第一篇：金属材料热处理
金属材料热处理 退火--淬火--回火
退火---淬火---回火
一．退火的种类
1． 完全退火和等温退火
完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热处理。
2． 球化退火
球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢（如制造刃具，量具，模具所用的钢种）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。
3． 去应力退火
去应力退火又称低温退火（或高温回火），这种退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。
二．淬火时，最常用的冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火的工件，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。
三．钢回火的目的
1． 降低脆性，消除或减少内应力，钢件淬火后存在很大内应力和脆性，如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。
2． 获得工件所要求的机械性能，工件经淬火后硬度高而脆性大，为了满足各种工件的不同性能的要求，可以通过适当回火的配合来调整硬度，减小脆性，得到所需要的韧性，塑性。
3． 稳定工件尺寸
4． 对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低，以利切削加工。
加热缺陷及控制
一、过热现象
我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下降。
1.一般过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。
2.断口遗传：有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶接口，而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出，受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。3.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。
二、过烧现象
加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化，称为过烧。钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复，只能报废。因此在工作中要避免过烧的发生。
三、脱碳和氧化
钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低，而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。
加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。高温（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化，具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。
为了防止氧化和减少脱碳的措施有：工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热（如净化后的惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性）
四、氢脆现象
高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆。出现氢脆的工件通过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆，采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。
几种常见的热处理概念
几种常见热处理概念
1． 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。
2． 退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20―40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺
3． 固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺
4． 时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。
5． 固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型
6． 时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度
7． 淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺
8． 回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺
9． 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
10． 调质处理quenching and tempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200―350之间。
11． 钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺
回火的种类及应用
