3-4 钢的热处理（1）《机械基础》安徽省（分类招生和对口招生）装备制造类 知识点讲解

安徽省装备制造大类对口高考机械基础复习讲义 模块3 机械工程材料 3-4 钢的热处理（1） 考点17 钢的正火、退火、淬火、回火（理解） 【考纲要求】 （1）识记钢的热处理的概念、目的和分类。 （2）理解退火、正火、淬火的概念、目的和应用。 （3）理解淬透性和淬硬性的概念和区别。 （4）理解回火的种类、特点和应用。 【知识网络】 【知识和技能要点】 钢的热处理是采用适当的方式对钢或钢制工件进行加热、保温和冷却,以获得预期的组织结构与性能的工艺。 热处理工艺曲线如下图所示。热处理是改善金属使用性能和工艺性能的基本途径之一，是保证机器质量、寿命和可靠性的重要工艺，在机械制造中占有十分重要的地位。 钢的热处理分为整体热处理（退火、正火、淬火、回火）、表面热处理(火焰淬火、感应加热淬火等)和化学热处理。 在生产中,常把热处理分为预备热处理和最终热处理两类。 为消除毛坯的某些缺陷,或为随后的切削加工和最终热处理做准备的热处理称为预备热处理。 为使工件满足使用性能要求的热处理称为最终热处理。 机械零件一般的加工工艺顺序如下: 铸造或锻造→退火或正火→机械(粗)加工→淬火 +回火(表面热处理) →机械(精)加工等工序。 一、整体热处理 1.退火 退火是将钢加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却(一般随炉冷却)的热处理工艺。 退火的目的是： ①降低硬度,以利于切削加工； ②提高塑性和韧性,以利于冷变形加工； ③改善钢的性能或为以后热处理做组织准备； ④消除钢中的残余内应力,防止变形和开裂。 根据钢的成分和退火目的的不同,退火可分为完全退火、球化退火和去应力退火等。 2.正火 正火是将钢加热到适当温度，保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。 正火比退火的冷却速度快，只适用于非合金钢及合金元素含量不高的合金钢。 正火的目的： ①细化组织，用于低碳钢时可提高硬度，改善切削加工性能； ②用于中碳钢和性能要求不高的零件时可代替调质处理； ③用于高碳钢时可消除网状碳化物，为球化退火做组织准备。 正火比退火冷却速度快，钢在正火后的强度、硬度高于退火,而且操作简便, 成本低，生产周期短， 生产率高，生产中尽可能采用正火来代替退火。 应用举例： 3.淬火 淬火是将钢加热到适当温度,保持一定时间，然后快速冷却的热处理工艺。 淬火常见的冷却介质有水、盐水和矿物油。 淬火的目的是提高钢的强度、硬度和耐磨性。 钢在淬火后必须配以适当的回火,才能获得理想的力学性能。 淬硬性和淬透性的概念和区别： 淬硬性是指钢经淬火后能达到的最高硬度，主要取决于钢中碳的质量分数：碳的质量分数越高，获得的硬度越高。 淬透性是指钢经淬火后获得淬硬层深度的能力，淬透性越好，淬硬层越厚。淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式。 一般合金钢的淬透性高于非合金钢，而碳的质量分数相同的非合金钢与合金钢的淬硬性基本相同。有些高速钢可以采用空气冷却淬火。 淬硬性和淬透性是两个不同的概念，必须注意，淬火后硬度高的钢，不一定淬透性就好；淬火后硬度低的钢，不一定淬透性就差。 4.回火 回火是将淬火钢重新加热到低于727℃的某一温度，保温一定时间，然后空冷到室温的热处理工艺。 淬火钢必须及时回火。 回火的目的是减少或消除工件淬火时产生的内应力，稳定组织，以满足工件所需要的性能。 回火是热处理工艺的最后一道工序。 按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。 常用回火的特点及应用范围 种类 温度范围/℃ 性 能 应用范围 低温回火 150～250 减小淬火内应力,提高韧性，并保持高硬度和耐磨性,硬度可达58～64HRC 用于刀具、量具、滚动轴承、冷冲模及要求硬而耐磨的零件 中温回火 温度范围/℃ 性 能 应用范围 350～500 降低淬火内应力,具有高的弹性极限、屈服强度和适当的韧性,硬度为 40～50HRC 用于弹性零件(如弹簧、发条)和热锻模具等 高温回火 温度范围/℃ 性 能 应用范围 500～650 消除淬火内应力,足够的强度与韧性,较好的综合力学性能,硬度为200～300HBW 生产中把淬火和高温回火相结合的热处理称为调质处理，广泛用于螺栓、连杆、齿轮、曲轴等重要的结构零件。 