专题七 淬火与回火（教案）-四川职教高考《金属加工与实训》（高教版） 专题复习讲练测

专题七 淬火与回火（教案）-《金属加工与实训》高教版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.了解淬火的定义，掌握淬火的主要目的。 2.能够清楚地解释淬火的概念和其在材料处理中的重要性。 3.理解淬火工艺的基本原理，包括加热和冷却过程。 4.能够描述淬火过程中金属组织的变化及其对性能的影响。 5.掌握不同淬火方法的特点及其适用范围。 6.了解回火的定义，掌握回火的主要目的。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、淬火 1.淬火的概念和目的 淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却，获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。马氏体是碳或合金元素在 a -Fe 中的过饱和固溶体，是单相亚稳组织，硬度较高，用符号M 表示。马氏体的硬度主要取决于马氏体中碳的质量分数，马氏体中碳的质量分数越高，其硬度也越高。 淬火的主要目的是使钢铁材料获得马氏体(或贝氏体)组织，提高钢铁材料的硬度和强度并与回火工艺合理配合，获得需要的使用性能。 2.淬火工艺原理 (1)淬火加热温度 不同的钢种其淬火加热温度不同。非合金钢的淬火加热温度可由铁碳合金相图确定，如图3-8所示。 亚共析钢的淬火加热温度为 Ac以上 30~50C，因为在此温度范围内，可全部获得细小的奥氏体晶粒，淬火后得到均匀细小的马氏体组织若加热温度过高，则容易导致奥氏体晶粒粗大，使钢材淬火后的使用性能变坏;若加热温度过低，则淬火组织中尚有未溶的铁素体组织，从而使钢材淬火后的硬度不足，达不到技术要求。 (2)加热时间 淬火加热时间包括升温时间和保温时间。保温时间是指炉温达到预定温度，保持这一温度持续加热，使工件内部组织得以充分转变的时间。在实际操作中，通常是先将加热炉升到所确定的加热温度，然后再将钢件装入炉内，此时炉温会略下降，等待炉温重新升到所确定的加热温度时，开始计算保温时间。 (3) 淬火速度 要想既保证获得马氏体组织，同时又尽量避免钢件发生变形与开裂，理想的淬火冷却速度曲线如图3-9所示。在 C曲线“鼻尖”附近(650~550C)应快冷，使件冷却速度大于临界冷却速度 vx(指钢件淬火时抑制非马氏体转变的冷却速度下限);而在M线附近(300~200C)应缓冷，以减少马氏体转变过程中产生较大的淬火内应力。 到目前为止，还很难找到一种完全符合要求的理想淬火介质，但在实际生产中可根据工件的技术要求、材质及形状，科学合理地选择淬火方法，来弥补淬火介质的不足。常用的淬火冷却介质有油、水、盐水、硝盐浴、碱浴和空气等。 3.淬火方法和应用 根据钢材化学成分及对组织、性能和钢件尺寸精度的要求，在保证技术要求规定的前提下，应尽量选择简便、经济的淬火方法。常用的淬火方法有:单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火(见表 3-2) 二、回火 1.回火的概念和目的 回火是指工件淬硬后，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。回火是在淬火之后进行的，通常也是零件进行热处理的最后一道工序。淬火钢的组织主要由马氏体和少量残余奥氏体组成(有时还有未溶碳化物)，其内部存在很大的残余内应力，脆性大，韧性低，一般不能直接使用，如不及时消除，将会引起工件的变形，甚至开裂。回火的目的是消除和减小内应力，稳定组织，保证尺寸精度;调整工件的性能以获得较好的强度与韧性配合，满足工件性能要求。由图 3 -10 可以看出，淬火钢材随回火温度的升高，强度与硬度降低，而塑性与韧性提高。 2.回火的方法和应用 根据钢材在回火过程中的温度范围，可将回火分为三种(见表3 -3):低温回火、中温回火和高温回火。 钢件淬火加高温回火的复合热处理工艺又称为调质处理，它主要用于处理轴类、连杆、螺栓、齿轮等工件。同时，钢件经过调质处理后，不仅具有较高的强度和硬度，而且塑性和韧性也明显比正火处理后要高。因此，一些重要的钢制零件一般都采用调质处理，而不采用正火处理。 