根据工件性能要求的不同，按其回火温度的不同，可将回火分为以下几种：
（一）低温回火（150－250度）
低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。
（二）中温回火（350－500度）
中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。
（三）高温回火（500－650度）
高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。
钢的氮化及碳氮共渗
钢的氮化（气体氮化）
概念：氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。
它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。
氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行。适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门等。
氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。
由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。
钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850）及耐磨性。氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多。
钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程，习惯上碳氮共渗又称作氰化。目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较是广。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度，低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
热处理应力及其影响
热处理残余力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状,&127;尺寸和性能都有极为重要的影响。当它超过材料的屈服强度时,&127;便引起工件的变形,超过材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,应当减少和消除。但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件的机械性能和使用寿命,变有害为有利。分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。
一、钢的热处理应力
工件在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差，就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,最后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,&127;工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状，材料的化学成分等因素有关。
实践证明,任何工件在热处理过程中,&127;只要有相变,热应力和组织应力都会发生。&127;只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,&127;就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉,表面受压。&127;组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。
第二篇：金属热处理名词概念
第一章
【比容差应变能】由于新相和母相的比容往往不同，故新相形成时的体积变化将受到周围母相的约束而产生弹性应变能，称为比容差应变能Es。
【伪共析】从这一转变过程和转变产物的组成相来看，与钢中共析转变(即珠光体转变)相同，但其组成相的相对量(或转变产物的平均成分)却并非定值，而是依奥氏体的碳含量而变，故称为伪共析转变。
【惯习面】在许多固态相变中，新相与母相间往往存在一定的取向关系，而且新相往往又是在母相一定的晶面族上形成，这种晶面称为惯习面。
【共格界面】当界面上的原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置时，两相在界面上的原子可以一对一地相互匹配。
【半共格界面】当错配度增大到一定程度时，便难以继续维持完全共格，这样就会在界面上产生一些刃型位错，形成界面上两相原子部分地保持匹配的半(或部分)共格界面，以补偿原子间距差别过大的影响，使弹性应变能降低。
【非共格界面】当两相界面处的原子排列差异很大，即错配度很大时，其原子间的匹配关系便不再维持。这种界面称为非共格界面。
【等温转变（IT）曲线】在实际工作中，人们通常采用一些物理方法测出在不同温度下从转变开始到转变不同量，以至转变终了时所需的时间，做出“温度—时间—转变量”曲线，通称为等温转变曲线，缩写为TTT(Temperature-Time-Transformation)或IT（Isothermal Transformation)曲线。
【CT曲线】如果转变在连续冷却过程中进行，则有过冷奥氏体连续冷却转变图，又称CT或CCT(Continuous Cooling Transformation)图。
【韧脆转变温度】(简称：NDT)主要针对钢铁随着温度的变化其内部晶体结构发生改变，从而钢铁的韧性和脆性发生相应的变化。
第二章 奥氏体
【奥氏体】奥氏体是碳在-Fe中的间隙固溶体
