实验二热处理实验分析。
实验数据：硬度（hrb、hrc）、加热温度、保温时间、对差异较大的数据进行分析。
冷却速度对硬度的影响：
由实验结果可看出，冷却速度越快，硬度越高。
退火、正火、油淬、水淬四者冷却速度依次增大，所获得的组织分别为：p+f，s+少量f，f+t+b+m+a残， m+a残。
p、s、t均为铁素体和渗碳体的机械混合物，为片层结构，由于冷却速度越大，过冷度越大，其片层间距逐渐减小，因此它们的硬度逐渐升高。
油淬后还有m+b组织，进一步提高了硬度。水淬时由于冷却速度大于淬火临界冷却速度，冷却到室温后获得了比油淬时更多的马氏体，故其硬度最高。
回火实验数据分析。
淬火钢回火时组织会发生一系列的变化。首先是碳的偏聚，少量碳化物的析出，硬度不会有明显的降低，实验中220 ℃回火，此时组织为回火马氏体，硬度仍在50hrc以上。随回火温度的升高，马氏体的分解不断进行，碳化物聚集长大，到550 ℃高温回火，组织即为回火索氏体，硬度降到30hrc左右。
所以，随回火温度的升高，硬度降低。
重要的符号。
1.强度。2.延伸率 δ、断面收缩率 ψ
3.冲击韧性αk
4.硬度hra hrb hrc hb hv
5.铁素体 f、奥氏体 a、珠光体 p、s、 t
贝氏体 b上、b下 、 莱氏体 ld、 ld’
6.热处理加热温度
psk、 gs、es、a1、 a3、 acm
ac1、 ac3、 accm
7.各种热处理的冷却方式。
退火—炉冷，正火—空冷，淬火—水冷或油冷。
典型零件的选材，加工工艺路线的制定，热处理工艺分析，绘出热处理工艺曲线。
1.20crmnti渗碳齿轮。
2.高速钢铣刀。
热处理工序位置。
1.预先热处理的工序位置。
退火、正火：毛坯生产之后，切削加工之前。
调质：粗加工之后，精加工或半精加工之前。
目的：调整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯内应力，细化晶粒，均匀组织，为最终热处理做好组织准备。
2.最终热处理的工序位置。
调质件热处理工艺路线：
下料——锻造——正火（退火）——粗加工（半精加工）——调质——精加工。
表面淬火件热处理工艺路线：
下料——锻造——正火——粗加工——（调质）
—精加工——表面淬火及回火——精磨。
渗碳件热处理工艺路线：
料下——锻造——正火或退火或调质——粗加工、半精加工——渗碳——淬火、低温回火——磨削。
渗氮件热处理工艺路线：
下料——锻造——正火（退火）——粗加工——调质——精加工——去应力退火——粗磨——渗氮——精磨或研磨。
一、齿轮类零件。
1.轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮——中碳钢，q255、qmn，正火或调质，软齿面齿轮。
2.中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮——中碳钢、中碳合金结构钢mn、40cr、42simn，表面淬火及低温回火，硬齿面齿轮。
3.重载、高速或中速，且受较大冲击载荷的齿轮——低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，20cr、20crmnti等，渗碳、淬火、低温回火。
4.精密传动齿轮——氮化钢， 38crmoal，调质，氮化。
20crmnti钢的汽车变速箱齿轮热处理工艺分析。
工艺路线：下料→锻造→退火→切削加工→
淬火＋多次回火→喷丸→磨削。
预先热处理：球化退火。
最终热处理：淬火+多次回火。
组织：m回火+碳化物+a残。
性能特点：高硬度及高耐磨性，高的红硬。
性，高硬度能保持到600℃。
（3）高速钢盘形齿轮铣刀。
选材： w18cr4v
成分：碳 0.7-0.8%，钨 18%，铬 4%，钒(1-1.4%)
元素作用分析：
钨： 钨是使高速钢具有较高红硬性的主要元素。
铬；主要作用是提高淬透性、硬度和耐磨性。
钒：主要作用是细化晶粒、提高硬度和耐磨性。
识别钢的牌号、类别、成分。
— 优质碳素结构钢，含碳量0.2%，0.45%
q235、 q255—普通碳素结构钢，含碳量＜0.4%
t8 、t10、—碳素工具钢，含碳量.0%
t12a —高级优质碳素工具钢，含碳量1.2%
20crmnti、12cr2ni4a、20cr —合金渗碳钢，c = 0.2%，ωcr、ωmn、ωti ＜1.5%；
c = 0.12%， cr =2%、ωni=4%、a—高级优质；
c = 0.2%， cr ＜1.5%
40crnimo、40mnvb—合金调质钢，含碳量0.4%
cr、ni 、mo 、mn、v、b含量均小于1.5%
38crmoal—渗氮钢，含碳量0.38%，cr、mo、al含量均小于1.5%
