球墨铸铁等温淬火的目的、温度及组织解析，透射电子显微镜成像原理详解

球墨铸铁等温淬火的目的是什么呢？等温温度是多少呢？等温淬火后的组织又是什么呢？

等温温度方面，下贝氏体等温淬火的等温温度在 260 至 300℃之间；上贝氏体等温淬火的等温温度在 350 至 400℃之间。

44、简述透射电子显微镜成像的原理和特点

透射电镜的结构和成像原理与光学显微镜大致相同。它用电子束来代替可见光，用电磁透镜来代替光学透镜。电子枪发射出电子束，经过加速后，通过聚光镜会聚成一束很细的高能量电子束斑。这束电子束穿过试样，试样上的细节会通过由物镜、中间镜及投影镜组成的成像系统成像。成像最终会投射在荧光屏上，形成可供观察或照像的可见图像。电镜的辅助系统较为复杂。它包含真空系统。还包含稳压系统。也包含气动循环系统。同时包含控制系统。并且包含计算机系统。

45、与钢相比,铸铁的相变有哪些特点?

铸铁在相变过程中与钢不同，碳通常需要进行远距离的扩散。其扩散速度会受到温度和化学成分等因素的影响，并且会对相变过程以及相变产物的碳含量产生相当大的影响。

46、减少零件热处理畸变的主要措施和工艺方法有哪些?

降低应力的集中程度；让加热和冷却速度变慢；对零件进行合理的摆放；挑选合适的工装。

解决方法有：控制加热速度和加热温度，避免晶粒过度长大；选择合适的冷却速度，减少内应力的产生；优化热处理工艺，防止合金元素偏析等。

过共析钢奥氏体化后，若冷却速度较慢而出现网状二次渗碳体，会使钢的脆性增加。脆性的网状二次渗碳体在空间上把塑性相分割开来，导致其变形能力无法发挥。解决该问题的方法是重新加热进行正火，以增加冷却速度，抑制脆性相的析出。④如果奥氏体化温度过高，会导致晶粒粗大，进而使韧性降低。过共析钢淬火温度若偏高，会导致晶粒粗大。当获得粗大的片状马氏体时，韧性会降低；而奥氏体晶粒粗大且出现魏氏组织时，脆性会增加。通过细化晶粒这一方式能够对这些问题进行解决。

试指出渗碳件热处理后通常会出现的三种缺陷，接着分析每种缺陷出现的原因，最后阐述针对每种缺陷的防止措施。

提高渗碳的温度和时间，在装炉前清洁工件表面，合理控制碳势。C 渗层有大块状的王庄碳化物。原因主要是在渗碳过程中，表面的碳浓度过高，这使得渗剂的活性降低了。所以要严格控制碳势。

汽车和拖拉机的齿轮选用 20CrMnTi 材料。其加工工艺路线包含以下步骤：首先进行下料锻造，接着进行正火处理，然后进行机加工，之后进行渗碳、淬火以及低温回火，最后进行喷丸和磨削，从而得到成品。现在来分析各热处理工序的作用。

A 进行正火处理，能够消除锻造过程中产生的应力，让组织变得均匀，还可以调整硬度，进而改善切削加工的性能。

渗碳——提高齿面碳的浓度，（0.8~1.05%C）

淬火可以提高齿面的硬度，并且能够获得一定的淬硬层深度，从而使表面形成 M 回火、合金碳化物以及γ。

具有 58 至 62HRC 的高硬度，具备高耐磨的特性，有着较高的强度，同时还具有一定的韧性。能够提高齿面的耐磨性以及接触疲劳强度，齿的心部经过 M 回火与 F 的处理，从而具备较高的强韧性。

低温回火——消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高冲击抗力。

什么是钢的淬火？以碳钢为例，要分别指出在淬火过程中钢可能获得的组织，以及这些组织的形成温度范围、组织形态、亚结构和性能。

亚共析钢：加热温度为 Ac3 加上 30 到 50 度。此时组织是 A 与未溶的 K。快冷至 550 度以下且 350 度以上。这样能获得正常组织为位错。其性能方面，强度和硬度较高，同时塑性和韧性也较好。

过共析钢，加热温度为 Ac1 加上（30 到 50）度，此时组织是 A 加上未溶的 K。快速冷却至 200 度以下，能获得正常组织，即片状的 M 加上残余的 A 再加上未溶的 K。其亚结构是孪晶。性能方面，硬度较高，脆性较大。

