺旋狀導(dǎo)體時，由于交變磁場的作用，使其外表面電流密度因自感反電動勢增大而降低，而在圓環(huán)內(nèi)側(cè)的表面會獲得最大的電流密度，這種現(xiàn)象稱為環(huán)流效應(yīng)。40． 答：感應(yīng)加熱后的工件在力學(xué)性能上有如下特點：（1） 硬度 感應(yīng)加熱表面淬火后零件的硬度比常規(guī)淬火要高出2～3HRC，這種現(xiàn)象被稱為超硬現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在200℃以上回火后，即不復(fù)存在。一般來說，對于小工件能將疲勞強度提高2～3倍，對于大工件則能提高20%～30%。（3） 耐磨性 經(jīng)感應(yīng)加熱淬火后，工件的耐磨性，要比常規(guī)淬火提高75%左右。但是，感應(yīng)加熱淬火件的耐磨性不如滲碳工件。盡管都是表面改性熱處理，表面感應(yīng)淬火是通過淬火的方法提高工件表層的硬度；而化學(xué)熱處理是通過改變工件表面的化學(xué)成份而改變工件表面的金相組織和力學(xué)性能，兩者有本質(zhì)的區(qū)別。滲碳的目的是使機器零件獲得高的表面硬度、耐磨性及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。和滲碳相比，滲氮零件具有如下特點：（1） 高硬度和高耐磨性 當(dāng)采用含鋁、鉻的滲氮鋼時，滲氮后表層的硬度可達1000～1200HV，相比而言，滲碳淬火后表層的硬度只有700～760HV。尤其值得提出的是，滲氮層的高硬度可以保持到500℃左右，而滲碳層的硬度在200℃以上就會劇烈下降。試驗證明，缺口試樣滲氮后的疲勞強度可以與光滑試樣滲氮后相比美。能夠引起零件變形的原因只有滲氮層的體積膨脹，所以其變形的規(guī)律性也較強。工件的滲氮層因其具有高硬度和高溫硬度可使其具有較好的抗咬合性能。有時為了降低滲氮層的脆性而抵制了它的生成，工件的抗腐蝕性就不會提高。如欲獲得1mm深的滲碳層，滲碳處理僅需要6～9h，滲氮處理常需要40～50h。44． 答：被處理工件的清洗一小部分為工件熱處理前的預(yù)清洗，其作用是去除工件在熱處理前的油漬和污垢。45． 答：借助壓縮空氣作為動力，將玻璃丸或鋼丸噴射到工件表面，使工件表面的氧化皮及污物脫落下來，這種清除氧化物及污物的方法稱為噴丸處理；噴丸后，工件的表面光潔發(fā)亮，同時還能在工件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，提高工件的疲勞強度；由于鋼丸或鐵丸的強度較高、沖擊力較大，因此，噴丸只適用于滲碳或碳氮共滲后經(jīng)淬火的零件及其它高硬度工件的表面清理，硬度在40HRC以下的工件不能進行噴丸，硬度在40～55HRC之間的工件，噴丸時不能處理得太久。46． 答：①工件在加熱和（或）冷卻時由于不同部位存在著溫度差別而導(dǎo)致熱脹和（或）冷縮的不一致所引起的應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力。②象熱應(yīng)力和相變應(yīng)力這樣由工件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為內(nèi)應(yīng)力，工件冷卻完成后，在沒有外力作用、工件各部位也沒有溫差的情況下，仍然存留在工件內(nèi)部的應(yīng)力稱為殘余應(yīng)力。該方法一般適用于硬度較低（40HRC以下）的軸類、長板類、薄片類工件校直，生產(chǎn)中常用于調(diào)質(zhì)、正火、退火等熱處理后工件的畸變校直。如對高速鋼鉆頭，對其柄部堅韌至暗紅色然后加壓校直，就容易矯正過來，且不會降低其硬度。通過受熱部位膨脹，急冷導(dǎo)致該點收縮，達到校直的目的。洛氏硬度操作簡便迅速，可直接從刻度盤上讀出硬度值，由于壓痕小，可測定成品及薄工件，并且測試的硬度值范圍大。49． 答：加熱溫度過高，保溫時間過長，有時會促使工件在隨后的快速冷卻過程中形成粗大魏氏組織，其特征是亞共析鋼中的先共析鐵素體或過共析鋼中的先共析滲碳體從晶界出發(fā)，以針狀或片狀伸入晶內(nèi)，而且定向分布在基體上，這種組織的力學(xué)性能比一般的粗大晶粒還要差。50． 答：高鋁磚由高鋁礬土、硅線石、天然或人造剛玉、工業(yè)氧化鋁等原料經(jīng)配料、混合和成形等工序，最后經(jīng)高溫焙燒而成。熱處理爐中溫度較高的區(qū)域，需要使用高鋁磚。51． 答：鹽浴爐工作一段時間后，由于熔鹽與空氣中的氧和水以及與金屬電極、工件和掛具等發(fā)生反應(yīng)，能在鹽浴中生成易使工件產(chǎn)生氧化或脫碳的金屬氧化物。