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1、金属热处理工艺 小 Q内氧化：就是氧沿晶界或其他通道向内扩散，与晶界附近的 Si、Mo 等元素结合成氧化物的现象。 脱碳：钢在加热时不仅表面发生氧化铁，而且钢种的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低，这种现象称为脱碳。 碳势 : 纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳，并与炉气保持平衡时表面的含碳量。 碳势是气氛的热力学特性，它表示气氛的一种平衡能力。露点 是指气氛中水蒸气开始凝结成雾的温度，即在一个大气压力下，气氛中水蒸气达到饱和状态时的温度。 光亮热处理： 即工件热处理后，不因氧化等原因使工件表面颜色变暗，光洁度降低，而仍保持热处理前原来工件表面光亮状态。放
2、热式气体： 当原料气与较充足的空气混合，仅靠其本身的不完全燃烧所放出的热量就能维持其反应时，所制成的气体称为放热式气体。退火： 将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。 过烧： 由于加热温度过高，出现晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件报废。淬火： 把钢加热到临界点出 Ac1 或 Ac3 以上，保温并随之以大于临界冷却速度(V C)冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火。淬火烈度： 淬火介质的冷却能力最常用的表示方法是用淬火烈度 H。 淬透性： 是指钢材被淬透的能力，或者说是指表征钢材淬火
3、时获得马氏体能力的特性。淬硬性： 可硬性指淬成马氏体可能得到的硬度，因此它主要和钢中含碳量有关。热应力： 即工件在加热 (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。组织应力： 即由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力。 时效： 为了消除加工应力，多次研磨，还要多次回火。这种低温回火，常被称作时效。表面淬火： 是指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。 自回火： 自回火就是当淬火后尚未完全冷却，利用在工件内残留的热量进行回火。连续加热法： 即对工件需淬火部位中的一部分同时加热，通
4、过感应器与工件之间的相对运动，把已加热部位逐渐移到冷却位置冷却，待加热部位移至感应器中加热，如此连续进行，直至需硬化的全部部位淬火完毕。化学热处理 金属制件放在一定的化学介质中，使其表面与介质相互作用，吸收其中某些 化学元素的原子(或离子) 并通过加热，使该原子自表面向内部扩散的过程称 为化学热处理。 反应扩散： 由溶解度较低的固溶体转变成浓度更高的化合物，这种扩散称为反应扩散。物理催渗法： 是利用改变温度、气压，或者利用电场、磁场及辐射，或者利用机械的弹塑性变形及弹性振荡等物理方法来加速渗剂的分解，活化工件表面，提高吸附和吸收能力，以及加速渗入元素的扩散等。化学催渗法：化学催渗的方法是在渗剂
5、中加入一种或几种化学试剂或物质，促进渗剂的分解过程，去除工件表面氧化膜等阻碍渗入元素吸附和吸收的物质，利用加入的物质与工件表面的化学作用，活化工件表面，提高渗入元素的渗入能力。渗碳： 钢的渗碳就是钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量和一定碳浓度梯度的工艺。碳当量： 碳当量是指产生一克分子碳所需该物质的质量。碳当量越大。则该物质的渗碳能力越弱。在一定条件下，应尽量选择碳当量较小的物质作渗碳剂。渗氮： 向金属表面渗入氮元素的工艺称为渗氮，通常也称为氮化。渗硼： 将钢的表面渗入硼元素以获得铁的硼化物的工艺称为渗硼。渗硼 1 能显著提高钢件表面硬度(HVl3002000)
6、 和耐磨性， 2 具有良好的红硬性及耐蚀性。1. 加热方式（根据热处理目的不同） 随炉加热、预热加热、到温入炉加热和高温入炉加热等数种。2 常见的氧化反应、脱碳反应 氧化反应：如加热温度 Fe3043/4 Fe+H20 = 1/4 Fe304+H23/4Fe+CO2 = 1/4 Fe3O4+CO在加热温度大于等于 570时Fe+1/2 O2 = FeOFe+ H2O = FeO+H2Fe+ CO2 = FeO+CO脱碳反应：CO2+CFe 中 = 2COH2O+CFe 中 = CO+H22H2+CFe 中 = CH43 脱碳过程脱碳包括两个过程：第一钢件表面的碳与炉气发生化学反应(脱碳反应)
7、，形成含碳气体逸出表面，使表面碳浓度降低；第二由于表面碳浓度的降低，工件表面与内部发生浓度差，从而发生内部的碳向表面扩散的过程。4 各种退火工艺方法种类 加热温度 目的 应用扩散退火 AC3/Acm+150300 消除化学成分和组织的不均匀优质合金钢及偏析现象较为严重的合金完全退火 AC3+2030细化晶粒、降低硬度、改善切削性能、消除内应力亚共析成分的碳钢和合金钢的铸、锻件及热轧型材以及焊接件不完全退火(软化退火)AC1AC3 使亚共析钢锻件软化并消除内应力亚共析钢球化退火 AC1+2030降低硬度，改善切削加工性能；获得均匀组织，改善热处理工艺性能；同时为后续淬火作好组织准备。共析钢、过共
8、析钢和合金工具钢亚共析钢：AC3+3050；在 600-680之间等温；同完全退火合金钢和高合金工具钢等温退火共析、过共析钢：AC1+20-30；在 Ar1-20左右等温，在 500-600出炉空冷同球化退火去应力退火Ar1-100200一般在 500-650热作模具钢及高速钢一般在 650-750消除铸、锻、焊件的内应力；降低硬度，提高尺寸稳定性，防止工件的变形和开裂。各种铸、锻、焊件、冷冲压件以及机加工工件再结晶退火T 再+100200一般在 650-700消除加工硬化、恢复塑性，便于进一步冷加工冷加工后的金属5 叙述有物态变化的淬火介质冷却时,钢件的冷却过程；冷却特性曲线、特性温度。1.