50、马氏体分级淬火

钢材或工件进行加热奥氏体化操作，接着将其浸入液态介质中，这液态介质的温度稍高于或稍低于钢的上马氏体点，比如盐浴或碱浴。保持适当的时间后，待钢件的内外层都达到介质的温度，再将其取出并空冷。通过这样的方式可获得马氏体组织，这种淬火工艺也被称为分级淬火。它常用于合金工具钢以及小截面碳素工具钢，能够减少变形和开裂的情况。

51、热浴淬火

工件浸入 150 度到 180 度的硝盐火碱中进行冷却。停留时间为总加热时间的三分之一到二分之一。最后将工件取出在空气中冷却。

52、贝氏体等温淬火

钢材或钢件进行加热使其奥氏体化，接着快速冷却至贝氏体转变温度区域，该区域温度在 260 度到 400 度之间，然后在此温度下等温保持，促使奥氏体转变为贝氏体，这是一种淬火工艺。有时这种工艺也被称作等温淬火。此工艺可应用于那些要求变形小且韧性高的合金钢工件。

稳定化处理的主要热处理工艺参数：加热温度及冷却方法未提及。其目的是使钢的组织更加稳定，进一步提高尺寸稳定性和性能。

预备热处理：将材料加热至 1050 度，保持 20 至 30 分钟。高温固溶后，在 320 至 340 度下保持 2 小时进行等温处理，然后升温至 735 至 740 度，保持 3 小时，再炉冷至 600 度出炉空冷。这样有利于提高淬火后获得细小针状马氏体组织的效果，还可提升冲击韧度、耐磨性和疲劳强度。

淬火：在保护气氛下加热，温度为 835 至 850 度，时间为 45 至 60 分钟；然后在 150 至 170 度的 10 号机油中冷却，冷却时间为 5 至 10 分钟；最后在 30 至 60 度的油中冷却。

冷处理：清洗后在—40~—70度乘1~1.5h深冷处理。

回火：160~200度乘3~4h回火。

粗磨之后进行温度在 140 度到 180 度之间持续 4 小时到 12 小时的处理；精磨之后进行温度在 120 度到 160 度之间持续 6 小时到 24 小时的处理。

什么是实际晶粒度呢？从热处理生产的实际情况来考虑，应该选用哪种晶粒的钢比较合适呢？

实际晶粒度指的是在某一特定的实际热处理加热条件之下，所获得的晶粒的大小。

从热处理生产的角度来看，为了能够获得细小的奥氏体晶粒，比较适宜选用本质细晶粒钢。因为选用这种钢的话，它的晶粒长大倾向会比较小，淬火温度的范围也会比较宽，在生产过程中也就更容易掌握。

55、碳氮共渗时出现的黑色组织是什么？如何避免？

黑色组织是指碳氮共渗表层中出现的黑点，黑带和黑网。

为防止出现黑色住址，渗层中的氮含量不能过高。通常，氮含量超过 Wn0.5%时，就容易出现点状黑色组织。同时，渗层中的氮含量也不能过低，不然容易形成托氏体网。所以，氨的加入量要恰当。如果氨气量过高，炉气的露点就会降低，这都会促使黑色组织的出现。

为了出现一只拖氏体网，适当提高淬火加热温度是可以的，并且采用冷却能力较强的冷却介质也是可以的。当黑色组织深度小于 0.02mm 时，采用喷丸强化进行补救也是可行的。

56、珠光体有哪几类？他们的形态和性能特点是什么？

珠光体的组织形态可以分为两类：片状珠光体和粒状珠光体。A 片状珠光体由相互交替排列的渗碳体和铁素体构成。片状珠光体的形成过程如下：首先在奥氏体的晶界上析出渗碳体的晶核，晶核呈片状向境内生长；在渗碳体晶核的两侧会出现贫碳的奥氏体；贫碳的奥氏体促使铁素体在奥氏体上于渗碳体的界面上形核并长大，从而生成层片状铁素体；生成的层片状铁素体会使附近的奥氏体富碳；富碳的奥氏体又促使渗碳体沿奥氏体—铁素体界面形核长大。如此反复交替后，最终会形成片状珠光体。当珠光体以上述方式向横向发展时，片状铁素体前沿的奥氏体中的碳会向渗碳体的前沿扩散，这促使转广体沿着纵向长大，其结果就是形成了珠光体领域。在一个奥氏体晶粒内，能够形成若干个珠光体领域。珠光体的片间距指的是珠光体中相邻两片渗碳体之间的平均距离。它的大小主要由转变温度（过冷度）来决定。转变温度越低，片层间距就会越小，此时珠光体组织会越细，渗碳体的弥散度也会越大。B 为粒状珠光体。粒状珠光体的形成过程是渗碳体和铁素体交替析出。在这个过程中，渗碳体的析出是以奥氏体晶粒内未溶碳化物或富碳区作为非自发晶核。因为各项成长近似一致，所以最终形成了在铁素体基体上均匀分布着粒状（球状）渗碳体的粒状珠光体。一般认为，奥氏体化温度较低有利于形成粒状珠光体。珠光体的力学性能方面，片状珠光体的强度和硬度情况是，随着片层间距的减小，其强度和硬度会提高；而粒状珠光体的强度和硬度相对较低，但其塑性和韧性比较好。

