专题五 回火与时效处理和表面热处理（教案）-山东省职教高考《金属加工基础》（机工版）专题复习讲练测

专题五. 回火与时效处理和表面热处理（教案）-《金属加工基础》机工版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解回火与时效处理的概念及目的。 2. 熟悉回火时的组织转变过程和影响因素。 3. 掌握回火方法及其在不同材料中的应用。 4. 理解时效处理的原理和作用。 5. 熟悉表面热处理中的表面淬火和回火、气相沉积的基本原理及应用。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1、 回火的概念和目的 回火是将工件淬硬后加热到Ac，以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。淬火钢的组织主要由马氏体和少量残留奥氏体组成(有时还有未溶碳化物)，其中的马氏体和残留奥氏体都是不稳定组织，它们有自发地向稳定组织转变的趋势，如马氏体中过饱和的碳原子要析出、残留奥氏体要分解等。回火的目的就是促进这种转变，因为回火过程是一个由非平衡组织向平衡组织转变的过程，这个过程是依靠原子的迁移和扩散进行的。所以，回火温度越高，则原子扩散速度越快；反之，则原子扩散速度越慢。另外，淬火钢件内部存在很大的内应力，其脆性大，韧性低，一般不能直接使用，如不及时消除内应力，将会引起钢件变形，甚至开裂。回火是安排在淬火之后进行的工序，通常也是钢件进行热处理的最后一道工序。回火的主要目的是消除或减小钢件的内应力，稳定钢件的内部组织，调整钢的性能以获得较好的强度和韧性的配合。 2、 回火时的组织转变过程 一般来说，随着回火温度的升高，淬火组织将发生一系列的变化。回火时的组织转变过程一般分为马氏体分解、残留奥氏体分解、碳化物析出，以及碳化物聚集长大与铁素体的再结晶四个阶段。淬火钢经过回火后，马氏体中碳的质量分数逐渐降低，残留奥氏体量逐渐减少，残留内应力逐渐减小。随着回火温度的升高，淬火钢的强度与硬度降低，而塑性与韧性提高，如图3-10所示。 3、 气相沉积 气相沉积是利用气相中发生的物理、化学过程改变工件表面成分，在工件表面形成具有特殊性能的金属或化合物涂层的表面处理技术。气相沉积的目的主要是提高工件的耐磨性、耐蚀性、抗咬合性、抗氧化性，得到低的摩擦因数及特殊的物理化学性能等。气相沉积按照过程的本质可分为化学气相沉积和物理气相沉积两大类。 1.化学气相沉积 化学气相沉积是在一定的温度下，利用气态物质在固体表面进行化学反应，并在其表面生成固态沉积膜的过程。化学气相沉积反应一般在900~1000℃的真空下进行。目前，该工艺已经在硬质合金刀具涂层、钢制模具涂层及耐磨件涂层等方面得到广泛应用，经化学气相沉积零件的使用寿命较未涂层前可提高约3~10倍。 2.物理气相沉积 物理气相沉积是通过真空蒸发、电离或溅射等过程产生金属离子，并使其沉积在工件表面，形成金属涂层或与反应气体反应生成化合物涂层的过程。物理气相沉积一般在低于600℃的温度下进行，其沉积速度比化学气相沉积快，适用于钢铁材料、非铁金属、陶瓷、玻璃、塑料等。物理气相沉积方法有真空蒸镀、真空溅射和离子镀三类。图3-14所示是真空蒸镀原理图，将基板置于高真空(10-Pa)的玻璃容器中，将欲蒸镀的金属放在蒸发源上，通电加热蒸镀金属，就可使镀膜金属的蒸气凝结沉积在基板表面上。铝、铜、镍、银、金等均可做蒸镀金属，真空蒸镀技术可用于制作半导体器件、切削刀具，进行生活用品表面装饰等。 [真题练讲] 1.(2018年山东省统一考试) 在回火过程中，马氏体转变为珠光体的目的是？ A. 提高材料的硬度 B. 提高材料的韧性和韧度 C. 降低材料的强度 D. 增加材料的导热性 答案及解析：B。马氏体转变为珠光体可以提高材料的韧性和韧度，降低其脆性，使其更适合应对外部应力。 2.(2018年江苏省统一考试) 时效处理对材料的影响是通过以下哪种方式实现的？ A. 减少晶粒的尺寸 B. 控制合金元素的析出 C. 提高材料的断裂韧性 D. 增加晶界的位错密度 答案及解析：B。时效处理主要通过控制合金元素的析出来提高材料的强度和耐腐蚀性能。 3.(2019年山东省统一考试) 在表面淬火过程中，采用什么样的淬火介质能够获得更高的冷却速度？ A. 油 B. 水 C. 空气 D. 盐水 答案及解析：B。水作为淬火介质能够提供更高的冷却速度，从而获得更高的表面硬度。 4.(2021年山东省统一考试) 回火的主要目的是？ A. 提高材料的硬度 B. 提高材料的韧性和韧度 C. 降低材料的强度 D. 使材料更易于加工 答案及解析：B。回火通过控制冷却过程，提高材料的韧性和韧度，降低其脆性，使其更适合各种应用场合。 5.(2018年广东省统一考试) 时效处理主要适用于以下哪种材料？ A. 铁