热加工工艺详述

热加工工艺详述内容摘要：

件表层存在残余压应力能提高钢的疲劳强度；若存在残余拉应力则降低疲劳强度，甚至发生早期疲劳损伤。 十三 热处理变 形 1 淬火变形：淬火引起的变形是由组织转变产生的体积（热应力引起的变形，组织应力引起的变形）变形和快速冷却时热应力和组织应力产生的形状变形所组成。 2 影响淬火变形的因素：钢的成分及原始组织；工件尺寸及形状。 一 成分及原始组织的影响： 1 钢的化学成分 ：合金元素一般是 Ms 下降，参与奥氏体增多，因此可减少组织应力；同时合金元素的加入显著提高钢的淬透性和屈服强度，因此 可在缓和的淬火介质中冷却，降低工件的内应力，从而明显减少淬火变形。 2原始组织：经预先球化处理的工件淬火后变形小。 另外 经调质处理的回火索氏体组织， 淬火后变形量小于珠光体组织。 二 热处理工艺参数的影响： 1 加热温度及加热速度：提高温度，温差增大，热应力相应增加，但同时提高了淬透性，工件淬硬层加厚，组织应力也相应增加，从而增大总变形量。 但高合金钢反而使得变形量减小。 加热速度过快，将会使热应力增加而引起变形，因此可采取控制加热速度领队工件均匀加热；适当预热可以减小变形。 2淬火介质及冷却方式：目的是对冷却速度的控制，冷却速度越大，由内应力引起的淬火变形越大。 若在 Ms以上提高冷速，将会增加热应力变形倾向；在 Ms 一下提高冷速将增加组织应力和体积效应的变性倾向。 因此氺淬时改为氺淬油冷，可减少变形。 采用盐浴进行分级或等温淬火，有效减少变形。 三 工件尺寸及形状对变形的影响：形状简单，淬火变形小；反之成立；有傲奥角窄勾槽处冷速较慢；外表比内表面冷却快；园凸外表面比平面冷却快。 十四 热处理裂纹 1 淬火裂纹的类型：一 纵向裂纹 二 横向裂纹（包括弧形裂纹） 三 网状裂纹 四 剥离裂纹 五 显微裂纹 2 影响淬火裂纹的因素：一 原材料因素 二 锻造缺陷 三 热处理工艺操作不当 1,试诉钢加热时引起氧化和脱碳的原因及对钢性能的影响，如何加以预防。 答：（ 1）氧化的原因及影响：工件在加热到高温时通常要与氧，二氧化碳及水蒸气，二氧化硫及氧化性气体发生作用，而使表面形成一层氧化铁，它不仅使工件表面失去光泽，并变得粗糙不平，降低尺寸精度。 而且使工件的机械性能，如弯曲疲劳强度等变坏，同时在冷拔，冷冲模锻时容易引起模具损坏。 防治措施：控制炉气性质或在保护介质中加热，是工件表面与周围有害介质隔开，避免氧化性气体的不良影响，以及采用快速加热，以缩短工件在高温下停留的时间，也可对工件表面覆盖一层涂料： （ 2）脱碳：钢表层中的碳与炉中的气氛发生化学反应，造成钢表层的含碳量降低 ：脱碳使工件的硬度，强度，耐磨性，疲劳强度等性能变坏，导致使用中发生早期失效。 另外，脱碳对锻造和热处理等工艺性都有不良影响。 防治措施：在中性介质或弱氧化性介质中加热，可以减少脱碳，或采用快速加热，降低脱碳层厚度。 2,影响加热速度的因素有哪些。 为什么。 答：影响因素：（ 1）材料本身的成分与性质，工件的尺寸，加热规范等（ 2）对于大型铸锻焊接件往往存在较大的残余应力，必须控制加热速度。 在实际生产中，只要在设备条件和技术要求允许的情况下，应尽可能采用快速加热：对于大型工件和高合金钢件的加热速度，则需要加以严格控制。 