专题七 淬火、回火与调质处理（讲义） 四川省对口招生《金属加工基础》（机工版）考纲讲练测

编写说明：本套资料严格依据四川省（对口招生）智能制造类专业考试标准及《金属加工基础》编写，围绕考点解读、思维导图、知识梳理、背诵、常考题、高考模拟、课堂练习和课堂小结组织内容。题目范围不超出考纲，讲解突出中职学生的识记、辨析、计算和综合应用能力。 四川省智能制造类 《金属加工基础》考纲讲练测 专题七 淬火、回火与调质处理 讲义 [环节1 考点解读] 一、考纲再现 了解热处理的概念及退火、正火、淬火、回火、表面热处理等常用热处理方法。（G1.3；本专题学习淬火、回火与调质。） 二、微目标拆解 能说出淬火的目的，说明钢件奥氏体化后通过适当冷却获得所需组织。 能结合材料和工件要求选用冷却介质，识读四种常用淬火方法的曲线。 能说明淬火钢及时回火的必要性，辨别回火与重新淬火。 能对应低温、中温、高温回火的组织、性能和典型用途。 能按齿轮、轴、弹簧和工具的性能要求选择热处理组合。 三、考情提示 概念辨析：淬火为获得马氏体或贝氏体；回火在淬硬后进行，加热温度低于临界温度。 曲线识读：比较快冷、换介质、短时均温和等温转变，不能只看末段是否空冷。 组织与用途：低温回火保硬耐磨，中温回火突出弹性，高温回火兼顾强度与韧性。 条件判断：淬火温度和冷却方法必须结合钢种、尺寸与形状，不使用一套参数处理所有钢件。 工艺组合：调质是淬火加高温回火；既可作最终热处理，也可为后续表面处理作准备。 [环节2 思维导图] [环节3 知识梳理] 知识点1 淬火的目的与加热要求 【知识再现】淬火是将钢件加热至奥氏体化后，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。其主要目的是提高硬度和强度，并与回火配合获得所需性能。 【讲解】奥氏体化是加热时获得奥氏体组织的过程。按教材的非合金钢常用工艺，亚共析钢通常加热到以上30～50℃；共析钢、过共析钢通常加热到以上30～50℃。两者分别是相应的加热临界温度。加热过高易使晶粒粗大，过低又可能不能达到要求。具体温度仍须按钢种和工艺规程确定。 【易错提醒】淬火不是把钢熔化后凝固，也不是温度越高越好。不能把“获得马氏体”写成所有淬火方法唯一的组织结果。 1. 钢件淬火的主要目的之一是（ ）。 A. 使所有钢件充分软化 B. 直接切出齿轮轮齿 C. 提高硬度和强度 D. 把钢熔化以便浇注 【答案】C 【解析】淬火通过组织转变提高硬度和强度，通常还需配合回火。 2. 按教材的非合金钢常用工艺，亚共析钢淬火时加热温度越高，性能一定越好。 【答案】× 【解析】过高的加热温度会使晶粒粗大，降低淬火后的使用性能。 知识点2 冷却介质与理想冷却要求 【知识再现】淬火冷却介质是淬火时用于冷却钢件的物质，常见的有水、油、盐水、熔盐和空气等。选择时应同时满足组织性能要求和控制变形、开裂的要求。 【讲解】读温度—时间曲线时，温度下降越快，相应曲线越陡。为获得马氏体，理想冷却在高温“鼻尖”附近应较快，以避开不希望发生的转变；接近马氏体开始转变温度时应较缓，以减小应力。水的冷却能力通常较强；油的低温冷却较缓，但高温冷却能力较弱。选用必须结合钢种、尺寸、形状及精度。 图7-1 理想冷却要求与水、油冷却曲线的比较 【易错提醒】冷却越快不一定越好。不能把水、油各自的适用性绝对化，更不能认为使用油就不会变形或开裂。 3. 图中理想冷却曲线在接近马氏体转变区时放缓，主要是为了（ ）。 不同冷却介质的温度—时间曲线 A. 使钢件熔化 B. 完全避免所有组织变化 C. 把工件重新加热 D. 减小应力及变形开裂风险 【答案】D 【解析】低温区适当缓冷有助于减小热应力和组织应力，降低变形开裂风险。 