65mn 、 60si2mn—合金弹簧钢，含碳量.6%，mn＜1.5%，ωsi=2%
9sicr—合金工具钢，含碳量0.9%，ωsi、 ωcr ＜1.5%
w18cr4v —高速钢，含碳量0.7-0.8%，w=18%、 cr=4%、 v ＜1.5%
cr12mov—冷作模具钢 ，含碳量ωcr=12%ωmo、ωv ＜1.5%
5crmnmo 、 5crnimo —热作模具钢，含碳量0.5%，含 cr、ni、mo、mn均小于＜1.5%
1cr18ni9ti—不锈钢，含碳量0.1%，含cr量18%，含ni量9%，含ti量＜1.5%
1cr13 2cr13 3cr13 4cr13 —不锈钢，含碳量.4%，含 cr量13%
gcr15—滚动轴承钢，含碳量 ≥1.0%，含 cr量1.5%
zgmn13—高锰耐磨钢，含碳量 ≥1.0%，含mn量13%
y20—易切削钢，ωc=0.2%
三、杠杆定律的应用。
分别计算含碳量为0.45 %、的亚共析钢和1.2%的过共析
钢在室温下组织的相对量。已知组织，估计含碳量。
答案】：45钢室温下组织为：p和f
mp%=0.45/0.77*100%=58%
mf%= 1-58%=42%
已知珠光体28%和铁素体72%，估计含碳量。设含碳为x%
mp% =x-0）/（0.77-0）
x= mp% ×0.77=0.22
t12钢的组织为：珠光体和二次渗碳体。
mp% =6.67-1.2）/（6.67-0.77） =0.93=93%
mfe3c% =1-93%=7%
分析含碳量对组织和性能的影响。
20钢和45钢室温下的组织都由铁素体和珠光体组成，但45钢的珠光体含量比20钢多，铁素体含量比20钢少，所以45钢的强度、硬度比20钢高，塑性、韧性比20钢低。
t12钢渗碳体的含量比t8钢多，所以t12钢的硬度比t8钢高，塑性比t8钢差。
室温组织：0.45%c—f+p,1.2%c—p+fe3cⅱ
3.0%c—p+fe3cⅱ+ld’,5.0%c—fe3cⅰ+ld’
2-9. 何谓加工硬化？其产生原因是什么？加工硬化在工程上带来哪些利弊？
答案】：随着变形度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降即为“加工硬化”现象。产生加工硬化的原因是晶粒破碎和位错密度的增加。
利弊：可以利用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。但金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。
5-5 45钢经调质处理后硬度为240hbs，若再进行200℃低温回火，能否使其硬度升高？为什么？淬火后进行低温回火，硬度为57hrc若再进行560℃回火，能否使其硬度降低？
为什么？
答案】：（1）不能。因为45钢淬火后硬度为57hrc，经高温回火后的硬度下降为240hbs，其组织为回火索氏体，是稳定的组织，若再进行200℃低温回火，组织不会发生改变，所以硬度不会升高。
2）能。因为45钢淬火后进行低温回火，硬度为53hrc左右（515hbs），其组织为回火马氏体和残余奥氏体，是不稳定的组织，当温度升高时组织会发生转变，再进行560℃回火，组织会转变为回火索氏体，所以硬度会降低。
5-7. 现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一个，为了使齿轮表面具有高的硬度和耐磨性，心部有良好的韧性和耐冲击性，应该选择何种热处理方法？并比较热处理后它们性能上的差别。
答案】：低碳钢齿轮可采用渗碳、淬火、低温回火处理。通过渗碳使表面含碳量达到1.
0%左右，淬火回火后，表面是高碳的回火马氏体，硬度高，而心部仍然是低碳的组织，韧性好。中碳钢齿轮可采用表面淬火低温回火处理。淬火低温回火之后，表面是中碳回火马氏体，硬度高耐磨。
心部仍然是韧性好的原正火或调质状态的组织。
与表面淬火处理相比较，渗碳的零件表面硬度更高，更耐磨，心部韧性更好，更耐冲击。
1.答： 在不锈钢中加入cr有什么作用？其含量有什么要求？cr的质量分数为12%的cr12mov 钢是否属于不锈钢，为什么？
解答：不锈钢中加入合金元素cr可提高钢中基体的电极电位，用以提高钢的耐腐蚀性，其含量要在13%以上。cr12mov 钢不属于不锈钢，因为cr12mov钢的含碳量很高，铬与碳形成化合物，使基体中的含铬量较低，达不到耐蚀性的含量要求。
6-10. t10钢和9 sicr钢，它们在使用上有何不同？下列工具应分别选用它们中的哪一种？（9分）
机用丝锥木工刨刀钳工手用锯条
铰刀钳工卡尺。
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