为了让钢在加热过程中能够获得细小的奥氏体晶粒度，我们可以采取哪些措施呢？

B 对于加热速度：加热速度越大，过热度也就越大，这样奥氏体的实际形成温度就会越高，因为形核率与长大速度的比值增大了。可以获得小的初始晶粒。这表明快速加热能获得细小的奥氏体晶粒。C 钢的化学成分情况是：当钢种碳含量增加，且未足以形成未溶碳化物时，奥氏体晶粒容易长大变粗。由此可知，共析碳钢比过共析碳钢对过热更为敏感。D 钢的原始组织情况如下：一般来说，如果原始组织比较细，或者原始组织属于非平衡组织，那么碳化物的分解程度就会越大，这样得到的奥氏体起始晶粒就会越细小。然而，与此同时，钢的晶粒长大倾向会增加，过热敏感度也会增大。基于此，对于原始组织极细的钢，不适合使用过高的加热温度以及过长的保温时间。

第一类回火脆性是如何产生的？产生之后怎样消除？第二类回火脆性是怎样产生的？产生之后怎样消除？

碳钢在 200 至 400°C 的温度范围内进行回火时，会出现室温冲击韧度下降的现象，从而导致脆性。这就是第一类回火脆性，也被称作回火马氏体脆性。对于合金钢来说，这类脆性发生的温度范围稍高，大约在 250 至 450 度之间。

某些合金钢在 450 度到 650 度的温度范围内回火后，缓慢冷却通过上述温度范围时，会出现冲击韧度降低的现象，这就是第二类回火脆性（马氏体高温回火脆性或可逆回火脆性）。这类已形成的脆性钢若再次被加热到预订的回火温度（比造成脆化的温度范围稍高一些），接着快速冷却至室温，脆性便会消失。基于此，它又被称为可逆回火脆性。

59、何谓钢的淬透性？影响淬透性的因素有哪些？

钢在淬火时能获得马氏体的能力，也就是钢被淬透的深度大小，这被称为淬透性。钢的淬透性大小是由钢的临界冷却速度所决定的。如果 C 曲线位置越靠右，那么临界冷却速度就越小，淬透性也就越大。

奥氏体化温度和保温时间的影响：奥氏体化温度越高，保温时间越长，碳化物溶解就越完全，奥氏体晶粒会变得越粗大，境界总面积会减少，形核也会减少，正因如此，会使 C 曲线右移，从而推迟珠光体的转变。加热速度快时，保温时间就短。保温时间短了，奥氏体晶粒会变小，成分也会越不均匀，未溶的第二相就会越多。而这些情况会导致等温转变速度加快，使 C 曲线左移。

在进行热处理时，需要对奥氏体晶粒的长大进行控制。首先要分析影响奥氏体晶粒长大的因素，然后再探讨控制奥氏体晶粒长大的措施。

加热温度越高，保温时间就越长。保温时间越长，奥氏体晶粒就越粗大。在这之中，加热温度是主要的因素。

钢的化学成分方面：1. 对于碳素钢来说，共析钢比过共析钢更易于过热；2. 对于合金钢而言，在钢中加入如 Ti、V、Vr、Nb、W、Mo、Cr 等碳、氮化物形成元素，这些元素会强烈阻碍奥氏体晶界的迁移，从而使晶粒细化。用Al脱氧的钢晶粒细小，用Si脱氧的钢晶粒较粗；

原始组织如果越细，或者原始组织为非平衡组织，那么钢的晶粒度长大倾向就会增大，并且晶粒易于粗化。

铸铁通常被分为几大类呢？首先要指出这些铸铁中碳的存在形式有哪些，接着说明这些不同的碳存在形式对铸铁性能分别产生了怎样的影响。

灰铸铁具有低的缺口敏感。

球墨铸铁：它既有灰铸铁的某些特点，同时又具备中碳钢那样的抗拉强度、弯曲疲劳强度，并且还具有良好的塑形与韧性。

但是可锻铸铁不能进行锻造。

蠕墨铸铁的抗拉强度优于灰铸铁，且接近铁素体基体的球铁合金铸铁；蠕墨铸铁的塑性优于灰铸铁，且接近铁素体基体的球铁合金铸铁；蠕墨铸铁的疲劳强度优于灰铸铁，且接近铁素体基体的球铁合金铸铁。此外，蠕墨铸铁的热导性优于球铁，与灰铸铁相近；蠕墨铸铁的铸造性优于球铁，与灰铸铁相近；蠕墨铸铁的可切削加工性优于球铁，与灰铸铁相近。