调质处理一般作为最终热处理，但由于调质处理后钢的硬度不太高，便于切削加工，并能得到较好的表面质量，故也作为表面淬火和化学热处理的预备热处理。 [真题练讲] 1.(2019年山东省统一考试)回火索氏体的形成是为了获得什么样的综合机械性能？ A. 高硬度和低韧性 B. 低硬度和高塑性 C. 高韧性和适中的硬度 D. 高塑性和低强度 解析：C. 回火索氏体能提供高韧性和适中的硬度。 2.(2016年四川省统一考试)当淬火后需提高金属的尺寸稳定性时，通常采用的后续处理方法是： A. 高温回火 B. 退火 C. 低温回火 D. 正火 解析：A. 高温回火能提高尺寸稳定性。 3.(2023年四川省统一考试）残余奥氏体会对淬火后的材料性能产生什么影响？ A. 提高硬度 B. 提高韧性 C. 降低硬度和尺寸稳定性 D. 提高抗腐蚀性 解析：C. 残余奥氏体会降低硬度和尺寸稳定性。 4.(2018年四川省统一考试)钢在淬火后的快速冷却过程中，如果冷却速度不均匀，容易导致： A. 硬度降低 B. 组织均匀 C. 内应力增大 D. 内应力减少 解析：C. 冷却速度不均匀会导致内应力增大，容易引起变形和开裂。 5.(2019年河北省统一考试)对于低碳钢，淬火后常用的回火方式是： A. 高温回火 B. 中温回火 C. 低温回火 D. 不进行回火 解析：A. 低碳钢通常采用高温回火以提高韧性和塑性。 [限时练讲] 1.常用于防止淬火时工件表面氧化的方法是： A. 空气冷却 B. 包覆法或盐浴法 C. 水淬火 D. 分级淬火 解析：B. 包覆法或盐浴法可以防止表面氧化。 2.回火处理中，不包括以下哪项操作： A. 加热金属 B. 快速冷却 C. 缓慢冷却 D. 保温一段时间 解析：B. 回火通常涉及慢冷过程，而非快速冷却。 3.淬火提高了金属的硬度，但同时也增加了金属的： A. 韧性 B. 塑性 C. 脆性 D. 抗腐蚀性 解析：C. 淬火增加了金属的硬度和脆性。 4.在回火工艺中，回火温度越高，金属的： A. 硬度越高 B. 硬度越低 C. 韧性越低 D. 塑性越低 解析：B. 回火温度越高，金属的硬度越低。 5.在回火过程中，通过降低回火温度，金属的硬度会： A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 先增加后减少 解析：A. 降低回火温度，金属硬度会增加。 6.对于厚壁工件，通常采用的淬火方式是： A. 空气淬火 B. 分级淬火 C. 水淬火 D. 油淬火 解析：B. 厚壁工件通常采用分级淬火以减少内应力和裂纹。 7.通过适当的淬火和回火工艺，可以将钢材的显微组织调整为： A. 回火索氏体和珠光体的组合 B. 马氏体和残余奥氏体的组合 C. 回火索氏体和贝氏体的组合 D. 碳化物和奥氏体的组合 解析：C. 合适的淬火和回火工艺可以形成回火索氏体和贝氏体的组织，提高综合性能。 8.为什么厚壁工件通常采用分级淬火？ 解析：厚壁工件在淬火过程中容易产生较大的内应力和裂纹。分级淬火通过控制冷却速度和过程，减少内应力和变形，防止裂纹的产生。 9.解释淬火过程中形成的马氏体结构对金属性能的影响。 解析：马氏体结构具有高硬度和高强度，但同时也增加了金属的脆性。虽然提高了耐磨性，但在应力作用下容易开裂，因此通常需要回火处理以改善韧性。 10.如何通过控制回火温度来调节金属的硬度和韧性？ 解析：回火温度越高，金属的硬度越低，韧性越高。通过控制回火温度，可以调整金属的硬度和韧性，以满足不同的使用要求。 11.简述残余奥氏体对淬火后金属性能的影响及其处理方法。 解析：残余奥氏体会降低金属的硬度和尺寸稳定性。通常通过低温回火或冷处理（如深冷处理）将残余奥氏体转变为马氏体，然后再进行回火处理。 12.在淬火过程中，如何防止工件表面氧化？ 解析：可以采用包覆法或盐浴法防止工件表面氧化。这些方法通过隔离工件与空气的接触，防止氧化的发生。 [学法建议] 重点复习知识点： 1.淬火是指将金属材料加热到一定温度后快速冷却的热处理工艺。 2.淬火过程中，金属材料在快速冷却时形成硬而脆的马氏体结构。这种结构的形成大大增加了金属的硬度和强度，但同时也增加了脆性。 3.回火是指将淬火后的金属重新加热到低于临界温度的某一温度，然后再冷却的热处理工艺。 4.回火的目的减少淬火后金属的脆性，提高其韧性和塑性，获得更好的综合机械性能。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$