第1章1.9 钢的热处理练习题参考答案一、填空题1. A 晶核的形成；A 晶核的长大；剩余Fe3C的溶解；A 成分的均匀化；2．都是由F 和Fe3C组成的机械混合物；T的片层间距比P的片层间距小、强度硬度比P高；3．羽毛；针；4．亚共析钢多一条铁素体析出线，过共析钢多一条渗碳体析出线；5．板条状；针状；板条状；6．靠右；小；7．加热；保温；冷却；形状，组织与性能；8. A c3以上20～30℃；亚共析；9．使P 中的Fe3C球化，降低硬度，便于加工；高碳钢；10. Ac3 以上30～50℃；Acl 以上30～50℃；11. 低；多；12.小；13. Fe 一Fe3C 相图，C 曲线；14. 获得所要求的力学性能、消除内应力、稳定组织和尺寸；低；15. 碳的偏聚、马氏体的分解、残余奥氏体的转变、渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶；16. 分解、吸收、扩散；17. S 中的Fe3C 呈片状，而回火S 中的Fe3C 呈粒状；在强度、硬度相同时，回火S 韧性比正火S 的好；二、选择题1.b ,d ;2.a ,d ;3.c ;4.b ;5.b,d ;6.c ;7.b ;8.c ;9.b,d ; 10.a ;11.c ; 12.a ; 13.b ; 14.d ; 15.a ; 16.a ; 17.c ; 18.c ; 19.a,b,c ; 20.d 。
三、判断题1．×；2．×；3．×；4．√；5．√；6．×；7．√；8．×；9．×；10．×；11．×；12．×；13．√；14．√；15．×；16．×；17．√。
四、综合分析题1．答：不一定。
本质晶粒度表示在特定的加热条件下A 晶粒有长大的倾向。
本质细晶粒钢是指钢特定的加热条件下，A晶粒不容易长大。
而本质粗晶粒钢是指钢特定的加热条件下，A晶粒迅速长大。
超过规定的温度，阻止A晶粒长大的碳化物也溶解后，本质细晶粒钢的A 晶粒并不一定比本质粗晶粒钢的细。
2．答：低碳钢不宜用淬火方法提高硬度，因为含碳量太低，淬火后的低碳马氏体的硬度不是很高。
可以通过塑性变形产生加工硬化效应来提高硬度或采用渗碳＋淬火＋低温同火的方法，提高表面硬度。
3．答：20号钢采用表面淬火不合适，因为表面淬火是改善材料表面性能的一种热处理工艺，20 号钢的含碳量太低，所以采用淬火方法不合适；对45 号钢进行渗碳处理不合适，因为45 号钢的含碳量为中碳，而渗碳处理适用于低碳钢，因此不合适。
4．答：再结晶——是指冷变形金属加热到较高温度（再结晶温度），通过重新形核和核长大，形成新的细小等轴晶粒的过程，晶格类型不发生变化。
重结晶——即金属的同素异构转变，指金属在固态下由于温度的改变由一种晶格向另一种晶格的转变，也遵循晶体结晶的一般规律，晶格类型发生了变化。
5．答：影响A形成速度的因素有：温度、含碳量、原始组织、合金元素和加热速度等。
影响A实际晶粒度的因素有：加热温度和保温时间、钢的原始组织、合金元素等。
6．答：两条C字形曲线，左边一条是组织转变开始线，右边一条是组织转变终了线。
Ms——M 转变开始温度线，Mf——M 转变终了温度线。
影响C 曲线形状和位置的主要因素是钢的成分，包括含C 量及合金元素含量。
7．答：与等温转变曲线相比：(1）连续冷却转变曲线向右下方向移动，说明转变开始和转变终了温度低一些，时间更长一些；(2）连续冷却获得的珠光体组织是在一个温度范围内形成的，所以粗细不均，较高温度下形成的粗些；(3）没有贝氏体转变，珠光体转变在kk’中止。