- 调质处理：淬火后进行高温回火，使模具获得良好的综合力学性能，既具有较高的强度又有较好的韧性，有利于提高模具寿命。

已知GCr15钢精密轴承的加工工艺路线为：P282

下料之后进行锻造，接着进行超细化处理，之后进行机加工，再进行淬火，然后进行冷处理，最后进行稳定化处理。其中热处理工艺包含：其一，超细化热处理工艺是在 1050℃下加热 20 至 30 分钟进行高温处理，在 250 至 350℃的盐槽中等温 2 小时，在 690 至 720℃下随炉冷却 3 小时后出炉空冷至 500℃。④稳定化热处理：粗磨之后，进行 140～180℃的热处理，持续 4～12h；精磨之后，进行 120～160℃的热处理，持续 6～24h。

为什么加工机床齿轮的材料一般会选用 45 钢之类的呢？而汽车齿轮的材料是 20CrMnTi 等。要分别制定它们的加工工艺路线，还要明确采用热处理工艺的目的。P90

机床齿轮工作时平稳且无强烈冲击，其负荷不大，转速处于中等水平。因为对齿轮心部的强度和韧性要求不高，所以一般会选用 40 钢或 45 钢来制造。汽车、拖拉机的齿轮工作条件较为恶劣。它们受力较大，在超载以及启动、制动和变速时会频繁受到冲击。对耐磨性、弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、心部强度和韧性等性能的要求都比较高。而用中碳钢或中碳低合金经高频感应加热表面淬火的方式，已经无法保证其使用性能了。机床齿轮的工作条件与汽车、拖拉机齿轮不同。

最后进行精磨，从而得到成品。调质处理能让齿轮具备较高的综合力学性能。它可以提高齿心的强度和韧性，使齿轮能够承受较大的弯曲应力和冲击载荷，同时还能减小淬火变形。高频感应加热表面淬火能够提升齿轮表面的硬度和耐磨性，增强齿面的接触疲劳。低温回火在不降低表面硬度的前提下，可以消除淬火应力，防止产生磨削裂纹，提高齿轮的抗冲击能力。

最后形成成品。正火处理能让组织变得均匀，还能调整硬度，改善切削加工性；渗碳的作用是提升齿面碳的质量分数，其范围在 0.8—1.05%；淬火可以提高齿面硬度，并且能获得一定的淬硬层深度，该深度在 2.8—1.3mm 之间，以此提高齿面的耐磨性和接触疲劳强度；低温回火的作用在于消除淬火产生的应力，防止出现磨削裂纹，提升冲击抗力；喷丸处理能够使齿面硬度提高大约 1—3HRC，增加表面的残余压应力，进而提高接触疲劳强度。

64、回火脆性的类型及解决办法

淬火钢在回火过程中，随着回火温度逐渐升高。在某一个特定的回火温度范围内，会使钢的冲击韧性明显下降，同时脆性也会明显增大。这种现象被称为回火脆性，它分为第一类和第二类。

淬火钢在 250 到 400 这个温度区间回火时会出现不可逆回火脆；而在 450 到 650 这个温度区间回火时则是可逆的。

第二类：在脆性温度进行短时间回火，快冷不会产生，而慢冷会产生。重新加热后在脆性温度进行短时间回火，快冷便可消除。

冷作模具钢进行微细化热处理的目的是什么？Cr12MoV 钢的循环超细化处理工艺是怎样的？

目的：微细化热处理包含两个方面，一是钢种基体组织的细化，二是碳化物的细化。组织细化能够提升钢的强韧性，而碳化物细化有助于增强钢的强韧性和耐磨性。

工艺包括：先进行 1150 加热淬火；接着进行 650 回火；然后进行 1000 加热油淬；再进行 650 回火；之后进行 1030 加热油淬 170 等温 30 分钟并空冷；最后进行 170 回火。

淬火态钢中常见的马氏体有哪些种类？其亚结构是什么？性能特点如何？形成条件又是什么？

板条结构和片状结构。板条的亚结构是位错，其性能表现为强度高且硬度高，同时塑性好且韧性好；形成的条件是低碳钢以及 200℃以上的温度。片状结构多见于中高碳且在 200℃以下的情况，其亚结构为孪晶，性能特点是硬度高，但脆性大。