4. 图中水、油曲线不同，选用冷却介质时应考虑哪些因素？ 不同冷却介质的温度—时间曲线 A. 只看介质颜色 B. 组织、性能及精度要求 C. 工件尺寸和形状 D. 钢的成分 【答案】BCD 【解析】材料、工件几何特征和性能精度要求共同决定冷却方案。 知识点3 四种常用淬火方法 【知识再现】单液淬火在一种介质中冷却；双液淬火先用冷却能力强的介质，再转入较弱的介质。马氏体分级淬火先短时均温再冷却；贝氏体等温淬火在相应温区保持至发生贝氏体转变。 【讲解】图中的双液曲线体现分段冷却，常见实例是先水后油。分级淬火在附近的浴中适当保持，使内外温度接近，再取出空冷获得马氏体。等温淬火快冷到贝氏体转变温区，保持以获得贝氏体。分级和等温方法都可减小变形，但保持的目的及最终组织不同；单液法简便，常用于形状简单的工件。 图7-2 单液、双液、分级和等温淬火曲线 【易错提醒】分级淬火的短时均温不等于等温淬火的贝氏体转变。不能因末段空冷就判定为正火。 5. 图示方法中，要求在贝氏体转变温区保持以获得贝氏体的是（ ）。 四种淬火方法的工艺曲线 A. 双液淬火 B. 马氏体分级淬火 C. 单液淬火 D. 贝氏体等温淬火 【答案】D 【解析】等温淬火通过在贝氏体转变温区保持获得贝氏体。 6. 结合图中分级淬火曲线，其在浴中适当停留主要为使工件内外温度趋于____。 四种淬火方法的工艺曲线 【答案】均匀 【解析】分级淬火先均温，再继续冷却获得马氏体，以减少应力和变形。 知识点4 回火的目的、分类与性能 【知识再现】回火是将淬硬钢件加热到以下的某一温度，保温后冷却到室温的工艺。目的是消除或减小内应力、稳定组织和尺寸，并调整性能。淬火钢通常应及时回火。 【讲解】按本教材：低温回火在250℃以下，得到回火马氏体，保持高硬度和耐磨性，常用于刃具、量具和轴承件；中温回火为250～450℃，得到回火托氏体，突出弹性极限和屈服强度，常用于弹簧；高温回火在500℃以上且低于，得到回火索氏体，获得良好综合力学性能。图中40钢随回火温度升高，硬度总体降低、塑性总体提高，不能据此推出所有钢的所有性能始终单调变化。 图7-3 40钢回火温度与力学性能的关系 【易错提醒】回火不是再次奥氏体化淬火。判断类别时应结合本教材的温度范围、组织和性能；“高温”仍必须低于回火允许的临界温度。 7. 图中40钢的HBW曲线随回火温度升高总体向下，说明其____总体降低。 40钢回火后的性能变化曲线 【答案】硬度 【解析】HBW表示布氏硬度；读图应先辨认指标，再判断变化方向。 8. 普通淬火弹簧钢件需要较高弹性极限，通常应配合（ ）。 A. 完全退火 B. 中温回火 C. 低温回火 D. 均匀化退火 【答案】B 【解析】中温回火可获得较高弹性极限和屈服强度，适用于弹簧。 知识点5 调质处理与典型零件选用 【知识再现】调质处理是淬火加高温回火的复合热处理工艺，典型组织为回火索氏体，目标是获得强度、塑性和韧性相配合的综合力学性能。 【讲解】重要轴、连杆、螺栓和齿轮等常采用调质。图示机床齿轮案例中，调质保证心部有足够的强度和韧性，并为后续表面淬火作准备。对工具可选淬火加低温回火以保硬耐磨；弹簧常选淬火加中温回火。调质既能作为最终热处理，也能作为后续表面处理的预备热处理，应结合完整工艺路线判断。 图7-4 用于分析调质目的与工序位置的机床齿轮 【易错提醒】淬火后只要回火就叫调质，这种说法错误。调质要求高温回火，目的不是一味追求最高硬度。 9. 图示齿轮需要兼顾心部强度和韧性，所选调质工艺是（ ）。 机床齿轮示意 A. 淬火加中温回火 B. 淬火加高温回火 C. 淬火加低温回火 D. 退火加正火 【答案】B 【解析】调质的固定组合是淬火加高温回火。 