8．答：钢在淬火时获得全部M 组织的最小冷却速度叫临界冷却速度，以Vk表示，它的大小主要有以下几方面因素的影响：(1)C的影响；( 2 ) Me的影响；(3)加热温度和保温时间的影响等。
Vk越小，淬透性越大。
9．答：加热时获得了细小均匀的A晶粒，冷却转变后组织也均匀细小，产生细晶强化，所以屈服强度和冲击韧性提高。
10．答：原始组织为细片状珠光体好，因为A晶核的形成是在F 和Fe3C的相界面处形成，原始组织越细小，相界面积就越多，Fe3C的片间距越小，C的扩散距离缩短，既提高了A化形成速度，同时又有利于获得细小均匀的A晶粒。
11．答：热轧空冷，相当于经过一次正火处理，发生了重新形核和晶核长大过程，获得了S ，组织得到细化。
12．答：(1)普通淬火（单液淬火）：将加热保温后的工件放人一种淬火剂中冷却。
碳钢的淬火剂一般用水，合金钢的淬火剂一般用油。
适用于形状较简单的零件。
( 2 ）双液淬火：钢件A化后，先放入一种冷却能力较强的介质中，当钢件冷却到300℃左右时，再放人另一种冷却能力较弱的介质中冷却。
例如，先在水中淬火后油冷。
广泛用于高碳工具钢。
( 3 ）分级淬火：将钢件加热后迅速投人温度稍高于M 、点的冷却介质中嗽口盐浴或碱浴槽内），停留2～5min ，然后取出空冷，称为分级淬火。
由于盐浴或碱浴冷却能力不大，一般只适用于尺寸较小的工件，如刀具等。
( 4 ）等温淬火：将钢件A化后淬人高于Ms 点温度的熔盐中，等温保持，获得下贝氏体组织的工艺。
可用于尺寸不大、形状复杂而要求较高的工件如弹簧、小齿轮及丝锥等。
13．答：M 转变的基本特点：( 1 ) M 在Ms～Mf／温度范围内形成；（2）M 转变不彻底；( 3 ) M 转变是非扩散型转变；( 4 ) M 晶体成长速度极快，致使M 形成过程中产生相互撞击．而形成内应力和微裂纹。
14．答：S 、T 是通过正火或退火直接由A 转变获得的组织，而回火S 、回火T 是由淬火钢经过高温、中温回火后获得的组织。
尽管它们都是由F 和Fe3C 组成的混合物，但S 、T 中的Fe3C呈片状，而回火S 、回火T 中的Fe3C呈粒状；在强度、硬度相同时，回火S、回火T的塑性、韧性比S 、T的要好。
15．答：M 是C 在a 一Fe 中形成的过饱和间隙固溶体。
低碳M虽然溶碳量较低，但M内因存在大量位错，位错强化明显，故低碳M具有较高的硬度；高碳M，除固溶强化外，还由于M针状晶体中形成了孪晶亚结构，使高碳M具有很高的硬度。
此外，由于形成过程中M针相互撞击产生裂纹，导致高的脆性。
16．答：淬透性——指钢接受淬火获得马氏体的能力。
淬透性大小是用一定条件下淬透层（或称淬硬层）深度来表示。
淬透层深度是指工件表面至中心马氏体占50％的部位（称半马氏体区，其余50％为珠光体类组织）的尺寸。
钢在一定条件下淬火时，淬透层深度愈深，说明钢的淬透性愈大，反之，淬透层深度小，说明淬透性小。
影响淬透层深度的主要因素：钢件的成分包括碳含量及合金元素含量、淬火加热温度和保温时间、冷却速度等。
17．答：曲线1 ：亚共析钢加热到A C3以上，属正常的淬火加热温度范围，所以淬火后获得的M组织硬度随含C％增加而提高，但过共析钢加热到Accm以上温度，已完全A化，淬火后将获得较粗的M和较多的残余A ，使钢的硬度降低。
曲线2 ：过共析钢加热到Acl 以上温度，属正常的淬火加热温度范围，淬火后的组织为细M 、Fe3CⅡ和少量残余A 。