67、铸锭中的主要缺陷有哪些？

以及缩孔与疏松。

68、制造铸造铝合金的固溶处理工艺应遵循哪些原则？

淬火温度通常比最大溶解度温度稍低一些。淬火加热时，为避免铸件过热和变形，最好以 350 以下的低温将其放入炉中，接着随炉缓慢升温至淬火温度。保温时间较长，一般在 3 小时到 20 小时之间。冷却方式通常是在热水中进行冷却。

说明不同铝合金强化的手段有哪些？对于 ZL104 汽油机，采用哪种热处理可以提高其强度？

形变铝合金强化包括冷变形强化（加工硬化）以及热处理强化（固溶+时效强化）。铸造铝合金强化有变质处理（细化组织）、固溶+时效。ZL104 铝合金进行（535±5）℃*3h 的固溶处理以及（175±5）℃*9h 的处理。此工艺是以砂型浇铸为基础，且时效时间较长。ZL104 铝合金采用钠变质和金属型低压浇铸的方式，在 175℃下时效 5 小时，会在基体中形成 GP 区，强化作业效果显著。

工业生产中，为了控制金属结晶时的晶粒大小，通常会采用哪些方法来细化晶粒呢？

1、增加环境冷却能力。2、化学变质法。3、增加液体流动。

W18Cr4V 钢为改善切削加工性能应进行何种热处理？

15Cr 进行正火处理；20Cr2Ni4 先进行正火然后进行回火；40Cr 进行调质处理；5CrMnMo 进行退火处理；GCr15 进行球化退火处理；W18Cr4V 进行球化退火处理。

试分析在正常淬火条件下，20 钢的淬透性和淬硬性情况；试比较在正常淬火条件下，45 钢的淬透性和淬硬性情况；试分析在正常淬火条件下，40Cr 钢的淬透性和淬硬性情况；试比较在正常淬火条件下，T8 钢的淬透性和淬硬性情况；试分析在正常淬火条件下，65 钢的淬透性和淬硬性情况。

淬透性由高到低：４０Ｃｒ、Ｔ８、６５、４５、２０；

淬硬性由高到低：Ｔ８、６５、４５、４０Ｃｒ、２０。

73、能否用Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ钢制造冷冲模，为什么？

它可以被用来制作模具。通常用于那些对高强度、高耐磨性且少冲击有要求的模具中。然而，因其韧性较差，材质特性较脆，价格又较为昂贵，所以不建议将其用作冷冲模。

45 钢经调质处理后期望硬度为 217HB 至 255HB 。然而热处理后发现硬度偏高。那么能否通过减慢回火时的冷却速度来使硬度降低呢？倘若热处理后硬度偏低，能否依靠降低回火时的温度让硬度提高呢？需说明其原因。

不可以调整回火温度；需要重新淬火后再降低回火温度。

3. 阐述在使用状态下曲轴的组织以及曲轴轴颈表面的组织。

合金渗碳钢有 20CrMnMo、20CrMnTi 以及 20MnVB 。

工艺路线包含以下步骤：首先进行下料；接着进行锻造；然后进行正火；之后进行机械加工；再进行渗碳、淬火与低温回火；接着进行喷丸；之后进行磨加工；最后形成成品。

心部组织：细片状珠光体；表面组织：回火马氏体

76、使用硝盐浴炉时，需要注意哪些安全措施？

必须注意防爆等安全措施。

硝盐浴炉中，若有局部温度超过 595℃，就有可能着火或爆炸。并且，使用温度必须严格控制在 550℃以下。

硝盐混合物是氧化型的，不应与容易被氧化的材料混合。

不应将微细的碳化材料用作硝盐的覆盖物，同时必须避免硝盐浴炉受到渗碳炉出料端所聚集的贪黑的污染。

在处理镁合金轻金属时，盐浴最高温度有一定规定。

某工厂仓库存有很多碳钢（处于退火状态），这些碳钢的化学成分未知。现在找出其中一根，通过金相分析得知其组织由珠光体和铁素体组成，并且铁素体占比 80%。那么，此钢材的含碳量是多少呢？

0.77/100=x/80,x=61。60钢

在制定热处理工业时，对于以下几种形状的工件，需要知道如何计算加热的有效厚度。这些形状的工件包括……（可具体列举几种形状）。需要明确如何针对这些形状的工件来进行加热有效厚度的计算。

圆棒形状是以直径来进行计算的；扁平工件是以厚度来进行计算的；实心圆锥体是按照大端的 1/3 高度处的直径来计算的；阶梯轴或截面突变的工件是按照较大直径或较大截面来计算的。

