正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)AC3或ACM以上的適當(dāng)溫度保持一定時間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。
退火：將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20—40度，保溫一段時間后，隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝
固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝
時效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨時間而變化的現(xiàn)象。Al-4Cu合金在時效過程中，過飽和固溶體的各個沉淀階段，其順序可概括為：?a過飽和?G.P.區(qū)q￠￠?過渡相q￠?過渡相q?(CuAl2)穩(wěn)定相
固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，以便繼續(xù)加工成型
時效處理：在強(qiáng)化相析出的溫度加熱并保溫，使強(qiáng)化相沉淀析出，得以硬化，提高強(qiáng)度時效處理有自然時效和人工時效兩種。
淬火：將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻，使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝
回火：將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點(diǎn)AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝

調(diào)質(zhì)處理：將鋼件淬火，隨之進(jìn)行高溫回火，這種復(fù)合工藝稱調(diào)質(zhì)處理。

表面熱處理：改變鋼件表面組織或化學(xué)成分，以其改面表面性能的熱處理工藝。

表面淬火：是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織，而心部沒有發(fā)生相變，這就實(shí)現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼。

化學(xué)熱處理：是指將化學(xué)元素的原子，借助高溫時原子擴(kuò)散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來改變工件表面層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝

滲碳：向鋼的表面滲入碳原子，提高表面含碳量，提高材料表面硬度、抗疲勞性和耐磨性。
滲氮：在工件表面滲入氮原子，形成一個富氮硬化層的過程。提高材料表面硬度、抗疲勞性和耐磨性，且滲氮性能優(yōu)于滲碳。
碳氮共滲：碳氮同時滲入工件表層。提高表面硬度、抗疲勞性和耐磨性，并兼具滲碳和滲氮的優(yōu)點(diǎn)

完全退火和等溫退火又稱重結(jié)晶退火，一般簡稱為退火，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般常作為一些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預(yù)先熱處理。
球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具，量具，模具所用的鋼種）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準(zhǔn)備。
去應(yīng)力退火又稱低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來消除鑄件，鍛件，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除，將會引起鋼件在一定時間以后，或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。

鐵素體(F)1.組織: 碳在α-Fe（體心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體2.特性: 呈體心立方晶格.溶碳能力最小,最大為0.02%;硬度和強(qiáng)度很低,HB=80-120,σb=250N/mm^2;而塑性和韌性很好,δ=50%,ψ=70-80%.因此,含鐵素體多的鋼材(軟鋼)中用來做可壓、擠、沖板與耐沖擊震動的機(jī)件.這類鋼有超低碳鋼,如 0Cr13,1Cr13、硅鋼片等
奧氏體1.組織: 碳在γ-Fe（面心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體。2.特性:呈面心立方晶格.最高溶碳量為2.06%,在一般情況下,具有高的塑性,但強(qiáng)度和硬度低,HB=170-220,奧氏體組織除了在高溫轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生以外,在常溫時亦存在于不銹鋼、高鉻鋼和高錳鋼中,如奧氏體不銹鋼等
滲碳體(C)1.組織: 鐵和碳的穩(wěn)定化合物(Fe3C)
2.特性: 呈復(fù)雜的八面體晶格.含碳量為6.67%,硬度很高,HRC70-75,耐磨,但脆性很大,因此,滲碳體不能單獨(dú)應(yīng)用,而總是與鐵素體混合在一起.碳在鐵中溶解度很小,所以在常溫下,鋼鐵組織內(nèi)大部分的碳都是
以滲碳體或其他碳化物形式出現(xiàn)
珠光體(P)1.組織; 鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 鐵素體片和滲碳體