【组织遗传】在生产中有时能遇到这样的情况，即过热后的钢(过热是指加热温度超过临界点太多，引起奥氏体晶粒长大，结果在冷却后得到的组织，如马氏体或贝氏体，也十分粗大)再次正常加热后，奥氏体仍保留原来的粗大晶粒，甚至原来的取向和晶界。这种现象称为组织遗传。
第三章 珠光体
【屈氏体】其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，根据片层间距分为屈氏体和索氏体。
在光学显微镜下可以分辨的（片层间距为0.25~1.9μm），称为珠光体。
无法分辨（片层间距为30~80nm）的称为屈氏体（托氏体也译做屈氏体）。介于两者之间的称为索氏体。
【索氏体】
【上临界冷却速度】Vc称为淬火临界冷速, 又称为上临界冷速。
【下临界冷却速度】
【完全退火】一般是指加热使钢完全得到奥氏体后慢冷的工艺。
【扩散退火（均匀化退火）】扩散退火的目的是消除钢锭或大型钢铸件中不可避免的成分偏析，尤其是在高合金钢中，应用更为普遍。
【球化退火】球化退火的目的是得到球化渗碳体组织，这是任何一种钢具有最佳塑性和最低硬度的一种组织，良好的塑性是由于有一个连续的、塑性好的铁素体基体。
【低温退火】低温退火的目的是消除因冷加工或切削加工以及热加工后快冷而引起的残余应力，以避免可能产生的变形、开裂或随后处理的困难。
【再结晶退火】这种退火的目的是为了使冷变形钢通过再结晶而恢复塑性，降低硬度，以利于随后的再变形或获得稳定的组织。
【周期球化退火】加热到Ac1以上20℃左右，然后在略低于A1的温度等温，又称等温球化退火。
【等温球化退火】在A1上、下20℃左右交替保温，又称周期球化退火。
第四章 马氏体
【马氏体】马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体，通常以符号，或M来表示，【KS关系】Kurdjumov和Sachs采用X-射线极图法测出碳钢(1.4C)中马氏体()和奥氏体()之间存在着下列取向关系：{011}//{111}，<111>//<011>
【宏观惯习面】实际上“宏观惯习面”是两相的界面，“微观惯习面”才是真正的惯习面．
【微观惯习面】
【位错马氏体】低碳的位错型马氏体就具有较高的塑性和韧性，只是马氏体的塑性和韧性随碳含量增高而急剧降低罢了
【孪晶马氏体】片状马氏体是在中、高碳(合金)钢及Fe-Ni(大于29％)合金中形成的一种典型的马氏体组织。其特征是相邻的马氏体片一般互不平行，而是呈一定的交角排列。它的空间形态呈双凸透镜片状，故简称为片状马氏体。由于它与试样磨面相截而往往呈现为针状或竹叶状，故也称为针状或竹叶状马氏体。又由于这种马氏体的亚结构主要为孪晶，故还有孪晶马氏体之称。
【板条马氏体】板条状马氏体是在低、中碳钢及马氏体时效钢、不锈钢，Fe-Ni合金中形成的一种典型的马氏体组织，其特征是每个单元的形状呈窄而细长的板条，并且许多板条总是成群地、相互平行地连在一起，故称为板条状马氏体，也有群集状马氏体之称。
【热弹性马氏体】马氏体片可随温度降低而长大，随温度升高而缩小，亦即温度的升降可引起马氏体片的消长。具有这种特性的马氏体称为热弹性马氏体。
【变温马氏体】
【等温马氏体】
【隐晶马氏体】片状马氏体的最大尺寸取决于原始奥氏体晶粒大小，奥氏体晶粒越大，则马氏体片越大，当最大尺寸的马氏体片小到光学显微镜无法分辨时，便称为隐晶马氏体。
【奥氏体稳定化】以上这些由于外界条件的变化而引起奥氏体向马氏体转变呈现迟滞的现象称为奥氏体稳定化。
【奥氏体热稳定化】所谓奥氏体的热稳定化是指钢在淬火冷却过程中由于冷却缓慢或中途停留而引起奥氏体向马氏体转变呈现迟滞的现象。
【奥氏体机械稳定化】在Md(形变诱发马氏体转变温度)点以上的温度对奥氏体进行大量塑性形变，将会抑制在随后冷却时的马氏体转变，使Ms点降低，即引起奥氏体稳定化，称为奥氏体的机械稳定化。
第五章 贝氏体
【上贝氏体（羽毛状贝氏体）】它是由成束的、大体上平行的板条状铁素体和条间呈粒状或条状的渗碳体(有时还有残余奥氏体)所组成的非片层状组织。
【下贝氏体】
【粒状贝氏体】粒状贝氏体一般是在低、中碳合金钢中存在，它是在稍高于其典型上贝氏体形成温度下形成的。是由条状亚单元组成的板条状铁素体和在其中呈一定方向分布的富碳奥氏体岛(有时还有少量碳化物)所构成的复相组织。
【魏氏体】
【魏氏铁素体】亚共析钢来说，是指从晶界向晶内生长形成的一系列具有一定取向的片(或针)状铁素体，通称为魏氏铁素体，【魏氏渗碳体】过共析钢来说，是指类似形态的渗碳体，通称为魏氏渗碳体。
第七章淬火
【不完全淬火】
【完全淬火】由于Ac3 30~50℃这一淬火加热温度处于完全奥氏体的相区，故又称作完全淬火。
【等温淬火】有两种等温淬火法，即贝氏体等温淬火法与马氏体等温淬火法。
贝氏体等温淬火法是将加热好的工件置于温度高于Ms点的淬火介质中，保持一定时间，使其转变成下贝氏体，然后取出空冷。
马氏体等温淬火法是将加热好的工件置于温度稍低于Ms点的淬火介质中保持一定时间，使钢发生部分马氏体转变，然后取出空冷。
【分级淬火】分级淬火法是将加热好的工件置于温度稍高于Ms点的热态淬火介质中(如融熔硝盐、熔碱或热油)，保持一定时间，待工件各部分的温度基本一致时，取出空冷(或油冷)。
【亚温淬火】所谓亚温淬火即亚共析钢的不完全淬火，或称临界区淬火、两相区加热淬火，是指将具有平衡态或非平衡态原始组织的亚共析钢，加热至铁素体 奥氏体双相区的一定温度区间（Ac1-Ac3），保温一定时间后进行淬火的热处理工艺。
【淬透性】所谓钢的“淬透性”，是指钢在淬火时能够获得马氏体组织的倾向(即钢被淬透的能力), 它是钢材固有的一种属性。
【淬硬性】淬硬性也叫可硬性，它是指钢的正常淬火条件下，所能够达到的最高硬度。
【组织应力】由于工件的表层和心部发生马氏体转变的不同时性而造成的内应力称为组织应力。
第八章 回火
【回火】将淬火后的钢在Ac1以下的温度加热、保温，并以适当速度冷却的工艺过程称为回火。
【二次硬化】二某些淬火合金钢在500～650℃回火后硬度增高，在硬度-次硬化：是指回火温度曲线上出现峰值的现象。
【回火脆性（回火脆化）】与强度和塑性的变化都不同，随着回火温度的提高，冲击韧性不是单调地降低或升高，而是可能出现两个马鞍形，回火时这种韧性下降的现象，通称为回火脆性或回火脆化。