【练习题】 一、单项选择题 1.整体热处理不包括( )。 A．退火 B．正火 C．淬火 D．感应加热淬火 2.退火的冷却方式一般采用( )。 A.水中冷却 B.矿物油冷却 C.随炉冷却 D.出炉空冷 3.退火的目的不包括（ ）。 A.降低硬度 B.改善钢的性能 C.消除残余应力 D.提高硬度 4.降低高合金钢工件的硬度,改善切削加工性能应采用( )。 A．退火 B．淬火 C．表面淬火 D．正火 5.改善 T10钢的切削加工性能,常用( )处理。 A．退火 B．正火 C．调质 D．淬火 6.为消除中碳钢焊接件的应力，一般采用( )。 A.完全退火 B.去应力退火 C.回火 D.球化退火 7.正火的目的是( )。 A．降低硬度 B．细化组织 C．稳定尺寸 D．提高硬度和耐磨性 8.退火与正火的基本区别是正火的冷却速度比退火( )。 A．慢 B．快 C．一样 D．无法比较 9.低碳钢为便于加工，常预先进行（ ）。 A.淬火 B.正火 C.球化退火 D.回火 10.生产中，Q235、20CrMnTi等低、中碳钢一般都选用( )作为预备热处理。 A.完全退火 B.正火 C.去应力退火 D.球化退火 11.降低硬度、改善切削加工性能的热处理是( )。 A.退火或正火 B.淬火 C.表面淬火 D.回火 12.( )用于中碳钢和性能要求不高的零件时可代替调质处理。 A.退火 B.淬火 C.正火 D.回火 13.T12钢制造的麻花钻适合采用( )，以适当降低硬度，改善材料的切削加工性能。 A.完全退火 B.去应力退火 C.表面淬火 D.球化退火 14.为改善20钢锻件的切削加工性能,常采用( )。 A．完全退火 B．球化退火 C．正火 D．调质 15.在生产中，用来消除过共析钢中的网状渗碳体最常用的热处理工艺是（ ）。 A.完全退火 B.正火 C.不完全退火 D.回火 16.淬火时，下列冷却介质中冷却速度最快的是( )。 A.水 B.矿物油 C.油水混合 D.空气 17.最常用的淬火冷却介质是清水、盐水和油，其冷却能力大小依次为（ ）。 A. V清水 > V盐水 > V油 B. V盐水 > V清水 > V油 C. V油 > V清水 > V盐水 D. V油 > V盐水 > V清水 18.钢的淬硬性主要取决于 ( )。 A.碳的质量分数 B.冷却速度 C.合金元素含量 D.淬硬层深度的不同 19.实际工件的（ ）与工件的尺寸及淬火介质的冷却能力等因素有关。 A.淬透性 B.淬硬性 C.淬透层深度 D. 淬硬层深度 20.（ ）是热处理的最后一道工序。 A．退火 B．正火 C．淬火 D．回火 21.合金渗碳钢的热处理方式是（ ）。 A．淬火＋高温回火 B．淬火＋中温回火 C．淬火＋低温回火 D．调质 22.合金弹簧钢的热处理方式是（ ）。 A．淬火＋高温回火 B．淬火＋中温回火 C．淬火＋低温回火 D．淬火后退火 23.合金调质钢的热处理方式是（ ）。 A．淬火＋高温回火 B．淬火＋中温回火 C．淬火＋低温回火 D．淬火 24.淬火钢回火时，力学性能变化的总趋势是随着回火温度升高（ ）。 A.强度硬度升高，塑性和韧性降低 B.强度硬度降低，塑性和韧性升高 C.强度硬度升高，塑性和韧性升高 D.强度硬度降低，塑性和韧性降低 25.弹性零件(如弹簧、发条) 和热锻模具等一般采用( )。 A.淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火 D.退火或正火 26.用60Si2Mn钢制造的弹簧,其最终热处理方式是（ ）。 A．退火或正火 B．淬火＋低温回火 C．淬火＋中温回火 D．淬火＋高温回火 27.生产中把( )相结合的热处理称为调质处理。 A.淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火 D.加入有利合金成分 28.调质处理是( )。 A．淬火＋低温回火 B．淬火＋中温回火 C．淬火＋高温回火 D．淬火＋等温回火 29.中碳结构钢调质处理后得到回火索氏体组织，具有优良的综合力学性能，主要热处理工序是（ ）。 