10. 图示齿轮先调质、后进行表面处理，此时调质也承担预备热处理的作用。 机床齿轮示意 【答案】√ 【解析】工序作用取决于完整路线；调质可以为后续表面处理准备组织。 [环节4 背诵环节] 背诵条目（先遮盖答案背诵，再逐条核对） 1. 什么是钢的淬火？ 【答案】把钢件加热至奥氏体化后，适当冷却，获得马氏体或（和）贝氏体组织的工艺。 【解析】关键是奥氏体化、适当冷却及目标组织。 2. 淬火的主要目的是什么？ 【答案】提高钢件的硬度和强度，并与回火配合获得所需性能。 【解析】淬火与回火应结合使用要求选择。 3. 为什么淬火加热温度不是越高越好？ 【答案】温度过高容易使晶粒粗大，影响淬火后的使用性能。 【解析】温度应依据材料和工艺要求确定。 4. 理想淬火冷却的快慢安排有什么特点？ 【答案】高温“鼻尖”附近较快，接近马氏体转变区时较缓。 【解析】兼顾获得目标组织与减少应力。 5. 单液淬火与双液淬火有什么区别？ 【答案】单液在一种介质中冷却；双液先用冷却能力强的介质，再转入较弱的介质。 【解析】先水后油是常见双液实例。 6. 分级淬火与贝氏体等温淬火的保持目的有何不同？ 【答案】分级主要使内外均温；等温淬火要在相应温区发生贝氏体转变。 【解析】不能仅凭存在水平保持段混淆两者。 7. 什么是回火？ 【答案】将淬硬钢件加热到以下，保温后冷却到室温的工艺。 【解析】回火的前提是淬硬，温度低于临界温度。 8. 淬火后为什么通常要及时回火？ 【答案】减小内应力，降低脆性，稳定组织和尺寸，并调整性能。 【解析】淬火钢一般不能未经回火直接使用。 9. 低温回火的典型组织、性能和用途是什么？ 【答案】回火马氏体；保留高硬度和耐磨性；常用于刃具、量具、轴承件。 【解析】不是为了获得最好的切削加工性。 10. 中温回火的典型组织、性能和用途是什么？ 【答案】回火托氏体；较高弹性极限和屈服强度；常用于弹簧。 【解析】注意与保硬耐磨的低温回火区别。 11. 什么是调质，其典型组织是什么？ 【答案】淬火加高温回火称调质，典型组织为回火索氏体。 【解析】获得良好的综合力学性能。 12. 调质只能作为最终热处理吗？ 【答案】不能。也可作为表面淬火或化学热处理的预备热处理。 【解析】要根据工艺路线判断其作用。 [环节5 常考题（中档题）] 1. 观察图中理想曲线，较快通过高温“鼻尖”附近主要是为了（ ）。 不同冷却介质的温度—时间曲线 A. 消除全部冷却应力 B. 避免在该温区发生不希望的转变 C. 保证所有钢件硬度相同 D. 重新熔化钢件 【答案】B 【解析】高温区需要足够快的冷却速度，才能有利于获得目标淬火组织。 2. 某钢件先水冷后油冷，图示与其对应的淬火方法是（ ）。 四种淬火方法的工艺曲线 A. 正火 B. 双液淬火 C. 单液淬火 D. 完全退火 【答案】B 【解析】先强后弱、依次在两种介质中冷却，是典型双液淬火。 3. 关于图中分级淬火，正确的说法有（ ）。 四种淬火方法的工艺曲线 A. 目的是减少淬火变形 B. 最终主要获得马氏体 C. 必须保持到全部转变为贝氏体 D. 浴中适当保持以均温 【答案】ABD 【解析】分级淬火强调均温后冷却获得马氏体，不能与等温贝氏体转变混淆。 4. 图中40钢HBW曲线总体下降，表明提高回火温度可使其硬度不断提高。 40钢回火后的性能变化曲线 【答案】× 【解析】图中的硬度总体下降，不能把硬度变化方向看反。 5. 一件已淬硬的普通碳素工具钢量具要求保硬耐磨，应采用____温回火。 【答案】低 【解析】低温回火兼顾保持硬度、耐磨性与减小淬火应力。 6. 图示齿轮要求良好综合力学性能，淬火后应采用____温回火。 