一定成分的淬火钢在350~550℃回火较长时间或回火后慢冷通过这个温度区间时会变脆,这种现象称为回火脆性，简称TE。
【回火屈氏体】碳钢中温回火后的组织中，渗碳体颗粒开始发生粗化和球化，但其尺寸仍很小，无法在光学显微镜下分辨，这种组织又称回火屈氏体。
【回火索氏体】钢经高温回火后，得到由铁素体和弥散分布于其中的细粒状渗碳体组成的回火索氏体组织。
【调质处理】调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。即淬火 高温回火=调质处理。
第九章 钢表面处理
【高温碳氮共渗】高温碳氮共渗主要是渗碳，但氮的渗入使碳浓度很快提高，从而使共渗温度降低和时间缩短。碳氮共渗温度为830～850℃，保温1～2小时后，共渗层可达0.2～0.5mm。
【低温碳氮共渗】以渗氮为主，也称软氮化，是较新的化学热处理工艺。常用的共渗介质是尿素。处理温度一般不超过570℃，处理时间很短，仅１~3小时，软氮化表层硬而具有一定韧性，不易发生剥落现象。
【正火】将钢件加热到上临界点(AC3或Acm)以上40~60℃或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。
【碳势】表征含碳气氛在一定温度下改变钢件表面含碳量的能力的参数。通常可用低碳钢箔在含碳气氛中的平衡含碳量来表示。
【合金渗碳体】
【晶界强化】向钢中加入一些微量的表面活性元素，如硼和稀土元素等，产生内吸附现象浓集于晶界，从而使钢的蠕变极限和持久强度显著提高的方法。
【固溶强化】通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。
【固溶处理】指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
【弥散强化】弥散强化指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。
【带状组织】金属材料内与热形变加工方向大致平行的诸条带所组成的偏析组织
【机械驱动力】
参考资料
钢的热处理（原理和工艺）（第三版）胡光立等
第三篇：(金属学与热处理)工程材料学总结
《工程材料学》总结
第一部分：晶体结构与塑性变形 一、三种典型的金属晶体结构
1．bcc、fcc、hcp的晶胞结构、内含原子数，致密度、配位数。Bcc：体心立方，内包含2个原子，致密度为0.68，配位数为8 Fcc：面心立方，4个原子，致密度0.74，配位数12 Hcp：密排六方，6个原子，致密度0.74，配位数12 2．立方晶系的晶向指数[uvw]、晶面指数(hkl)的求法和画法。
3．晶向族〈„〉/晶面族{„}的意义（原子排列规律相同但方向不同的一组晶向/晶面，指数的数字相同而符号、顺序不同），会写出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。4．bcc、fcc晶体的密排面和密排方向。
密排面 密排方向
fcc {111} <110> bcc {110} <111>
二、晶体缺陷
1．点缺陷、线缺陷、面缺陷包括那些具体的晶体缺陷。
点缺陷：特征“三个方向尺寸都很小”空位，间隙原子，置换原子 线缺陷：特征“两个方向上的尺寸很小”位错：刃型位错，螺型位错
面缺陷：特征“在一个方向上尺寸很小”外表面，内界面：晶界，亚晶界，孪晶界，堆垛层错和相界 2．刃型位错的晶体模型。
三、塑性变形与再结晶
1．滑移的本质：滑移是通过位错运动进行的。2．滑移系 =滑移面 其上的一个滑移方向。滑移面与滑移方向就是晶体的密排面和密排方向。
3．强化金属的原理及主要途径：阻碍位错运动，使滑移进行困难，提高了金属强度。
主要途径是细晶强化（晶界阻碍）、固溶强化（溶质原子阻碍）、弥散强化（析出相质点阻碍）、加工硬化（因塑变位错密度增加产生阻碍）等。
4．冷塑性变形后金属加热时组织性能的变化过程：回复→再结晶→晶粒长大。5．冷、热加工的概念
冷加工：在再结晶温度以下进行的加工变形，产生纤维组织和加工硬化、内应力。
热加工：在再结晶温度以上进行的加工变形，同时进行再结晶，产生等轴晶粒，加工硬化、内应力全消失。6．热加工应使流线合理分布，提高零件的使用寿命。第二部分：金属与合金的结晶与相图
一、纯金属的结晶
1．为什么结晶必须要过冷度？
由热力学可知，在某种条件下，结晶能否发生，取决于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-GL<0；只有当温度低于理论结晶温度 Tm 时，固态金属的自由能才低于液态金属的自由能，液态 金属才能自发地转变为固态金属，因此金属结晶时一定要有过冷度。
2．结晶是晶核形成和晶核长大的过程。
3．细化铸态金属的晶粒有哪些主要方法？（三种方法）控制过冷度，变质处理，振动搅动 二、二元合金的相结构与相图
1．固溶体和金属化合物的区别。（以下哪一些是固溶体，哪一些是金属化合物：α-Fe、γ-Fe、Fe3C、A、F、P、Ld、S、T、B上、B下、M片、M条？）
’2．匀晶相图
①在两相区内结晶时两相的成分、相对量怎样变化？ ②熟练掌握用杠杆定律计算的步骤：
⑴将所求材料一分为二，⑵注意杠杆的位置和长度，⑶正确列出关系式。3．共晶（析）相图
①熟悉共晶（析）相图的基本形式（水平线、一变二）。②会区分共晶（析）体、先共晶（析）相、次生相（二次相）。
③会在相图中填写组织组成物（或相组成物），掌握不同合金在室温时的平衡组织, 会熟练应用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。
三、Fe-Fe3C 相图（重点）
1.默绘相图并牢记共晶转变和共析转变的温度与各相成分。包晶转变：1495摄氏度 共晶转变：温度1148摄氏度 共析转变：727摄氏度
2.掌握各类合金平衡结晶过程与室温时的平衡组织，会画符合要求的平衡组织示意图： ①各组织组成物的形态，②在相图上标注各组织组成物。3.会用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。第三部分：各类材料与钢铁热处理（重点）