少量未溶的Fe3CⅡ可阻止A晶粒长大，有利于提高钢的硬度。
曲线3 : M 是C在a-Fe中形成的过饱和间隙固溶体。
M的溶碳量越高，过饱和度越大，固溶强化效果越明显，其硬度值越大。
18．答：a -M 十A ' ，单液淬火；b -M 十A ' ，分级淬火；C -T + M + A ' ，油中淬火；d –B下，等温淬火；e-S ，正火；f-P ，退火；g-P ，等温退火。
19．答：( a )- M 十粒状Fe3C十A ' ； ( b ) B下十M 十粒状Fe3C十A '； ( C ) B下十粒状Fe3C。
20．答：( a )- M + A ' ；( b )-B + M + A ' ；( c )-F + B + M + A '； ( d )-F + P 。
21．答：正火与退火的主要区别：( l ）加热温度不同，正火的加热温度范围为：亚共析钢加热到Ac3 以上30～50℃，共析钢和过共析钢加热到Accm以上30～50℃。
而退火根据目的不同，加热温度范围也不同；( 2 ）冷却方式不同，正火是在空气中冷却，而退火一般是缓慢冷却（随炉冷却），时间长；( 3 ）获得组织不同，正火得到S 组织，而退火获得P 类型组织。
生产中一般根据要达到的目的来进行选择，同时考虑尽量降低成本。
一般低碳选正火，高碳选退火。
22．答：( l ）再结晶退火．消除加工硬化效应，降低硬度，恢复塑性，组织：F + P ； ( 2 ）去应力退火，消除铸造应力；组织：F + P ；( 3 ）完全退火，均匀细化组织，改善力学性能；组织：F + P ；( 4 ）球化退火，使钢中渗碳体球化，获得粒状P 组织，降低硬度。
组织：粒状P ；23．答：700℃：加热温度太低，未A 化，处理后组织未发生变化；760℃：加热温度不够，未完全A 化，只有部分A 化，组织：F 十M + A '；840℃：正常加热温度，完全A 化，组织：M 十A '；1100℃：加热温度太高，过热，A 晶粒粗大，组织：粗人M 十A ’。
24．答：( 1 ）加热到900℃的淬火后M 晶粒粗大，因为加热温度高；( 2 ）加热到900℃的淬火后M 含碳量较多，因为C在A中的溶解度随温度升高而增大；( 3 ）加热到900℃的淬火后残余A 较多，因为加热温度高，A中溶解了大量的C，使得残余A增多；( 4 ）加热到900℃的淬火后未溶碳化物较少，因为加热温度越高，有利于原子的扩散，碳化物发生溶解；( 5 ）含碳量为1.2％的钢为过共析钢，780℃加热淬火较合适，属正常的淬火加热温度范围（Ac1以上30～50℃），淬火后的组织为细M 、粒状Fe3C和少量残余A 。
少量未溶的Fe3CⅡ。
可阻止A 晶粒长大，有利于提高钢的硬度。
25．答：(1）淬火（830～860℃）＋高温回火（500～650℃），回火S；( 2 ）淬火（800～830℃）＋中温回火（480～550℃），回火T ；( 3 ）淬火（770～810℃）＋低温回火（180～200℃），回火M 。
26．答：（1）前一热处理工序为：球化退火，均匀细化组织，降低硬度，便于机加工；后一热处理工序为：淬火＋低温回火，淬火是为了获得M组织，提高硬度和耐磨性，低温回火是为了获得回火M组织，稳定组织和尺寸，消除内应力。
(2）最终热处理：淬火（760～780℃）十低温回火（180～200℃）钻头在使用状态下的组织为：回火M＋碳化物＋A ' ，硬度大约为62HRC 。
27．答：45 号钢：通过正火处理得到正火S组织，通过调质处理获得回火S组织。