通常在脫氧后要進行撈渣，撈渣的徹底與否對工件的加熱質(zhì)量有著十分明顯的影響。其測量端伸入爐膛的長度不宜過短或過長。一般情況下，伸入長度應(yīng)大于保護管外徑的8～10倍，但又不要超過500mm，露出部分應(yīng)使用架子托牢，并在使用一段時間后，可將其旋轉(zhuǎn)180176。熱電偶保護管與爐壁之間的空隙須用耐火泥或耐火纖維進行堵塞，以免因氣體對流而影響測量的準確性。安裝在箱式電阻爐和井式電阻爐上的熱電偶一般不需要經(jīng)常挪動，而使用鹽浴爐時，在校正、除渣、停爐或開爐時都需要將熱電偶取出、放入，挪動比較頻繁。53． 答：合金在相變溫度的兩側(cè)各有一個自由能較低的穩(wěn)定狀態(tài)，合金在加熱或冷卻過程中跨越這個溫度時，便會由原來的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌姆€(wěn)定狀態(tài)，這就是相變的實質(zhì)。（2） 判斷與分析鐵碳合金 若已知鋼及鑄鐵的成分，可以推斷其平衡態(tài)組織和主要性能特點；若不知成分，可根據(jù)平衡組織推斷鋼的牌號及鑄鐵的種類。55． 答:（1） 滲碳體 晶格點陣為正交點陣、化學(xué)式近似于Fe3C的一種間隙式化合物，稱為滲碳體，以符號“Cm”來表示。滲碳體具有復(fù)雜晶格，其性能特點是高硬度、高脆性及高熔點，并且?guī)缀鯖]有塑性，它是鐵碳合金中的強化相。這正是熱處理的重要原理之一。由于一次滲碳體是由液相中直接析出，長大很少受阻，所以一般比較粗大?，F(xiàn)在廣義則包括過冷奧氏體在形成珠光體（廣義珠光體）之前析出的滲碳體，用符號Fe3CII表示。（4） 三次滲碳體 鐵碳合金冷卻時，由α鐵素體中析出的滲碳體稱為三次滲碳體，用符號Fe3CIII表示。56． 答:（1） 原子排列不規(guī)則，因此對金屬的塑性變形起著阻礙作用，晶界越多，其作用越明顯。所以在常溫下（高溫條件下卻不同）使用的金屬材料，一般總是力求獲得細小的晶粒。（3） 晶界處原子能量較高而容易滿足固態(tài)相變所需要的能量起伏，因此新相往往在舊相晶界處形核。（4） 晶界處有較多的空位，因此原子沿晶界的擴散速度也快。57． 答：硫、磷是鋼中的有害元素，含硫多了會使鋼產(chǎn)生熱脆性，而含磷多了則會使鋼產(chǎn)生冷脆性。58． 答：碳質(zhì)量分數(shù)較高的碳素工具鋼，其塑性、韌性較差，強度也有所下降。59． 答：所謂合金鋼就是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為獲得或提高某些性能，冶煉時特意加入一些其它元素的鋼。60． 答：高錳鋼是典型的耐磨鋼，其牌號為ZGMn13，%~%之間，錳質(zhì)量分數(shù)在11%~14%之間。此時鋼的硬度不高（180~220HBW），但韌性很好。即這種鋼只有在受到強大沖擊和壓力的條件下，才有高的耐磨性，否則并不耐磨。61． 答：為了用最低的成本獲得高質(zhì)量的零件，在選材方面一般應(yīng)該遵循以下原則：首先，從材料使用性能的角度出發(fā)，選用的材料應(yīng)滿足零件的服役條件；其次，根據(jù)材料工藝性能的要求，選用的材料應(yīng)具有較好的加工工藝性，能夠保證零件便于加工制造；第三，從經(jīng)濟角度考慮，材料還應(yīng)有較好的經(jīng)濟性，即必須保證零件的總成本（材料費、加工費、管理費等）最低，而使用壽命最長。62． 答：（4） 鑄鐵的石墨化可分為三個階段：第一階段石墨化：即液相至共晶結(jié)晶階段。中間階段石墨化：即共晶至共析轉(zhuǎn)變之間階段。第二階段石墨化：即共析轉(zhuǎn)變階段。（5） 影響石墨化的因素主要有以下兩個方面：第一是化學(xué)成分，促進石墨化的元素按由強至弱的順序為鋁、碳、硅、鈦、鎳、磷、鈷、鋯；阻礙石墨化的元素由強至弱的順序為硼、鎂、鐵、釩、鉻、硫、錳、鎢。63． 答：表面淬火的目的是提高鑄件表面的硬度和耐磨性。鑄件表面快速加熱到900～1000℃，然后進行噴水冷卻，經(jīng)淬火后表面層組織為馬氏體和石墨。成分在B點以左的合金，當(dāng)加熱到固溶線以上時，可得到均勻的單相固溶體，其塑性很好，宜于壓力加工，故稱變形鋁合金。變形鋁合金又可分為兩類：①不能熱處理強化的鋁合金，即成分小于D點的合金，這類合金具有良好的抗蝕性，故又稱防銹鋁；②能熱處理強化的鋁合金，成分在B與D點之間的合金，這類合金有硬鋁、超硬鋁和鍛鋁。鑄造鋁合金中有成分隨溫度變化的α固溶體，故能用熱處理方式進行強化。65． 答