高，δ↑，Ak↑。

79、制定铸造铝合金的固溶处理工艺应遵循哪些原则？

淬火温度的选择情况如下：淬火温度通常要比最大溶解度温度稍微低一些，这样做是为了避免出现过烧的情况或者产生裂纹。

淬火加热方式如下：为避免铸件过热与变形，一般在空气循环炉内进行加热。为防止变形，最好是以 350 度以下的低温将铸件送入炉中，接着让其随炉缓慢升温至淬火温度。

铸铝合金的晶粒比较粗大，过剩相的溶解存在困难，所以保温时间需要较长。通常情况下，保温时间为 3 至 20 小时，并且保温时间与工件的厚度关联不大。

铸件形状复杂，内部缺陷较多，这导致其强度与塑性降低。冷速过快的话，会使铸件产生严重变形。所以，在淬火后应将其置于热水中进行冷却，以避免因冷速过快而导致的铸件变形问题。

什么是马氏体相变塑性现象？“TRIR”钢是什么？它的性能特点又是什么？

金属及合金在进行相变过程时，其塑性会增加。通常在低于母相屈服极限的条件下，就会发生塑性变形，这种在相变过程中出现的塑性变形，被称为相变塑性。

设计出几种 Ma 高于室温而 Ms 低于室温的钢，利用了马氏体相变塑性。这些钢在常温下形变时，会诱发形成 M。M 转变又会反过来诱发塑性提高。这种钢兼具很高的强度和塑形，所以被称为相变诱发塑性（TRIR）钢。

81、简述激光热处理的原理和优点是什么

激光淬火技术，也就是激光相变硬化。它是通过将聚焦后的激光束照射在钢铁材料的表面，这样能让钢铁材料的表面温度迅速上升到相变点之上。当激光移开之后，由于内层材料处于低温状态且能快速导热，所以表层会快速冷却到马氏体相变点以下，从而获得淬硬层。

优点如下：与感应加热淬火相比较而言，它使用的能量密度更高；加热速度更快；不需要淬火介质；工件变形更小；加热层深度以及加热轨迹易于进行控制；易于实现自动化；激光淬火能够让工件表层在 0.1 - 1.0mm 的范围内，其组织结构和性能发生明显的变化。

淬火态钢中常见的马氏体有哪些类型呢？其形成条件又是什么呢？还要分别指出它们的亚结构以及性能特点。

答：主要形态板条马氏体，片状马氏体。

奥氏体转变后，所产生的 M 的形态与 A 中的含碳量有关。含碳量为 1%的 M 是针状马氏体。板条马氏体的亚结构主要由高密度的位错构成，并且存在条间 A。板条马氏体的强度和硬度较高，同时塑性韧性也较好。

片状马氏体的亚结构主要是由互相平行的细小孪晶构成的。这些细小孪晶集中在 M 片的中央部分。片状马氏体具有高硬度且脆性大。

淬火态钢中常见的马氏体形态有哪些呢？分别说出这些马氏体形态的亚结构分别是什么。

板条、片（针）状；位错、孪晶

晶体中的位错存在两种基本类型。位错在晶体中的主要运动方式有两种，分别是什么呢？

刃、螺；滑移、攀移

85、零件失效的主要形式分为哪四大类？

答：材料的变形，断裂，磨损和腐蚀。

高碳钢实施球化退火工艺的目的是什么？等温球化退火的工艺曲线是怎样的？请画出它。

等温球化退火的工艺曲线情况如下：在正常的条件之下，针对 40Cr、GCr15、W6Mo5Cr4V2 这几种钢进行常规的淬火操作，需要选择这些钢的淬火介质以及常规的淬火方法。

87、试指出下列工件整体淬火后进行回火的温度范围。

（1）模具、轴承、齿轮：低温：150-250℃，

（2）弹簧：中温：350-500℃。

（3）轴类、连杆、螺栓：高温：500-650℃。

现对大直径的轧辊进行表面淬火，试选择感应加热的类型并指出其频率范围。

机床齿轮的表面淬火加热是通过高频加热来实现的，其频率范围在 100 到 1000 KHZ 之间。

大直径的轧辊加热—工频加热—50 KHZ

推土机的齿轮表面进行淬火加热，采用的是中频加热方式，其频率范围为 0.5 到 10 KHZ 。

要改善低碳钢的切削性能，需要采用何种热处理工艺呢？请说明这样做的原因。

采用正火处理。低碳钢切削性能差是因为钢中含有较多的 F。只有降低 F 的量，才能改善其切削性能。正火冷却属于非平衡冷却，冷却速度增加会使共析反应的温度降低，进而使 P 的量增加，F 量减少。