A.正火+中温回火 B.正火+高温回火 C.正火+低温回火 D.淬火+高温回火 30.为改善轴类零件的力学性能,通常进行( )处理。 A．正火 B．回火 C．调质 D．淬火 31.主轴采用 45 钢制造，其最终热处理可采用( )。 A.表面淬火+低温回火 B.表面淬火+中温回火 C.表面淬火+高温回火 D.退火或正火 32.用40Cr制造齿轮、轴,常用的热处理方法是( )。 A．淬火＋低温回火 B．淬火＋中温回火 C．表面淬火＋低温回火 D．调质处理 33.下列说法正确的是( )。 A．退火应空冷 B．正火应炉冷 C．淬火应液冷 D．回火应水冷 34.淬火钢回火后的硬度主要取决于（ ）。 A.回火加热温度 B.回火时间 C.回火的冷却方式 D. 回火的冷却速度 35.某零件调质处理以后其硬度偏低，补救的措施是（ ）。 A.重新淬火后，选用低一点的温度回火 B.再一次回火，回火温度降低一点 C.重新淬火后，选用高一点的温度回火 D.再一次回火，回火温度提高一点 二、多项选择题 1.热处理都需要经历三个工艺过程为（ ）。 A.加热 B.淬火 C.冷却 D.保温 2.常用的整体热处理方法有( )。 A．退火 B．正火 C．淬火 D．回火 3.退火的主要目的有（ ）。 A.降低硬度 B.提高塑性 C.消除残余应力 D.细化晶粒 4.常用预备热处理的方法有( )。 A．退火 B．正火 C．淬火 D．回火 5.淬火的目的是提高钢的( )。 A．塑性 B．强度 C．耐磨性 D．韧性 6.淬透性主要取决于（ ）。 A.钢中碳的质量分数 B.钢的化学成分 C.淬火冷却方式 D.淬硬层深度的不同 7.淬火后必须采用低温回火的是( )。 A．齿轮 B．碳素工具钢 C．冷作模具 D．热锻模具 8.热处理工艺中的调质是（ ）相结合的热处理工艺。 A.高温回火 B.低温回火 C.淬火 D.正火 9.调质钢的热处理方式是（ ）。 A．淬火＋高温回火 B．淬火＋中温回火 C．淬火＋低温回火 D．调质 10.正确的普通热处理方法有（ ）。 A．淬火＋回火 B．淬火＋调质 C．正火+淬火 D．退火+正火 11.下列有关热处理冷却方式的说法，正确的是( )。 A．退火应炉冷 B．正火应空冷 C．淬火应液冷 D．回火应水冷 12.关于淬硬性和淬透性，下列说法正确的是( )。 A．淬硬性主要取决于钢中碳的质量分数 B．淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式 C．淬透性越好，淬硬层越厚；淬硬性越好，淬透性一定也好 D．合金钢的淬透性高于碳素钢；低碳钢的淬硬性低于高碳钢 三、填空题 1.钢的热处理是指采用适当方式将钢或钢制工件进行 、 和 ,以获得预期的 与性能的工艺。 2.钢的热处理分为 、 和 。 3.整体热处理分为 、 、 和 。 4.退火的目的是 ； ； ； 。 5.根据钢的成分和退火目的的不同，退火可分为 、 和 。 6.去应力退火的目的是消除钢中的 ，防止 和 。 7.正火只适用于 及合金元素含量 的合金钢。 8.正火比退火的冷却速度 ，钢在正火后的强度、硬度 于退火，且操作 ，生产周期 ，成本 ，在可能的条件下宜用 代替 。 9.正火的目的是细化组织，用于低碳钢时可 ；用于中碳钢可 ；用于高碳钢时可 。 10.低碳钢为了便于切削，常预先进行 处理；高碳钢为了便于切削，常预先进行 处理。 11.淬火常见的冷却介质有 、 和 。 12.淬火的目的是提高钢的 、 和 。 13.金属材料在淬火后必须进行及时的 。 14.用GCr15做量具，预备热处理是 ，最终热处理是 。 15.淬硬性取决于 ，淬透性取决于 和 。合金钢的淬透性 碳素钢。 16.回火的目的是减少或消除工件 ， ，以满足工件所需要的性能。 17.按回火温度范围可将回火分为 、 和 。 18.20CrMnTi是常见的 钢,平均碳的质量分数为 ,热处理一般采用 。 四、简述题 1.什么是钢的热处理？常用的热处理方法有哪些？ 2.什么是正火?正火的目的是什么? 3.退火和正火有何异同？ 4.什么是淬火?淬火的目的是什么? 5.工件淬火后为什么要及时回火? 6.叙述常见的三种回火方法所获得的性能及应用。 7.简述淬硬性和淬透性的概念和区别。 