片交替排列的層狀顯微組織, 2.特性: 是過冷奧氏體進(jìn)行共析反應(yīng)的直接產(chǎn)物.其片層組織的粗細(xì)隨奧氏體過冷程度不同,過冷程度越大,片層組織越細(xì)性質(zhì)也不同.奧氏體在約600℃分解成的組織稱為細(xì)珠光體(有的叫一次索氏體),在500-600℃分解轉(zhuǎn)變成用光學(xué)顯微鏡不能分辨其片層狀的組織稱為極細(xì)珠光體(有的一次屈氏體),它們的硬度較鐵素體和奧氏體高,而較滲碳體低,其塑性較鐵素體和奧氏體低而較滲碳體高.正火后的珠光體比退火后的珠光體組織細(xì)密,彌散度大,故其力學(xué)性能較好,但其片狀滲碳體在鋼材承受負(fù)荷時會引起應(yīng)力集中,故不如索氏體
萊氏體(L)1.組織: 滲碳體和奧氏體組成的機(jī)械混合物（含碳4.3%） 2.特性: 鐵合金溶液含碳量在2.06%以上時,緩慢冷到1130℃便凝固出萊氏體.當(dāng)溫度到達(dá)共析溫度萊氏體中的奧氏轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w.因此,在723℃以下萊氏體是珠光體與滲碳體機(jī)械混合物(共晶混合).萊氏體硬而脆(＞HB700),是一種較粗的組織,不能進(jìn)行壓力加工,如白口鐵.在鑄態(tài)含有萊氏體組織的鋼有高速工具鋼和Cr12型高合金工具鋼等.這類鋼一般有較大有耐磨性和較好的切削性

淬火與馬氏體1.組織: 碳在α-Fe中的過飽和固溶體,顯微組織呈針葉狀2.特性:淬火后獲得的不穩(wěn)定組織.具有很高的硬度,而且隨含碳量增加而提高,但含碳量超過0.6%后的硬度值基本不變,如含C0.8%的馬氏體,硬度約為HRC65,沖擊韌性很低,脆性
很大,延伸率和斷面收縮率幾乎等于零.奧氏體晶粒愈大,馬氏體針葉愈粗大,則沖擊韌性愈低;淬火溫度愈低,奧氏體晶粒愈細(xì),得到的馬氏體針葉非常細(xì)小,即無針狀馬氏組織,其韌性最高
回火馬氏體(S)1.組織: 與淬火馬氏體硬度相近,而脆性略低的黑色針葉狀組織
2.特性:淬火鋼重新加熱到150-250℃回火獲得的組織.硬度一般只比淬火馬氏體低HRC1-3格,但內(nèi)應(yīng)力比淬火馬氏體小
索氏體(S)1.組織: 鐵索體和較細(xì)的粒狀滲碳體組成的組織2.特性:淬火鋼重新加熱到500-680℃回火后獲得的組織.與細(xì)珠光體相比,在強(qiáng)度相同情沖下塑性及韌性都高,隨回火溫度提高,硬度和強(qiáng)度降低,沖擊韌性提高.硬度約為HRC23-35.綜合機(jī)械性能比較好.索氏體有的叫二次索氏體或回火索氏體

屈氏體屈氏體(T)組織或特性
1.組織: 鐵索體和更細(xì)的粒狀滲碳體組成的組織2.特性:淬火鋼重新加熱到350-450℃回火后獲得的組織.它的硬度和強(qiáng)度雖然比馬氏體低,但因其組織很致密,仍具有較高的強(qiáng)度和硬度,并有比馬氏體好的韌性和塑性,硬度約為HRC35-45.屈氏體有的叫二次屈氏體或回火屈氏體
下貝氏體(B)1.組織: 顯微組織呈黑色針狀形態(tài),其中的鐵素體呈現(xiàn)針狀,而碳化物呈現(xiàn)極小的質(zhì)點(diǎn)以彌散狀分布在針狀鐵素體內(nèi)2.特性:過冷奧氏體在400-240℃等溫度轉(zhuǎn)變后的產(chǎn)物.具有較高的硬度,約為HRC40-55,良好的塑性和很高的沖擊韌性,其綜合機(jī)械性能比索氏體更好;因此,在要求較大的、韌性和高強(qiáng)度相配合時,常以含有適當(dāng)合金元素的中碳結(jié)構(gòu)鋼等溫淬火,獲得貝氏體以改善鋼的機(jī)械性能,并減小內(nèi)應(yīng)力和變形
低碳馬氏體具有高強(qiáng)度與良好的塑性、韌性相結(jié)合的特點(diǎn)(σb=1200-1600N/mm^2,
σ0.2=1000-1300N/mm^2,δ5≥10%,ψ≥40%αk≥60J/cm^2); 同時還有低的冷脆轉(zhuǎn)化溫度(≤-60℃);在靜載荷、疲勞及多次沖擊載荷下,其缺口敏感度和過載敏感性都較低.
低碳馬氏體狀態(tài)的20SiMn2MoVA綜合力學(xué)性能,比中碳合金鋼等溫淬火獲得的下貝氏體更好.保持了低碳鋼的工藝性能,但切削加工較難.