阐述影响 A 转变速度的因素。

A 形成的过程包含四个基本方面：A 的形核过程、A 的长大过程、残余渗碳体的溶解过程以及 A 成分的均匀化过程。

影响A转变速度的因素：

加热温度。温度越高，转变速度越快

加热速度。加热速度快，转变温度越高，转变速度越快

变形铝合金的回归处理与时效工艺有哪些区别呢？它们各自的目的又分别是什么呢？

回归处理仅用于特定的零件，这些零件经过了淬火和自然时效处理。具体做法是把零件放入硝盐浴中，迅速将其加热到 200 到 250℃之间，然后保温 2 到 3 分钟，之后在水中进行冷却。这样做的目的是恢复得到过饱和固溶体淬火相，让合金重新软化，以便于进行加工、校形等操作。时效处理是在一定温度下保持一定时间，使得过饱和固溶体发生分解（即脱溶），进而引起铝合金强度和硬度大幅度提高的一种热处理过程。

92、零件选材的基本原则是什么（举例说明）？

使用性能、工艺性能、经济性

93、试简述影响过冷奥氏体等温转变的因素。

含有的 C 量；Me 所产生的影响；A 化的温度以及保温的时间；原本的组织；应力以及塑性的变形。

94、对机床主轴有何性能要求？通常选用何种材料制作？

需要承受中等程度的扭转-弯曲复合载荷，其转速处于中等水平，同时还要承受一定的冲击载荷。在材料的选择方面，大多会选用 45 钢，而当载荷较大时，则会采用 40Cr。

原始 P 组织越细的话，相界面就会越多。因为相界面增多，Fe3C 就易于溶解。Fe3C 易于溶解，就越有利于 A 的性和长大。A 的性和长大有利于，就会使转变速度越快。

合金元素 Co 和 Ni 能增大碳在 A 中的扩散速度，进而加快 A 化过程；碳化物形成元素会减慢 A 的形成过程；Si、Al、Mn 对 A 化过程没有影响。

若将共析钢加热至奥氏体温度，之后分别按照图中的冷却速度 V1 进行冷却至室温，会得到什么组织？按照冷却速度 V0 进行冷却至室温，会得到什么组织？按照冷却速度 V2 进行冷却至室温，会得到什么组织？按照冷却速度 V3 进行冷却至室温，会得到什么组织？按照冷却速度 V4 进行冷却至室温，会得到什么组织？连续冷却转变曲线的实用意义是什么？

V1 为 M 马氏体，V0 是 M 马氏体，V2 是 T 屈氏体，V3 是 S 索氏体

V4：P珠光体

96、简述影响钢的淬透性及淬硬性因素。

钢在淬火时能够获得马氏体，这种获得马氏体的能力，也就是钢被淬透的深度大小，被称为淬透性。其影响因素包含：

亚共析钢的含碳量增加时，C 曲线会向右移动；过共析钢的含碳量增加时，C 曲线会向左移动。

2)合金元素（除Co外）使C曲线右移；

奥氏体化温度较高时，碳化物溶解会更完全；保温时间较长时，碳化物溶解也会更完全。同时，奥氏体晶粒会变得更粗大，并且会使 C 曲线右移。

A 的晶粒度方面，晶粒若越细，晶界就会越多，这样会降低过冷 A 的稳定性，同时也会降低钢的淬透性。

未溶的碳化物以及夹杂物，会使过冷 A 的稳定性降低，同时也会降低钢的淬透性 A 。

6)对A实施变形，可以增加钢的淬透性；

淬硬性：主要取决于M提的含碳量。含碳越高，淬硬性愈好。

试写出用 20CrMnTi 材料制作汽车变速箱齿轮的加工工艺路线，接着分析各热加工工序的作用。或者考题为汽车、拖拉机的齿轮选用 20CrMnTi 材料，其加工工艺路线如下：先下料，然后进行锻造，之后进行正火，接着进行机加工，再进行渗碳、淬火加低温回火，之后进行喷丸，再进行磨削，最后成为成品。试分别分析各热处理工序及喷丸工序的作用。

最后形成成品。

正火能够细化锻造之后的粗大晶粒，还可以调整硬度，以此来改善切削加工的性能，进而获得所需要的纤维（流线）组织。

渗碳：是提高齿面碳的质量分数（0.8-1.05%）；

淬火的目的在于：在齿面形成一定深度的 M 组织，这样能够提升齿轮的表面硬度，还能增强齿面的耐磨性以及接触疲劳强度。

低温回火的作用包括：将淬火应力予以消除；对磨削裂纹起到防止的作用；使冲击抗力得以提高。

喷丸处理能够使齿面硬度提高大约 1 至 3HRC 。喷丸处理还可以增加表面的残余压应力。通过这些方式，能够提高接触疲劳强度 。

钢的“TTT”曲线是怎样获得的呢？钢的“CCT”曲线又是怎样获得的呢？“TTT”曲线和“CCT”曲线有哪些区别呢？影响“TTT”转变的因素都有哪些呢？比如钢的含碳量会对“TTT”转变产生怎样的影响呢？“C 曲线”具有哪些实用价值呢？