3,将  10mm 的 T8 钢加热到 760176。 C 并保温足够的时间，问采用何种工艺可获得如下组织：珠光体，屈氏体，上贝氏体，下贝氏体，屈氏体 +马氏体，马氏体 +少量参与奥氏体，并在 C曲线上描出工艺曲线图。 ① P：将该状态下的钢冷却至 P 转变 T 区并保温 ②屈氏体 :将该钢冷却到屈氏体转变 T 区并保温 ③上贝氏体：将该钢冷却至上贝氏体转变温度区并保温 ④下贝氏体：。 下贝氏体转变温度区并保温 ⑤ T+M：。 冷却到屈氏体转变温度区并保温，在其未完全转变为屈氏 体前将其冷却到Mf 以下 ⑥ M+A：将该钢冷却到 Ms 点以下， Mf 以上温度 4,今有一批 40Cr钢汽车连杆螺栓，其工艺路线为：锻造 —— 热处理 —— 机械加工 —— 调质，试问锻造后应进行何种热处理。 调质工艺如何制定。 答：热处理应采用淬火工艺得到马氏体组织，调质工艺选用高温回火，得到回火索氏体组织，以获得良好的综合机械性能。 5,今有 ZG15 铸钢工件外形复杂，机械性能要求较高，铸造后应采用何种热处理。 答：可先对工件进行淬火处理，再再进行高温回火调质处理。 6,化学热处理包括那几个过程。 常用的化学热处理方法有那几种。 答：化学热处理包括三个基本过程：化学渗剂的分解；活性原子的吸收；渗入原子的扩散；常用的化学热处理方法有钢的渗碳，渗氮及碳氮共渗。 7,解释下列名词并比较各自的区别：物理吸附和化学吸附；纯扩散和反应扩散。 答： 1物理吸附：没有电子转移和化学键的吸附现象称为物理吸附。 当气体吸附质与金属表面吸附剂接触时，三者以高速度发生反应形成化学键，即发生化学反应，电子交换，组成离子键或共价键结合叫化学吸附。 两者的区别：物理吸附没有电子转移和化学键生成，且在低温下发生，完全可逆，即当温度升高时吸附量下降，温度下降时吸附量又 增加，且这种吸附不会使分子解离；而化学吸附中有电子转移和化学键的生成，有明显的选择性，在低温时速度较小，随温度升高明显增大，这种吸附可以使分子解离。 2纯扩散和反应扩散：纯扩散：在固态有限固溶体中，由于溶质元素在溶剂中有一定溶解度，所以在开始时渗入原子溶解在金属中形成固溶体，这是只有浓度的变化，而没有晶体结构的变化，这样的扩散叫纯扩散；当渗入原子的浓度超过溶解度极限之后，此时会有第二相形成，它可能是固溶体，也可能是化合物（中间相）。 通过扩散引起新相生成的现象叫做反应扩散。 区别：纯扩散无新相生成，只是 浓度的变化，而反应扩散有新相的生成。 8,今有 45 钢机床齿轮，根据工作条件，其承受载荷不大，但要求齿部耐磨性好，同时要求热处理变形小，试问应用何种表面强化方法。 为什么。 答：采用碳氮共渗处理，这样渗氮层能直接获得较高硬度，而避免了因淬火引起的变形，而渗碳仅能改变工件表面层的含碳量，只有经过随后的淬火及回火处理，才能使工件表层的组织和性能发生变化，但会引起变形，所以选用表面碳氮共渗最合适，其表面脆性比渗氮低，具有较高的抵抗强度，且耐磨性好。 9,渗碳件常用的热处理工艺有哪些。 各有什么特点。 答： 1直接淬火 法：工件渗碳后经过预冷后直接淬火，这种方法只适用于本质细晶粒钢渗碳件。 其特点是：操作简便，生产效率高，脱碳少，适用于大批量生产； 2一次淬火法：工件渗碳后随炉冷却或空冷至室温，然后再重新加热到淬火温度，经保温后淬火，其其淬火加热温度的选择适钢材成分和技术要求而定。 