工藝

1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具 例如，20，20Cr，20CrMnTi等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成形→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
2.高合金滲碳鋼制模具?例如12CrNi3A，12CrNi4A鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→正火并高溫回火→機(jī)械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
3.調(diào)質(zhì)鋼制模具 例如，45，40Cr等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)械精加工→修整、拋光→裝配。
4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具?例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等鋼的工藝路線為：下料→鍛成模坯→球化退火→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械半精加工→機(jī)械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
5.預(yù)硬鋼制模具
例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等鋼。對于直接使用棒料加工的，因供貨狀態(tài)已進(jìn)行了預(yù)硬化處理，可直接加工成形后拋光、裝配。對于要改鍛成坯料后再加工成形的，其工藝路線為：下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預(yù)硬處理（34～42HRC）→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械精加工→拋光→裝配。

氮化工件工藝路線：鍛造－退火－粗加工－調(diào)質(zhì)－精加工－除應(yīng)力－粗磨－氮化－精磨或研磨。適用于各種高速傳動精密齒輪、機(jī)床主軸（如鏜桿、磨床主軸），高速柴油機(jī)曲軸、閥門等。由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強(qiáng)度的心部組織，所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。

論述鋼材在熱處理過程中出現(xiàn)脆化現(xiàn)象的主要原因及解決方法。

答：①過共析鋼奧氏體化后冷卻速度較慢出現(xiàn)網(wǎng)狀二次滲碳體時，使鋼的脆性增加，脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體在空間上把塑性相分割開，使其變形能力無從發(fā)揮。解決方法，重新加熱正火，增加冷卻速度，抑制脆性相的析出。②淬火馬氏體在低溫回火時會出現(xiàn)第一類回火脆性，高溫回火時有第二類回火脆性，第一類回火脆性不可避免，第二類回火脆性，可重新加熱到原來的回火溫度，然后快冷恢復(fù)韌性。③工件等溫淬火時出現(xiàn)上貝氏體時韌性降低，重新奧氏體化后降低等溫溫度得到下貝氏體可以解解。④奧氏體化溫度過高，晶粒粗大韌性降低。如：過共析鋼淬火溫度偏高，晶粒粗大，獲得粗大的片狀馬氏體時，韌性降低；奧氏體晶粒粗大，出現(xiàn)魏氏組織時脆性增加。通過細(xì)化晶?？梢越鉀Q。

20CrMnTi 、40CrNiMo、60Si2Mn、T12屬于哪類鋼？含碳量為多少？鋼中合金元素的主要作用是什么？淬火加熱溫度范圍是多少？常采用的熱處理工藝是什么？最終的組織是什么？性能如何？

20CrMnTi為滲碳鋼，含碳量為0.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體，表面為高碳馬氏體（滲碳后），強(qiáng)度、硬度高，耐磨性好；心部低碳馬氏體（淬透）強(qiáng)韌性好。Mn與Cr?提高淬透性，強(qiáng)化基體，Ti阻止奧氏體晶粒長大，細(xì)化晶粒。

40CrNiMo為調(diào)質(zhì)鋼，含碳量為0.4%，最終熱處理工藝是淬火加高溫回火，得到回火索氏體，具有良好的綜合機(jī)械性能，Cr、Ni提高淬透性，強(qiáng)化基體，Ni提高鋼的韌性，Mo細(xì)化晶粒，抑制第二類回火脆性。

60Si2Mn為彈簧鋼，含碳量為0.6%，最終熱處理工藝是淬火加中溫回火，得到回火托氏體（或回火屈氏體），具有很高的彈性極限，Si、Mn提高淬透性，強(qiáng)化基體，Si提高回火穩(wěn)定性。