一、各类材料的牌号、热处理和用途
1． 会根据牌号确定钢的化学成分（碳及合金元素的含量范围）。①结构钢钢号特征： 前二位数字(万分比)普通碳素结构钢（如Q235等）、普通低合金钢（如Q295等）包括：⑴工程构件用钢： 含碳量小于0.20%。
热处理：热轧空冷后(相当于正火)直接使用 ⑵机器零件用钢： 按含碳量区分，由低到高是 渗碳钢(0.100.50%)(碳素钢：40, 45;合金钢：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、热处理：调质处理，即淬火＋高温回火 用途：轴，弹簧钢(0.500.60%的工具钢, 如：3Cr2W8V，5CrNiMo 热处理：淬火＋高温回火
⑶量具用钢：C:0.9-1.5%, 碳素工具钢:T10A, T12A 热处理：水（油淬）＋低温回火 低合金工具钢：9SiCr, GCr15, 热处理：淬火（油）＋冷处理＋低温回火
③不锈钢钢： Cr含量≥13%, 如：1Cr18Ni9Ti，3Cr13 2．钢的热处理工序及应用
①预先热处理： 完全退火（用于亚共析钢，用于组织均匀化，Ac3 30 C）
球化退火（用于共析钢、过共析钢, Ac1 30 C）
正火（过共析钢中消除网状二次碳化物，低碳亚共析钢中代替完全退火但强度硬度高一些, Ac3(ACcm) 30 C）
②最终热处理
⑴一般： 低温回火（用于刃具、冷模具等）
淬火 中温回火（用于弹簧等）
高温回火（即调质，用于轴类等）
⑵特殊： 构件用钢：不淬火，在热轧或正火（空冷）状态使用；
渗碳钢：先渗碳，再淬火 低温回火。
3． 铸铁、有色金属材料的分类
①要求掌握铸铁的分类并认识牌号（HT、QT、KT等）。②了解铸铁中石墨形态（几种形态？）对铸铁性能的影响。③ 要求认识铝合金、铜合金、钛合金的类型和强化途径。4.材料力学性能各指标的符号、名称。
二、热处理原理 1． 2． 3． 4． 钢加热到临界点（AC1/AC3/ACm）以上形成奥氏体，应控制加热温度和保温时间以避免晶粒长大。共析钢的TTT曲线示意图。
P、S、T、B上、B下、M片、M条的形态。
M的性能：硬度决定于马氏体内含碳量，韧性决定于马氏体的粗细及形态。
5．TTT曲线的应用： 冷却方式 画冷却曲线 所得组织 6．回火形成粒状组织M回、T回、S回（T回、S回与片状组织T、S无关）。
三、热处理工艺 1.会确定加热温度 ①退火、正火、淬火：
碳钢：临界点（AC1/AC3/ACm） 30℃；合金钢原则相同，但温度较高。②回火： 低温回火，中温回火，高温回火（用于淬火后的热处理）2.冷却方式与目的
① 退火—炉冷；②正火—空冷；③淬火—单液淬火，水淬油冷，分级淬火（减小内应力），等温淬火（获得B下）3．淬透性与淬硬性的区别
淬透性：钢淬火获得M多少的能力，决定于C曲线左右的位置。
淬硬性：钢淬火获得M的硬度高低，决定于M内的含碳量。故高碳钢的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金钢的淬透性好而淬硬性不够（如20CrMnTi）。
四、要求会定性分析合金元素在钢中主要作用的原因。①提高淬透性，②固溶强化，③弥散强化，④细化晶粒 ⑥所有合金元素都提高回火稳定性。
五、高速钢
1．莱氏体钢的锻造： 莱氏体钢内存在不均匀分布的粗大共晶碳化物，严重降低钢的性能，不能用热处理方法消除，必须进行反复多向的锻造击碎之，使之分布均匀，改善组织性能。高速钢及Cr12型钢都是莱氏体钢。2．为获得高速钢的红硬性，其热处理工艺应当： ① 高温淬火形成高碳高合金度的马氏体
高温加热（W18Cr4V 1280℃；W6Mo5Cr4V2 1220℃）使大量碳化物溶入奥氏体，形成高碳高合金度的奥氏体，经淬火形成高碳高合金度的马氏体 大量残余奥氏体 未溶碳化物，为二次硬化作准备。② 560℃多次回火时发生二次硬化，原因是：
⑴弥散强化，回火温度达500℃以上时，从马氏体内析出大量稳定的特殊合金碳化物，弥散分布，使硬度上升, 至560℃硬度达到峰值。
⑵二次硬化，在回火冷却时发生A向 M回 转变，也使硬度上升。多次回火可继续降低残余奥氏体量，进一步提高硬度。最终组织：回火马氏体 少量残余奥氏体 碳化物
，六、典型零件的选材、热处理及工艺路线（综合应用）
1、选材原则：力学性能；工艺性能；经济性；（轻型、高寿命）2． 轴类零件: 调质钢，如：40，40Cr等
热处理：调质（即淬火 高温回火）。（S回）
弹簧零件：弹簧钢。如：60Si2Mn 热处理：淬火 中温回火。(T回)机床齿轮：调质钢，如： 40，40Cr 热处理：调质表面淬火（高频） 低温回火。
汽车、拖拉机变速箱齿轮：渗碳钢，如：20Cr或20CrMnTi
热处理：渗碳 淬火 低温回火。
2．一般工艺路线： 锻（铸）造成形 → 预先（备）热处理 → 粗加工 → 最终热处理 → 精加工
第四篇：金属学与热处理课程教学大纲
机械设计制造及其自动化专业
参考教材
1.机械制图，参考书：胡建生.机械制图.北京：机械工业出版社 2.机械设计，参考书：陈良玉.机械设计基础.沈阳：东北大学出版社 3.机械制造基础，参考书：熊良山.机械制造技术基础.武汉：华中科技大学
第一部分 专业综合课考试大纲理论考试部分（200分）
《机械制图》（60分）
一、课程性质和任务
本课程是研究用正投影法绘制工程图样和解决空间几何问题的理论和方法的一门学科，培养学生具有初步绘制、阅读机械工程图样的能力和空间想像力，同时又为学生学习后续课程和完成课程设计和毕业设计打下不可缺少的基础。
二、课程的基本要求
1．掌握机械制图的基本原理和方法。2．培养学生阅读、绘制工程图样的能力。
三、教学内容
绪论：了解本课程的性质任务和学习方法
1、正投影法基础
了解投影法的基本概念、正投影的基本特性；熟练掌握点的投影、点的相对位置和重影点、直线的投影、直线上的点、两直线的相对位置、平面的投影。
2、立体的投影
掌握平面立体、曲面立体的投影图。
3、立体表面交线
掌握平面立体的截交线、曲面立体的截交线、两曲面立体相贯线的画法。
4、制图基本知识
了解工程制图的基本知识。