机床齿轮示意 【答案】高 【解析】淬火加高温回火为调质，可兼顾强度与韧性。 [环节6 高考模拟题] 以下题目按四川省职教高考常见命题方式编制，用于训练“关键词定位—概念对应—情境应用”。 1. 图示齿轮原方案为“淬火后直接精磨并使用”，合理的修正是（ ）。 机床齿轮示意 A. 按性能要求安排回火 B. 只延长水中停留时间 C. 将淬火改为熔化 D. 提高淬火温度即可 【答案】A 【解析】淬火后及时回火可减小应力、降低脆性，再按要求安排后续加工。 2. 比较图中分级和等温曲线，二者均有保持段，因此最终组织完全相同。 四种淬火方法的工艺曲线 【答案】× 【解析】分级主要获得马氏体，贝氏体等温淬火获得贝氏体；保持目的不同。 3. 图示40钢由较低回火温度改为较高温度时，下列总体趋势正确的是（ ）。 40钢回火后的性能变化曲线 A. 硬度降低 B. 无需考虑材料差别 C. 塑性提高 D. 所有性能同时提高 【答案】AC 【解析】图中HBW总体下降，A、Z等塑性指标总体上升；不能推为所有钢完全一致。 4. 某淬硬钢制弹簧采用350℃回火，按本教材属于____温回火。 【答案】中 【解析】350℃位于教材中温回火250～450℃范围内。 5. 图示齿轮工序为“粗加工→调质→精加工→表面处理”，调质在此为后续表面处理作组织准备。 机床齿轮示意 【答案】√ 【解析】调质除获得心部性能外，也可承担预备热处理作用。 6. 图中水的低温冷却较快。薄壁复杂钢件若直接照搬水淬工艺，首要关注的风险是（ ）。 不同冷却介质的温度—时间曲线 A. 工件必然熔化 B. 钢中碳全部消失 C. 应力增大及变形开裂 D. 一定无法冷却 【答案】C 【解析】低温区过快冷却容易增大应力，复杂形状还会增加不均匀冷却风险。 [环节7 课堂练习] 课堂练习建议用时15—25分钟。先独立作答，再核对答案与解析。 1. 淬硬钢件回火的加热温度应低于。 【答案】√ 【解析】回火不需要重新奥氏体化，温度应低于这一临界温度。 2. 图中贝氏体等温淬火的等温保持主要用于获得____体。 四种淬火方法的工艺曲线 【答案】贝氏 【解析】其保持温区和时间要使奥氏体转变为贝氏体。 3. 图中40钢的A、Z是塑性指标，其回火温度升高后的总体趋势是（ ）。 40钢回火后的性能变化曲线 A. 降为零 B. 提高 C. 与HBW始终同向 D. 完全不变 【答案】B 【解析】A为断后伸长率、Z为断面收缩率，图中二者总体提高。 4. 图示齿轮经淬火加低温回火，就可以把该复合工艺称为调质。 机床齿轮示意 【答案】× 【解析】调质专指淬火加高温回火，不能省略高温条件。 5. 选择图中冷却方法时，合理的原则有哪些？ 四种淬火方法的工艺曲线 A. 兼顾性能与变形 B. 依据材料和几何条件 C. 满足要求时优先简便经济 D. 只选最快的冷却方式 【答案】ABC 【解析】既要满足组织性能，又要控制变形，并考虑生产可行性。 6. 某45钢轴采用淬火加高温回火，这一复合工艺称____处理。 【答案】调质 【解析】其目标是获得良好的综合力学性能。 [环节8 课堂小结] 复习建议：先读工艺曲线，再用“工艺—组织—性能—用途”对应关系检查自己的选择。 淬火：奥氏体化后适当冷却，获得马氏体或贝氏体；温度、介质和方法均须结合具体条件。 回火：淬硬后在临界温度以下加热；低温保硬耐磨，中温突出弹性，高温兼顾强度与韧性。 调质：淬火加高温回火，常用于轴、连杆和齿轮，可作最终处理或后续表面处理的准备。 记忆提醒：快冷不是越快越好，淬火不是只用水；分级重均温，等温重转变；调质必须配高温回火。 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 $