钢的过冷奥氏体等温转变曲线，其开始温度曲线和终了温度曲线形似英文字母 C。此曲线描述了 A 在等温转变过程中，于不同温度以及保温时间下，析出物的规律，由此成为 TTT 曲线。而连续冷却曲线，指的是在各种不同冷速下，过冷奥氏体转变开始、转变终了的温度以及时间之间的关系，简称为 CCT 曲线。

相同点在于：其一，都具备渗碳体的先共析线；其二，相变都存在一定的孕育期；其三，曲线中均有一条相变开始线以及一条相变完成线。

3. CCT 曲线中发生相变的孕育期比 TTT 曲线中的孕育期长。

影响因素：1、含碳量的影响

奥氏体含碳量增加时，其稳定性会增强，c 曲线会右移。因此，在热处理正常加热条件下，亚共析碳钢的 C 曲线会随含碳量的增加而向右移。对于过共析碳钢，随着含碳量的增加，由于存在未溶渗碳体，会促使奥氏体分解，C 曲线会左移。共析钢的 C 曲线是最靠右的，其稳定性也是最强的。

2、合金元素的影响

所有合金元素的溶入，除了 Co 之外，都会增加过冷奥氏体的稳定性，并且会使 C 曲线右移。

奥氏体化温度较高时，保温时间较长。此时，碳化物能够溶解得更完全，A 晶粒会变得更粗大，晶界的总面积会减少，形核的数量也会减少。正因如此，C 曲线会向右移动，从而推迟珠光体的转变。

原始组织的粗细会产生影响。原始组织越细，就越容易得到均匀的奥氏体。这样会使 C 曲线向右移动，并且使 Ms 点下降。

应力和塑性变形会对转变产生影响。拉应力能够促使 A 发生等温转变，而等向压应力则会阻碍这种转变。进行塑性变形还能够加速奥氏体的转变。实用价值在于：C 曲线是在碳钢加热得到 A 之后，对其在冷却过程中组织转变进行分析的工具。

马氏体有哪两种基本形态呢？这两种基本形态的微观形态是怎样的？它们的亚结构又有什么差异？以及它们的性能又有哪些不同呢？

片状马氏体：呈片状、竹叶状，主体形态为双凸透镜状，亚结构由细小的孪晶组成，硬度高但脆性大。

亚共析钢的淬火温度通常选在 Ac3 之上。而过共析钢的淬火加热温度选择在 Ac1 - Acm 之间。需要从理论方面对其进行分析。

温度过高会导致过多的碳化物溶解，这会使片状马氏体的含量增加，从而易于出现变形开裂的情况，并且残余 A 也会增加；同时，过多的碳化物溶解还会使钢的耐磨性降低。

温度如果过高，那么氧化脱碳的倾向就会增大。这样会使钢的表面成分变得不均匀，而且 Ms 的高低不同，从而导致淬火开裂。

选择 TA 等于 Ac1 加上（30 - 50℃），将部分未溶碳化物保留下来，这样可以提高耐磨性。同时会使基体降低，M 条％升高，从而使钢的 σb 上升。

(850 加上或减去 5)乘以 30 秒每毫米进行油冷，温度范围在 600 到 680 之间，持续 2 到 3 小时进行高回火油冷，之后再进行(430 加上或减去 5)乘以 4 到 8 小时的空冷。

说明这些电热原件材料的适应温度范围。

铁铬铝电热合金 1Cr13Al4 可应用于低温，如 0Cr25Al5、0Cr13Al16Mo2 等；能适应于中温，像 0Cr27AlMo2 ；还可应用于高温，最高可达 1300 。镍铬电热合金 Cr15Ni60 可应用于低温。Cr20Ni80 可应用于 1000 度以下的中温；SiC 电热元件能够在 1350 度的环境下长期工作，最高温度能达到 1500 度；MoSi2 电热元件，其最高温度可达 1700 度；石墨电热元件是真空炉的电热元件，工作温度在 1400 到 2800 度之间。

晶体中的位错有哪两种类型呢？位错在晶体中的运动方式又有哪两种呢？位错的固溶强化原理是什么呢？

1. 化学交互作用：部分溶质原子能够偏聚在层错面附近，从而形成铃木气团，使位错扩展的宽度得以增加，交滑移变得困难；并且会增大位错阻力，进而增大层错能。