5、组合体的视图
熟练掌握组合体的形体分析、画组合体视图、读组合体视图、组合体的尺寸标注。
6、机件常用的表达方法
熟练掌握视图、剖视图、断面图、局部放大图、简化画法、规定画法。
7、标准件和常用件
掌握螺纹和螺纹紧固件、齿轮的画法；了解键联接、销联接、滚动轴承及弹簧的基本知识和画法。
8、零件图
了解零件图的内容；掌握零件图技术要求的标注方法（表面粗糙度、公差与配合的标注）。
9、装配图
了解装配图的作用和内容；了解装配图的表达方法及尺寸标注；了解装配图中的零、部件序号和明细栏的标注；了解看装配图的方法。
《机械设计》（70分）
一、课程的性质、目的与任务
机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课。在教学上应着重基本知识、基本理论和基本设计方法等内容。培养学生综合运用本课程的知识来解决具体工程技术问题的能力。
二、课程基本要求
1．掌握机械中常用机构的结构原理、运动特性及有关机构动力学的基本知识，初步具有分析和设计基本机构的能力，并对机械运动方案的确定有所了解。
2．掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并初步具有设计简单的机械及普通机械传动装置的能力。
3．具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。
三、教学考试内容与要求 1．机械设计概述
了解机械的组成及课程的研究内容、性质和任务。2．平面机构运动简图和自由度
了解运动副和运动简图的概念。掌握一般机构简图及其测绘方法；机构具有确定运动的条件。熟练掌握平面机构自由度数的计算（能识别和正确处理机构中含有的复合铰链、局部自由度和虚约束）。
3．平面连杆机构
了解连杆机构的概念和特点。掌握四杆机构的基本知识。熟练掌握判断机构中存在两个周转副的条件，并能确定取不同构件为机架时该机构的类型。了解四杆机构的演化。掌握曲柄滑块机构的特性。掌握用图解法设计四杆机构的方法（包括按给定连杆的预定的位置，按给定行程速比系数Ｋ设计）。
4．凸轮机构和间歇运动机构
了解凸轮机构的特点、常用类型及应用。掌握从动件常用运动规律。掌握滚子对心和偏心直动从动件盘形凸轮轮廓线的图解法设计。掌握压力角、基圆半径的概念。一般了解棘轮机构、槽轮机构的工作原理、特点和应用。
5．联接
了解联接的分类；键和花键联接的类型、特点和应用。掌握平键联接的失效形式和设计计算。了解螺纹的形成、螺纹的参数及螺纹的类型、特点和应用。了解螺旋副的受力分析、效率和自锁。掌握螺纹联接的四种基本类型及应用场合；螺栓联接的强度计算；受横向外载荷、轴向外载荷的螺栓组联接进行受力分析和强度计算；螺纹联接的预紧和防松。
6．带传动
了解带传动的工作原理、特点、类型和应用。掌握有关尺寸参数；掌握弹性滑动、打滑的概念。熟练掌握带传动受力分析和带的应力分析；V带传动的失效形式和设计计算。一般了解齿形带传动的特点和应用。
7．链传动
了解链传动的特点和应用；滚子链与链轮的结构。掌握链传动的运动特性和减轻运动不均匀性的措施；链传动的失效形式和设计计算。
8．齿轮传动
掌握齿轮传动的特点；渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合的基本知识。熟练掌握其尺寸参数的含义及其计算。了解齿轮加工方法及标准齿轮不发生根切的最少齿数。一般了解变位齿轮传动。了解斜齿轮传动的特点，掌握其尺寸参数计算和斜齿轮的当量齿轮的概念。了解圆锥齿轮传动的特点及其有关参数。掌握直齿圆锥齿轮的主要几何尺寸计算。
了解齿轮的失效形式和设计准则；齿轮常用材料及热处理方法。掌握三种齿轮（直齿、斜齿、锥齿）的受力分析并掌握设计计算。
9．蜗杆传动
掌握蜗杆传动的工作原理和特点；主要参数和几何尺寸计算。掌握其受力分析。了解蜗杆传动的失效形式、设计准则、常用材料及热平衡的概念。其它知识一般了解。
10．轮系
了解轮系的类型和功用。掌握轮系的传动比计算（包括大小和方向）。11．轴
了解轴的分类、特点。掌握轴的结构设计及两种强度计算方法。12．滚动轴承
掌握滚动轴承的主要类型、特点、及选用。熟练掌握滚动轴承的寿命计算。掌握滚动轴承的组合设计。了解滚动轴承静强度计算。
《机械制造基础》（70分）
一、金属切削基本知识
1.掌握切削运动、切削形式和刀具材料；
2.掌握切削用量三要素、切削层参数、进给运动对刀具工作角度的影响； 3.掌握刀具标注角度。
二、金属切削过程及其控制
1.了解刀具磨损的形态和磨损过程； 2.能够合理选择刀具的几何参数；
3.掌握切削过程中产生的物理现象：切削变形、切削力、切削热、刀具磨损等及其内在联系。4.掌握：切削变形、切削力、切削温度、刀具寿命的影响因素和影响规律；磨钝标准和刀具寿命的概念；合理选择切削用量的原则和方法。
三、金属切削机床
1.了解金属切削机床的分类与型号编制方法、机床运动与传动原理； 2.掌握工件表面形状与成形方法；
3.根据零件加工表面的形状和技术要求，确定其加工方法，合理选择机床。
四、金属切削刀具
1.了解刀具的作用、分类及正确使用；理解各类刀具的工艺范围、加工精度、结构及参数、应用特点等。
2.根据零件加工表面的形状和技术要求，确定其加工方法，合理选择切削刀具。
五、机械加工工艺规程设计
1.了解工艺规程设计的指导思想和设计原则，设计工艺规程必需的原始资料；了解制订机械加工工艺规程的内容和步骤。
2.理解划分加工阶段的目的意义；按工序集中原则和工序分散原则组织工艺过程的工艺特点及其应用范围；安排工序顺序的一般原则；机床设备和工艺装备选择的一般原则。
3.掌握选择粗、精基准的基本原则；用极值法和统计法解算尺寸链的计算公式；工序尺寸公差的计算方法；时间定额的组成和提高生产率的工艺途径；机械产品设计工艺性评价。
六、机床夹具设计
1.了解机床夹具的作用、分类及其组成；常见夹紧装置；钻床夹具、铣床夹具、车床夹具的结构特点。2.掌握六点定位原理、夹具的常用定位方式和常用定位元件； 3．掌握常见定位方式的定位误差分析计算方法。
七、机械加工质量
1.了解机械加工精度、机械加工表面质量的基本概念；