【答案】 一、单项选择题 1.D 2. C 3.D 4．A 5. A 6. B 7. B 8.B 9.B 10.B 11.A 12.C 13.D 14.C 15.B 16.A 17.B 18.A 19.C 20.D 21.C 22.B 23.A 24．B 25. B 26. C 27. C 28.C 29.D 30.C 31.C 32.D 33.C 34.A 35.A 二、多项选择题 1.ACD 2.ABCD 3.ABC 4.AB 5.BC 6.BC 7.BC 8.AC 9.AD 10.AC 11.ABC 12.ABD 三、填空题 1. 加热 保温 冷却 组织结构 2. 整体热处理 表面热处理 化学热处理 3. 退火 正火 淬火 回火 4. 降低硬度 提高塑性和韧性 改善钢的性能或为以后热处理作好组织准备 消除钢中的残余内应力 5. 完全退火 球化退火 去应力退火 6. 残余内应力 变形 开裂 7. 非合金钢 不高 8. 快 高 简便 短 低 正火 退火 9. 提高硬度，改善切削加工性 代替调质处理 消除网状碳化物，为球化退火做组织准备 10. 正火 退火 11. 水 盐水 矿物油 12. 强度 硬度 耐磨性 13. 回火 14. 球化退火 淬火+低温回火 15. 钢中碳的质量分数 钢的化学成分 淬火冷却方式 高于 16. 淬火时产生的内应力 稳定组织 17. 低温回火 中温回火 高温回火 18. 合金渗碳钢 0.20％ 渗碳＋淬火＋低温回火 四、简述题 1. 答：钢的热处理是采用适当的方式对钢或钢制工件进行加热、保温和冷却,以获得预期的组织结构与性能的工艺。常用的热处理方法有退火、正火、淬火和回火。 2. 答：正火是将钢加热到适当温度，保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。 正火的目的是细化组织，用于低碳钢时可提高硬度，改善切削加工性；用于中碳钢和性能要求不高的零件时可代替调质处理；用于高碳钢时可消除网状碳化物，为球化退火做组织准备。 3. 答：退火的目的是降低硬度,以利于切削加工；提高塑性和韧性,以利于冷变形加工；改善钢的性能或为以后热处理作好组织准备；消除钢中的残余内应力,防止变形和开裂。 正火的目的是细化组织,用于低碳钢,可提高硬度,改善切削加工性；用于中碳钢和性能要求不高零件,可代替调质处理；用于高碳钢,可消除网状碳化物,为球化退火作组织准备。 正火与退火相比,冷却速度快,得到组织较细,强度、硬度高于退火,而且操作简便,生产周期短,成本较低。 4. 答：淬火是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后快速冷却的热处理工艺。 淬火目的：提高钢的强度、硬度和耐磨性。 5. 答：钢在淬火后必须配以适当的回火,以减少或消除淬火时产生的内应力,防止变形和开裂,稳定组织,以满足工件所需要的性能。 6. 答：如下表所示： 种类 温度范围/℃ 性 能 应用范围 低温回火 150～250 减小淬火内应力,提高韧性，并保持高硬度和耐磨性,硬度可达58～64HRC 用于刀具、量具、滚动轴承、冷冲模及要求硬而耐磨的零件 中温回火 350～500 降低淬火内应力,具有高的弹性极限、屈服强度和适当的韧性,硬度为 40～50HRC 用于弹性零件(如弹簧、发条)和热锻模具等 高温回火 500～650 消除淬火内应力,足够的强度与韧性,较好的综合力学性能,硬度为200～300HBW 生产中把淬火和高温回火相结合的热处理称为调质处理，广泛用于螺栓连杆、齿轮、曲轴等重要的结构零件。 7.答：淬硬性是指钢经淬火后能达到的最高硬度,主要取决于钢中碳的质量分数，碳的质量分数越高,获得的硬度越高。 淬透性是指钢经淬火后获得淬硬层深度的能力,主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式,淬透性愈好,淬硬层愈厚。 淬硬性和淬透性是两个不同的概念,淬火后硬度高的钢,不一定淬透性就好；淬火后硬度低的钢不一定淬透性就差。碳的质量分数相同的碳素钢与合金钢的淬硬性基本相同,合金钢的淬透性高于碳素钢。 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 学科网（北京）股份有限公司 $