3两次淬火法：是将渗碳缓冷到室温的工件进行两次加热淬火。 其加热次数多，工艺较复杂，生产成本高，能源消耗大，并容易造成氧化、脱碳和变形，仅适用于承受高载荷的工件。 10,试说明碳氮共渗与渗碳、渗氮工艺对工件的组织、性能，应用范围等方面的异同点。 答：对组织性能的异同： 1渗碳能改善钢件表面和心部组织，提高表面硬度和耐磨性，增加工件的疲劳强度；渗氮能使工件获得比渗碳更高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度及抗咬合性，也可提高在某些介质中的抗腐蚀能力。 而碳氮共渗可以显著提高零件的弯曲疲劳强度，提高幅度高于渗碳，而碳氮共渗层具有更高的耐磨性和接触疲劳强度。 2三者对工件的应用范围的异同：渗碳用钢通常为含 —— %的低碳钢及低碳合金钢。 渗氮广泛应用在精密工件的表面处理上，如镗床主轴，精密机床的丝杠，内燃机曲轴精密齿轮，汽缸套和气阀，以及工模具等工 件的最终热处理。 11,试比较高频感应加热、火焰加热的异同点及各自的优缺点。 答：异同点：感应加热表面淬火是利用电磁感应的原理在工件表面产生感应电流，将其表面加热至临界点以上而实现淬火的一种工艺方法。 而火焰加热表面淬火是利用氧 —— 乙炔混合气体或其他可燃气体的燃烧形成高温火焰，喷向工件表面，使其迅速加热到淬火温度然后淬火冷却，使其得到预期的应硬度和淬硬层深度。 优缺点：感应加热的优缺点：加热速度快，热量集中在工件表面，加热时间短。 淬火变形小，易实现机械化、自动化生产，质量稳定，生产效率高；火焰加热：简便易行，费 用低，方法灵活，可对各种形状的大尺寸工件进行局部淬火，但其最大的缺点是加热温度无法测量，淬硬层不易控制。 12,简述工件在冷却过程中热应力和组织应力的分布特点以及其变形开裂的影响。 答：①热应力的变化：冷却初期，式样表层冷速大于心部，因而表层是拉应力，心部为压应力，继续冷却，此应力值随温差增大而增加，达到 T1时，工件表层伸长和心部压缩的塑性变形，因而应力因松弛而减小，到达 T2 时刻，表层和心部的应力值都降为 0，继续冷却，式样表层收缩比心部收缩的小，因而产生表层压应力，心部拉应力。 ②组织应力的变化：冷却初期， 表层生成的马氏体伴随体积的膨胀受到心部牵连，因而表层产生压应力，心部拉应力，到达屈服强度时，发生塑性变形而受到松弛而使应力减小，到达T2 时，都减为 0，此后继续冷却时，心部膨胀受表层的牵制，因而产生表层拉应力，心部拉应力。 ③对变形开裂的影响：存在残余应力的工件受到外载荷作用时，当残余应力的方向与受力方向相反，能起着抵消外力的有效作用，从而提高工件的承载能力，反之，则加速零件失效，但工件表层的残余应力其合成应力在离表面一定深度部位以超过材料强度，将在交变应力作用下产生裂纹源，引起工件早期破坏。 13,说明高碳 钢为淬透时易形成横向裂纹的原因 答：因为高碳钢的脆性较大，而塑性较低，对于未淬透的工件，在淬硬层心部间的过渡区内，工件产生的组织拉应力最大，由于高碳钢的塑性较低，较大的拉应力不能通过塑性变形而释放，当超过工件的抗拉强度时，便产生了横向裂纹。 14,为什么可以利用回火来减少和适当调整淬火工件的变形量。