2.理解影响机械加工精度的因素、影响机械加工表面质量的因素； 3.掌握提高机械加工精度的工艺方法、控制表面加工质量的工艺途径。4.根据机械加工精度理论，能够对各种加工误差进行分析和计算。
八、机器装配工艺基础
1．了解装配的基本内容；理解装配精度与装配尺寸链、装配工艺规程的制订； 2.掌握保证装配精度的方法； 3.机器装配工艺规程设计。
参考教材
《机械制造技术基础》，于骏一主编，机械工业出版社
《机械制造技术基础》，熊良山主编，华中科技大学出版社
第二部分 专业技能测试（100分）
基本技能考核内容：根据所提供的零件、测绘工具及相关资料，完成零件测绘，用计算机绘图软件完成零件图，根据绘制的零件图拟定机械加工工艺路线。最后提交：1）徒手绘制的零件草图A3图纸一张2）计算机绘图的图形文件（文件名：考号姓名，例如：01张晓明）3）你定的工艺路线文件一份。考试时间为 100 分钟。考试要求
测绘零件类型范围：齿轮、齿轮轴、传动轴等轴类、轮盘盖类、叉架类零件一个。具体要求：
（一）测绘及徒手绘图部分：50分
1．给定零件名称、材料，分析零件的结构形状和零件的制造方法；
2．正确使用测量工具测绘零件，并能对标准结构（如标准齿轮的轮齿、键槽、退刀槽、中心孔、螺纹等）进行测量，并查表确定尺寸。
3．能够合理选择零件的表达方案，包括选择主视图、其它视图的数量和其它表达方法，掌握标准结构的规定表示法。
4．能够合理给出表面粗糙度、极限尺寸、形位公差等技术要求。5．具备徒手绘制零件草图的能力，将测绘结果通过零件草图记录下来。
（二）计算机绘图部分：30分
1．具有计算机绘图能力，掌握绘图软件的文件管理操作；掌握图层及对象特性工具的控制和使用；掌握定点、定向辅助工具的控制和使用；掌握一般绘图和编辑命令；掌握图库、块功能；能够控制文本和尺寸风格。
2．选择 AutoCAD2022（或CAXA2022）及以上版本的绘图软件，整理测绘得到的零件草图，用计算机绘图完成零件图。绘制的零件图应做到：表达方案合理、图形正确完整、线型规范清晰；尺寸标注正
确、完整、清晰，表面粗糙度、尺寸公差、形位公差及技术要求等标注齐备；图面布局合理，图纸幅面、比例选择恰当，图幅格式（A3横放或竖放、左边装订、制图作业可以采用的简化标题栏）正确。
（三）工艺路线拟定部分：20分 １．基准选择正确； ２．加工方法选择可行；
３．加工顺序安排符合原则； ４．加工阶段划分合理。
（二）参考书目
1．《现代工程图学》，杨裕根主编，北京邮电大学出版社
2．《AutoCAD 机械制图实用教程》，李银玉等主编，人民邮电出版社 3．《机械制造技术基础》，于骏一主编，机械工业出版社
（或）《机械制造技术基础》，熊良山主编，华中科技大学出版社
第五篇：金属学与热处理总结
名词解释：
退火：将钢加热到临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
正火：将钢加热到Ac3（或Acm）以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。
淬火：将钢加热到临界点Ac3或Ac1以上一定温度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。
回火：将淬火钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却到室温的工艺过程。表面淬火：将工件快速加热到淬火温度，然后快速冷却，仅使表面层获得淬火组织的热处理方法。
渗碳：将低碳钢件放入渗碳介质中，在900-950加热保温，使活性原子渗入钢件表面并获得高渗碳体的工艺方法。
渗氮：向钢件表面渗入氮元素，形成富氮硬化层的化学热处理。
淬透性：钢材淬火时获得马氏体能力的特征。
淬硬性：钢材淬火时淬成马氏体可能得到的最高硬度。
回火稳定性：淬火钢对回火时发生软化过程的抵抗能力。
回火脆性：钢在一定温度范围内回火时，其冲击韧度显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性热应力：工件在加热（或冷却）时，由于不同部位的温度差异，导致热胀（或冷缩）的不一致所引起的应力称为热应力。
组织应力：由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力。
过冷奥氏体：在临界温度以下处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。
退火的目的：均匀钢的化学成分及组织；细化晶粒；调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，为淬火做好组织准备。
正火的目的：改善钢的切削加工性能；消除热加工缺陷；消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火；提高普通结构零件的力学性能。
淬火目的：提高工具、渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性； 回火目的：减少或消除淬火应力，保持相变的组织转变，提高钢的塑形和韧性，获得硬度强度塑形和韧性的适当结合1.试述奥氏体钢的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法
制定合适的加热规范，包括控制加热温度和保温时间；碳含量控制在一定范围内，并在钢中加入一定阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素；考虑原始组织的影响
2.珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？
珠光体：片状珠光体，片间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状珠光体，Fe3C颗粒