T12鋼為碳素工具鋼鋼，含碳量為1.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體＋粒狀Fe3C＋殘余奧氏體（γ'），強(qiáng)度硬度高、耐磨性高，塑性、韌性差。

用T12鋼（鍛后緩冷）做一切削工具，工藝過程為：正火→球化退火→機(jī)加工成形→淬火→低溫回火。各熱處理工藝的目的是什么？得到什么組織？各種組織具有什么性能。

①?正火：消除網(wǎng)狀的二次滲碳體，同時改善鍛造組織、消除鍛造應(yīng)力，得到片狀的珠光體，片狀的珠光體硬度較高，塑性韌性較差。

②?球化退火：將片狀的珠光體變成粒狀珠光體，降低硬度，便于機(jī)械加工；組織為粒狀珠光體，這種組織塑性韌性較好，強(qiáng)度硬度較低。

③?淬火：提高硬度、強(qiáng)度和耐磨性；組織為馬氏體＋粒狀碳化物＋殘余奧氏體；這種組織具有高強(qiáng)度高硬度，塑性韌性差。

④?低溫回火：減少或消除淬火應(yīng)力，提高塑形和韌性；組織為回火馬氏體＋粒狀碳化物＋殘余奧氏體?；鼗鸾M織有一定的塑性韌性，強(qiáng)度、硬度高，耐磨性高。

什么是淬火？目的是什么？具體工藝有哪些？簡述淬火加熱溫度的確定原則。

把鋼加熱到臨界點(diǎn)（Ac1或Ac3）以上保溫并隨之以大于臨界冷卻速度（Vc)冷卻，以得到介穩(wěn)狀態(tài)的馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝方法稱為淬火。

淬火目的：提高工具、滲碳零件和其它高強(qiáng)度耐磨機(jī)器零件等的硬度、強(qiáng)度和耐磨性；結(jié)構(gòu)鋼通過淬火和回火之后獲得良好的綜合機(jī)械性能；此外，還有很少數(shù)的一部分工件是為了改善鋼的物理和化學(xué)性能。如提高磁鋼的磁性，不銹鋼淬火以消除第二相，從而改善其耐蝕性等。

具體工藝有：單液淬火法；中斷淬火法(雙淬火介質(zhì)淬火法)；噴射淬火法；分級淬火法；等溫淬火法。

淬火加熱溫度，主要根據(jù)鋼的相變點(diǎn)來確定。對亞共析鋼，一般選用淬火加熱溫度為Ac3＋(30～50℃)，過共析鋼則為Ac1＋(30～50℃)?，合金鋼一般比碳鋼加熱溫度高。確定淬火加熱溫度時，尚應(yīng)考慮工件的形狀、尺寸、原始組織、加熱速度、冷卻介質(zhì)和冷卻方式等因素。在工件尺寸大、加熱速度快的情況下，淬火溫度可選得高一些。另外，加熱速度快，起始晶粒細(xì)，也允許采用較高加熱溫度。

某車床主軸（45鋼）加工路線為：

下料→鍛造→正火→機(jī)械加工→淬火（淬透）→高溫回火→花鍵高頻表面淬火→低溫回火→半精磨→人工時效→精磨。正火、淬火、高溫回火、人工時效的目的是什么？花鍵高頻表面淬火、低溫回火的目的是什么？表面和心部的組織是什么？

正火處理是為了得到合適的硬度，以便切削加工，同時改善鍛造組織，消除鍛造應(yīng)力。淬火是為了得到高強(qiáng)度的馬氏體組織，高溫回火是為了得到回火索氏體，淬火＋高溫回火稱為調(diào)質(zhì)，目的是為使主軸得到良好的綜合力學(xué)性能。人工時效主要是為了消除粗磨削加工時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力?；ㄦI部分用高頻淬火后低溫回火是為了得到回火馬氏體，增加耐磨性。表面為回火馬氏體，心部為回火索氏體組織。