9、蒸气膜阶段灼热工件投入淬火介质后，一瞬间就在工件表面产生大量过热蒸气，紧贴工件形成连续的蒸气膜，使工件与液体分开。由于蒸气是热的不良导体，这阶段的冷却主要靠辐射传热，因此，冷却速度比较缓慢。2.沸腾阶段由于介质的不断汽化和更新，带走大量热量，所以这阶段的冷却速度较快。这阶段的冷却速度取决于淬火介质的汽化热，汽化热越大。则从工件带走的热量越多，冷却速度也越快。3.对流阶段工件的冷却主要靠介质的对流进行。随着工件和介质之间的温差减小，冷却速度也逐渐降低。6 常用的淬火介质常用淬火介质有水及其溶液、油、水油混合液(乳化液)以及低熔点熔盐。右图：不同温度和不同运动状态的纯水的冷却特性7 影响钢的淬透性
10、的因素(1) 钢的化学成分 在碳的质量分数低于 l以下时。随着含碳量的增加。临界冷 却速度下降，淬透性提高；碳的质量分数超过 1则相反。(2) 奥氏体晶粒度 奥氏体品粒尺寸增大，淬透性提高。(3) 奥氏体化温度 提高奥氏体化温度，从而提高淬透性。(4) 第二相的存在和分布此外，钢的原始组织、应变和外力场等对钢的淬透性也有影响。8 产生淬火裂缝的原因主要原因是淬火过程中所产生的淬火应力过大。若工件内存在着非金属夹杂物，碳化物偏析或其他割离金属的粗大第二相，以及由于各种原因存在于工件中的微小裂缝，则这些地方，钢材强度减弱。当淬火应力过大时，也将由此而引起淬火裂缝。9 淬火加热温度确定为 Ac1/A
11、c3+(30-50)，请解释原因？之所以这样确定，因为 对亚共析钢来说，若加热温度低于 Ac3，则加热状态为奥氏体与铁素体二相组成。淬火冷却后铁索体保存下来。使得零件淬火后硬度不均匀，强度和硬度降低。比 Ac1 点高 3050是为了使工件心部在规定加热时间内保证达到 Ac3 点以上的温度，铁素体能完全溶解于奥氏体中，奥氏体成分比较均匀，而奥氏体晶粒又不至于粗大。对过共析钢来说，淬火加热温度在 AclAc3 之间时，加热状态为细小奥氏体晶粒和未溶解碳化物，淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布的球状碳化物。高于 Ac1 点 3050的目的和亚共析钢类似。是为了保证工件内各部分温度均高于 Ac1。10 常
12、用的 4 种淬火方法,并在 c-曲线上画出其冷却曲线以及并写出淬火后的组织(1) 单液淬火法(2) 中断淬火法(双淬火介质淬火法(3) 分级淬火法(4)等温淬火法图 在 C 曲线上表示的不同淬火方法的冷却曲线a单液淬火；b 一双液淬火；c分级淬火；d 一等温淬火11 回火种类回火种类 回火温度 回火组织回火目的 回火硬度 应用范围低温回火 150-250 M回获得高强度、高硬度和高耐磨性，降低淬火应力和脆性58-64HRC各种高碳钢的工具、量具、滚动轴承、渗碳零件等中温回火 350-500 T回获得高的屈服强度、弹性极限和较高的韧性35-50HRC各种弹簧钢零件和模具高温回火 500-650
13、S回获得强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合 25-35HRC中碳结构钢和低合金结构钢制造的各种重要结构力学性能 零件，如连杆、螺栓等12 回火工艺的制定（1）低温回火(低于 250) 工具、量具的回火。 （2）中温回火(350500) 中温回火后得到回火屈氏体组织。主要用于处理弹簧钢。（3）高温回火(大于 500) 调质处理 13 表面淬火时，钢在非平衡加热时的相变特点1）在一定的加热速度范围内。临界点随加热速度的增加而提高。2）奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增大。3）提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒。4）快速加热对过冷奥氏体的转变及马氏体回火有明显影响。快速加热使奥氏体成分不均匀及晶
14、粒细化，减小了过冷奥氏体的稳定性，使C曲线左移。14 表面淬火的金相组织和性能性能：1）表面硬度 快速加热，激冷淬火后的工件表面硬度比普通加热淬火高。2） 耐磨性 快速加热表面淬火后工件的耐磨性比普通淬火高。3）疲劳强度 采用正确的表面淬火工艺。可以显著地提高零件的抗疲劳性能。15 感应加热表面淬火后的低温回火的目的、回火方式有哪些。目的：为了降低残余应力和脆性。而又不致降低硬度。回火方式有炉中回火、自回火和感应加热回火。16 表面淬火的目的；感应加热表面淬火常用的冷却方式和冷却介质目的：在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织，而其心部仍保持着表面淬火前的组织状态(调质或正火状态，以获得表面层硬而耐磨，心部又有足够塑性韧性的工件。常用的冷却方式是喷射冷却法和浸液冷却法。常用的淬火介质有水、聚乙烯醇水溶液、聚丙烯醇水溶液、乳化液和油。37、化学热处理的特点、目的及其有哪几个过程组成特点： 1）通过渗入不同的元素，可有效地改变工件表面的化学成分和组织，以获得各种不同的表面性能。2）一般化学热处理的渗层厚度可根据工件的技术要求来调节，而且渗层的成分、组织和性能由表至里是逐渐变化的，渗层与基体属于冶金结合，表层不易剥落。3）通常化