越细小，分布越均匀，合金的强度越高。第二相的数量越多，对塑性的危害越大；片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性差；贝氏体：上贝氏体为羽毛状，亚结构为位错，韧性差；下贝氏体为黑针状或竹叶状，亚结构为位错，位错密度高于上贝氏体，综合机械性能好；马氏体：低碳马氏体为板条状，亚结构为位错，具有良好的综合机械性能；高碳马氏体为片状，亚结构为孪晶，强度硬度高，塑性和韧性差。
3.何谓回火脆性，说明回火脆性的类型、特点及其抑制办法
有些钢在一定的温度范围内回火时，其冲击韧性显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性.回火脆性类型分为两种，即第一回火脆性和第二回火脆性。第一回火脆性又称低温回火脆性，几乎在所有的工业用钢中都会出现，它与回火后的冷却速度无关。高温回火脆性亦称第二回火脆性，主要在合金结构钢中出现，碳钢一般不会出现这种特性，通常在回火保温后缓冷的情况下出现，若快速冷却，脆化现象将消失或受到抑制。
方法：对于第一类回火特性，由于其不可逆性，只能避免在淬火温度内回火，如果必须在该温度回火，可采用等温淬火，加Si使低温回火脆性温度移向高温。抑制高温脆性的方法;1回火后快速冷却2.降低钢中杂质元素的含量3.加入适量的Mo、W
4.比较回火索氏体与索氏体的主要异同点。
相同点：都是铁素体与渗碳体的机械的机械混合物。
不同点：①渗碳体的形态不同，回火索氏体的渗碳体的形态为颗粒状，索氏体的渗碳体的形态为片状；②来源不同，回火索氏体是淬火马氏体分解的到的，索氏体是奥氏体直接分解得到的；③性能特点不同，回火索氏体具有良好的综合机械性能，索氏体的抗拉强度高；韧性比回火索氏体低。
5.正火、退火工艺选用的原则是什么？
含0．25％C以下的钢，用正火可以提高钢的硬度，改善低碳钢的切削加工性能；在没有 其它热处理工序时，用正火可以细化晶粒，提高低碳钢强度。
对含碳0．25～0．50％的钢，一般采用正火。
对含碳0．50～0．75％的钢，一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。含碳0．75%以上的高碳钢，或工具钢一般均采用球化退火作预备热处理。
6.分析碳和合金元素在高速钢中的作用及高速钢热处理工艺的特点
化学成分：高碳的目的是为了和合金元素Cr、W、Mo、V等形成碳化物，并保证得到强硬的马氏体基体以提高钢的硬度和耐磨性。W、Mo、V主要是提高钢的红硬性、硬度和耐磨性，因为这些元素形成的碳化物硬度高，产生二次硬化效应；Cr主要提高钢的淬透性。
工艺特点：淬火加热温度非常高，回火温度高，次数多，淬火加热时采用预热。
7.用9SiCr刚制成圆板牙，其工艺路线为：锻造 球化退火、机械加工、淬火、低温回火、磨平面、开凿开口。试分析：1球化退火、淬火及回火的目的2大致工艺
球化退火是为了消除锻造能力、获得球状珠光体和碳化物，降低硬度以利于切削加工，并为淬火做好组织准备，减少淬火时的变形和开裂；淬火及回火是为了获得回火马氏体，保证热处理后具有高硬度，高耐磨性。
球化退火工艺：加热温度790-810，等温温度700-720
淬火工艺：加热温度850-870（油淬）
回火工艺：160-180
8.下料→锻造→正火→机械加工→淬火（淬透）→高温回火→花键高频表面淬火→低温回火→半精磨→人工时效→精磨。正火、淬火、高温回火、人工时效的目的是什么？花键高频表面淬火、低温回火的目的是什么？表面和心部的组织是什么？
正火处理是为了得到合适的硬度，以便切削加工，同时改善锻造组织，消除锻造应力。淬火是为了得到高强度的马氏体组织，高温回火是为了得到回火索氏体，淬火＋高温回火称为调质，目的是为使主轴得到良好的综合力学性能。人工时效主要是为了消除粗磨削加工时产生的残余应力。花键部分用高频淬火后低温回火是为了得到回火马氏体，增加耐磨性。表面为回火马氏体，心部为回火索氏体组织。
9.20CrMnTi、40CrNiMo、60Si2Mn、T12属于哪类钢？含碳量为多少？钢中合金元素的主要作用是什么？淬火加热温度范围是多少？常采用的热处理工艺是什么？最终的组织是什么？性能如何？
20CrMnTi为渗碳钢，含碳量为0.2%，最终热处理工艺是淬火加低温回火，得到回火马氏体，表面为高碳马氏体（渗碳后），强度、硬度高，耐磨性好；心部低碳马氏体（淬透）强韧性好。Mn与Cr 提高淬透性，强化基体，Ti阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。
40CrNiMo为调质钢，含碳量为0.4%，最终热处理工艺是淬火加高温回火，得到回火索氏体，具有良好的综合机械性能，Cr、Ni提高淬透性，强化基体，Ni提高钢的韧性，Mo细化晶粒，抑制第二类回火脆性。
60Si2Mn为弹簧钢，含碳量为0.6%，最终热处理工艺是淬火加中温回火，得到回火托氏体（或回火屈氏体），具有很高的弹性极限，Si、Mn提高淬透性，强化基体，Si提高回火稳定性。T12钢为碳素工具钢钢，含碳量为1.2%，最终热处理工艺是淬火加低温回火，得到回火马氏体＋粒状Fe3C＋残余奥氏体（γ'），强度硬度高、耐磨性高，塑性、韧性差
10.合金元素Cr、Mn、Ni、强碳化物形成元素在钢中的主要作用是什么？
Cr在钢中的主要作用有：溶入基体，提高淬透性，固溶强化；形成第二相提高强度、硬度；含量超过13%时提高耐腐蚀性；在表面形成致密的氧化膜，提高抗氧化能力。Cr促进第二类回火脆性的发生。
Mn在钢中的主要作用有：溶入基体，提高淬透性，固溶强化；形成第二相提高强度、硬度；含量超过13%时形成奥氏体钢，提高耐磨性；消除硫的有害作用。Mn促进第二类回火脆性的发生，促进奥氏体晶粒的长大。
Ni在钢中的主要作用有：溶入基体，提高淬透性，固溶强化；扩大奥氏体区，提高钢的韧性，降低冷脆转变温度。
强碳化物形成元素（Ti、Nb、Zr，V）的主要作用有：形成碳化物提高硬度、强度、耐磨性，提高回火稳定性，细化晶粒，防止晶间腐蚀。
11.石墨化的两个阶段
在p’s’k’线以上发生的石墨化称为第一阶段石墨化，包括结晶时共晶石墨、一次石墨、二次石墨的析出和加热时共晶渗碳体、一次渗碳体、及二次渗碳体的分解；在p’s’k’线以下发生的石墨化称为第二阶段石墨化，包括冷却时共析石墨的析出和加热时共析渗碳体的分解。