低碳鋼（15、20）、中碳鋼（40、45）、共析鋼（T8）獲得良好綜合力學(xué)性能的最終熱處理工藝及組織。

低碳鋼：淬火加低溫回火，組織為回火馬氏體。中碳鋼：淬火加高溫回火，組織為回火索氏體。共析鋼：等溫淬火，組織為下貝氏體。

三十九、正火、退火工藝選用的原則是什么？

含0．25％C以下的鋼，在沒有其它熱處理工序時，可用正火來提高強(qiáng)度。對滲碳鋼，用正火消除鍛造缺陷及提高切削加工性能。對含碳0．25～0．50％的鋼，一般采用正火。對含碳0．50～0．75％的鋼，一般采用完全退火。含碳0．75～1．0％的鋼，用來制造彈簧時采用完全退火作預(yù)備熱處理，用來制造刀具時則采用球化退火。含碳大于1．0％的鋼用于制造工具，均采用球化退火作預(yù)備熱處理。

珠光體、貝氏體、馬氏體的特征、性能特點(diǎn)是什么？

片狀P體，片層間距越小，強(qiáng)度越高，塑性、韌性也越好；粒狀P體，F(xiàn)e3C顆粒越細(xì)小，分布越均勻，合金的強(qiáng)度越高。第二相的數(shù)量越多，對塑性的危害越大；片狀與粒狀相比，片狀強(qiáng)度高，塑性、韌性差；上貝氏體為羽毛狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，韌性差；下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，位錯密度高于上貝氏體，綜合機(jī)械性能好；低碳馬氏體為板條狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，具有良好的綜合機(jī)械性能；高碳馬氏體為片狀，亞結(jié)構(gòu)為孿晶，強(qiáng)度硬度高，塑性和韌性差。

常用的熱處理方法

一、退火目的：1、降低硬度，便于切削加工；2、細(xì)化晶粒，均勻組織，以改善鋼件毛坯的機(jī)械性能，或者為下一步淬火做好準(zhǔn)備；3、消除內(nèi)應(yīng)力具體工藝有：擴(kuò)散退火、完全退火、不完全退火、球化退火、再結(jié)晶退火和消除應(yīng)力退火。

二、正火目的是使低碳和中碳鋼件及滲碳機(jī)件的組織細(xì)化，增加強(qiáng)度與韌性，減少內(nèi)應(yīng)力，改善切削性能。正火實(shí)質(zhì)上是退火的一種特殊形式具有與退火相似的目的所不同的是冷卻速度比退火快，可以縮短生產(chǎn)周期，比較經(jīng)濟(jì)。

三、淬火目的是提高鋼件的硬度和強(qiáng)度。對于工具剛來說，淬火的主要目的是提高它的硬度，以保證刀具的切削性能和沖模工具及量具的耐磨性。有很多零件如齒輪、曲軸等，他們在工作時一方面要受磨，另一方面又要受到?jīng)_擊作用，因此要求零件表面有很高的硬度，而中心有較好的韌性。這時可以利用表面淬火的方法來達(dá)到上述要求。表面淬火是應(yīng)用將工件的表面迅速加熱到淬火溫度（這時金屬內(nèi)部的溫度仍比較低），隨后立即用水噴到工件表面上，進(jìn)行急速冷卻。這樣就能獲得表面硬、中心韌的要求。表面加熱時，可用氧炔焰、高頻電流或中頻電流加熱。

四、回火目的是消除淬火后的脆性和內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整組織，提高鋼件的塑性和沖擊韌性。對于工具來說，是為了盡可能減少脆性保留硬度。對于零件來說是為了提高韌性，但不可避免的會使硬度降低。

五、調(diào)質(zhì)淬火后高溫回火，叫做調(diào)質(zhì)。

目的是使鋼件獲得很高的韌性和足夠的強(qiáng)度，使其具有良好的綜合機(jī)械性能。很多重要零件如主軸、絲杠、齒輪等都是經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的。

調(diào)質(zhì)一般是在零件機(jī)械加工后進(jìn)行的，也可把鍛坯或經(jīng)過粗加工的光坯調(diào)質(zhì)后再進(jìn)行機(jī)械加工。